在节约资源的同时提高作物产量

说到地球的健康,农业和粮食生产发挥着巨大的作用。据联合国粮食及农业组织称,全球约37%的土地用于农业和食品生产,地球表面的11%专门用于农作物生产。找到使农业更加可持续和高效的方法不仅对环境至关重要,同时也为全球粮食供应。

朱莉娅·索科尔在远离任何农场的地方长大。出生在俄罗斯,索科尔和她的家人10岁时搬到纽约,她父亲为联合国工作的地方。这些天,然而,Sokol机械工程博士生,她花很多时间思考农业。在过去的两年里,索科尔一直在麻省理工学院的全球工程和研究(Gear)实验室从事滴灌项目。

在哈佛大学获得机械工程学士学位后,索科尔在工业界呆了一段时间,首先作为斯伦贝谢的研究助理,然后在一家小型可持续发展咨询公司工作。想要更强的技术基础,她向麻省理工学院申请研究生院。

在硕士课程期间,索科尔上了2.76课程(全球工程)由齿轮实验室副教授和首席研究员教授,Amos Winter。对与水有关的问vwin手机版题产生了兴趣,索科尔抓住了与温特合作的机会,参与了齿轮实验室的节能滴灌项目。

索科尔说:“我很高兴加入这个项目。”“它完美地结合了我对可持续发展的热情和我对流体力学和系统设计基础研究的兴趣。”

滴灌有一个中央泵,通过一个管道网络输送水,而不是从水源抽水灌溉农田。与管道相连的发射器在整个现场均匀地释放水,与洪水灌溉相比,作物产量更高,耗水量更少。

“滴灌的目标是以足够低的流速为根系提供水,使根系能够立即开始吸收水分,而不是蒸发或渗透回含水层,”索科尔解释说。

用于滴灌的喷射器均匀分散水,与洪水灌溉相反,这通常会导致作物积水。Susan Amrose补充道:“这些滴灌机需要在整个田地提供均匀的流量,这样所有作物都能获得相同的水量。”齿轮实验室的研究科学家。

研究小组首先关注这些发射器的几何特征。他们建立了vwin手机版一个数学模型,描述几何特征如何与内部薄膜相互作用。基于这个模型,他们对发射器进行了优化,以获得尽可能低的压力,以确保水以正确的速度流向作物。

商用发射器要求最低启动压力为1巴,以便为作物提供恒定的流量。感谢团队在发射器内部所做的更改,他们将启动压力降低到0.15巴。启动滴头所需的压力降低,使中央泵的运行功率减半。

“降低压力会降低整个系统的成本,对农民有好处,当然,这也有助于减少温室气体排放,”索科尔说。

对于通过太阳能运行的离网滴灌系统,使用新的发射器可以减少农民40%的成本。“对于发展中国家的农民,vwin手机版这种成本节约降低了节水增产技术的障碍,”Amrose补充道。

该小组在摩洛哥和约旦进行了一些实地试验,他们与非政府组织合作伙伴和私营农民合作,测试新设计的排放口和优化的灌溉系统。

索科尔解释说:“这些田间试验最大的收获是我们的系统在为作物提供高均匀流量的同时,降低了能源和成本。”

据阿姆罗斯说,索科尔在这些发射器的开发和测试中发挥了重要作用。vwin手机版“她带来了整个包装——她是一位优秀的设计师,她可以在现场修理硬件,她在理论上也非常优秀,与模特合作,”阿姆罗斯说。

索科尔和齿轮实验室团队将继续改进发射器的设计,以降低成本,节约资源,提高作物产量。

“全球人口不断增长,所以我们需要更大的农业生产力,”索科尔补充道。“这是我们的重点——实现这一目标,尤其是在发展中国家。”vwin手机版

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