Thu. Oct 22nd, 2020

ด้วยแรงบันดาลใจจากความลับของความอุดมสมบูรณ์ของสามเหลี่ยมปากแม่น้ำไนล์วิศวกรใช้การผสมดินน้ำและดินในท้องถิ่นเพื่อปลูกผลไม้ในทะเลทราย

ผมในเดือนมีนาคมปีนี้เช่นเดียวกับประเทศต่างๆทั่วโลกที่เข้าสู่การปิดกั้น Covid-19 การเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งใกล้จะเสร็จสิ้นในมุมหนึ่งของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ในเวลาเพียง 40 วันผืนทรายที่แห้งแล้งครั้งหนึ่งในประเทศทะเลทรายที่ไม่มีทางออกสู่ทะเลแห่งนี้ได้ถูกทิ้งเกลื่อนไปด้วยแตงโมหวานที่สุกงอมและพองตัวภายใต้แสงอาทิตย์ของอาหรับ

สำหรับประเทศที่ต้องนำเข้าผักผลไม้สดถึง 90% ถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญ ทะเลทรายอาหรับที่แห้งแล้งและไม่เอื้ออำนวยได้ถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นฟาร์มผลไม้ที่เขียวชอุ่มด้วยการเติมดินเหนียวและน้ำง่ายๆ

ยกเว้นว่ามันจะไม่ง่ายอย่างนั้น – แตงโมเหล่านี้เป็นไปได้ด้วยความช่วยเหลือของของเหลว“ นาโนเคลย์” ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการฟื้นฟูดินที่เรื่องราวเริ่มต้นไปทางตะวันตก 1,500 ไมล์ (2,400 กม.) และเมื่อสองทศวรรษที่แล้ว

ในช่วงทศวรรษ 1980 บริเวณสามเหลี่ยมปากแม่น้ำไนล์ในอียิปต์หยุดเฟื่องฟู มีชื่อเสียงในเรื่องความอุดมสมบูรณ์เป็นสถานที่ที่เชื่อถือได้ในการทำฟาร์มมานานหลายพันปีแม้ว่าจะอยู่ใกล้กับทะเลทรายที่แห้งแล้ง ผลผลิตของมันทำให้ชาวอียิปต์โบราณหันเหพลังงานของพวกเขาจากการทำเกษตรกรรมเพื่อยังชีพไปสู่การพัฒนาอารยธรรมอันทรงพลังที่สร้างผลงานทางวัฒนธรรมที่พวกเขามีชื่อเสียงไปทั่วโลกในอีกหลายพันปีต่อมา ถึงกระนั้นแม้จะให้การสนับสนุนชุมชนในภูมิภาคนี้ในช่วงหลายพันปี แต่ในระยะเวลาเพียง 10 ปีหรือมากกว่านั้นความดกก็จางลง

ทุก ๆ ปีในช่วงปลายฤดูร้อนแม่น้ำไนล์จะท่วมขยายไปสู่ที่ราบสามเหลี่ยมปากแม่น้ำของอียิปต์ก่อนที่จะลดลงอีกครั้ง เมื่อนักวิทยาศาสตร์เริ่มตรวจสอบสิ่งที่ทำให้ความอุดมสมบูรณ์ของผืนดินลดลงพวกเขาพบว่าน้ำท่วมเหล่านั้นมีแร่ธาตุสารอาหารและอนุภาคดินเหนียวที่สำคัญจากแอ่งระบายน้ำของแอฟริกาตะวันออกที่เลี้ยงแม่น้ำไนล์และทับถมพวกมันข้ามดินแดนเดลต้า ดินเหนียวทำให้ดินมีทั้งความยืดหยุ่นและความอุดมสมบูรณ์ แต่มันหายไปไหน?

