Även i torra klimat där vatten är ont om, urbana gårdar skulle kunna vara en lösning på så kallade "matöknar" - delar av en stad där invånarna inte har tillgång till hälsosam och prisvärd mat.

Det är vad forskare fann när de studerade livskraften för stadsodling i ökenstäder genom att använda Tucson - en vidsträckt stad mitt i Sonoranöknen - som en fallstudie.

Deras resultat tyder också på att vatten som samlats upp genom att skörda regnvatten, även om det inte är den mest förutsägbara källan till bevattning, kan användas för att bevattna tillräckligt med mat för att upprätthålla stora populationer även på några av de torraste platserna, om den utnyttjas effektivt.

Studien, medförfattare av University of Arizona forskare, publiceras i tidskriften Landskap och stadsplanering .

Varför Tucson?

Studien föddes ur en begäran från Pima County-tjänstemän till Courtney Crosson, en biträdande professor i arkitektur vid UArizona College of Architecture, Planering och landskapsarkitektur, för att undersöka om ledig, offentligt ägd mark i Tucson skulle kunna förvandlas till små gårdar som effektivt kunde producera tillräckligt med mat med hållbart insamlat vatten.

Crosson och hennes medförfattare – UArizona geografistudent Yinan Zhang, huvudförfattare Daoqin Tong från Arizona State University och Qing Zhong, också från ASU – hänvisa till en studie av staden Tucson från 2012 som fann att Tucson var det sjätte fattigaste storstadsområdet i USA, med matosäkerhet som en ledande fråga.

Crosson och hennes kollegor fann att nästan 94, 000 personer, eller cirka 18% av Tucsons befolkning, leva i matöknar, som definieras brett av U.S. Department of Agriculture som låginkomstkvarter som inte har livsmedelsbutiker som säljer hälsosam mat, främst grönsaker, inom 1 mil.

Men att eliminera matöknar är inte så enkelt som att bygga några livsmedelsbutiker, sa Crosson. Det innebär också att ändra människors matvanor så att de äter mer hälsosamt – och att lägga till stormarknader gör inte det, enligt tidigare forskning.

"Stadsjordbruk är ett bättre sätt att engagera samhällen och utbildning kring hälsosamma matvanor och, på ett mer kostnadseffektivt sätt, öka tillgängligheten till grönsaker och frukter, sa Crosson.

Förutom Tucsons kamp med mat osäkerhet, stadens klimat och historia gjorde den till en särskilt bra stad att studera. Forskarna noterade att arkeologer, i en studie från 2000, bestämt att södra Arizona är det längsta kontinuerligt odlade landskapet i Nordamerika, går tillbaka minst 4, 000 år.

"I traditionella urbana jordbruksanläggningar, dricksvatten- eller dricksvattensystemet är källan till bevattning, sa Tong, studiens huvudförfattare från ASU. "I vattenstressade städer, som Tucson, denna dricksvatteninfrastruktur står inför ett gap mellan tillgängligt vatten och vattenbehov. Under tiden, regionen står inför ekonomiska utmaningar, med sitt storstadsområde rankat som sjätte fattigast i USA, är matosäkerhet en av de akuta frågorna i regionen."

Forskarna började med att skapa en modell för var hypotetiska gårdar kunde byggas, baserat på platsen för Tucsons matöknar och offentligt ägd ledig mark. Socioekonomiska data och andra kartor visade vilka kvarter som var mer än 1 mil bort från en mataffär. Medan många liknande studier analyserar matöknar på grannskapsnivå, denna studie tittade på enskilda block, sa Crosson.

Länskartor visade forskare var den offentliga lediga marken är i förhållande till dessa matöknar. De hittade 711 hektar mark i Tucsons matöknar och mer än 1, 500 hektar inom 1 mil från matöknarna. För att maximera de imaginära gårdarnas effektivitet, forskare tog fram "planteringsprofiler" för gårdarna, med hjälp av tidigare studier som vägledning för att bestämma faktorer som vilka grönsaker som ska planteras tillsammans och hur långt ifrån varandra de ska planteras för högsta skörd.

De började sedan fastställa vilka metoder som effektivt och hållbart skulle kunna bevattna stadsgårdarna och kartlade nätverket av rörledningar för att leverera vattnet. Tucson har redan ett rörledningssystem som använder återvunnet vatten – avloppsvatten som har samlats upp och använts för icke-drickbara ändamål, såsom jordbruk — som bevattnar stadens golfbanor, kyrkogårdar och parker.

Även i öknen, Regnvatten "Carried the Day"

Crosson och hennes kollegor modellerade också skörd av regnvatten genom att använda lidar – en avkänningsmetod som använder laser för att bestämma storleken och formen på föremål – för att se vilka hustak i Tucson som kan vara användbara för att samla regnvatten och leda det till gårdar.

Även om återvunnet vatten är en mer förutsägbar källa till bevattning, dess tillgänglighet var begränsad till där nuvarande pipelines finns. Skörd av regnvatten "bar på dagen" som en resurs tillgänglig i de identifierade områdena med ledig kommunal mark. Återvunnet vatten var endast tillgängligt för 21 % av modellens gårdar, men tillräckligt med regn faller i Tucson, även i ett torrt år, att den kunde bevattna alla gårdar i modellen om den samlades in, studien fann.

Regnvatteninsamling, Crosson sa, har ofta utpekats som en outnyttjad vattenresurs i Tucson, och många pekar på det faktum att staden får mer regnvatten i volym varje år, i genomsnitt, än stadens invånare använder. Dock, regnvatten är en resurs som måste samlas i decentraliserade insatser, snarare än en enda stor offentlig byggnad. Tak på enskilda fastigheter ska vara utrustade för skörd, stor lagringskapacitet behövs ofta för att överbrygga våta årstider genom långa torrperioder, och att vara ekologiskt ansvarsfull, all användning inomhus bör återvinnas för att ladda grundvatten via utomhusbruk.

Som sagt, studien visar att uttag av regnvatten kan göras effektivt.

"Det är spännande att hitta sätt där vi kan omvandla den typen av stora idéer till den här typen av praktiska lösningar som kan betjäna vårt samhälle på ett ekologiskt ansvarsfullt sätt, sa Crosson.

Den sista ingrediensen för att övervinna matöknar:Dela

Med gårdarna, modellerade grödor och vattenkällor, forskarna frågade också hur mycket delning av mat mellan stadsdelar skulle krävas för att se till att alla matöknar i staden togs upp. De kom på tre scenarier.

Det första scenariot föreställde sig ett stadstäckande matdistributionssystem som levererade frukt och grönsaker var som helst i Tucson, oavsett var produkten odlats. På sekunden, mat delades endast med invånare i grannskapen intill där den odlades. Det tredje scenariot innebar ingen delning; blockgrupper kunde bara få sina produkter från stadsgården i deras område.

Studien fann att komplett samhällssamarbete i det första scenariot ger mer än tillräckligt med produkter än vad som behövs av alla invånare i Tucson matöken. Det andra scenariot mötte 80 % av matökeninvånarnas behov, och det tredje scenariot utan samarbete mötte deras behov med mellan 35 % och 56 %.

Fyndet var lite av en överraskning, sa Crosson. Men hon bygger redan på studien, använder sina resultat för att hitta flera optimala platser för urbana gårdar i Pima County. Studenter på en av hennes framtida studiokurser kommer att designa gårdarna, och Pima County kommer att kunna använda dessa konstruktioner för att hjälpa till att uppfylla sina mål för matsystemet i länets hållbara handlingsplan.