在美國的高平原上，初夏的莊稼向地平線延伸：一片又一片翠綠的玉米、高粱、大豆、小麥和棉花田。在湛藍或緋紅的天空映襯下，這片綿延800英里的農業景象看起來似乎可以永遠持續下去。
但不可能。
奧加拉拉蓄水層，這個賦予這些田地生命的巨大地下水庫，正在消失。在一些地方，地下水已經枯竭。這裡是美國的糧倉——該地區供應至少佔美國年度農業總收成的五分之一。如果蓄水層乾涸，價值超過200億美元的糧食和纖維將從世界市場上消失。科學家表示，自然過程需要6000年才能重新注滿這個水庫。
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奧加拉拉蓄水層面臨的挑戰是如何管理人類對從南達科他州到得克薩斯州等八個州部分地區地下的水層的需求。當土地所有者努力保護剩餘資源時，他們面臨著經濟增長與自然資源衰退之間的拉鋸戰。這裡正在發生的事情——問題和解決方案——是地球其他地區的預兆。
早在上一代，高平原的農民們還幸福地沒有意識到一場困境已經展開。20世紀50年代初，當羅傑·芬克開始在堪薩斯州的花園城附近務農時，每個人都相信水是取之不盡的。“人們都在打井，”他說。“你想抽多少水就抽多少水。”
他們也確實這樣做了。對於現年81歲的芬克來說，徹底改變一切的是20世紀60年代後期在花園城社群學院舉行的一次公開會議。州和聯邦地質學家一直在研究所有這些水來自哪裡，他們宣佈了令人沮喪的發現。“他們說這是地質水。一旦用完，就沒了，”芬克說。“我記得回到家，感覺非常沮喪。”
今天，他在堪薩斯州南部，威奇托以西180英里的社群，是高平原地區受蓄水層衰退打擊最嚴重的地區之一。地下水位已經下降了150英尺或更多，迫使許多農民放棄了他們的水井。西南堪薩斯地下水管理區執行主任馬克·魯德說，原因是顯而易見的：過度使用。
由於腳下有液態寶藏，全球市場渴望他們的產品，這裡的農民和整個地區的農民都做了一筆浮士德式的交易——為了短期利益而放棄長期保護。為了利用經濟機會，土地所有者正在明知故犯地“開採”一種有限的資源。
美國新罕布什爾州康科德美國地下水信託基金執行主任安德魯·斯通說，選擇使用來自世界上最大的蓄水層之一的水，而不是將其留在地下，並非不負責任。與煤或天然氣一樣，地下水是一種寶貴的資源。“將它閒置在冷庫中對人類沒有任何好處，”斯通說。挑戰在於延長蓄水層的壽命，以造福子孫後代的農民以及依賴他們產品的人們。
然而，在花園城，情況的嚴重性已經迫使農民採取行動。他們正在努力解決如何在依靠越來越少的水的情況下維持成功的農業運營，魯德說，這是整個地區乃至全世界的用水戶最終都必須面對的問題。“用水戶社群需要弄清楚這一點，”他補充說。“我們將以某種方式實現可持續發展，但這可能是維持一種沒有奧加拉拉蓄水層的經濟。”
開採蓄水層
在水文地圖上，奧加拉拉蓄水層是一個羅夏墨跡測驗圖，有些人將其描述為蘑菇的形狀，另一些人則認為是南美洲大陸的形狀。數百萬年前，當南部落基山脈仍在噴吐熔岩時，河流和小溪切割出河道，將山脈的石塊向東輸送。沉積物最終覆蓋了該地區，填滿了古老的河道，形成了廣闊的平原。滲透到埋藏礫石中的水主要來自消失的河流。它已經在那裡至少三百萬年了，在一個飽和的礫石層中緩慢滲透，該礫石層的厚度從北部的1000多英尺到西南部的幾英尺不等。
直到最近，該地區的大部分地區還沒有永久性居民點。利用開闊平原進行季節性狩獵的美洲原住民部落退到河谷搭建帳篷。1541年，當西班牙征服者弗朗西斯科·巴斯克斯·德·科羅納多來此尋找西博拉的黃金城市時，他將身披鐵甲計程車兵們帶到精疲力竭的邊緣，卻不知道能夠解渴的水就在他們靴子下幾碼的地方。同樣，19世紀60年代和70年代的牧牛活動在一場乾旱、過度放牧和肉價下跌的完美風暴中崩潰。早期的耕作嘗試也飽受土壤侵蝕和乾旱週期的困擾，最終在20世紀30年代達到塵暴時期的高峰。
