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分析:物聯網如何幫助水稻農場節約水資源和減少排放
發布時間:2019年03月11日 15:19:21

(網經社訊)--AT&T“10倍”計劃案例研究

AT&T有一個目標 - 我們的“10倍”目標 - 為客戶節省碳排放量,到2025年是目前的十分之一。為了實現這一目標,我們正在與客戶和技術合作伙伴合作實施和推廣碳排放節省解決方案。這個過程中,我們將發布一系列案例研究和概念,分享我們的進步和學習。 10x案例研究將討論和量化使用AT&T技術提高的碳效益。為了納入對我們10倍目標進展的評估,AT&T技術必須承擔更多基礎研究。

大米:資源和排放密集型食品主食

世界各地和美國,大米對我們的食物供應至關重要。雖然中國和印度是迄今為止最大的水稻種植國,但美國每月生產600多萬噸大米。在美國,超過250萬英畝的土地用于在七個不同的州種植水稻,我們在美國吃的大米中有近85%是由阿肯色州,加利福尼亞州,路易斯安那州,密西西比州,密蘇里州的農民種植和收獲的。和得克薩斯州傳統的水稻種植方法是水密集的,需要在整個田地上保持4英寸的水。總而言之,每年大米產量占世界灌溉用水量的40%。但是水的使用并不是與水稻種植相關的唯一環境問題:水稻淹沒會產生厭氧環境 - 一個沒有氧氣的環境 - 會產生甲烷氣體,溫室氣體(GHG)的效力是二氧化碳超過100倍的28到36倍。年份。水稻種植產生的甲烷約占全球溫室氣體排放量的1.5%。

挑戰:通過“干濕平衡(Alternate Wettingand Drying,AWD)”稻米種植方法來解決環境問題

鑒于水稻生產可能對環境產生重大影響,創新型農民已經認識到需要提高資源效率,采用一種“干濕平衡法”(AWD)是一種水稻種植方法,可以解決許多這些環境挑戰。 AWD不是保持恒定的四英寸洪水,而是在建立初始洪水后允許油田在洪水之間變干。通過減少田地淹沒的時間量,AWD減少了用水量,運行灌溉泵的燃料和電力,以及對氮肥的需求,同時也減緩了產生甲烷氣體的厭氧活動。農民和研究人員正在共同努力優化AWD,并發現如果實施得當,這種做法可能會增加產量,同時減少肥料和水的投入以及溫室氣體排放。

但是,AWD可能具有挑戰性。它要求農民在大片土地上小心控制水位。它還會給水稻作物帶來風險,因為在田間的不同點只進行少量測量就很難準確評估深度。總之,這些障礙減緩了AWD的采用。

解決方案:AT&T物聯網(IoT)創造了可視性和控制力,使AWD成為更具吸引力的選擇

使用AT&T的物聯網解決方案連接水位傳感器和泵可以增加農民對其運營的控制,有助于提高效率并克服AWD采用的一些障礙。如下所述,PrecisionKing是一家創新技術公司,正在與AT&T合作完成這項工作。

PrecisionKing的RiceKing傳感器放置在農民的稻田中,每小時讀取一次水位,可以進行24小時監測,而PumpKing遠程監控器則允許農民設置遠程開關泵的定制參數。這些設備之間的AT&T無線連接可以將從RiceKing傳感器收集的水位數據傳輸到管理系統,該系統可以編程為自動發信號通知AT&T連接的PumpKing監視器,根據需要打開和關閉泵。這樣可以減少用水量并防止過度泛濫或過度干燥 - 所有這些都不需要任何人在現場進行。

該系統還創建了水深隨時間的歷史記錄。通過提供更高質量的數據,農民能夠更好地優化管理并獲得AWD的直接和間接利益。例如,由于傳感器可以生成有關水深的準確信息,農民可以更輕松地收集驗證AWD溫室氣體減排所需的數據。使用AT&T的無線網絡連接這些傳感器和泵極大地簡化了數據收集,避免了農民安裝有線或復雜網狀網絡解決方案的需要。為AWD添加AT&T IoT連接可以實現更高效和可靠的AWD流程,增加其易用性并有助于通過減少水來節省財務成本。

實施:PrecisionKing和AT&T幫助Whitaker農場節約用水并減少排放

吉姆和山姆惠特克于90年代初在阿肯色州開始耕種,他們很快意識到運營一個成功的農場需要資源效率。看到全國的干旱情況,并認識到氣候變化可能對他們的業務造成的威脅,惠特克兄弟成為技術支持AWD的早期采用者。

