I sydvästra Kansas, där bristen på regn har blivit ett ihållande problem, bönder är beroende av bevattning för att mata törstiga grödor. De drar vatten från Ogallala Aquifer, men den antika underjordiska akvifären håller på att torka upp – grundvattennivån sjunker med så mycket som 2 fot per år i vissa län.
"Om vi tar 12 tum ur marken under ett normalt år i den här regionen i genomsnitt, vi får bara en ¼-tums laddning, säger Tracy Streeter, direktör för Kansas Water Office. "Vi är i en gruvsituation, och det är därför det är så viktigt att vi bromsar den nedgångstakten."
En nyligen genomförd fyraårig studie från Kansas State University beräknade att om de befintliga trenderna fortsätter, nästan 70 % av Ogallala kommer att vara uttömt till 2060. När den väl är utarmad, studien säger, beroende på distrikt, det tar 500 till 1, 300 år att fylla på naturligt.
Dessa olycksbådande nyheter hotar inte bara ett sätt att leva som generationer av bönder har arbetat så hårt för att bygga, men äventyrar även själva existensen av samhällen som Garden City vars ekonomi till stor del drivs av jordbruket. Än, det här senaste avslöjandet är inte förvånande för någon, eftersom staten har pratat om hur man kan mildra denna krympande resurs i decennier.
"Vi har haft ett antal strategier under de senaste decennierna för att försöka bromsa nedgångstakten i denna akvifär, säger Streeter. "Vi behövde ta fram en strategi som inte bara minskar pumpningen genom volymminskningsprogram utan också använder teknik för att upprätthålla den ekonomiska avkastningen med mindre vattenanvändning."
Genom statens vattenvision, Kansas Water Office samarbetar med framtidsinriktade bönder för att utveckla Water Technology Farms. Konceptet uppstod som en handlingspost inom visionen, som guvernör Sam Brownback efterlyste 2013 för att ta itu med statens vattenförsörjningsproblem. Gårdarna är designade för att visa effektiviteten hos den senaste tekniken inom bevattningsvattenhantering utan att ge avkall på avkastningen.
"Detta är avgörande om vi ska öka förtroendet och stimulera antagandet av bevattningsföretag, säger Streeter, som utsågs att leda vattenvisionsteamet.
konsekvenser av förändring
Ägs av Tom Willis, T&O Farms, LLC, är den första och största gården i det treåriga programmet, som började 2016. Hans motivation för att delta är dubbel.
Willis odlar inte bara alfalfa, vete, durra, majs, och sojabönor nära Garden City, men han är också VD för Conestoga Energy Partners. Företaget äger två etanolfabriker i Kansas som är beroende av lokal majs och sorghum för produktion.
"Jag har varit tvungen att borra om två brunnar under de senaste tre åren, " han säger. "Jag har inte råd att få dessa brunnar att torka, eftersom jag kommer att tvingas importera spannmål och tävla på en större marknad.”
Willis har också en son som nyligen återvänt till gården. "Josh var en armékapten och kom tillbaka till gården i höstas, " han säger. ”Jag har också ett nytt barnbarn. Mitt mål är att ha denna gård i vår familj i generationer framöver. Det är oerhört viktigt för mig, för jag vill ha det arvet till min familj.”
För att vara långsiktigt hållbar han är villig att genomföra en vattenminskningsplan.
"Jag har 1, 250 bevattnade hektar under 10 mitttappar, säger Willis. "Jag är tilldelad 2, 270 tunnland vatten som jag kan pumpa ett år, vilket inte är hållbart i denna del av Ogallala. Jag vet att det finns risker med att använda mindre vatten. Genom att vara en del av detta projekt, Jag vill bevisa att jag kan spara vatten och inte offra skörden.”
Arbetar med Mike Meyer, vattenkommissionär för avdelningen för vattenresurser i Garden City, Willis har frivilligt minskat vattenanvändningen med 33 %.
"2015, Jag pumpade 425 liter per minut på ett fält. Jag pumpade bara 375 liter per minut på samma fält 2016, säger Willis. "Jag har applicerat det där snittet på 50 gallon per minut över de åtta fälten jag experimenterar på."
I slutet av programmet, han vill minska sin vattenanvändning ännu mer.
"Om jag kan få en minskning på 50 % till 2018 och fortfarande odla samma storlek som jag odlar idag eller göra samma resultatvinst som jag gör idag, mitt mål är att göra den 50 % minskningen permanent, säger Willis. "Om jag kan minska min vattenförbrukning med 50 %, Jag tror att livslängden för denna akvifär kan förlängas ytterligare 30 till 35 år."
en framgångsrik plan
Willis säger att en framgångsrik plan för vattenminskning kretsar kring sex nyckelåtgärder.
1. Investera i teknik. "För att kunna pumpa mindre vatten, Jag var tvungen att införliva Dragon-Line-systemet, " han säger.
De åtta fälten i projektet är en parad studie och odlar samma gröda. Fyra av mitttapparna är utrustade med Dragon-Line och fyra använder lågtryckssprutmunstycken.
"Jag utvecklade en process för att på ett enhetligt sätt ta mobil precisionsbevattning med droppbevattning och koppla ihop det med en central pivot, som är mer flexibel att använda än enbart droppbevattning, ” säger Monty Teeter, VD för Teeter Irrigation.
Den orange droppslangen har en tryckkompenserande emitter på 1 gallon per timme var 6 tum. En sändare är fullt fungerande vid 7 psi och är självspolande. Droppledningsslangen fästs sedan på Dragon Flex-slangen, som släpar på markytan.