ย้อนกลับไป 10 ปีสู่การสร้างเขื่อนอัสวานข้ามแม่น้ำไนล์ทางตอนใต้ของอียิปต์ในช่วงทศวรรษ 1960 โครงสร้างกว้าง 2.5 ไมล์ (4 กม.) ที่น่าทึ่งนี้สร้างขึ้นเพื่อผลิตไฟฟ้าพลังน้ำและควบคุมน้ำท่วมเพื่อให้การทำฟาร์มสามารถจัดการและคาดการณ์ได้มากขึ้น แต่มันก็หยุดสิ่งดีๆทั้งหมดที่ไหลลงมาด้วย ทศวรรษที่ไม่มีการเติมเงินประจำปีนี้และความอุดมสมบูรณ์ทั้งหมดในดินเดลต้าถูกใช้จนหมด

เมื่อนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรด้านดินพบปัญหาแล้วพวกเขาก็มีจุดเริ่มต้นของการแก้ปัญหาเช่นกัน

“ มันเหมือนกับสิ่งที่คุณอาจเห็นในสวนของคุณ” Ole Sivertsen ผู้บริหารระดับสูงของ Desert Control ซึ่งเป็นธุรกิจในนอร์เวย์ที่ได้พัฒนาแนวทางนาโนเคลย์อธิบาย “ ดินบาง ๆ ที่มีเพียงเล็กน้อยพยายามที่จะกักเก็บความชื้นหรือปล่อยให้พืชเจริญเติบโต การมีดินเหนียวในสัดส่วนที่เหมาะสมสามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นได้อย่างมาก”

ในคำพูดของพวกเขา Desert Control มีแผนที่จะใช้ nanoclay เพื่อยึดพื้นที่ทะเลทรายที่ไม่ก่อให้เกิดผล “จากทรายสู่ความหวัง”

การใช้ดินเหนียวเพื่อปรับปรุงดินไม่ใช่เรื่องใหม่ – เกษตรกรทำมานานหลายพันปีแล้ว อย่างไรก็ตามการปั้นดินเหนียวหนาและหนักลงในดินในอดีตนั้นใช้แรงงานมากและก่อกวนระบบนิเวศใต้ดิน การไถการขุดและการเปลี่ยนดินยังมีต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมเนื่องจากคาร์บอนที่ถูกกักเก็บจะสัมผัสกับออกซิเจนและจะสูญเสียไปในชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อรวมกับสิ่งนี้คือการหยุดชะงักของสิ่งมีชีวิตในดินที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งมาพร้อมกับการเพาะปลูกดังที่ Saran Sohi นักวิทยาศาสตร์ด้านดินของมหาวิทยาลัยเอดินบะระอธิบาย

“ ส่วนสำคัญของชีววิทยาของดินคือความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างพืชและเชื้อราในรูปแบบของไมคอร์ไรซาซึ่งเป็นเส้นใยของเชื้อราซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนขยายของระบบรากของพืชเป็นหลัก” เขากล่าว “ พวกมันถูกปกคลุมด้วยโครงสร้างคล้ายขนด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เรียกว่า hyphae ซึ่งละเอียดกว่ารากของพืชมากทำให้สามารถเข้าถึงสารอาหารที่มันไม่อาจพบได้ ในกระบวนการดังกล่าวเส้นใยของเชื้อรายังเชื่อมต่ออนุภาคของแร่ในดินโดยรักษาโครงสร้างของดินและป้องกันการกัดเซาะ

“ การทำลายดินด้วยการขุดหรือเพาะปลูกจะทำลายโครงสร้างของเชื้อราเหล่านี้ซึ่งต้องใช้เวลาในการงอกใหม่และในขณะเดียวกันดินก็เสี่ยงต่อการถูกทำลายและสารอาหารมีแนวโน้มที่จะหลุดรอด”

ดินสามารถเป็นสัตว์ร้ายที่ไม่แน่นอน น้อยเกินไปและแทบไม่มีผลกระทบเลย มากเกินไปและดินเหนียวอาจก่อตัวเป็นเปลือกกันน้ำบนพื้นทรายหรือทำให้การบดอัดมีโอกาสมากขึ้น หลายปีของการทดลองตามมาขณะที่ Kristian P Olesen วิศวกรพลศาสตร์ของไหลชาวนอร์เวย์ได้ค้นหาวิธีการทำสูตรดินที่ผสมกับทรายได้อย่างง่ายดายเพื่อเปลี่ยนเป็นดินที่ให้ชีวิต

