研究により、米国のより多くの作物が灌漑を必要としていることが判明

Jun 20, 2023

気候変動により、投資はトウモロコシと大豆の農家に利益をもたらすでしょう。

気候変動に伴い、気温の上昇と降水パターンの変化により干ばつ状態が増加する可能性が高いため、米国ではより多くの作物に灌漑することが将来の収量を維持するために重要となる。 しかし、国内の農地のうち灌漑設備が整備されているのは20％にも満たない。

ダートマス主導の研究では、穏やかな温室効果ガス排出シナリオの下では、21世紀半ばまでに、現在の米国の農地の拡大された部分において、灌漑拡大の利益が設置と運営のコストを上回るだろうことが判明した。

この結果は、現在天水で栽培されているトウモロコシと大豆が、今世紀半ばまでにノースダコタ州のほとんど、サウスダコタ州東部、ミネソタ州西部、ウィスコンシン州、ミシガン州のほとんどで灌漑の恩恵を受けることを示している。 インディアナ州、イリノイ州、オハイオ州、ケンタッキー州、カンザス州、オクラホマ州の一部で雨に依存している大豆農地も、灌漑の恩恵を受けるだろう。 この研究結果は、Nature Portfolio のオープンアクセスジャーナルである Communications Earth & Environmental に掲載されます。

灌漑設備の設置、保守、運用には農家にとって多大なコストがかかり、1 エーカーあたり年間 160 ドルにも上ります。 「私たちの研究は本質的に、将来トウモロコシと大豆作物に灌漑設備を設置して使用するのが最も合理的である米国の地図を作成するものです」と、メンデンホール博士研究員で水文学研究者の筆頭著者トレバー・パートリッジ氏、グアリーニ '21 氏は述べています。彼はダートマスで博士号を取得しながら研究を実施した、米国地質調査所水資源ミッションエリアの研究者です。

ネブラスカ州、カンザス州、テキサス北部を含むハイプレーンズ地域は、歴史的に最も頻繁に灌漑が行われている地域の 1 つであり、現在、灌漑による経済的収益が最も高いことがわかっています。 しかし、干ばつによるコストの増加により、農家はコーンベルト地帯と米国南東部の全域で灌漑への投資を余儀なくされており、これらの投資からの長期的な経済収益を予測するのは困難です。

トウモロコシと大豆の灌漑の費用対効果分析を行うために、研究者らは一連の作物モデルのシミュレーションを実行しました。 彼らは、将来の可能性のある気候（高温と乾燥、高温と湿潤、寒冷と乾燥、寒冷と湿潤）の範囲にわたるいくつかの地球規模の気候予測を適用し、それぞれ平均的な気候予測と比較して、完全に灌漑または天水が供給された条件下での将来の作物の成長をシミュレートしました。 。

私たちの仕事は基本的に、将来トウモロコシと大豆作物のための灌漑設備を設置し、使用するのが最も合理的な米国の地図を作成するものです。

各気候シナリオについて、米国のすべての栽培地域にわたってトウモロコシと大豆の両方について作物モデルが実行されました。作物モデルのシミュレーションでは、歴史的 (1981 ～ 2010 年)、世紀半ば (2036 ～ 2065 年)、および世紀末の 3 つの期間が調査されました。 (2071 ～ 2100 年) 中程度および高程度の温室効果ガス排出シナリオの下。 シミュレーションでは、米国農務省国家農業統計局からの郡レベルの作物管理と生育データ（植栽、成熟、収穫日など）が考慮に入れられました。 灌漑の経済的利益を判断するために、研究チームは灌漑コストと比較して、灌漑による追加のシミュレーション作物収量と、それに対応して期待される市場価値の増加を計算しました。これには、地下水を汲み上げて田畑に配水するのに必要な電力も含まれます。灌漑システムを所有し運営するためのエーカー当たりの関連費用。

研究チームは、トウモロコシや大豆の灌漑をいつどこに設置するのが合理的かだけでなく、そのために十分な水があるかどうかも調査した。 彼らは「灌漑用水不足」を計算しました。これは、灌漑に利用できるべき水の量と比較して、畑に適用される水の量との単純な差です。

その結果、今世紀半ばまでに、アイオワ州、ウィスコンシン州、オハイオ州、イリノイ州北部とインディアナ州北部では大豆を灌漑するのに十分な水が確保される可能性が高いが、トウモロコシには灌漑できない可能性が高いことが示された。 アイオワ州は米国最大のトウモロコシ生産国である。灌漑用の地下水資源は、米国南東部、特に農業がそれほど集中していないミシシッピ川下流域で最も豊富であることが判明した。 しかし、この地域では灌漑の恩恵は最小限です。