研究人员已经调整了用于德克萨斯高原的作物模型来模拟作物用水和玉米产量，这可以帮助生产者调整中心灌溉策略并在有限的水量下最大限度地提高盈利能力。
该项目是美国农业部农业研究局、ARS、土壤和水管理研究-布什兰之间的合作项目;位于峡谷的西德克萨斯 A&M 大学、位于阿马里洛的德克萨斯 A&M AgriLife和西班牙的卡斯蒂利亚-拉曼恰大学、UCLM。
“这种适应模型的结果使生产商能够评估如何最好地将可用的有限水分配给支点下的一小部分土地，从长远来看，最大限度地提高盈利能力并更有效地利用水资源，”罗伯特施瓦茨说博士，美国农业部-ARS 布什兰的土壤科学家。
“研究中的一些情景甚至表明，与灌溉整个枢轴圈相比，灌溉一小部分区域但使用更少的水可以最大限度地提高盈利能力，从而保护地下水以备将来使用，”他说。
加入 Schwartz 的美国团队还有 ARS-Bushland 的农业研究工程师 Paul Colaizzi 博士和土壤研究科学家 Louis Baumhardt 博士;Jourdan Bell, Ph.D.,Texas A&M AgriLife Extension Service农艺师, Amarillo;西德克萨斯农工大学农业商业和经济学副教授 Bridget Guerrero 博士。领导 UCLM 工作的是农业工程师 Alfonso Dominguez 博士和 Jose Pardo 博士。
这项研究得到了奥加拉拉含水层计划的部分支持，该计划是美国农业部 ARS、堪萨斯州立大学、德克萨斯 A&M 农业生命研究、农业生命扩展、德克萨斯理工大学和西德克萨斯 A&M 的一个财团。
地下水有限，极度干旱
德克萨斯高原这个半干旱地区的作物生产者主要依赖地下水灌溉。每个季节，该地区的作物生产者都会评估在有限水量的情况下可以灌溉多少土地。
“随着地下水继续下降，减少灌溉面积可以让生产者增加每灌溉英亩的灌溉能力，而不是在赤字的情况下灌溉更大的面积，”贝尔说。
但解决这个问题并不简单，因为生产者减少灌溉面积的决定会影响粮食产量、投入成本和灌溉应用的时机。
贝尔说，不确定的天气模式也会影响这一决定。在旱年，生产者可能需要比雨年更多地减少灌溉面积。
她说：“这种模式对于生产商为 2022 年生产季节做出决定是及时的，”她补充说，德克萨斯高原目前正处于极度干旱之中。
制定提高效率的策略
为了帮助生产者做出这些决定，研究人员完成了一项研究，该研究使用 25 年的气候数据来模拟玉米生产。他们使用了一系列灌溉能力，即一天内可以输送到灌溉面积的最大水量，来评估可以提高盈利能力和提高用水效率的水分配策略。
德克萨斯高原的许多农作物生产者使用中心枢轴系统灌溉农作物。根据灌溉能力，该系统通常需要五天或更长时间才能在田地周围完成一次旋转。
在评估在有限灌溉条件下最大化利润的策略时，该研究考虑了灌溉井容量和中心枢轴行程时间，因为这些因素会影响可以使用多少水和季末产量。
“该模型还考虑了种植前土壤水分、季前灌溉、土壤持水能力、系统流量以及年度下降，这会影响生产者在本季后期可以提供的灌溉量，”贝尔说。
考虑产能的最大盈利能力
Guerrero 说，模型是评估生产者的决定将如何影响他们的底线的好方法。这项研究包括预期回报和成本的经济因素，以及这些因素如何随着生产者选择种植某些作物的英亩数和浇水量而变化。
“这揭示了在实际花钱之前通过不同的管理选择可以实现的净回报差异，最终降低了生产者的风险，”她说。
该模型表明，对于代表该地区的灌溉能力(每英亩 5.2 加仑/分钟)和平均降雨量的生长季节，通过灌溉约 75% 的整个枢纽区域，其余区域在休耕或未种植的田地或旱地棉花。
贝尔说，由于种子和肥料成本降低以及玉米产量增加，浓缩水产生了更大的净回报，这提高了每单位用水的生产力，并弥补了休耕地区的产量不足。在季节性干旱的年份，需要进一步限制灌溉面积，以避免作物歉收并实现利润最大化。
“这个模型的独特之处在于它还考虑了旱地的生产力，而不是让它休耕，”她说。“当我们集中灌溉时，我们正在扩大旱地面积，更好地管理旱地面积对于保持农场的整体盈利能力越来越重要。”
该模型表明，除干旱年份外，在旱地种植棉花增加了系统的盈利能力。
“这项研究表明，作物用水模型 MOPECO 可以适应许多不同的情景，并且是改善水资源有限的农业系统的环境和经济可持续性的有用工具，”Domínguez 说。
MOPECO 模型是用于确定最佳生产计划和水灌溉管理策略的工具。该模型将作物产量、产量和毛利率估算为灌溉深度的函数。
“该模型的简化版本正在地中海盆地和美洲的许多半干旱地区进行测试，目的是通过在线平台将其提供给农业部门，”多明格斯说。