“ มันไม่ใช่กรณีที่ขนาดเดียวจะเหมาะกับทุกคน” เขากล่าว “ สิบปีของการทดลองในจีนอียิปต์ยูเออีและปากีสถานสอนเราว่าดินทุกชนิดต้องมีการทดสอบดังนั้นเราจึงสามารถผสมสูตรนาโนเคลย์ที่เหมาะสมได้”

การวิจัยและพัฒนาโซลูชันนาโนเคลย์ส่วนใหญ่ได้รับการทุ่มเทเพื่อค้นหาสูตรของเหลวบาง ๆ ที่สมดุลอย่างระมัดระวังซึ่งสามารถซึมผ่านอนุภาคเล็ก ๆ ของดินในท้องถิ่นได้อย่างง่ายดาย (ด้วยเหตุนี้จึงเป็นส่วนนาโน) แต่ไม่ระบายออกเร็วจนซึมออกมาอย่างอิสระ และสูญหายไปทั้งหมด จุดมุ่งหมายคือการรักษาดินวิเศษ 10-20 ซม. (4-8 นิ้ว) ที่อยู่ในและต่ำกว่าเขตรากของพืชมาตรฐาน

โชคดีที่เมื่อพูดถึงการผสมทรายและดินเหนียวเคมีของดินที่มีประโยชน์ก็เข้ามามีบทบาทเช่นกันนั่นคือความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุบวก

“ อนุภาคของดินเหนียวมีประจุลบเนื่องจากการสร้างทางเคมีในขณะที่เม็ดทรายมีค่าเป็นบวก” Sivertsen อธิบาย “ ขั้วตามธรรมชาตินี้หมายความว่าเมื่อพวกเขาพบกันทางร่างกายพวกเขาจะผูกมัด”

ผลที่ได้คือชั้นดินเหนียว 200-300 นาโนเมตรรอบ ๆ อนุภาคทรายแต่ละอนุภาคที่ก่อให้เกิดการก่อตัวคล้ายเกล็ดหิมะ พื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยให้น้ำและสารอาหารเกาะติดกับทรายและรวมตัวทางเคมีกับทรายแทนที่จะสูญเสียไปเมื่อไหลผ่านดิน

“ ดินเหนียวเลียนแบบอินทรียวัตถุในการทำงานช่วยให้ดินกักเก็บน้ำและช่วยให้พืชและสัตว์ในดินตั้งหลักได้” Sivertsen กล่าว “ เมื่อคุณมีอนุภาคของดินเหนียวในสภาวะที่คงตัวและช่วยให้สารอาหารสามารถใช้งานได้แล้วคุณสามารถปลูกพืชได้ภายใน 7 ชั่วโมง

ในขณะที่เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนามาเกือบ 15 ปีแล้ว แต่ก็มีการกำหนดเส้นทางไปสู่การปรับขนาดเชิงพาณิชย์ในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมาหลังจากได้รับการทดสอบโดยอิสระจาก International Center for Biosaline Agriculture (ICBA) ในดูไบ

“ ตอนนี้เรามีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับประสิทธิผลเราตั้งเป้าที่จะสร้างโรงงานขนาดเล็กเคลื่อนที่จำนวนมากในตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุต (13 เมตร) โดยมีจุดมุ่งหมายสูงสุดในการสร้างการเปลี่ยนแปลงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้” Sivertsen กล่าว “ หน่วยเคลื่อนที่เหล่านี้จะสร้างนาโนเคลย์เหลวในพื้นที่ที่จำเป็นโดยใช้ดินเหนียวจากประเทศเดียวกันและจ้างงานในระดับภูมิภาค”

