Sa dry-dry flank western ng Arizona, kung saan nakilala ng Colorado River Basin ang Mojave Desert, umupo ng 11,000 ektarya ng alfalfa, sorghum, trigo, at Sudan damo na kabilang sa Colorado River Indian Tribes (CRIT), lahat ay nakalaan na maani at naibenta para sa feed ng hayop. Para sa anumang lumaki dito, kinakailangan ang irigasyon. Mas mababa sa isang-kapat na pulgada ng ulan ang bumagsak sa ngayon sa taong ito, ayon kay Josh Moore, na namamahala sa bukid sa ngalan ng kanyang tribo.
"Ang reserbasyon ay na-set up sa isang medyo hindi napapanahong sistema ng irigasyon ng baha," sabi ni Moore. Ang isang network ng mga kanal na itinayo noong ika-19 na siglo ay naghahatid ng tubig mula sa Colorado River, isang sistema na tila isang mas mahusay na ideya bago pumasok ang tubig-saluran sa isang paulit-ulit at lalong matinding estado ng pagkauhaw. Bagaman ang mga kanal ay nagbibigay ng sapat na tubig upang matugunan ang mga pangangailangan sa pagsasaka ng CRIT sa ngayon, ang mga tribo ay nagpaplano para sa isang mas mainit, mas tuyo na hinaharap. Sa panahong ito, ang itim na plastik na tubo ay maaaring makita na bumabagsak sa daan-daang mga hilera ng sorghum: isang eksperimento sa patubig na microdrip na maaaring mabawasan nang malubha ang mga pag-atras ng sakahan mula sa isang labis na tubig.
Sa buong mundo, ang karamihan sa mga pananim ay nakasalalay lamang sa ulan para sa kanilang tubig, ngunit sa mga lugar kung saan hindi sapat ang ulan, pinipilit kaming magpatubig. Sa kabila ng lahat ng mga makabagong ideya na nagsimula sa agrikultura sa mga nagdaang taon, mula sa Traktora na may gabay na GPS sa mga genetically engineered seedling, 85% ng lahat ng patubig ay ginagawa pa rin sa pamamagitan ng pagpapalabas ng malawak na dami ng tubig sa ibabaw ng isang bukid, halos pareho sa paraan ng paghawak nito noong 4,000 taon na ang nakalilipas sa Mesopotamia.
Nag-hang ang irigasyon ng baha sapagkat mura ito ng cash, ngunit mula sa pananaw na likas na mapagkukunan, napakatindi nito mahal. Hanggang sa 70% ng tubig ang napupunta sa basura, at ang mga overlay na pananim ay maaaring mabigo na maabot ang kanilang buong potensyal. Ang labis na pataba ay nadala ng agos, nakakahawa sa mga sapa, wetland, at mga lawa.
Ang irigasyon ng Microdrip ay dapat na malutas ang lahat ng iyon. Noong 1930s, napansin ng isang batang inhenyero na nagngangalang Simcha Blass ang isang puno na lumaki nang mas mataas kaysa sa iba pa sa parehong hilera; nang tumingin siya nang malapit, nalaman niya na ang mga ugat nito ay pinapakain ng isang maliit na tagas mula sa isang kalapit na tubo ng irigasyon. Makalipas ang maraming taon, ginamit ng Israeli ang konsepto upang lumikha ng isang plastic drip irrigation system na naibenta sa ilalim ng tatak na pangalan Netafim. Nananatili itong pandaigdigang pinuno sa sektor nito.
Ngayon, mayroong daan-daang mga patubig na patubig, ngunit ang teknolohiya ay inilalapat sa mas mababa sa 5% ng mga irigadong ektarya sa buong mundo, kadalasan sa mga big-ticket na pananim tulad ng mga almond, alak na ubas, at mga kamatis. Ang limiting factor ay gastos. Tulad ng mga sistema na kasalukuyang dinisenyo, ang pagtulak ng tubig sa daan-daang mga paa ng tubo ay nangangailangan ng maraming lakas, na ibinibigay ng mga magsasaka ng mga bomba; mga de-kuryente kung mayroon silang lakas sa kanilang mga bukirin, mga bersyon ng diesel na carbon-belching kung wala sila. Ang mga linya ng dripper ay madaling kapitan ng barado ng mga particle ng silt o algae na matatagpuan sa natural na tubig, kaya dapat itong i-filter, na nagdaragdag ng isa pang gastos. Ang buong pag-setup ay nagkakahalaga ng hindi bababa sa $ 2,000 isang acre, kasama ang mga singil sa enerhiya. Para sa mga pananim na mas mababa ang halaga tulad ng koton o alfalfa, ang patubig na tumulo ay hindi nagbabayad.
