Επιστημονικές και τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα των αρδεύσεων των καλλιεργειών

Οι αναλυτές επιστήμονες μας δίνουν πολλές και αντικρουόμενες μερικές φορές επεξηγήσεις για τα αίτια της κλιματικής αλλαγής, από αμιγώς ανθρωπογενείς αιτίες έως φυσικές διεργασίες του πλανήτη ή συνδυασμό των προηγούμενων. Κύρια όμως αιτία για τη μείωση των υφιστάμενων υδατικών αποθεμάτων είναι η σπατάλη και κακή διαχείριση από πλευράς του ανθρώπου, στην άρδευση των καλλιεργειών, την ύδρευση και τη βιομηχανία.

Το εντοπισμένο πρόβλημα της μείωσης των υδατικών διαθέσιμων πρέπει να επιλυθεί ή να απαλυνθεί, με λελογισμένους τρόπους χρήσης του νερού άρδευσης κατ’ αρχάς, γεγονός που έχει εστιάσει πάνω του η επιστημονική κοινότητα, με τη βοήθεια της σύγχρονης τεχνολογίας πλέον. Παρακάτω γίνεται σύντομη αναφορά σε πρόσφατες τέτοιες προσπάθειες, υπό της μορφής ειδήσεων, με τη βοήθεια συστημάτων μη επανδρωμένων αεροσκαφών ή αεροδιαστημικής τεχνολογίας.

Εναέριες εξελίξεις με τη βοήθεια Drones

Οι μηχανικοί του Πανεπιστημίου Monash της Αυστραλίας συνεργάζονται με παραγωγούς των περιοχών Victoria και Tasmania, βοηθώντας τους να βελτιώσουν τις πρακτικές άρδευσης, να μειώσουν την χρήση του νερού και να μεγιστοποιήσουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών χρησιμοποιώντας αυτόνομες μεθόδους drone. Με επικεφαλή τον καθηγητή Jeffrey Walker του εν λόγω Πανεπιστημίου, ομάδα έρευνας ανέπτυξε τα τελευταία δύο χρόνια ένα αυτόνομο σύστημα drone χαρτογραφώντας την υγρασία του εδάφους και τα υδατικά αποθέματα.

Η ερευνητική ομάδα πρόσφατα ολοκλήρωσε πειράματα αγρού χρησιμοποιώντας οπτική χαρτογράφηση που μπορεί να καθορίσει τα επίπεδα υγρασίας του εδάφους στην ανώτερη επιφάνεια. Τα δεδομένα που ελήφθησαν από drone μπορούν να μεταφορτωθούν σε υπολογιστές και να χρησιμοποιηθούν στη δημιουργία ενός χάρτη επιπέδου υγρασίας εδάφους, για να ενημερώνουν τον αγρότη για τον καλύτερο τρόπο άρδευσης.

Το drone είναι οπλισμένο με οπτική χαρτογράφηση αλλά έχει ένα ακόμη προσόν, αυτό της παθητικής τεχνολογίας ανίχνευσης μικροκυμάτων, χρησιμοποιώντας κύματα κατηγορίας L-band, με περαιτέρω έρευνα να διεξάγεται σχετικά με την δυνατότητα χρήσης κυμάτων κατηγορίας P-band. Τα κύματα P-band έχουν δυνατότητα να κάνουν μετρήσεις μέχρι 15 εκατοστά μέσα στο έδαφος, χωρίς να παρεμποδίζονται από τα χαρακτηριστικά της βλάστησης και της καλλιέργειας. Τα drones έχουν την ικανότητα να αναλύουν την υγρασία του εδάφους σε κλίμακες, με ευκρίνεια μέτρου μέσα σε ένα αγροτεμάχιο, επιτρέποντας τους παραγωγούς να επικεντρωθούν σε συγκεκριμένες αρδεύσεις καλλιεργειών και να ξεπεράσουν τις προκλήσεις της χαρτογράφησης με αεροσκάφη ή δορυφόρους.

Σύμφωνα με τις επισημάνσεις του καθηγητή Walker, “Το υπερβολικό νερό μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα όπως και το λίγο. Αν το έδαφος είναι πολύ βρεγμένο, όχι μόνο οι καλλιέργειες θα αποτύχουν, αλλά θα ευδοκιμήσουν τα παράσιτα και οι ασθένειες. Πρέπει λοιπόν να γνωρίζουμε τι χρειάζεται το έδαφος, πόση υγρασία υπάρχει ήδη και να επιστρέφουμε ακριβώς την κατάλληλη ποσότητα νερού στο σωστό μέρος, αποφεύγοντας τη σπατάλη και διατηρώντας παράλληλα στο μέγιστο την ανάπτυξη της καλλιέργειας”.