โรงงานแห่งแรกเหล่านี้สามารถผลิตนาโนเคลย์เหลวได้ 40,000 ลิตรต่อชั่วโมงและจะถูกนำไปใช้ในสวนสาธารณะในเมืองในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์เนื่องจากเทคโนโลยีนี้สามารถลดการใช้น้ำได้ถึง 47%

ต้นทุนเริ่มต้นปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 2 ดอลลาร์ (1.50 ปอนด์) ต่อตารางเมตรซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับฟาร์มขนาดเล็กในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ที่ร่ำรวย แต่จะมีผลกระทบในที่ที่เป็นเรื่องสำคัญ – ในแอฟริกาตอนใต้ของซาฮารา – Sivertsen จำเป็นต้องหาวิธีลดต้นทุนนั้น เกษตรกรชาวแอฟริกันส่วนใหญ่จะไม่มีเงินทุนล่วงหน้าสำหรับการรักษานี้ การรักษายังใช้เวลาประมาณห้าปีหลังจากนั้นจำเป็นต้องเติมดินเหนียว

ด้วยมาตราส่วน Sivertsen กล่าวว่าพวกเขาสามารถลดต้นทุนลงได้โดยตั้งเป้าไว้ที่ประมาณ 0.20 ดอลลาร์ (0.15 ปอนด์) ต่อตารางเมตร จากการเปรียบเทียบต้นทุนในการซื้อที่ดินเพื่อการเกษตรที่มีประสิทธิผลในที่อื่น ๆ ในโลกมีตั้งแต่ 0.50 ถึง 3.50 ดอลลาร์ (0.38 ถึง 2.65 ปอนด์) ต่อตารางเมตร Sivertsen กล่าว ในอนาคตอาจมีราคาถูกกว่าอย่างมากในการเปลี่ยนที่ดินที่ไม่ก่อให้เกิดผลดีกว่าการหาฟาร์มที่มั่นคง

“ นอกเหนือจากนั้นเรากำลังทำงานร่วมกับอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการต่อต้านการเป็นทะเลทรายเพื่อสนับสนุนโครงการ Great Green Wall ซึ่งเป็นความคิดริเริ่มในการสร้างกำแพงต้นไม้และวนเกษตรเพื่อหยุดการขยายตัวของทะเลทรายในแอฟริกาเหนือ” Sivertsen กล่าว (อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับกำแพงที่กักขังทะเลทราย )

ดังนั้นในขณะที่ผสมดินเหนียวลงในดินทรายในพื้นที่ต่างๆเช่นแอฟริกาเหนือและตะวันออกกลางส่วนที่เหลือของโลกล่ะ? ดินทั่วโลกสูญเสียคาร์บอนอินทรีย์ไป 20-60%และนาโนเคลย์เหมาะที่จะยกเฉพาะดินทรายออกจากการถดถอย ตัวอย่างเช่นคุณสามารถทำอะไรได้บ้างเช่นคุณมีดินเค็มและไม่มีทราย ที่นี่ biochar อาจเป็นเพื่อนของคุณ

รูปแบบของคาร์บอนที่มีเสถียรภาพนี้เกิดจากการเผาสารอินทรีย์ผ่านไพโรไลซิสซึ่งเป็นกระบวนการที่แทบจะไม่ก่อให้เกิดมลพิษใด ๆ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากออกซิเจนจะถูกกักไว้จากกระบวนการเผาไหม้ สารคล้ายถ่านที่ผลิตขึ้นมีรูพรุนสูงน้ำหนักเบาและมีพื้นที่ผิวมาก โซฮีกล่าวว่ามันเป็นเพียงสิ่งที่ดินขาดแคลน

