En 65-årig jämförande analys mellan amerikanska skördar av bevattnade och regnfodrade grödor har gett bönder ett budskap, markförvaltare och beslutsfattare:Tänk på gapet.

University of Nebraska–Lincolns Suat Irmak och Meetpal Kukal analyserade de årliga skördarna av nio grödor – majs, sojaböna, vårvete, vintervete, durra, bomull, korn, havre och alfalfa – på länsvis basis från 1950 till 2015.

Irmak och Kukal fann att avkastningsskillnaderna – skillnader i mat producerad med bevattning jämfört med enbart nederbörd – i allmänhet vidgades över det intervallet, en trend som de misstänker härrör delvis från klimatförändringar och tekniska framsteg inom bevattningshantering.

Men takten med vilken dessa klyftor ökade, och hur konsekvent de gjorde det över tid, skiljde sig avsevärt mellan grödorna och de regioner som odlade dem.

"Du får mer avkastning från bevattning än regnmatad (jordbruk), men storleken på avkastningsökningen är en funktion av flera variabler, sa Irmak, Eberhard Distinguished Professor of Biological Systems Engineering. "Det är inte förvånande att när nederbörden ökar, avkastningsgapet minskar. Men det har också rumsliga och tidsmässiga attribut, så det är inte riktigt konstant i alla regioner eller för alla grödor."

Bevattning gynnade majsskördarna mest, enligt studien, öka dem 270 procent nationellt under 65-årsperioden. Den unika odlingssäsongen för höstvete gjorde att skörden bara steg med 25 procent med bevattning, den minsta vinsten bland de nio grödorna. Ändå varierade även skördespecifika skördegap märkbart beroende på plats. Två majsodlingsområden åtskilda av cirka 700 miles, till exempel, såg en sjufaldig skillnad i bevattningsrelaterade avkastningsökningar.

Efter att ha kartlagt sådana skillnader över ungefär 80 procent av USA:s odlade mark, forskarna sa att de hoppas att resultaten kan hjälpa till att vägleda framtida växtodling samtidigt som de kalibrerar vattenförvaltning och bevattningsanvändning i hela landet.

Regioner eller stater med historiskt större klyftor, särskilt de som odlar de mest bevattningstörsta grödorna, kan överväga att bevattna mer eller investera i markhanteringsmetoder som hjälper till att bevara fukt, sa Irmak. De som historiskt sett har sett liten skillnad – eller, inom några områden, sett att klyftorna mellan bevattnade och regnfodrade skördar blir mindre – kan besluta att fördela sina resurser på andra sätt.

Precisionen på länsnivå av studiens data kan också hjälpa enskilda bönder att bättre uppskatta den potentiella avkastningen på att investera i bevattning.

"Vi har de svaren för olika grödor i varje län, så att de kan gå tillbaka och göra lite analys, ", sa Irmak. "Om de vill köpa en center-pivot för ungefär $150, 000 och konvertera sin mark till bevattning, de kan kvantifiera (avkastningen på investeringen). Självklart, dessa är intervall (av värden), men de kan säga, till exempel, "Jag kan öka min skörd med cirka fyra till sex ton per hektar. Beroende på spannmålspriser, under loppet av fem till åtta år, Jag kan betala för min pivot.""

Irmak och Kukal kvantifierade likaså antalet år som givna län misslyckades med att generera någon meningsfull avkastning av en gröda när de bara förlitade sig på nederbörd, som vissa jordbrukare kan ta med i långsiktiga riskbedömningar, sa forskarna.

"Det finns en större risk med regnmatad (jordbruk), " sa Irmak. "Det finns en overall, långsiktigt medelvärde för skördar med regn, men det betyder inte att du kommer att få den avkastningen varje år. Det är därför vi betraktar bevattning som en försäkring som normaliserar saker och ting och ger stabil produktivitet under varierande klimatförhållanden."

Forskarna, som under 2018 publicerade studier som kvantifierade förlängningen av växtsäsonger och jordbrukseffekterna av klimattrender över hela USA, sade att de förväntar sig att bönder och andra agfackmän välkomnar djupet och komplexiteten i den nya analysen.

"Bönder är väldigt smarta människor, " sa Irmak. "I förlängningen, det finns ett allmänt koncept som du behöver för att ge enkel information och (fokusera på att göra den) begriplig. Och det är jättebra. Men det var nog (sanare) för länge sedan. Saker och ting förändras när bönder och deras verksamhet blir mer komplex och sofistikerad, speciellt i förändrade klimatförhållanden.

"Jag interagerar med många bönder, nästan dagligen. De vill ha mer information. De uppskattar verkligen mer och mer vetenskapligt baserad data."

Däremot Irmak medgav att han regelbundet stöter på bevattningsrelaterad pushback från kollegor som studerar miljöfrågor, inklusive bevattningens roll för att transportera kväve och andra gödselmedelskomponenter till grundvattnet. En önskan att balansera det perspektivet med fördelarna med bevattning motiverade Irmak och Kukal att publicera den nya studien i Miljöforskningskommunikation .

"Bevattning på 24 procent av den odlade marken producerar 40 procent av den totala globala livsmedelsförsörjningen, " Sa Irmak. "Om vi ​​slutade bevattna idag, fler människor skulle lida eller värre på grund av kraftigt minskad mat, fiber- och foderproduktion, särskilt i områden som redan upplever en betydande brist på förnödenheter. I mitt program, vi tittar på att minska den negativa miljöpåverkan från bevattning. Och jag erkänner att bevattning kan ha vissa negativa miljöeffekter när förvaltningen inte praktiseras på rätt sätt; det är ingen tvekan om det.

"Men totalt sett, bevattning bidrar väsentligt (till livsmedelsproduktion), och jag vill föra detta budskap till plattformar där de flesta miljökollegorna finns. Jag trodde att det här skulle kunna bidra till att få människor som är fokuserade på miljö och jordbruk att tänka på konstbevattningens positiva effekter snarare än att fokusera på bara sina egna idéer."