對蓄水層進行工業規模的開採直到二戰後才開始。柴油動力水泵取代了風車，將每分鐘的產量從幾加侖提高到數百加侖。在接下來的20年裡，高平原從棕色變成了綠色。僅在西得克薩斯州，灌溉井的數量就從1937年的1166口猛增到1971年的66000多口。到1977年，美國最貧困的農業地區之一已經轉變為最富有的地區之一，為國家貢獻了大部分農產品出口，並養肥了全國40%的谷飼牛肉。
但是，新的抽水技術奇蹟正在草原下付出代價。到1980年，整個地區的水位平均下降了近10英尺。在高平原中部和南部地區，一些下降超過100英尺。 concerned 的公眾官員求助於美國地質調查局，該局自20世紀初以來一直在研究蓄水層。美國地質調查局官員與州和地方對口單位一起，開始監測7000多口水井，以評估年度水位變化。
他們發現的情況令人震驚：1949年至1974年間，年度地下水抽取量增加了五倍。在一些地方，農民每年抽取四到六英尺的水，而大自然只補充半英寸。1975年，透支量相當於科羅拉多河的流量。如今，奧加拉拉蓄水層的年消耗量相當於18條科羅拉多河。儘管降水和河流系統正在為北部蓄水層的部分地區補給，但在大多數地方，大自然無法跟上人類的需求。“我們有一些樂觀的地方。其他地方我們可以看到盡頭，”大衛·波普說，他從1983年到2007年擔任堪薩斯州首席工程師，負責管理該州的地下水法規。
可持續的解決方案
對於芬克來說，他從花園城會議帶回家的令人沮喪的資料正在發生轉變。當其他農民透過增加水井來應對水位下降時，芬克卻淘汰了它們：“我們決定旱作。”如今，在他的6000英畝土地上，他幾乎不抽水，這些土地主要種植小麥和高粱。這些作物的利潤通常不如玉米，但它們正在維持芬克一家的生計。為了在沒有地下水的情況下耕作，芬克改變了一些耕作方法。他沒有在收穫後犁地，而是將茬留在地裡，並在殘茬中種植新作物。這項技術不僅減少了土壤侵蝕，還減少了蒸發，並且比裸露的地面更能捕捉到吹來的積雪。科學家說，將作物殘茬留在田地裡可以減少相當於每年一英寸或更多降雨量的水分流失。芬克的目標是捕獲落在堪薩斯州西南部18英寸降水中的每一滴。“必須這樣做，”他說。“這是我們這裡的一切。”
芬克是擺脫對地下水依賴的小而穩步運動的一部分。奧加拉拉蓄水層衰退的科學確定性激發了整個地區對保護的興趣。研究人員正在開發需水量較少的作物，包括耐旱玉米。德克薩斯農工大學的研究科學家徐文偉說，他們的目標是將玉米作物所需的水量至少減少10%。奧加拉拉倡議是美國農業部的一個專案，資助旨在使農業產業以及依賴它的農村社群更具可持續性的研究。一項年度360萬美元的國會撥款支援這項研究，範圍從灌溉技術和降水管理到動物育肥場運營。
在美國農業部位於得克薩斯州阿馬裡洛附近的一個研究站，科學家們正在彙編資料，以鼓勵芬克和其他農民使用少耕或免耕技術（例如留下作物殘茬以分解），該站站長兼農業工程師諾蘭·克拉克說。其他專案旨在將高科技帶回家。工程師們在一個用於灌溉研究地塊中棉花的中心樞軸系統的臂上安裝了16個無線紅外感測器。這些感測器經過校準以測量葉片溫度，從而使植物本身能夠告訴計算機控制的灌溉裝置它們何時需要水。在科學確定的閾值下，噴水器會自動開啟。克拉克說，由於這些機器人灌溉系統僅在需要時才供水，因此在試驗田中，每個作物季可節省兩英寸的水。
蒸散是植物與高科技灌溉系統通訊的另一種方式。研究人員正在設計使用雷射測量作物上方熱浪引起的湍流的裝置。湍流越大，植物需要的水就越多。雷射裝置最終將估計區域範圍內的每日蒸散速率。這些資訊將釋出在網際網路上，為農民提供他們可以用來根據作物需求調整灌溉的資訊。
