Welkom bij
Moderne landbouw
!
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.
Nu de droogtevooruitzichten voor het westen van de VS steeds somberder worden, de aandacht gaat weer naar het grondwater - letterlijk, water opgeslagen in de grond. Het is de meest wijdverbreide en betrouwbare bron van zoet water op aarde, maar het is niet onbeperkt.
Putten die mensen boren om toegang te krijgen tot grondwater, bijna de helft van het water dat wordt gebruikt voor geïrrigeerde landbouw in de VS, en voorzien meer dan 100 miljoen Amerikanen van drinkwater. Helaas, alomtegenwoordig pompen zorgt ervoor dat het grondwaterpeil in sommige gebieden daalt, waaronder een groot deel van San Joaquin Valley in Californië en de High Plains van Kansas.
We zijn een ingenieur waterbronnen met een opleiding in waterrecht en een waterwetenschapper en analist van grote gegevens. In een recent onderzoek we brachten de locaties en diepten van putten in 40 landen over de hele wereld in kaart en ontdekten dat miljoenen putten zouden kunnen drooglopen als het grondwaterpeil slechts een paar meter zou dalen. Hoewel de oplossingen van plaats tot plaats verschillen, wij zijn van mening dat het belangrijkste om putten te beschermen tegen drooglopen, het duurzaam beheren van grondwater is, vooral in landen zoals de VS die er veel van gebruiken.
De VS heeft een van de hoogste nationale grondwatergebruikspercentages ter wereld. Jasechko en Perrone, 2021, CC BY-ND
Mensen graven al duizenden jaren waterputten. Voorbeelden zijn 7, 400 jaar oude waterputten in Tsjechië en Duitsland, 8, 000 jaar oude bronnen in de oostelijke Middellandse Zee, en 10, 000 jaar oude bronnen in Cyprus. Tegenwoordig leveren putten 40 procent van het water dat wereldwijd voor irrigatie wordt gebruikt en voorzien ze miljarden mensen van drinkwater.
Grondwater stroomt door kleine ruimtes in sedimenten en hun onderliggende gesteente. Op sommige punten, ontladingsgebieden genoemd, grondwater komt naar de oppervlakte, verhuizen naar meren, rivieren en beken. Op andere punten, zogenaamde oplaadgebieden, water sijpelt diep de grond in, hetzij door neerslag of lekkage uit rivieren, meren en beken.
Grondwater kan dagen tot millennia ondergronds blijven, afhankelijk van hoe diep het zinkt, hoe gemakkelijk het door rotsen eromheen beweegt en hoe snel mensen het naar de oppervlakte pompen. Grafisch met dank aan USGS.
Grondwaterdalingen kunnen veel ongewenste gevolgen hebben. Landoppervlakken zinken als ondergrondse kleilagen worden verdicht. Het binnendringen van zeewater kan de grondwaterreserves vervuilen en ze te zout maken om zonder energie-intensieve behandeling te gebruiken. Rivierwater kan naar ondergrondse watervoerende lagen lekken, waardoor er minder water beschikbaar is aan het oppervlak.
Uitputting van het grondwater kan er ook voor zorgen dat putten drooglopen wanneer het bovenoppervlak van het grondwater - bekend als de grondwaterspiegel - zo ver daalt dat de put niet diep genoeg is om deze te bereiken, de put letterlijk hoog en droog achterlatend. Maar tot voor kort, er was weinig bekend over de kwetsbaarheid van mondiale bronnen voor drooglopen door dalende grondwaterstanden.
Er is geen wereldwijde database van putten, dus hebben we in zes jaar tijd 134 unieke bronconstructiedatabases samengesteld in 40 verschillende landen. In totaal, we analyseerden bijna 39 miljoen bronbouwrecords, inclusief de locatie van elke put, de reden waarom het is gebouwd en de diepte ervan.
Onze resultaten laten zien dat putten van vitaal belang zijn voor het menselijk levensonderhoud - en door de diepte van putten vast te leggen, konden we zien hoe kwetsbaar putten zijn voor drooglopen.
Onze analyse leidde tot twee hoofdbevindingen. Eerst, tot 20 procent van de putten over de hele wereld strekken zich niet verder uit dan 16 voet (5 meter) onder de grondwaterspiegel. Dat betekent dat deze putten opdrogen als het grondwaterpeil maar een paar meter daalt.