Ang pag-set up ng microdrip na ginagamit ng CRIT Farms, gayunpaman, nagkakahalaga ng mas mababa sa $ 400 isang acre upang mai-install, at ang kinakailangang presyon ay ibinibigay ng buong gravity, na may kalamangan na malaya at walang kinikilingan sa carbon. Sa kaswal na nagmamasid, hindi gaanong kamukha ang system. Ngunit kay Moore, ang ideya ng pagtulo ng patubig para sa feed ng hayop ay walang pagbabago sa rebolusyonaryo. Ipagpalagay, siyempre, na ito ay talagang gumagana.
"Kapag ang balon ay tuyo, alam namin ang halaga ng tubig," isinulat ni Benjamin Franklin sa isang edisyon ng 1746 ng Kawawang Richard's Almanack. Hindi niya alam ang kalahati nito. Ang pandaigdigang populasyon ngayon ay 10 beses kung ano ito noon, at ang mga mapagkukunan ng tubig-tabang ay humina. Ang pinakamalaking baboy ng tubig sa ngayon ay ang agrikultura, na halos lahat ng account tatlong-kapat ng global na paggamit.
Ang mga palatandaan ng kakulangan ng tubig ay nasa paligid natin, lumalaki na mas nakakaalarma sa bawat lumipas na taon. Noong Agosto, sa kauna-unahang pagkakataon sa kasaysayan, ang Ilog ng Colorado ay idineklara ng gobyerno ng Estados Unidos na a estado ng kakulangan, na nagpapalitaw ng pagbawas ng suplay sa ilan sa 40 milyong tao na umaasa dito. Limang milyon sa kanila ang nakakakuha ng kanilang kagandahang-loob ng tubig sa Central Arizona Project (CAP), isang pampublikong gamit na naghahatid ng tubig sa ilog sa pamamagitan ng kanal mula sa kanlurang gilid ng Arizona hanggang sa 80% ng populasyon ng estado.
Si Chuck Cullom, ang manager ng mga programa ng Colorado River sa CAP, ay ginugol sa nakaraang dekada na paggalugad ng mga pagpipilian para sa pagdaragdag ng supply ng tubig sa Arizona, kasama na ang mga teknolohiyang paggamot sa wastewater at mga gadget na makakatulong sa mga customer sa lunsod na pigilan ang kanilang paggamit. Noong 2019, sa isang pagpupulong sa Tel Aviv, nakilala ni Cullom ang isang ehekutibo mula sa isang tawag sa pagsisimula ng irigasyon ng Israel na tinawag N-Tumulo, na bumubuo ng isang sistema na nangangako ng marahas na pagtipid ng tubig nang walang ipinagbabawal na gastos. "Napangako ako," sabi ni Cullom. "Ito ay parang isang solusyon sa unicorn."
Ngunit ang agrikultura ay nagtatampok para sa karamihan ng paggamit ng tubig-tabang ng Arizona, kaya't handa si Cullom na subukan ang N-Drip. Noong 2020, ibinigay ng CAP ang sistema sa CRIT Farms para magamit sa 40 ektarya ng sorghum. Nalaman nila na pinutol nito ang paggamit ng tubig sa kalahati, habang pinapabuti ang kalidad ng mga pananim: isang nakakagulat na resulta, kahit na sa isang napakaliit na sukat. Ngayong taon, pinalawak ng CAP ang piloto sa halos 200 ektarya ng sorghum at koton sa buong Arizona, at, kung maayos ang lahat, inaasahan na mailipat ang rehiyon sa rehiyon sa 2023, na patuloy na saklaw ang gastos ng kagamitan para sa mga magsasaka na nag-install nito.