在過去的五年中,Jim和Sam與PrecisionKing合作優化他們的稻田。通過使用PrecisionKing技術和AT&TIoT連接,兄弟們不再通過眼睛測量水位。相反,該技術提高了水深監測的準確性,節省了時間和水。遠程泵控制技術可根據需要打開和關閉泵,有助于保持最佳水位,而無需駕駛泵并手動進行更換。

這種運營洞察力和控制力正在推動惠特克農場的實際運營效率。根據吉姆收集的信息,連接的RiceKing水位傳感器將Whitaker農場的用水量減少了60%,而連接的PumpKing控制裝置將泵的能耗降低了20-30%。

可持續發展影響概述

從AWD測量節水量是對實施AWD之前和之后泵送到田地中的水量的相對直接的比較。溫室氣體減排量的測量有點復雜。

溫室氣體減排的很大一部分來自較低的甲烷排放量,而額外的減少來自用于抽水的燃料和/或電力的減少,由于更有效的管理實踐而減少使用氮基肥料以及減少卡車燃料。

幾位專家已經開發出技術和測量協議來估算稻田中厭氧活動產生的甲烷氣體排放量。例如,來自USDA-ARS-Delta水資源管理研究部的Michele Reba博士及其研究人員和當地農民團隊收集了大量數據,以分析和計算AWD對甲烷的影響。 Reba博士和團隊使用各種科學方法,對AWD實現的甲烷減排有了很好的理解。

Reba博士及其團隊繼續調整流程,以更好地了解淹沒稻田的時間和數量,來自連接傳感器的數據有助于進一步改善流程。

除了環境效益之外,使用支持物聯網的解決方案還降低了水費,減少了手動調查現場條件和洪水或排水場所需的體力勞動。這使得像Jim和Sam這樣的稻農可以專注于其他任務,同時獲得有關田間條件的一致數據。這些財務,時間,水和肥料的節省意味著農民可以更有效地生產環保產品。

農業效率轉化為碳信用額

Whitakers和一群富有進取心的農民開始追求利用AWD的甲烷儲蓄加入碳信用市場并通過有效的水稻種植創造增量收入的想法。

與可持續發展和碳市場專家一起,包括Terra Global Capital,美國碳注冊處(ACR),美國農業部自然資源保護局(NRCS),加州水稻委員會,白河灌區和環境保護基金(EDF),該小組開發了一個碳信用協議稱為“水稻管理系統中的自愿減排”,用于量化高效水稻種植技術(包括AWD)產生的溫室氣體減排量。使用該計劃,加利福尼亞和中南部(德克薩斯州,阿肯色州,密西西比州和路易斯安那州)的水稻種植者可以通過保護管理實踐來減少甲烷,從而獲得碳信用額。這些碳信用額可以作為增量形式在碳市場上出售。農民的收入。

通過這些項目產生的碳信用額代表了可量化的減排量。 2017年,七個水稻種植者參加了第一次稻米生產的碳信用額交易,在2013年至2015年期間,在2000英畝的農田上使用AWD等技術消除了600噸二氧化碳當量11微軟成為第一家購買這些抵消的公司2017年6月12.雖然這種碳信用額銷售為農民帶來了令人興奮的新潛在收入來源,但碳信用額的數據收集是這個新興市場成功的障礙。使用物聯網收集準確的水位數據可以大大減輕數據收集負擔并克服其中的一些障礙。

這種經濟利益是稻農轉向四驅車的另一個動力。雖然農民決定使用AWD有許多變量,但支持物聯網的水系統和數據收集有可能有助于提高采用率。

如果將采用物聯網技術的AWD擴展到阿肯色州,路易斯安那州,密西西比州,密蘇里州和德克薩斯州的所有稻農,每年的溫室氣體排放量估計可減少325,805公噸二氧化碳當量。這相當于每年節省的費用:

應用10倍碳影響方法:

CarbonTrust和BSR與AT&T合作開發了一種測量AT&T技術碳效益的方法。 該方法的詳細信息可以在AT&T 10x網站上找到。 下表總結了如何應用10x方法來估算本案例研究中描述的環境影響:

(來源:北京新型智慧農業研究院 文/曾志宏 編選:網經社-電子商務研究中心)


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【關鍵詞】物聯網水稻農場
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