Έρευνα για την άρδευση από το διάστημα

Οι αγρότες που αρδεύουν τις καλλιέργειές τους σύντομα θα δεχθούν βοήθεια από το διάστημα. Το 2018 επιστήμονες ξεκίνησαν το ECOSTRESS, ένα νέο πρόγραμμα που τώρα συνδέεται με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Η αποστολή του είναι να συλλέξει δεδομένα για τον τρόπο χρησιμοποίησης του νερού σε όλο τον κόσμο. Το ECOsystem Spaceborn Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) βοηθά τους επιστήμονες να απαντήσουν σε τρεις βασικές ερωτήσεις: Πως τα φυτά ανταποκρίνονται στην ξηρασία; Τι συμβαίνει με το νερό στα φυτά κατά τη διάρκεια μιας ημέρας; Μπορεί να μειωθεί η ευπάθεια στην ξηρασία μέσω περισσότερης παρακολούθησης;

Ο Joshua Fisher του Jet Propulsion Laboratory της NASA και επικεφαλής της αποστολής ECOSTRESS επισημαίνει ότι “Τεχνικά, τα όργανα καταμετρούν τη θερμοκρασία της επιφάνειας, που αντικατοπτρίζει την θερμική καταπόνηση των φυτών. Μετρώντας τη θερμοκρασία, είμαστε σε θέση να πούμε πόσο νερό τα φυτά χρησιμοποιούν. Για παράδειγμα, εάν έχουμε δύο φυτά και ποτίζουμε το ένα, αυτό που θα έχει περισσότερο νερό θα είναι και πιο δροσερό”.

Η διενεργούμενη μέτρηση της θερμοκρασίας μπορεί να συγκριθεί με τη διαδικασία του να κρατάς το χέρι σου πάνω στην καυτή άμμο της παραλίας. Ακόμη και να μην αγγίξεις την άμμο, μπορεί να γίνει κατανοητό αν είναι καυτή ή όχι. Αυτό είναι το είδος των μετρήσεων που κάνει το ECOSTRESS. Και το σύστημα παίρνει μετρήσεις σε διάφορες ώρες της ημέρας, χάρη στο διαστημικό σταθμό μοναδικής τροχιάς. Αυτό είναι σημαντικό γιατί τα φυτά λειτουργούν διαφορετικά κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα θερμοκρασίας από το ECOSTRESS, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν την εξατμισοδιαπνοή, την ποσότητα που εξατμίζεται από την επιφάνεια της γης και από τα φυτά. Η εξατμισοδιαπνοή αποτελεί τον κλιματολογικό προγνωστικό παράγοντα της βιοποικιλότητας.

“Όταν έχεις πολύ νερό και ενέργεια έχεις πολύ ζωή”, αναφέρει ο Fisher. “Και για τους παραγωγούς, αυτή η πληροφορία είναι η υπ’ αριθμόν ένα απαίτηση για την άρδευση. Είναι χρήσιμο να γνωρίζουν πόσο νερό χρειάζονται τα φυτά, κάτι που βοηθά και στην ένδειξη μελλοντικών ξηρασιών και αλλαγών του καιρού”. Έχοντας αυτές τις πληροφορίες μπορούν οι ερευνητές να πουν πόσο νερό ανεβαίνει ψηλά στην ατμόσφαιρα και επίσης πόση ενέργεια χρειάζεται για να γίνει αυτό. Επίσης μπορεί να αποδειχτεί ποια φυτά είναι πιο αποτελεσματικά με το νερό και ποια στρεσάρονται επειδή δεν υπάρχει αρκετό. Αυτές οι μετρήσεις μπορούν να γίνουν σε μια υπερβολικά μικρή κλίμακα, κάτω από 230 τετραγωνικά πόδια (περίπου 21 τετραγωνικά μέτρα).

Το πρόγραμμα είναι μια διεθνής συνεργασία. Οι αστροναύτες προετοιμάστηκαν πραγματοποιώντας έξι ώρες διαστημικού περιπάτου για την άφιξη του ECOSTRESS. Ένας Καναδικός ρομποτικός βραχίονας πήρε το φορτίο του ECOSTRESS από το διαστημικό σκάφος και το πέρασε στο ρομποτικό βραχίονα της Ιαπωνίας για εγκατάσταση. Το ECOSTRESS χρησιμοποιεί την ενέργεια και τις δυνατότητες επικοινωνίας του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού για να συλλέξει δεδομένα και να τα στείλει κάτω στη γη, στον Fisher και το επιτελείο του.

Πηγή: New AG International Magazine, June/July 2019, pp. 8-9, blog.farmacon.gr