Si N-Drip ay isang ideya ng bata ni Uri Shani, isang propesor ng physics sa lupa sa Hebrew University ng Jerusalem at isang dating chairman ng awtoridad sa tubig ng Israel. Nagtakda siya pitong taon na ang nakakaraan upang mag-isip ng isang sistema ng irigasyon ng microdrip na murang sapat upang magkaroon ng katuturan hindi lamang para sa mga lettuces at berry kundi pati na rin mga pananim ng kalakal tulad ng toyo at mais, na bumubuo sa karamihan ng output ng agrikultura sa buong mundo.
"Ang aking unang reaksyon ay, syempre babaguhin nito ang mundo, ngunit hindi ito gagana"
Si Shani ay 72 taong gulang, na may maikling buhok na asin-at-paminta, mga salaming may wire na rimmed, at isang avuncular na pamamaraan. Ipinanganak siya noong 1950, sa isang kibbutz na sinapian ng isang katangi-tangi na kakaiba sa buhay sa isang tigang na bansa na nakatuon sa sariling pagsasaka. "Ang aking ama ay isang inhinyero na pangunahing nagtatrabaho sa tubig. Lumaki akong nag-iisip tungkol sa mga solusyon sa tubig at tubig sa buong buhay ko, "sabi ni Shani, na nagsasalita ng Zoom mula sa tanggapan ng N-Drip sa Tel Aviv.
Matapos makumpleto ang kanyang serbisyo militar sa isang elite unit ng commando, nagpatuloy si Shani sa Hebrew University, ang pinakapangunahing institusyon ng pananaliksik ng Israel, at nakakuha ng master's degree sa ground physics. Para sa kanyang Ph.D. sa trabaho, lumipat siya sa Kibbutz Yotvata, sa disyerto sa dulong timog ng Israel. Ang lugar ay nakakakuha ng mas mababa sa isang pulgada ng ulan bawat taon at mayroon lamang brackish na tubig sa lupa para sa mga layunin ng patubig: ang panlabas na mga limitasyon ng agrikultura. Nagsimula siya roon bilang isang mag-aaral na nagtapos at nagtapos sa pamamahala ng kibbutz.
Nang maglaon ay naging propesor si Shani, at noong 2006 ay nai-tap upang maging unang pinuno ng bagong nilikha na awtoridad sa tubig sa Israel. Ang papel ay kumplikado, sumasaklaw sa engineering, pamamahala, politika, at ekonomiya, at dinala niya ito sa bansa na nakakaranas ng pinakamasamang tagtuyot. Ang Shani turbocharged na pamumuhunan sa pag-recycle ng tubig at pagkalaglag ng karamdaman. Upang mabayaran ito, malaki-laki — at kontrobersyal niyang itinaas ang presyo ng tubig.
"Sa buong mundo, ang dahilan kung bakit maraming problema sa tubig ay kakaunti ang mga bansa na handa na singilin ang mga mamimili ng totoong presyo," sabi ni Seth Siegel, ang punong opisyal ng pagpapanatili ng N-Drip at ang may-akda ng isang bestseller sa 2015 New York Times, Magkaroon ng Tubig, na ikinuwento ang pagtaas ng Israel bilang isang nangunguna sa pangangalaga ng tubig at teknolohiya. Noong 2012, iniwan ni Shani ang tungkulin kasama ang Israel sa isang labis na tubig-tabang. "Hindi pangkaraniwan ang hinugot niya."
Isang pribadong mamamayan muli, sinimulan ni Shani ang pagbulong sa lumalaking banta ng kakulangan sa tubig sa buong mundo. Mahigit sa isang-kapat ng populasyon ng mundo ay naninirahan sa mga bansa na may pagka-diin sa tubig, at tinatantiya ng United Nations na ang kakulangan sa tubig ay maaaring mapalitan ang 700 milyong katao sa pagtatapos ng dekada. Ang pinakamahalagang kontribusyon na magagawa niya, napagpasyahan niya, ay upang makatulong na tumulo ang patubig na maging pangunahing. Nangangahulugan iyon ng pag-imbento ng isang system na tumakbo nang walang mga filter at pump.