克拉克說，這些裝置可能無法節省大量的水，但在奧加拉拉蓄水層迅速衰退的西得克薩斯州，它們至關重要。每個作物季每英畝節省10%到15%的水——“這是一個可觀的水量，”克拉克說。“我們可能無法使蓄水層可持續，但我們可能會給它再增加100年的壽命。”
新的需求
然而，即使這些創新從實驗地塊走向生產田地，效率的提高也可能被對地下水的新需求所抵消。生物燃料是種植玉米的最新誘惑，玉米利潤更高，但比大多數其他作物需要更多的水。在High Plains地區將乙醇生產設施數量增加一倍的計劃正在推動農民增加玉米產量，儘管地下水已經稀缺。環境保衛基金（EDF）的一份報告稱，這可能每年需要額外增加多達1200億加侖的奧加拉拉水。
整個大平原地區不斷增長的人口也需要更多的市政用水，而唯一的可用水源是：蓄水層。億萬富翁石油大亨和最近的替代能源倡導者T. 布恩·皮肯斯是進入國內用水市場的企業家之一。得克薩斯州的一項法律賦予土地所有者對其土地下水域的無限權利，這使得皮肯斯可以將他位於得克薩斯州狹長地帶的24000英畝梅薩維斯塔牧場上的地下水出售給遠至達拉斯和埃爾帕索等大都市。他計劃建造的通往埃爾帕索的654英里長的管道將耗資21億美元。但是，由於水銷售價格超過每英畝英尺1000美元，利潤唾手可得。
籠罩在對奧加拉拉有限供水的新需求之上的是氣候變化。儘管內布拉斯加州蓄水層北端的降水量可能會增加，但科學家預測該地區南部地區的降水量甚至會低於目前每年16英寸的降水量。
面對這些對已經過度開採的蓄水層的綜合需求，許多高平原用水戶正與芬克一起重新評估他們的未來。無論他們多麼有效地利用它，他們都知道地下水最終會枯竭——讓他們、他們的社群以及該地區的大部分地區陷入困境。像芬克一樣，他們開始為奧加拉拉將無法滿足其經濟需求的時候制定計劃。一些種植者正與芬克一起轉向旱作農業——種植小麥和其他不需要灌溉的作物。在科羅拉多州東部，農民正在種植耐寒的向日葵，這種向日葵比玉米需水量少30%。
其他農民正在轉向原生草原，以尋求經濟替代方案。在歐洲殖民者到來之前，覆蓋高平原的十億英畝草原是叉角羚和敏捷狐、小草原雞和穴鴞以及野牛的家園。藍羊茅、綠針茅和其他耐旱植物在短暫的生長期中茁壯成長。根據2007年美國總會計師事務所的一項研究，這些原生草原中有一半以上已轉化為農田，其中包括自1982年以來近2500萬英畝的土地。
得克薩斯州奧斯汀環境保衛基金會的律師艾米·哈德伯格說，恢復草原可能成為潛在的收入來源。在她協調的一個專案中，農民們正在他們因地下水枯竭而被迫退耕的土地上試驗草原恢復。除了提供野生動物棲息地外，草原還可以放牧牛甚至野牛。狩獵、生態旅遊和“觀光牧場”是草原的其他潛在收入來源。一旦國家碳市場建立，農民就可以出售在草原土壤中儲存碳的信用額度。“這是一群堅強的人，”哈德伯格說，她的祖父曾在得克薩斯州拉伯克附近種植棉花。“他們不想離開自己的土地——他們也不應該離開。”
幾項聯邦政府計劃為保護現有草原提供經濟激勵——承認它們在減少侵蝕、固碳以及為小草原雞和其他瀕危物種提供棲息地方面的作用。但這些計劃通常與聯邦政府支援玉米和其他商品價格的激勵措施背道而馳。對農作物的補貼通常高於對草原保護的補貼，這使得大多數種植者很容易做出選擇。
這些聯邦計劃中的矛盾反映了美國對奧加拉拉蓄水層的矛盾態度。地下水信託基金會執行董事斯通說，最終，國家將需要一項戰略來結束對這種有限資源的依賴。但就目前而言，在大部分高平原地區，一切照舊：鑽井和抽水，灌溉和種植作物，彷彿奧加拉拉時代永遠不會結束。
對於花園城的芬克來說，奧加拉拉時代已經結束了。利用技術和遠見卓識，他已將自己的農場轉變為一項他認為可以在不耗盡奧加拉拉蓄水層的情況下持續到遙遠未來的業務。“永遠？我們希望如此，”他說。“那是我們的目標。”
注：本文最初印刷時的標題為“拯救奧加拉拉蓄水層”。