인간이 물을 소비하는 모든 방법 중에서 관개는 인류 물 소비의 90% 이상을 차지하며 가장 많은 물을 사용한다. 관개는 전 세계 작물 생산량을 늘리는 데 필요하지만 지속 가능한 방식으로 수행되지 않으면 자연과 인간에 공급할 물이 부족해져 물 스트레스가 발생할 수 있다. 

이에 델라웨어 대학교(University of Delaware, UD) 연구팀은 지난 2000년부터 2015년까지 전 세계적으로 관개 지역이 어떻게, 어디서 확장됐는지, 그 확장이 지속 가능한 방식으로 발생했는지 여부를 조사했다.

이 논문은 지난 3월 8일 『네이처 워터(Nature Water)』에 게재됐으며, 델라웨어 대학교의 지구, 해양 및 환경(Earth, Ocean and Environment)과의 박사 과정 학생인 피유시 메타(Piyush Mehta)가 수석 저자로 참여했다. 

또한 카일 데이비스(Kyle Davis) 지리 및 공간 과학(Department of Geography and Spatial Sciences)과 및 식물 및 토양 과학(Department of Plant and Soil Sciences)과의 조교수이자 UD의 데이터 과학 연구소(Data Science Institute)의 상주 교수 겸 메타의 고문이 논문의 공동 저자로 참여했다.

연구팀은 전 세계 및 미국 공식 출처에서 1만7천298개 행정 단위에 대한 관개 통계를 수집해 2000년부터 2015년까지 세계 각지에서 관개시설(AEI)이 어떻게 확장되고 감소했는지 보여주는 공간 지도를 제작했다.

연구팀에 따르면 AEI가 2000년 2억 9천700만 핵타르(ha)에서 2015년 3억 3천만 헥타르로 11% 증가했다.

메타는 “관개 확장의 약 50%가 이미 물 스트레스를 겪고 있는 지역에서 발생했다”고 밝혔다.

메타는 “대부분의 관개 확장은 인도와 중국이 관개 확장에 가장 많이 기여한 아시아에서 발생했다. 또한 인도와 파키스탄은 가장 지속 불가능한 관개 확장을 경험했으며, 각각의 관개 확장 중 86%와 87%가 이미 물 부족을 겪고 있는 지역에서 발생했다”고 말했다.

메타는 또한 “중국 동부 지역도 미국 중부, 특히 오갈랄라 대수층 주변 지역과 마찬가지로 지속 불가능한 관개 확장을 경험했다. 반대로 지속 가능한 관개 확장을 경험한 국가에는 브라질, 인도네시아, 페루, 이탈리아 및 프랑스 등이 있다”고 말했다.

데이비스는 “이번 연구는 전 세계 물 지속 가능성과 식량 안보에 중요한 영향을 미치는 전 세계 관개 확대 패턴에 대한 통찰력을 제공한다”라며 “일부 지역은 관개 인프라를 확장할 때 이러한 사항을 잘 고려하고 있지만, 일부 지역은 물 지속 가능성 문제에도 불구하고 식량 안보 및 농촌 개발과 관련된 우선순위가 더 중요하다고 결정했다”고 말했다.

연구팀은 또한 어떤 지역이 지속 가능한 관개를 실시하고 있는지 여부를 확인하기 위해, 해당 지역이 강우와 지표수 및 지하수원에서 얻는 물의 양을 조사했다.  

그들은 동일한 양의 관개용수를 사용하더라도 사용 가능한 물의 양에 따라 관개가 지속 가능한지 여부가 달라질 수 있다고 지적했다.

메타는 “이번 발견은 관개 동향이 지속 가능한 궤도에 오른 곳에 대한 중요한 이해를 제공하고, 지속 불가능한 관행을 해결하기 위해 개입이 필요한 지역을 보여 준다”며 “이 데이터를 사용하면 지역별 또는 국가별 수준을 확인할 수 있고, 정책 입안자는 이 정보를 사용해 향후 지속 가능한 관개를 할 수 있는 장소를 식별할 수 있다”고 말했다.

