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新灌溉技術可節省資源及提高作物產量

關鍵字:滴灌農業灌溉發射器節能
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科技產業資訊室 - 周媛韻 發表於 2019年1月4日

圖、新灌溉技術可節省資源及提高作物產量

根據聯合國糧食及農業組織的統計,全世界有37%的土地用於農業及糧食生產,而地球陸地面積的11%專門用於農作物生產。若能強化農業永續性及有效率性,將對全球的糧食供給也是非常重要的。
 
麻省理工學院全球工程與研究實驗室(GEAR)負責節能滴灌計畫的研究人員設計了一個滴灌,以很低的流速來提供恆定的水量,讓植物根部可以立即吸收水分,而不會造成水分蒸發或滲透回含水土層裡,因此可以讓所有的作物都獲得相同的水分。該研究是由Jain Irrigation Systems及美國國際開發署(USAID)所資助的。
 
滴灌的原理是從一個來自水廠的水源,透過滴灌的中央泵送到其他的網路水管中。但與灌溉相比,附著在水管的發射器能使整個田地中的作物取得均勻流速的水分,從而提高作物的產量同時減少更多的水資源消耗。
 
研究團隊開發了一個數學模型來了解這些發射器的幾何特徵,該數學模型主要描述了幾何特徵及其內部薄膜的相互作用。透過該模型,可以對發射器進行優化,以取得最低的水壓及合適的流速來運送水分給作物。
 
一般的發射器最低的水壓為1巴(bar)來提供持續定量的流速,研究人員調整了新的發射器,他們將其水壓降低了0.15巴,大大減少了操作中央泵所需動力的一半。降低水壓可以降低整個系統的成本,這對農民更有利,且還有助於減少溫室氣體的排放。新的滴灌系統是透過太陽能進行運轉,使用新的發射器可以降低農民40%的成本。
 
目前該團隊在摩洛哥及約旦進行實地試驗,他們與非政府組織及民間農夫合作,進行新設計發射器及灌溉系統優化的測試。未來有望減少能源及成本,同時為作物提供統一的水量灌溉,並應用在發展中國家。(633字;圖1)
 

參考資料:
Improving crop yields while conserving resources. MIT News,2018/12/20
Energy Efficient Drip Irrigation. GEAR Lab,2018/12/20


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