Clemson-Forscher entwickeln Technologien zur Verbesserung der Wassernutzungseffizienz in der Landwirtschaft (Universität)

BLACKVILLE – Bewässerung ist ein wichtiges Werkzeug, das in der Landwirtschaft wahrscheinlich schon etwa so lange eingesetzt wird, wie Menschen Pflanzen anbauen, aber wie viel Wasser ist genug?

Forscher der Clemson University Edisto Forschungs- und Bildungszentrum (REC) arbeiten an Projekten, von denen sie glauben, dass sie den Landwirten in South Carolina helfen werden, Wasser und Geld zu sparen.

Ein vom Landtag finanziertes Projekt entwickelt Software, die dazu beitragen kann, die Effizienz von Bewässerungssystemen nicht mehr zu schätzen. Dabei handelt es sich um eine GPS-basierte Center-Pivot-Prüfsoftware zur Berechnung der Gleichmäßigkeit der Wasserverteilung auf Feldern.

„Diese Software führt Gesundheitsprüfungen an Drehpunkten durch, um den Landwirten zu zeigen, wo sie zu viel und wo zu wenig bewässern“, sagte er Kendall Kirk, Ingenieur für Präzisionslandwirtschaft. „Eine Überbewässerung kann zur Auswaschung von Nährstoffen führen und eine Unterbewässerung kann zu Wasserstress führen, der zu Ertragsdefiziten führen kann.“

Die Software erstellt Berichte über die Kosten von Über- und Unterbewässerung. Anhand dieser Informationen können Landwirte die Kapitalrendite von Nachrüstungen, Anpassungen und Reparaturen abschätzen.

Nachdem die Software entwickelt wurde, Cal Sawyer, Clemson außerordentlicher Professor und Clemson-Erweiterung Als Spezialist für Wasserressourcen wird er ein Schulungsprogramm entwickeln, um Landwirten, Agenten und Beratern den Umgang damit zu zeigen.

Fleming McMaster, ein mit dem System vertrauter Pflanzenbauberater, sagte, dies sei etwas, was die Landwirte in South Carolina „dringend“ bräuchten.

„Das Schöne an diesem System ist, dass es je nach Fruchtfolge angepasst werden kann“, sagte McMaster. „Es kann sowohl auf bestehenden als auch auf neuen Systemen eingesetzt werden. Wasser ist eine wertvolle Ressource für alles Leben – Menschen, Tiere, Landwirtschaft, Industrie – und dieses System kann Landwirten dabei helfen, Wasser effizienter zu nutzen. Ich ermutige jeden, dieses System zu nutzen.“

Bodenfeuchtesensoren

Eine weitere Technologie, die die Forscher untersuchen, ist der Einsatz von Bodenfeuchtigkeitssensoren für die saisonale Bewässerungsplanung von Baumwolle, die in der Landwirtschafts- und Küstenebene des Staates angebaut wird. Während dieser Studie verwenden Forscher die Clemson-Wasserzeichenrechner um die optimalen Schwellenwerte für Bodenfeuchtigkeitssensoren für die Bewässerungsplanung in Baumwolle zu bestimmen und um zu zeigen, wie Landwirte von der Verwendung sensorbasierter Bewässerungsplanung profitieren können.

„Die Ergebnisse dieser Studie werden es den Baumwollbauern in South Carolina ermöglichen, die Effizienz der Bewässerungswassernutzung zu maximieren“, sagte er Michael Plumblee, Clemson Extension, Spezialist für Präzisionslandwirtschaft. „Sobald diese Forschung abgeschlossen ist, werden wir mit den Landwirten zusammenarbeiten, um Empfehlungen zu geben, wie diese Sensoren in ihre aktuellen Bewässerungspraktiken integriert werden können, um ihre Wassernutzungseffizienz und ihren Gesamtgewinn zu maximieren.

„Wir wissen, dass die Technologie funktioniert, jetzt geht es nur noch darum, die Technologie zu testen, um den agronomischen und wirtschaftlichen Nutzen für die Landwirte zu maximieren.“

José Payero, ein Bewässerungsspezialist und Assistenzprofessor, hat ein kostengünstiges Bewässerungsmanagementsystem entwickelt, das mithilfe von Sensoren Daten über ein drahtloses Netzwerk ohne menschliches Eingreifen sammelt und überträgt. Das Clemson Water Management System (CWMS) ist ein Bewässerungsplanungstool, das sich in Forschungsumgebungen bewährt hat und derzeit auf Farmen in South Carolina getestet wird. Dabei handelt es sich um ein dreijähriges Projekt im Wert von 500,000 US-Dollar, das vom Natural Resources Conservation Service des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA-NRCS) finanziert wird Innovationsversuch zum Naturschutz auf dem Bauernhof.

„Dieses System wird Landwirten dabei helfen, die Effizienz der Wassernutzung zu verbessern und ihre Gewinne zu steigern, während gleichzeitig der Wasser- und Energieverbrauch, die Erosion und die Auswaschung von Chemikalien wie Pestiziden und Bodennährstoffen erheblich reduziert werden“, sagte Payero. „Außerdem wird es Landwirten dabei helfen, bei Bedarf Wasser in optimaler Menge aufzubringen.“

Gordon Mikell, USDA-NRCS-Naturschutzagronom, sagte, dieses Projekt sei Teil einer landesweiten Anstrengung, die Einführung innovativer Ansätze, Praktiken und Systeme auf Arbeitsflächen zu fördern.

