تحسين المحاصيل الزراعية مع المحافظة على الموارد: طالب دكتوراه جوليا سوكول والمساعدة في تطوير تقنيات الري بالتنقيط التي تسمح للمزارعين بتوفير المياه والطاقة

عندما يتعلق الأمر بصحة كوكب الأرض, الزراعة وإنتاج الغذاء تلعب دورا كبيرا. وفقا لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة, بقسوة 37 ويستخدم في المئة من الأراضي في جميع أنحاء العالم لإنتاج الزراعة والأغذية, و 11 ويستخدم في المئة من مساحة اليابسة على سطح الأرض على وجه التحديد لإنتاج المحاصيل. إيجاد طرق لجعل الزراعة أكثر استدامة وكفاءة أمر بالغ الأهمية ليس فقط بالنسبة للبيئة, ولكن أيضا لإمدادات الغذاء العالمية.

يعمل طالب دراسات عليا جوليا سوكول على جعل الري بالتنقيط وأرخص وأكثر كفاءة في الهندسة العالمية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والبحوث (هيأ) مختبر. ائتمان: توني Pulsone

نمت جوليا سوكول حتى بعيدا عن أي تكتل. ولد في روسيا, سوكول وعائلتها انتقلت عندما كانت 10 سنة إلى مدينة نيويورك, حيث عملت والدها للأمم المتحدة. هذه الأيام, ومع ذلك, سوكول, طالب دكتوراه في الهندسة الميكانيكية, تنفق الكثير من وقتها التفكير في الزراعة. لالعامين الماضيين, تم سوكول العمل على مشروع الري بالتنقيط في الهندسة العالمية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والبحوث (هيأ) مختبر.

بعد تلقي البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية في جامعة هارفارد, قضى سوكول بعض الوقت في الصناعة, أولا كمساعد باحث في شلمبرجير, ثم يعمل في شركة استشارات الاستدامة صغيرة. الرغبة في الأساس الفني أقوى, تقدمت بطلب لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لكلية الدراسات العليا.

خلال برنامجها الماجستير, تولى سوكول بالطبع 2.76 (هندسة العالمية), التي كانت تدرس من قبل أستاذ مشارك والباحث الرئيسي للمختبر GEAR, عاموس الشتاء. بعد أن وضعت مصلحة في القضايا المتعلقة بالمياه, قفز سوكول في أقرب فرصة للعمل مع الشتاء على مشروع الري بالتنقيط كفاءة الطاقة في GEAR لاب.

"أنا متحمس حقا للانضمام الى المشروع,"يقول سوكول. "فهو يجمع تماما شغفي للاستدامة مع اهتمامي في البحوث الأساسية في ميكانيكا الموائع وتصميم النظام."

بدلا من الري بالغمر - التي يتم ضخ المياه من مصدر لإغراق حقل - الري بالتنقيط لديه مضخة المركزية التي تتحرك المياه من خلال شبكة من الأنابيب. بواعث تعلق على أنابيب المياه الافراج موحد في جميع أنحاء الميدان, مما أدى إلى المحصول العالي وأقل استهلاك المياه بالمقارنة مع الفيضانات الري.

"إن الهدف من الري بالتنقيط هو توفير المياه في انخفاض معدل تدفق كاف للجذور لتبدأ فعلا استيعاب فورا, بدلا من ذلك تبخر أو الراشحة تتراجع إلى طبقة المياه الجوفية,"ويوضح سوكول.

بواعث المستخدمة في الري بالتنقيط تفريق المياه بالتساوي, بدلا من الفيضانات الري, الذي غالبا ما يسبب المحاصيل للحصول المغمورة بالمياه. "تحتاج هذه بواعث بالتنقيط لتوفير معدل تدفق موحدة في جميع أنحاء الميدان حتى جميع المحاصيل الحصول على نفس الكمية من المياه,"ويضيف سوزان Amrose, عالم أبحاث في مختبر GEAR.

ركزت فريق البحث لأول مرة على الميزات الهندسية من هذه بواعث. أنها وضعت نموذج رياضي يصف كيف تتفاعل الميزات الهندسية مع الأغشية داخلها. وبناء على هذا النموذج, أنها الأمثل لبواعث للحصول على أقل ضغط ممكن اللازمة لضمان تدفق المياه للمحاصيل بمعدل الصحيح.

تتطلب بواعث التجارية الحد الأدنى من ضغط تفعيل 1 منع لتوفير معدل تدفق مستمر للمحاصيل. بفضل التغييرات التي قام بها الفريق داخل باعث, أنها خفضت ضغط التنشيط فقط 0.15 شريط. هذا الانخفاض في الضغط اللازم لتفعيل النقاطات خفض الطاقة اللازمة لتشغيل المضخة المركزية في النصف.

"تخفيض الضغط يقلل من تكلفة النظام عموما, التي تعود بالنفع على المزارع, وبالطبع كما أنه يساعد على الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري,"يقول سوكول.

لأنظمة الري بالتنقيط خارج الشبكة التي تعمل عن طريق الطاقة الشمسية, استخدام بواعث جديدة يمكن أن تقلل من تكاليف للمزارعين من قبل 40 نسبه مئويه. "بالنسبة للمزارعين في البلدان النامية, هذا وفورات في التكاليف يقلل من حاجز ليحافظ على المياه والعائد المتزايد التكنولوجيا,"ويضيف Amrose.

وقد أجرى الفريق عددا من التجارب الميدانية في المغرب والأردن, حيث أنها تعمل مع المنظمات غير الحكومية الشريكة والمزارعين الخاص لاختبار بواعث المصممة حديثا ونظام الري الأمثل.

"وكان أكبر الوجبات الجاهزة من هذه التجارب الميدانية كم نظامنا تخفيض الطاقة والتكلفة مع توفير التوحيد عالية من معدل تدفق للمحاصيل,"ويوضح سوكول.

ووفقا لAmrose, لقد كان لسوكول دور فعال في تطوير واختبار هذه البواعث. "إنها تجلب الحزمة بأكملها - إنها مصممة ممتازة, يمكن أن تكون في مجال إصلاح الأجهزة, وهي أيضًا جيدة بشكل لا يصدق من الناحية النظرية, العمل مع النماذج,يقول عمروز.

سوف يستمر Sokol وفريق GEAR Lab في إجراء تحسينات على تصميم الباعثات التي تقلل التكاليف, حفظ الموارد, وتحسين غلة المحاصيل. يتم تمويل أبحاثهم من قبل Jain Irrigation Systems والوكالة الأمريكية للتنمية الدولية.

"إن عدد سكان العالم مستمر في النمو, لذلك نحن بحاجة زيادة الإنتاجية الزراعية,"ويضيف سوكول. واضاف "هذا ما نركز عليه - لتحقيق ذلك, وخاصة في المناطق النامية ".

مصدر: HTTP://news.mit.edu, ماري بيث أوليري