Upang maunawaan ang hamon ni Shani, dapat mo munang maunawaan kung ano ang nangyayari sa loob ng mga kababaang itim na dripper na linya. Kasama sa bawat isa ay isang serye ng mga butas, at naka-fasten sa loob ng bawat butas ay isang plastik na widget na kasing laki ng isang Tic Tac, na tinatawag na emitter. Ang tubig ay gumagalaw sa isang labis na makitid, mala-maze na channel sa loob ng emitter, kinokontrol upang lumabas ito sa mga sinusukat na patak. Ang paglaban na ginawa ng mga emitter na iyon ang dahilan kaya labis na presyur ang kinakailangan upang ilipat ang tubig mula sa isang dulo ng isang patlang patungo sa isa pa sa isang tradisyonal na sistema.
Naglihi si Shani ng isang bagong uri ng emitter, isa na nag-aalok ng kaunting pagtutol na ang presyon ng tubig na ibinigay ng gravity lamang-naipon sa panahon ng 1- hanggang 2-talampakan na paglabas mula sa kanal ng patubig patungo sa patlang sa ibaba-ay sapat na upang mapalakas ang tubig ang daan pababa ng daan-daang mga paa ng tubing at papasok sa lupa. Una, nag-eksperimento siya sa paghabi ng mga plastik at metal na hibla sa iba't ibang mga istrukturang lattice na tatlong-dimensional. Ngunit ito ay nasa isang paglalakad isang araw, sinabi niya, na ang tagumpay ay dumating: Sa halip na isang zigzag channel, ang kanyang emitter ay binubuo ng isang tungkod na nasuspinde sa loob ng isang silindro, na may tubig na dumadaloy sa pamamagitan ng hugis ng tubo na nabuo sa pagitan nila. Hindi tulad ng isang tradisyonal na emitter, ngayon, walang solong maliit na butil ng mga labi ang maaaring hadlangan ang daloy ng tubig. "Boom," sabi ni Shani. "Ako ay ganap na kumbinsido na gagana ito. Pagkatapos ay binuo namin ang lahat ng matematika. "
Kapag naayos na niya ang konsepto, kinailangan ni Shani na gawing komersyal ito. Nakipag-ugnay siya kay Eran Pollak, isang dating opisyal ng ministeryo sa pananalapi na pinagtulungan niya bilang chairman ng tubig, at sinabi kay Pollak na naimbento niya ang patubig na tumulo na gumagamit lamang ng grabidad. Nag-aalangan si Pollak. Lumaki din siya sa isang kibbutz, at alam niya ang tungkol sa patubig; walang ganoong bagay tulad ng zero-pressure drip.
"Ang una kong reaksyon ay, syempre babaguhin nito ang mundo, ngunit hindi ito gagana," kwento ni Pollak. Nakilala niya si Shani sa punong tanggapan ng N-Drip, na sa panahong iyon ay isang maliit na tanggapan sa isang strip mall sa isang suburb ng Tel Aviv. Inakay siya ni Shani sa isang out out pabalik. "Ito ay 20 metro ng tubo, manu-manong nakadikit, tumutulo ang tubig sa lupa mula sa isang maliit na plastik na basurahan," sabi ni Pollak. "Ito ay sa pinaka elementarya na yugto na maiisip, ngunit ito ang minuto kung saan ko naintindihan na maaari itong gumana." Nag-sign si Pollak bilang chief executive officer.
Ang N-Drip ay nag-install ng kauna-unahang opisyal na pagsubok sa bukid sa pagtatapos ng 2017, sa limang ektarya ng tubo sa Eswatini (dating Swaziland), na direktang kumukuha ng tubig mula sa isang ilog. Nalaman nila na ang sistema ay hindi lamang gumana at gumamit ng mas kaunting tubig ngunit din nadagdagan ang ani ng 30%. Sa pamamagitan ng paghimok ng mga resulta, ang N-Drip ay lumipat sa mas malaking mga pagsubok sa Australia at US, at mula noon ay lumawak sa 17 mga bansa, mula Vietnam hanggang Nigeria. Kung ang pangitain ni Shani ay naglalabas, ang N-Drip ay may posibilidad na gawing makabago ang milyun-milyong mga sakahan, at baguhin ang pandaigdigang pagkonsumo ng tubig-tabang.
Sa ngayon, ang N-Drip ay nagtipon ng $ 25 milyon na pondo, at ang sistema nito ay ginagamit ng daan-daang mga magsasaka para sa 4,000 ektarya na mga pananim, mula sa cotton hanggang patatas hanggang sa mga soybeans. Ngunit malayo pa ang lalakarin ni Shani kung balak niyang gawing 600 milyong ektarya na may baha ang Earth, at ang kalsada mula sa hardin hanggang sa solusyon sa patubig na pandaigdigan ay magkakaroon ng maraming mga hadlang.