„On-Farm Trials-Projekte erfordern die Zusammenarbeit zwischen dem NRCS, Partnern und Produzenten, um sie vor Ort umzusetzen Erhaltung Aktivitäten und bewerten Sie ihre Auswirkungen“, sagte Mikell. „Was wir in diesem Fall tun, ist die Bereitstellung bewährter Demonstrationen Bewässerung Naturschutztechnologien, die Landwirte auf ihren Farmen einsetzen können, um die Produktivität und den Gewinn zu steigern und gleichzeitig den Wasserverbrauch zu senken.“

Joe Oswald ist Landwirt in der vierten Generation bei JCO Farms im Allendale County. Sein Familienbetrieb nimmt an der Studie teil. Sie bauen Mais, Sojabohnen, Baumwolle, Erdnüsse, Hafer, Roggen und Sorghum an und halten 150 Angus-Rinder. Oswald lernte die Bedeutung der Bewässerung seit der High School kennen, als er mit dem Bewässerungsspezialisten Hamid Farahani am Edisto REC zusammenarbeitete.

„Ich glaube, dass jede Vegetationsperiode für jeden Landwirt anders ist und dass es für die Produktion ertragreicher Pflanzen von entscheidender Bedeutung ist, zu wissen, wann man bewässert“, sagte Oswald, der 2013 seinen Abschluss in landwirtschaftlicher Mechanisierung und Betriebswirtschaft an der Clemson University machte. „In diesem Jahr kam es zu rechtzeitigen Regenfällen, die uns in den heißesten Monaten davon abhielten, so viel Bewässerung durchzuführen. Wenn dieses Gebiet jedoch wochenlang trocken ist, ist es schwierig, die Bodenfeuchtigkeit im richtigen Bereich zu halten. Ich hoffe, dass diese Studie zeigen wird, wie wichtig es ist, Bodenfeuchtigkeitsdaten zur Festlegung der Bewässerungsplanung zu nutzen.“

Forschung unter der Leitung von Clemson, Professor für Biosystemtechnik Ahmad Khalilian, zeigt, dass erhebliche Wasser- und Energieeinsparungen erzielt werden können, wenn Sensoren für die Bewässerungsplanung verwendet werden.

„Wir haben bei Clemson mehrere Bewässerungsplanungsmethoden verglichen, entweder mithilfe von Bodenfeuchtigkeitssensoren, Pfannenverdunstung oder Wetterdaten, um zu entscheiden, wann bewässert werden muss und wie viel Wasser ausgebracht werden soll“, sagte Khalilian. „Die Ergebnisse zeigten, dass die Bewässerung auf Basis von Bodenfeuchtigkeitssensoren die Ernteerträge im Vergleich zu den anderen Methoden deutlich steigerte und den Gewinn um etwa 35 US-Dollar pro Hektar steigerte.“

Clemson Extension Wasserressourcen

Kirk, Payero, Plumblee und Sawyer sind Mitglieder der Wasserressourcenteam des Clemson Cooperative Extension Service. Dieses Team besteht aus Erweiterungsspezialisten, Mitarbeiter und Vertreter aus dem gesamten Bundesstaat arbeiten zusammen, um Probleme in Bezug auf Wassermenge und Wasserqualität in South Carolina anzugehen.

Diese Forscher und Agenten arbeiten mit dem SC Department of Natural Resources und dem SC Department of Health and Environmental Control zusammen, um den staatlichen Wasserplan zu aktualisieren. Zu Clemsons Bemühungen gehört die Einführung des South Carolina Water Resources Center, das als Forschungsvermittler fungiert und als Kanal für Informationen fungiert, die für die Entscheidungsfindung im Ressourcenmanagement und die politischen Bereiche des Staates erforderlich sind.

Die Landwirtschaft ist South Carolinas größte Industrie mit einem wirtschaftlichen Einfluss von 42 Milliarden US-Dollar und 98,000 direkt geförderten Arbeitsplätzen. Die Agrarindustrie ist im letzten Jahrzehnt um 23 % gewachsen. Das Überleben dieser Branche hängt stark vom Wetter ab. Der South Carolina Die staatliche Klimaübersicht der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zeigt, dass die Temperaturen im Bundesstaat seit Beginn des 0.5. Jahrhunderts um etwa 20 Grad gestiegen sind^thJahrhundert. Die jährliche Niederschlagsmenge war in den meisten Jahren der 2000er Jahre unterdurchschnittlich – zwölf der letzten 12 Jahre waren von Dürrebedingungen in der warmen Jahreszeit geprägt.

Dürren sind nach Angaben der Hurrikane die zweitteuersten Wetterereignisse nach Hurrikanen Klimatologisches Büro des Bundesstaates South Carolina zeigt an. Bewässerung kann das Pflanzenwachstum bei Dürrebedingungen unterstützen.

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