2030技术改变世界/大众华文思想前沿系列

作者简介

布拉姆·维梅尔 《科学》杂志自由撰稿人，物理学专业毕业，他为荷兰报纸和科学杂志撰写了25年的关于技术的文章。 贾恩·卡霍 埃因霍温理工大学光电通讯学教授。获奖研究者，被评为电子和电气工程研究院及美国光学学会评议员。 鲁格·凡·森特恩埃因霍温理工大学研究院教授、前校长，荷兰皇家文理学院成员及美国国家工程学院外籍院士，计算催化化学家，获得多项著名奖项。在他担任校长期问，他对我们现在社会中的工程学功能产生了特别的兴趣。

内容简介

改善灌溉系统 随着农作物生产规模的扩大，灌溉用水也越来越多，这使得水资源短缺 的形势越发严峻。因此，一个很关键的问题是，如何发展技术提高农作物产 量。世界上有1/6的耕地需要灌溉，而这部分土地提供了全世界40％的食物 。因此，若要进一步加强农业生产，将不可避免地增加水的消耗。弗兰克· 里斯柏曼是谷歌旗下位于加州山景城的慈善机构的项目总监，他说：“我们 完全有技术可以大大提高农业灌溉效率。”里斯柏曼和水资源有着很深的渊 源，他曾担任国际水资源管理研究所所长一职。那是一个重要的世界性研究 组织，位于斯里兰卡。我们分别在大西洋的两岸，相隔千万里，但视频通话 在瞬间拉近了我们之间的距离，感觉就像同坐一张红色沙发上，背后的墙上 贴满了便利贴。 “水资源管理专家往往会从水供应的问题入手。当需求增加时，他们会 试图寻找新的水源。但新水是无法制造的。水只是按照规律在循环。人类能 做的不过是从这个循环过程中转移一部分水来满足自己的需要。因此，需求 也是一个需要关注的问题。”提高水的利用效率就能减少需求。举个例子， 全球平均灌溉效率为30％，而以色列的灌溉效率却能达到90％。有许多比农 田灌溉更有效的方法，农田灌溉中的大部分水要么被蒸发掉，要么渗入土壤 深处。使用洒水车会使灌溉效率提高一倍，而滴灌的效率就更高了。灌溉渠 道本身也有可完善之处：通常灌溉系统都是露天渠道，这样很多水分会被白 白蒸发掉，而剩下的水也更易被淤泥堵塞。 目前的挑战是让世界上最贫穷的地方也能用得起灌溉技术。在印度中央 邦和马哈拉施特拉邦的棉花种植区就成功开发出了简式滴灌技术。这种方法 主要是使用百事罐连接插入土壤中的穿孔软管输送水或肥料。这个装置很简 单，但却实现了产量翻番、耗水减半的效果。里斯柏曼说：“如果这类技术 能得到大范围应用，我们就能节约大量的灌溉用水。和节约能源一样，你需 要说服人们来这么做。信息流通是关键。”水资源管理确实需要当地人们的 支持才能取得更大成效。在印度，农民一开始都还是服从当地灌溉系统的管 理。而后来，很多农民逐渐不那么配合。他们的行为并没有使灌溉效率得到 提高，而是适得其反。现在，很多地方的农民自发组织起来采取措施收集并 储存雨季的降水，他们挖渠道、修水库、建水池，防止雨水白白流走。重建 已有的雨水收集系统也能保证更加持续的水供应。 “不过进一步改进的空间还是很大的，”里斯柏曼认为，“现在的农田 通常都是百分百得到灌溉的。一旦建好了一个灌溉系统，就开始忽略雨水的 存在价值了。那自然是最简单的方法，你只需打开一次阀门就可以了。我在 大学学灌溉技术时，老师也是这么教的。雨水是一种不可靠的资源，因此不 能傻傻地依赖它。但实际上，60％的降雨都被土壤直接吸收了，而这些雨水 ，本来也可以为农作物所用的。人们忽略了这个事实，可以说是愚蠢的。很 多地方需要的只是极小量的补充灌溉，当然前提是灌溉一定要适时。问题在 于，我们不知道如何精确地控制这样一个不稳定的系统。目前几乎没有人对 这一概念进行研究。要实现精确的控制，需要有关沉淀物的细微数据以及准 确无误的天气预报。而目前，很多地区的天气资料都非常不准确。拿埃塞俄 比亚来说，全国共有1600个气象站，但其中只有16个通过网络发布气象消息 。大部分都是通过报纸进行传递，而这通常需要2个月的时间。到那时，田 地里的庄稼可能早已死了。” 为了解决这些问题，谷歌的慈善机构Google.org与联合国人居署及其他 很多台作伙伴—起，共同支持一个旨在收集有关天气、水资源和卫生的详细 信息的项目。“我们想动员偏远山村的人通过手机短信或电子邮件的形式把 他们的数据发给我们，”里斯柏曼这样解释，“这种方式给我们提供了一个 除政府官方数据之外的信息交流渠道。当前的目标是获取细微的数据。但思 想还可以加以延伸。比如，给我们发送天气观察结果的农民就可以获得相应 的建议。而收集到的天气数据则可以帮助我们更好地控制灌溉系统。我们也 可以请农民将疾病案例数报告给我们。我们现在有一个名为‘防患手未然’ 的手机互动行动，加入该行动，你就可以成为一个大型疾病监督系统的一部 分，从而将可能的流行病扼杀在萌芽状态。对这类问题来说，这是一种全新 的方法。”通讯网络的作用和重要陛就更不用说了。和其他很多案例一样， 通讯网络将所有用户联成一个网络，使他们之间可以形成知识和想法的共享 。 另一个大有前途的想法是，将灌溉和污水联合起来。“生活废水中含有 宝贵的肥料和其他生长素，”里斯柏曼肯定地说，“如果农民灌溉时能在清 洁水和污水之间做出选择，他们往往会选择后者。灌溉系统总是会遭遇断水 的尴尬，而污水却是随时可供应的。就算让农民付点费用，他们也会乐意用 污水的。这还可以解决一个大问题，因为通常情况下，没有人愿意处理污水 。那么让农民来处理就是一举两得的事情。他们在污水利用过程中自然也要 采取预防措施，不过基本上一双长筒靴就足以保护他们免受感染了。当然， 他们也要保证所产农作物是安全可食用的。惟一的问题是，需要把原来互不 相干的多方聚集在—起，共同参与，才能把这个想法付诸实践。”P8-10