Dahil ang N-Drip ay hindi gumagamit ng pagsasala, ang karamihan sa mga hiccup sa ngayon ay may kinalaman sa lahat ng mga hindi inaasahang bagay na maaaring matagpuan sa tubig sa isang sakahan. Maaga sa isang pagsubok, isang grower ng California ang nakipag-ugnay sa N-Drip sa isang gulat upang sabihin na tumigil sa paggana ang kanyang system. Nang dumating si Shani, nakakita siya ng isang isda na kasinglaki ng kanyang hintuturo na humihikbi sa isa sa mga tubo. Ang isang kumpol ng berdeng algae ay gumawa ng katulad na bagay sa isang bukid sa Kazakhstan. Ngayon, ang mga tangke ng tubig ng N-Drip ay nilagyan ng mesh netting upang makuha ang lahat ng uri ng buhay ng halaman at hayop.
Sa baking sun ng Arizona, sa isang rehiyon na may partikular na tubig na mayaman sa mineral, ang mga linya ng dripper ay naging mainit na ang calcium carbonate ay tumalsik, pinahiran ang mga emitter sa limescale tulad ng loob ng isang British teakettle. Na humantong sa N-Drip upang bumuo ng mga protocol para sa paglilibing ng mga linya nito sa isang manipis na patong ng lupa upang mapanatili silang cool at para sa paggamit ng mga softener sa matapang na tubig.
Si David Midmore, isang propesor na nagpapalabas ng mga agham ng halaman sa Australia Central Queensland University at isang dalubhasa sa irigasyon ng microdrip, sinabi na kung ang N-Drip ay tunay na plano na maabot ang 500 milyong maliliit na magsasaka sa buong mundo, at hindi lamang malaki, sopistikadong mga nagtatanim, ang tagumpay ay nakasalalay hindi lamang sa pagdidisenyo ng tamang teknolohiya ngunit sa pamumuhunan din nang malaki sa edukasyon. at suporta. "Napakahalaga na ang mga nagtatanim ay turuan ang mga tamang paraan upang tumulo-patubig, upang magkaroon ng mga simpleng sukat ng tubig sa lupa, at kung paano hindi mag-over-o under-irrigate," sabi niya. "Hindi lamang ito pagsasanay, ngunit pag-follow-up."
Iginiit ng N-Drip na ang maliliit na bukid ay isang mahalagang bahagi ng misyon nito. "Kung ang isang mayamang magsasaka sa Australia ay nagdaragdag ng ani ng 47%, mahusay iyan, pop buksan ang Champagne, kumuha ng isang fancier na bakasyon sa taong iyon," sabi ni Siegel, ang punong opisyal ng pagpapanatili ng kumpanya. "Ngunit kung ang isang magsasaka sa pamumuhay ay nagdaragdag ng ani, at mayroon silang mas maraming pagkain na makakain at mas maraming pagkain na maibebenta, binabago nito ang pamilya at ang pamayanang iyon."
Sa pagtatapos na iyon, habang ang Covid-19 pandemya ay nailahad noong 2020, na inilalagay ang mga kapaki-pakinabang na proyekto sa US at Australia, ang N-Drip ay nagsimula sa paggawa ng isang 1-acre kit na idinisenyo para sa mga gumagamit na ito. Dumarating ang sistemang DIY na may isang link sa isang video sa YouTube at simpleng, mga guhit na linya ng Ikea-esque upang gabayan ang magsasaka sa pamamagitan ng pag-install.
Ang N-Drip ay bumuo din ng isang pagmamay-ari na sensor ng lupa, na tinawag N-Drip Connect, na sinusubaybayan ang mga kundisyon ng halaman at lupa at nagpapadala ng mga magsasaka ng patnubay sa real-time sa pamamagitan ng isang smartphone app kung kailan dapat patubig at pataba. Ang sensor ay nagbabalik sa koponan ng agronomic ng kumpanya, din, upang mapanatili ang mga tab sa mga kundisyon ng patlang.