한편, 이 외에도 메타와 데이비스의 연구팀이 이 논문을 위해 수행한 연구는 전 세계에 농업 데이터가 부족하다는 것을 밝혀냈으며, 이는 최근 발표된 또 다른 논문에 실렸다.

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UD study creates global maps to show changes in irrigation across the planet

Of all the ways that humans consume water, there is no practice that uses more water than irrigation, which accounts for more than 90% of humanity’s water consumption. While irrigation is necessary to help increase global crop production, it can simultaneously lead to stress on freshwater resources if it is not done in a sustainable manner — leaving insufficient supply for nature and for other human needs. 

Because of this, University of Delaware researchers investigated how and where irrigated areas have expanded globally from 2000 to 2015 and whether that expansion has occurred in a sustainable or unsustainable fashion. 

The paper was recently published in Nature Water, with Piyush Mehta, a doctoral student at UD’s College of Earth, Ocean and Environment, serving as the lead author. Kyle Davis, assistant professor in the Department of Geography and Spatial Sciences and the Department of Plant and Soil Sciences, as well as a resident faculty member with UD’s Data Science Institute and Mehta’s advisor, served as a co-author on the paper. 

Gathering irrigation statistics for 17,298 administrative units from various global and national sources, the researchers developed spatial maps corresponding to the years 2000 through 2015 that showed how the global area equipped for irrigation (AEI) expanded or declined in different parts of the world. 

They found that from 2000 to 2015, AEI increased by 11%, from 297 million hectares in the year 2000 to 330 million hectares by the year 2015. 

“About 50% of the irrigation expansion that happened has been unsustainable, meaning that it took place in areas that were already experiencing some kind of water stress,” Mehta said. “Most of the irrigation has expanded in Asia where India and China contributed the most to irrigation areas and irrigation expansion. We also saw that India and Pakistan experienced the most unsustainable expansion, with 86% and 87% of their respective expansion taking place in areas that were already experiencing water stress.” 

In addition, regions in eastern China also experienced unsustainable irrigation expansion, as did the central United States, specifically in areas around the Ogallala Aquifer. 

Conversely, countries that experienced sustainable irrigation expansion, at least from the perspective of available water resources, included Brazil, Indonesia, Peru, Italy and France. 

Davis said this points to the complicated nature of irrigation expansion. 

“Piyush’s research provides great insights into the extent to which these irrigation changes are taking into account whether the water is going to be renewably available in a particular place,” Davis said. “Piyush has found that outcomes are mixed. Some places are doing a better job at taking such considerations into account when expanding their irrigation infrastructure, but then other places have decided that despite the water sustainability challenges, priorities related to food security and rural development are more important and they are willing to accept that tradeoff for the time being.” 

To determine whether an area was practicing sustainable or unsustainable irrigation, the researchers looked at how much water an area had — either from rainfall, surface or groundwater sources. 

They also pointed out that you can have the same volume of irrigation water that is used in two different places but depending on how much water is available, that can change whether that irrigation use is sustainable or unsustainable, as it is a question of the relative water demand versus the water that is available in a particular place. 

Mehta said the results of the paper demonstrate how sustainable and unsustainable shifts in irrigation patterns all occurred in diverse geographies and contexts. 

“These findings provide a critical understanding of where irrigation trends have been on a sustainable trajectory and also highlight the regions where interventions are needed to address these unsustainable practices,” Mehta said. “With this dataset, you can look regionally, or by a country-by-country level. Now that we have this information that tells us where irrigation is happening sustainably and where irrigation is happening unsustainably, policy makers can use this information to identify the places where they can irrigate sustainably in the near future.” 

In addition to this paper, the research done by Mehta and Davis’ lab group for this paper also uncovered a lack of global agricultural data, which led to another recently published paper.

[출처 = University of Delaware(https://www.udel.edu/udaily/2024/march/global-irrigation-mapping-agriculture-food-drought-water-food/) / 2024년 3월 8일] 

[번역 = 박원희 기자 ]