2. The energy, water and agricultural nexus
The energy-water-agricultural nexus refers to the fact that energy,
water and agriculture depend on one another for resource
security Beck andWalker (2013); Beck and VillarroelWalker (2013).
Thus, a constraint in one of these resources can inhibit access to
another resource, which can negatively affect economic security,
supply chain reliability and in some cases, human health Lawford
et al. (2013). The water-energy-agricultural nexus has received
increasing attention in recent years due to pressures from drought,
climate change, natural disaster, and increasing competition over
resources, which have contributed to existing tensions (e.g. in Syria
Kelley et al. (2015); Kibaroglu and Gürsoy (2015), in Uganda
Mugisha and Fenner (2015) and in Iran Madani (2014)) and will
likely drive conflicts in regions that have not historically encountered
resource tensions CNA Military Advisory Board (2014);
Vorosmarty (2000).
Many existing tensions are derived from the fact that insufficient
water or energy hurts crop productivity Pacific Institute
(2015); Gleick and Christian-smith (2011). While some crops are
rainfed and require no irrigation, in many regions, irrigation (and
hence, a reliable water supply) is required for crop cultivation. In
total, agriculture represents approximately 70% of global freshwater
withdrawals, the majority of which are consumed (i.e., water
displaced from its original source) Gleick and Christian-smith
(2011). For many farming operations, energy is a requirement for
pumping water to irrigated crops in addition to farm machinery
and equipment utilized at the farm Plappally and Lienhard (2012).
As surface water resources become more constrained, the rate of
groundwater pumping, and consequently, the energy for supplying
water, generally grows Famiglietti (2014); Sanders and Webber
(2012). Over-pumping groundwater when surface water supplies
are scarce can contribute to consequences such as seawater intrusion,
ecosystem degradation, and land subsidence Famiglietti
(2014). (While estimates for the total energy embedded in US
agricultural systems vary in the literature, most estimates range
from one to two percent of annual energy consumption Cuellar and
Webber (2010); Heller, Martin and Keoleian (2000); Sanders and
Webber (2014).)
Agriculture can also have large consequences on water quality,
which can have energy repercussions if extra treatment is required
to remediatewater for other uses Twomey et al. (2010). Agricultural
crop production and livestock operations often degrades water
quality via the mobilization of salts, pathogens, and toxic runoff
that can transport chemicals, pesticides and herbacides to adjacent
water bodies Twomey et al. (2010); Scanlon et al. (2007). Excessive
nutrients, from sources such as nitrogen fertilizers, that build up in
aquatic ecosystems can prompt the proliferation of algal blooms
that reduce the oxygen content of water as they die (a condition
referred to as “hypoxia” and eutrophication) Twomey et al. (2010);
Costello et al. (2009); Pimentel et al. (2005). Agricultural crop and
livestock production represent the largest fraction of anthropogenic
nitrogen loading to the environment Billen et al. (2013). The
upstream production of synthetic fertilizers also contributes to
energy consumption and water pollution Zhang et al. (2012a). In
addition to surface water, groundwater can also be contaminated
by chemical inputs such as inorganic fertilizers and synthetic pesticides
Bexfield (2008); Foster and Chilton (2003). Thus, natural
water resources, which often serve other anthropogenicwater uses,
are heavily affected by the presence of agricultural production.
While crop production can affect thewater quality ofwater used
by downstream users in an interconnected water supply, water
quality also affects crop cultivation. Saline or brackish water reduces
the productivity of most plant species Bouwer (2002); Sabo
et al. (2010). As water becomes more constrained, water salinity
often increases as a result, exacerbating these interdependencies.
Worldwide, salinity and soil erosion are growing threats to the
sustainability of irrigated agriculture and have already contributed
to a significant loss in arable land Sabo et al. (2010); Pimentel and
Pimentel (2003).
Trends in the US energy sector are increasing these resource
tensions. Agricultural feedstocks are becoming an increasingly
important aspect to energy production Erb et al. (2012). In addition
to food, a growing percentage of crops and agricultural waste is
now being used as primary energy sources in the transportation
and electricity generation sectors US Energy Information
Administration (2015). These additional agricultural feedstock demands
are intensifying agricultural production practices and have
resulted in significant water quality impacts downstream Pimentel
and Patzek (2005); Evans and Cohen (2009); Fingerman et al.