Tweede, we ontdekten dat op sommige plaatsen waar het grondwaterpeil daalt, nieuwere putten niet significant dieper worden gegraven dan oudere putten. In sommige gebieden, zoals het oosten van New Mexico, Nieuwere putten worden niet dieper geboord dan oudere putten omdat de diepere rotslagen ondoordringbaar zijn en zout water bevatten. In deze gebieden lopen nieuwe putten minstens zo vaak droog als oudere putten.
Op sommige plaatsen staan putten al droog, inclusief delen van het westen van de VS. In eerdere studies schatten we dat maar liefst 1 op de 30 putten droogliepen in het westen van de VS, en maar liefst 1 op 5 in sommige gebieden in het zuidelijke deel van Central Valley in Californië.
Huishoudens hebben al geen bronwater meer in de Central Valley en in het zuidoosten van Arizona. Voorbij het zuidwesten, putten zijn drooggelopen in staten zo divers als Maine, Illinois en Oregon.
Hoe kunnen huishoudens zich aanpassen als hun bron droogvalt? Hier zijn vijf strategieën, die allemaal nadelen hebben.
– Graaf een nieuwe, diepere put. Dit is alleen een optie als er op diepere diepte zoet grondwater aanwezig is. In veel watervoerende lagen is dieper grondwater vaak zouter dan ondieper grondwater, dus dieper boren is niet meer dan een noodoplossing. En aangezien nieuwe putten duur zijn, deze benadering is gunstig voor rijkere grondwatergebruikers en roept bezorgdheid op over de gelijkheid.
– Verkoop de woning. Dit wordt vaak overwogen als het aanleggen van een nieuwe put onbetaalbaar is. Het boren van een nieuwe huishoudput in het zuidwesten van de VS kan tienduizenden dollars kosten. Maar het verkopen van een woning die geen toegang heeft tot een betrouwbare en gemakkelijke watervoorziening kan een uitdaging zijn.
– Omleiden of halen van water uit alternatieve bronnen, zoals nabijgelegen rivieren of meren. Deze aanpak is alleen haalbaar als de oppervlaktewaterbronnen niet al zijn gereserveerd voor andere gebruikers of te ver weg zijn. Zelfs als er oppervlaktewater in de buurt beschikbaar is, het behandelen van hun kwaliteit om ze veilig te maken om te drinken, kan moeilijker zijn dan het behandelen van bronwater.
– Watergebruik verminderen om grondwaterstanddaling te vertragen of te stoppen. Dit kan betekenen dat er wordt overgeschakeld op gewassen die minder waterintensief zijn, of het toepassen van irrigatiesystemen die waterverliezen verminderen. Dergelijke benaderingen kunnen de winst van landbouwers verminderen of vooraf investeringen in nieuwe technologieën vereisen.
– Beperk of stop met activiteiten die veel water nodig hebben, zoals irrigatie. Deze strategie kan een uitdaging zijn als geïrrigeerd land hogere gewasopbrengsten oplevert dan niet-geïrrigeerd land. Recent onderzoek suggereert dat een deel van het land in het midden van de VS niet geschikt is voor niet-geïrrigeerde "dryland" -landbouw.
Huishoudens en gemeenschappen kunnen proactieve maatregelen nemen om putten te beschermen tegen drooglopen. Bijvoorbeeld, een van ons werkt nauw samen met Rebecca Nelson van Melbourne Law School in Australië om grondwateronttrekkingen in kaart te brengen - het proces van het aanvragen van toestemming om grondwater te onttrekken - in het westen van de VS.
Overheids- en lokale instanties kunnen grondwatervergunningen verdelen op manieren die de dalende grondwaterstanden op de lange termijn helpen stabiliseren, of op manieren die prioriteit geven aan bepaalde watergebruikers. Het vaststellen en handhaven van beleid dat is ontworpen om de uitputting van het grondwater te beperken, kan helpen voorkomen dat putten droog komen te staan. Hoewel het moeilijk kan zijn om het gebruik van een hulpbron die zo essentieel is als water te beperken, wij zijn van mening dat in de meeste gevallen gewoon dieper boren is geen duurzame weg voorwaarts.
Debra Perrone is een assistent-professor milieustudies aan de University of California Santa Barbara. Scott Jasechko is een assistent-professor waterbronnen aan de University of California Santa Barbara.