"När Dragon-Line dras bakom systemet, utsläppen levererar ett enhetligt vattenmönster över hela längden av det bevattnade området, säger Teeter. "Det minskar markvattenavdunstningen avsevärt och eliminerar vinddrift om droppet hålls på marken."
Draklinjen, han lägger till, kostar mellan $100 och $250 per acre. Det kostar cirka 10 % av ett typiskt automatiskt droppbevattningssystem under ytan och förväntas överstiga 12 till 15 års livslängd.
2. Installera jordfuktighetssonder. "Den andra biten är att veta vad som pågår under marken, eftersom det berättar en viktig historia, säger Willis.
Två jordfuktighetssonder installerades i varje fält och går ner 42 tum.
"Sonderna ger en avläsning var 30:e minut om vad som händer när det gäller rotutveckling, evaporativ överföring, vattenlagring, och hur mycket penetration jag får ner i marken, " han förklarar. "Jag kan komma åt den informationen på min smartphone."
Dessa uppgifter har varit ovärderliga för att avgöra hur törstiga grödor verkligen är.
"Jag har en majscirkel som jag stängde av i måndags, och jag är färdig med att vattna den för årstiden, säger Willis. "I vanliga fall, Jag skulle ha vattnat det i 20 dagar till, men de där sonderna säger till mig att grödan inte behöver mer vatten. Det är två och en halv veckas vattenbesparing som jag inte tog förra året."
3. Titta på vädret. En väderstation donerades av Kansas State University. Willis arbetar med forskare vid universitetet och även med Loren Seaman från Seaman Crop Consulting i Hugoton, Kansas, för att mäta vädervariationerna.
4. Installera en indexbrunn. Kansas Geological Survey har installerat en indexbrunn för att mäta realtidsdata. Indexbrunnsprogrammet är en pilotstudie av ett förbättrat tillvägagångssätt för att mäta vattennivån och kvaliteten på vattnet på lokal nivå.
5. Rotera grödor. Willis planterar en rotation av grödor inklusive majs, durra, sojabönor, och alfalfa. Hans plan är att minska antalet tunnland majs han planterar och öka antalet grödor som kräver mindre vatten. Även om han inte kommer att sluta plantera majs helt, han planerar att använda en sort för kortare säsong.
6. Övervaka framstegen. Systemen är helautomatiserade med vattenanvändning och grundvattennivåer och är knutna till en realtidswebbplats så att andra kan se hur projektet går. Seaman och Kansas State Research and Extension lånar ut sin expertis för att rapportera resultaten.
Besök Kansas Water Office på kwo.org.
användbar livslängd
Nedan är ett exempel på Tom Willis centrumsvängningar över fem sektioner av landområden som drar från Ogallala Aquifer. Scenariot för en av dessa sektioner av landområden visar konsekvenserna av vad som skulle hända med och utan vattenreduktioner.
Grundvattenanvändningstäthet: 548 tunnland per år (över den delen av landet)
Genomsnittlig nederbördsladdning: 0,950 tum/år
Grundvattenförändring 2009 till 2013: -7,3 fot/år
2013 års lagring: 17, 717 tunnland
Beräknad livslängd utan minskningar: 36 år
Beräknad livslängd med 10 % reduktion: 40 år
Beräknad livslängd med 20 % reduktion: 46 år
Beräknad livslängd med 30 % reduktion: 53 år
svara på tillverkarnas frågor
Tillverkare stötte på mobil droppbevattning (MDI) och frågade oss vad vi visste om det, ” säger Isaya Kisekka, Kansas State University.
Just då, universitetet hade inga experiment på MDI, så det inledde en studie 2015 för att svara på dessa frågor:
Hur svårt är det att använda jämfört med vad jag använder för närvarande?
Kommer jag att göra fler bushels med den här tekniken jämfört med att använda sprutmunstycken på låga höjder?
Hur lång tid tar det att se en avkastning på investeringen?
Måste jag plantera i raka rader eller cirklar?
"Genom vårt engagemang i Water Technology Farms och vår forskning vid Southwest Research - Extension Center i Garden City, vi kommer att kunna visa vad vi har lärt oss hittills, ” säger Kisekka.
År ett avslöjade att det fanns vissa fördelar med MDI.
"Vi kunde mäta 27 % till 35 % mindre jordvattenavdunstning än vi normalt skulle se med ett spraymunstycke, säger Jonathan Aguilar, Kansas State Research and Extension. "Översatt till hela säsongen, det kan vara ungefär 3 tum vatten för hela skörden."
Forskarna blev också överraskade av fukten i jorden efter skörd. "Det fanns mycket mer jordvatten under mobil droppbevattning jämfört med fält som använde ett sprutmunstycke. Vi förknippade det med mindre jordvattenavdunstning vi såg, avslutar Aguilar.
dragon-line fördelar
Dragon-Line-systemet kombinerar effektiviteten hos mobil droppbevattning (MDI) med flexibiliteten och ekonomin hos mekaniserade bevattningssystem. Dess skapare, Monty Teeter från Teeter Irrigation, delar sex viktiga fördelar med systemet.
Sparar vatten. "Jämfört med konventionella vattenapplikationspaket, detta system har potential att minska markvattenavdunstning och vattenavdunstning från blöta baldakiner, och även för att eliminera vinddrift, säger Teeter.
Håller lövverket torrt. "Det minskar risken för växtsjukdomar genom att hålla lövverket torrt, " han säger.
Minskar avdunstning. "Detta system minskar avdunstningen avsevärt, avrinning, packning, och jordskorpan. Det eliminerar också vindavdrift, säger Teeter.
Backar utan att böja. "Den kan flyttas i vilken riktning som helst – även bakåt – utan att böja, säger Teeter.