“ ปริมาณอินทรีย์ของดินมีการพัฒนาอยู่เสมอ แต่ระดับพื้นฐานของคาร์บอนที่เสถียรจะมีอยู่ในดินที่มีสุขภาพดี” เธอกล่าว “ ไม่เหมือนกับการที่สารอินทรีย์ถูกเปลี่ยนไปอย่างต่อเนื่องและรวดเร็วโดยกิจกรรมของจุลินทรีย์ไบโอชาร์เป็นคาร์บอนที่เสถียรซึ่งช่วยให้ดินยึดสารอาหารที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช นำเสนอวิธีที่รวดเร็วในการนำองค์ประกอบคาร์บอนที่เสถียรซึ่งอาจใช้เวลาหลายทศวรรษในการพัฒนา

“ ไบโอชาร์สามารถอำนวยความสะดวกในการเจริญเติบโตของพืชโดยการฟื้นฟูโครงสร้างของดินโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับอินทรียวัตถุอื่น ๆ รวมทั้งการเติมปุ๋ยหมัก”

เธอกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถช่วยในการฟื้นฟูที่ดินที่ขาดสารอินทรีย์เนื่องจากการทำการเกษตรมากเกินไปหรือผู้ที่ได้รับผลกระทบจากการขุดหรือการปนเปื้อนหากความเป็นพิษจะได้รับการจัดการก่อน

เทคนิคการกู้คืนดินอื่น ๆ ได้แก่ การใช้เวอร์มิคูไลต์ซึ่งเป็นแร่ไฟโลซิลิเกตที่ขุดได้จากหินและผ่านการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อให้มันขยายตัว ลักษณะที่เป็นรูพรุนของวัสดุที่ได้รับอนุญาตให้ดูดซับน้ำหนักได้สามเท่าในน้ำและกักเก็บไว้เป็นเวลานาน ในขณะเดียวกันเม็ดพอลิเมอร์ที่ดูดซับได้สูงสามารถวางไว้ในบริเวณรากของพืชแต่ละชนิดทำให้สามารถดูดซึมน้ำได้เกินน้ำหนักของตัวเองในช่วงเวลาสั้น ๆ อย่างไรก็ตามทั้งสองต้องมีการเพาะปลูกในดินเพื่อการจัดวางซึ่งมีข้อเสีย

ย้อนกลับไปในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ชุมชนที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียงได้รับประโยชน์จากความสามารถในการเปลี่ยนทะเลทรายรอบ ๆ ให้กลายเป็นดินแดนที่อุดมสมบูรณ์ การมาถึงของผลิตผลที่ปลูกโดยใช้นาโนเคลย์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นไปตามเงื่อนไขเนื่องจากข้อ จำกัด การปิดกั้น Covid-19 มีการผลิตแตงโมบวบและข้าวฟ่างไข่มุกประมาณ 200 กิโลกรัม (440 ปอนด์) ในแปลงทดลองขนาด 0.2 เอเคอร์ (1,000 ตารางเมตร) และ อาหารจำเป็นต้องมีบ้าน

“ การปิดกั้นในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์นั้นเข้มงวดมากและการนำเข้าของพวกเขาลดลงซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์สดใหม่ไม่สามารถใช้ได้กับหลาย ๆ คน” Sivertsen กล่าว “ เราทำงานร่วมกับ ICBA และทีมเสี้ยววงเดือนแดงเพื่อจัดหาแตงโมและบวบสดให้กับบุคคลทั่วไปและครอบครัวในบริเวณใกล้เคียง จุดมุ่งหมายคือการทดสอบทั้งหมดสำหรับระดับโภชนาการที่สูงขึ้นซึ่งเราสงสัยว่าพืชที่ปลูกภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวอาจให้ได้ แต่ต้องรอแปลงทดลองต่อไป

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของFollow the Food ซึ่งเป็นชุดที่ตรวจสอบว่าเกษตรกรรมตอบสนองต่อความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม ติดตาม Food Trace คำตอบที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับปัญหาเหล่านี้ทั้งที่มีเทคโนโลยีสูงและเทคโนโลยีขั้นต่ำในระดับท้องถิ่นและระดับโลกจากเกษตรกรผู้ปลูกและนักวิจัยจากหกทวีป

 

By admin