Повышение урожайности при сохранении ресурсов: Аспирантка Юлия Сокол помогает разрабатывать технологии капельного орошения, позволяющие фермерам экономить воду и энергию

Что касается здоровья планеты, сельское хозяйство и производство продуктов питания играют огромную роль. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, грубо 37 процент земли в мире используется для сельского хозяйства и производства продуктов питания, а также 11 процент поверхности суши Земли используется специально для растениеводства. Поиск способов сделать сельское хозяйство более устойчивым и эффективным имеет решающее значение не только для окружающей среды., но и для глобального снабжения продовольствием.

Аспирантка Юлия Сокол работает над тем, чтобы сделать капельное орошение более дешевым и эффективным в отделе глобального проектирования и исследований Массачусетского технологического института. (МЕХАНИЗМ) Лаборатория. кредит: Тони Пулсон

Юлия Сокол выросла вдали от фермы. Родился в России, Сокол и ее семья переехали, когда ей было 10 лет в Нью-Йорк, где ее отец работал в ООН. В эти дни, тем не мение, Сокол, аспирант в области машиностроения, проводит много времени, думая о сельском хозяйстве. За последние два года, Сокол работал над проектом капельного орошения в отделе глобального проектирования и исследований Массачусетского технологического института. (МЕХАНИЗМ) Лаборатория.

После получения степени бакалавра машиностроения в Гарвардском университете., Сокол какое-то время работал в промышленности, сначала в качестве научного сотрудника в Schlumberger, затем работал в небольшой консалтинговой фирме по устойчивому развитию. Желание иметь более прочную техническую основу, она подала заявление в Массачусетский технологический институт для поступления в аспирантуру.

Во время магистерской программы, Сокол взял курс 2.76 (Глобальный инжиниринг), который преподавал доцент и главный исследователь лаборатории GEAR, Амос Винтер. Развился интерес к проблемам, связанным с водой., Сокол воспользовался возможностью поработать с Уинтером над проектом энергоэффективного капельного орошения GEAR Lab..

«Я был очень рад присоединиться к проекту,- говорит Сокол. «Он прекрасно сочетает в себе мою страсть к устойчивому развитию с моим интересом к фундаментальным исследованиям в области механики жидкости и проектирования систем».

Вместо паводкового орошения, при котором вода подается из источника для затопления поля, в капельном орошении используется центральный насос, который перемещает воду по сети труб.. Эмиттеры, прикрепленные к трубам, равномерно распределяют воду по всему полю., что приводит к более высокой урожайности и меньшему потреблению воды по сравнению с паводковым орошением..

«Цель капельного орошения — обеспечить достаточно низкую скорость потока воды, чтобы корни могли немедленно начать ее впитывать., вместо того, чтобы испаряться или просачиваться обратно в водоносный горизонт,- поясняет Сокол.

Эмиттеры, используемые в капельном орошении, равномерно распределяют воду., в отличие от паводкового орошения, что часто приводит к затоплению посевов. «Эти капельные капельницы должны обеспечивать равномерный расход воды по всему полю, чтобы все культуры получали одинаковое количество воды.,» добавляет Сьюзен Амроуз, научный сотрудник в лаборатории ШЕСТЕРНИ.

Исследовательская группа первой сосредоточена на геометрических особенностях этих излучателей. Они разработали математическую модель, описывающую, как геометрические характеристики взаимодействуют с мембранами внутри них. На основе этой модели, они оптимизированы излучатели, чтобы получить минимально возможное давление, необходимое для обеспечения потока воды для сельскохозяйственных культур с правильной скоростью.

Коммерческие излучатели требуют минимального давления активации 1 бар, чтобы обеспечить постоянную скорость потока для сельскохозяйственных культур. Благодаря изменениям, внесенным командой внутри эмиттера, они снизили давление активации до всего 0.15 бар. Это снижение давления, необходимого для активации капельниц, вдвое сократило мощность, необходимую для работы центрального насоса..

«Снижение давления снижает стоимость системы в целом., что выгодно фермеру, и, конечно же, это также помогает сократить выбросы парниковых газов.,- говорит Сокол.

Для автономных систем капельного орошения, работающих от солнечной энергии., Использование новых эмиттеров может снизить затраты фермера на 40 процентов. «Для фермеров в развивающихся странах, эта экономия средств снижает барьер для технологии водосбережения и повышения урожайности.,» добавляет Эмроуз.

Команда провела ряд полевых испытаний в Марокко и Иордании., где они работают с партнерами из НПО и частными фермерами над тестированием недавно разработанных эмиттеров и оптимизированной ирригационной системы..

«Самым большим выводом из этих полевых испытаний было то, насколько наша система снизила энергопотребление и затраты, обеспечивая при этом высокую равномерность расхода потока для сельскохозяйственных культур.,- поясняет Сокол.

По словам Амроуза, Сокол сыграл важную роль в разработке и тестировании этих излучателей.. «Она приносит весь пакет — она отличный дизайнер, она может быть в поле и чинить оборудование, а еще она невероятно хороша теоретически, работа с моделями,- говорит Амроуз.

Сокол и команда GEAR Lab продолжат совершенствовать конструкцию излучателей, что позволит снизить затраты., экономить ресурсы, и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Их исследование финансируется Jain Irrigation Systems и USAID..

«Население мира продолжает расти, поэтому нам нужна более высокая производительность сельского хозяйства,- добавляет Сокол. «Это наша цель — добиться того, чтобы это произошло, особенно в развивающихся регионах».

Источник: HTTP://news.mit.edu, Мэри Бет О’Лири