(2010). While using food crops for energy
2. พลังงานน้ำและ Nexus การเกษตร
กับ Nexus พลังงานน้ำเพื่อการเกษตรหมายถึงความจริงที่ว่าพลังงาน,
น้ำและการเกษตรขึ้นอยู่กับอีกคนหนึ่งสำหรับทรัพยากร
การรักษาความปลอดภัยเบ็ค andWalker (2013); เบ็คและ VillarroelWalker (2013).
ดังนั้นข้อ จำกัด หนึ่งในแหล่งข้อมูลเหล่านี้สามารถยับยั้งการเข้าถึง
ทรัพยากรอื่นซึ่งส่งผลเสียต่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจ,
ความน่าเชื่อถือของห่วงโซ่อุปทานและในบางกรณี, ลอสุขภาพของมนุษย์
, et al (2013) กับ Nexus น้ำพลังงานทางการเกษตรได้รับ
ความสนใจเพิ่มขึ้นในปีที่ผ่านมาเนื่องจากแรงกดดันจากภัยแล้ง
เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศภัยธรรมชาติและการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นมากกว่า
ทรัพยากรที่มีส่วนร่วมในการจัดการกับความตึงเครียดที่มีอยู่ (เช่นในซีเรีย
เคลลี่, et al (2015). Kibaroglu และGürsoy (2015) ในยูกันดา
Mugisha และ Fenner (2015) และในอิหร่านมาดา (2014)) และจะ
มีแนวโน้มที่ไดรฟ์ความขัดแย้งในภูมิภาคที่ยังไม่ได้พบในอดีต
ความตึงเครียดทรัพยากร CNA คณะกรรมการที่ปรึกษาทางทหาร (2014);
Vorosmarty (2000)
ความตึงเครียดมีอยู่จำนวนมากจะได้มาจากความจริงที่ว่าไม่เพียงพอ
น้ำหรือพลังงานเจ็บผลผลิตพืชสถาบันแปซิฟิก
(2015); Gleick และคริสเตียนสมิ ธ (2011) ในขณะที่บางคนกำลังพืช
น้ำฝนและไม่จำเป็นต้องชลประทานในหลายพื้นที่ชลประทาน (และ
ด้วยเหตุนี้น้ำประปาที่เชื่อถือได้) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเพาะปลูกพืช ใน
รวม, การเกษตรคิดเป็นราว 70% ของน้ำจืดทั่วโลก
ถอนส่วนใหญ่ที่มีการบริโภค (เช่นน้ำ
พลัดถิ่นจากแหล่งเดิม) Gleick และคริสเตียนสมิ ธ
(2011) สำหรับการดำเนินงานการเกษตรหลายพลังงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ
การสูบน้ำให้กับพืชชลประทานนอกเหนือไปจากเครื่องจักรกลการเกษตร
และอุปกรณ์ใช้ในฟาร์ม Plappally และ Lienhard (2012).
ในฐานะที่เป็นแหล่งน้ำผิวกลายเป็นข้อ จำกัด มากขึ้นอัตรา
สูบน้ำบาดาลและดังนั้น พลังงานสำหรับการจัดหา
น้ำโดยทั่วไปเติบโต Famiglietti (2014); Sanders และเว็บเบอร์
(2012) มากกว่าการสูบน้ำบาดาลเมื่อแหล่งน้ำผิว
จะหายากสามารถนำไปสู่ผลกระทบเช่นการบุกรุกทะเล
การย่อยสลายของระบบนิเวศและแผ่นดินทรุด Famiglietti
(2014) (ในขณะที่ประมาณการสำหรับพลังงานทั้งหมดที่ฝังอยู่ในสหรัฐอเมริกา
ระบบเกษตรแตกต่างกันไปในวรรณคดีสุดประมาณช่วง
หนึ่งถึงสองเปอร์เซ็นต์ของการใช้พลังงานประจำปี Cu Ellar และ?
เว็บเบอร์ (2010); เฮลเลอร์, มาร์ตินและ Keoleian (2000); Sanders และ
เว็บเบอร์ (2014).)
เกษตรยังสามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพน้ำ
ซึ่งจะมีผลกระทบพลังงานหากการรักษาพิเศษเป็นสิ่งจำเป็น
ที่จะ remediatewater อื่น ๆ ใช้ทูเมย์, et al (2010) การเกษตร
การผลิตพืชปศุสัตว์และการดำเนินงานมักจะลดน้ำ
ที่มีคุณภาพผ่านการชุมนุมของเกลือเชื้อโรคและไหลบ่าพิษ
ที่สามารถขนส่งสารเคมียาฆ่าแมลงและ herbacides จะอยู่ติด
แหล่งน้ำทูเมย์, et al (2010); โมโห et al, (2007) มากเกินไป
สารอาหารจากแหล่งต่างๆเช่นปุ๋ยไนโตรเจนที่สร้างขึ้นใน
ระบบนิเวศทางน้ำสามารถแจ้งให้การแพร่กระจายของบุปผาสาหร่าย
ที่ช่วยลดปริมาณออกซิเจนในน้ำที่พวกเขาตาย (สภาพที่
เรียกว่า "การขาดออกซิเจน" และ eutrophication) ทูเมย์, et al (2010);
คอสเตลโล, et al (2009); Pimentel, et al (2005) การปลูกพืชทางการเกษตรและ
การผลิตปศุสัตว์เป็นตัวแทนของส่วนที่ใหญ่ที่สุดของมนุษย์
ในการโหลดไนโตรเจนกับสภาพแวดล้อม Billen et al, (2013)
ผลิตต้นน้ำของปุ๋ยสังเคราะห์ยังก่อให้เกิด
การใช้พลังงานและมลพิษทางน้ำ Zhang et al, (2012a) ใน
นอกเหนือไปจากพื้นผิวของน้ำบาดาลยังสามารถปนเปื้อน
จากสารเคมีเช่นปุ๋ยอนินทรีและสารกำจัดศัตรูพืชสังเคราะห์
Bexfield (2008); ฟอสเตอร์และชิลตัน (2003) ดังนั้นธรรมชาติ
ทรัพยากรน้ำซึ่งมักจะทำหน้าที่ใช้ anthropogenicwater อื่น ๆ
ได้รับผลกระทบอย่างหนักจากการปรากฏตัวของการผลิตทางการเกษตร.
ในขณะที่การผลิตพืชจะมีผลต่อคุณภาพ thewater ofwater ใช้
โดยผู้ใช้ปลายน้ำในน้ำประปาที่เชื่อมต่อกันน้ำ
ที่มีคุณภาพยังมีผลต่อการเพาะปลูกพืช น้ำเกลือหรือน้ำกร่อยลด
ผลผลิตของสายพันธุ์พืช Bouwer (2002); Sabo
et al, (2010) ขณะที่น้ำจะกลายเป็นข้อ จำกัด มากขึ้นความเค็มน้ำ
มักจะเพิ่มขึ้นเป็นผลให้รุนแรงประมูลเหล่านี้.
ทั่วโลก, ความเค็มและพังทลายของดินมีการเจริญเติบโตภัยคุกคามกับ
การพัฒนาอย่างยั่งยืนของการเกษตรในเขตชลประทานและการมีส่วนร่วมอยู่แล้ว
ที่จะสูญเสียที่สำคัญในที่ดินทำกิน Sabo et al, (2010); Pimentel และ
Pimentel (2003).
แนวโน้มในภาคพลังงานของสหรัฐจะเพิ่มขึ้นทรัพยากรเหล่านี้
ความตึงเครียด วัตถุดิบทางการเกษตรจะกลายเป็นมากขึ้นเรื่อย ๆ
ที่สำคัญในการผลิตพลังงาน Erb et al, (2012) นอกจาก
อาหารร้อยละการเจริญเติบโตของพืชและวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรคือ
ตอนนี้ถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักในการขนส่ง
และไฟฟ้าภาคยุคสารสนเทศด้านการพลังงานของสหรัฐ
บริหาร (2015) เหล่านี้ความต้องการวัตถุดิบทางการเกษตรที่เพิ่มขึ้น
จะทวีความรุนแรงการปฏิบัติผลิตทางการเกษตรและได้
ส่งผลให้เกิดผลกระทบต่อคุณภาพน้ำอย่างมีนัยสำคัญ Pimentel ปลายน้ำ
และ Patzek (2005); อีแวนส์และโคเฮน (2009); Fingerman et al.
(2010) ขณะที่การใช้พืชอาหารที่ให้พลังงาน
การแปล กรุณารอสักครู่..