Ang isa pang hamon para sa N-Drip ay magpapatuloy na pang-ekonomiya. Maaaring mai-install ang system para sa isang maliit na bahagi ng gastos ng isang maginoo na pressurized drip system, na wala sa mga nagpapatuloy na gastos sa enerhiya, ngunit ang tubig ay libre o mabigat na na-subsidize para sa karamihan sa mga magsasaka sa buong mundo. Bagaman ang ilan, tulad ng mga nagtatanim ng bulak sa Australia, ay maaaring maging handa na mamuhunan upang mapangalagaan kaagad ang isang mabilis na gumuho na mapagkukunan, marami sa mga maliliit na magsasaka sa mundo ay hindi makagastos kahit isang maliit na karagdagang gastos.
"Ang merkado ng maliit na tao ay isang malaking merkado, at isa na maaaring higit na makinabang mula sa aming system, ngunit napakahirap na gawin ang negosyo kung wala kang isang malaki at maayos na kinakasama," ayon kay Pollak. Inilarawan ng N-Drip na ibigay ang sistema nito sa mga magsasakang ito lalo na sa pamamagitan ng mga hindi pangkalakal, ahensya ng gobyerno, at malalaking korporasyon na gumagawa ng mabuti sa mga pangako sa pagpapanatili. Sinabi ng mga ehekutibo na ang pagkakataon, sa malapit na termino, ay masusukat sa daan-daang libong mga ektarya ng lupang pang-agrikultura.
Ang isang maagang halimbawa ng ganitong uri ng pakikipagsosyo ay kasama PepsiCo Inc., na direktang kumontrata sa 40,000 magsasaka para sa mga sangkap tulad ng mais, oats, at patatas, at nagtakda ng layunin na mapabuti ang kahusayan sa paggamit ng tubig sa agrikultura ng 15% noong 2025. Pinilit ng PepsiCo ang teknolohiya ng N-Drip sa isang maliit na bilang ng mga magsasaka sa India, Vietnam, at US, at nakita ang pinabuting ani ng ani na may mas kaunting input ng pataba at 50% mas kaunting tubig na natupok kumpara sa irigasyon ng baha.
Peter Gleick, ang president-emeritus at co-founder ng Pacific Institute, isang institusyon ng pananaliksik na hindi pangkalakal na nakatuon sa mga isyu sa tubig-tabang, binibigyang diin na pagdating sa hinaharap ng patubig, kritikal na hindi natin makalimutan ang malaking larawan. Ang pag-convert ng mga patlang na cotton o alfalfa upang pumatak ng patubig ay isang hakbang sa tamang direksyon, ngunit ang isang mas malaking katanungan ay nahuhulog: Dapat ba nating palaguin ang mga pananim sa mga tigang na klima upang magsimula? "Kailangan nating magkaroon ng isang tunay na pag-uusap tungkol sa kung ano ang makatuwiran na lumago sa kapos sa tubig sa Kanluran, pati na rin ang isang pag-uusap tungkol sa paglaki ng pinili namin na lumago nang mas mahusay at mas maingat," sabi niya. "Ang teknolohiyang ito ay maaaring makatulong sa pangalawang katanungan, ngunit hindi ito makakatulong sa una, higit na pampulitika."
Sinabi ni Gleick na isang bagay na tututol ayon sa prinsipyo sa paggamit ng mahalagang inuming tubig upang mapalago ang mga pananim para sa feed ng hayop, at isa pa upang sabihin sa mga magsasaka na dapat na silang tumigil sa paglinang. Bumalik sa CRIT Farms, sinabi ni Moore na masaya siyang nag-aambag sa pananaliksik na nakikita niya bilang mahalaga sa hinaharap ng agrikultura sa rehiyon. Sa susunod na taon plano niyang gamitin ang system ng N-Drip sa karagdagang acreage. Kahit na ang pagpapareserba ng mga tribo ay hindi nabawasan ang quota ng tubig, alam ni Moore na ang mga kakulangan ay darating para sa lahat isang araw. "Kailangan nating magsimulang mamuhay tulad ng apektado tayo ng mga cutoff na iyon upang bilhan tayo ng ilang oras," sabi niya. "Upang mabuhay bilang isang tao, at bilang isang negosyo, kailangan nating tumingin sa mga teknolohiyang tulad nito."