Jumlah air tanah tak terbarukan yang digunakan untuk irigasi pertanian meningkat lebih dari tiga kali lipat selama paruh terakhir abad ke-20. Dengan air tanah yang tidak dapat diperbarui menyediakan 20% dari semua irigasi global, zona pertanian penting di seluruh dunia berada pada lintasan yang tidak berkelanjutan karena penipisan akuifer.
Akuifer Dataran Tinggi di Amerika Serikat Tengah adalah salah satu zona tersebut. Akuifer menyediakan air untuk 6 juta hektar lahan pertanian, terhitung ~30% dari irigasi air tanah AS. Ini adalah pilar utama dari pendapatan pertanian senilai $7,5 miliar di kawasan itu. Penipisan akuifer dapat mengakibatkan hilangnya sekitar seperempat dari lahan irigasi saat ini selama 80 tahun ke depan, yang menyebabkan dampak yang signifikan pada produktivitas pertanian dan pendapatan di Amerika Serikat bagian tengah.
Namun, dalam menghadapi kelangkaan air tanah yang akan datang, pemerintah telah menerapkan sejumlah kebijakan baru dalam upaya melindungi pasokan air tanah. Misalnya, Kansas menciptakan Program Local Enhanced Management Area (LEMA) pada tahun 2012. LEMA Kansas menyatukan pejabat negara bagian dan lokal dengan kelompok pemangku kepentingan dengan tujuan menciptakan strategi konservasi air tanah. Sebuah studi baru-baru ini oleh Mitra Panen NASA Dr. Jillian Deines [Universitas Stanford], bersama rekan penulis Dr. Anthony Kendall [Universitas Negeri Michigan], Dr. James Butler [Universitas Kansas], Dr. Bruno Basso [Universitas Negeri Michigan], dan Dr. David Hyndman [University of Texas], berfokus pada dampak program LEMA pertama pada penghematan air, produksi tanaman, penggunaan energi, dan laba bersih petani
LEMA pertama ini berfokus pada zona 256 km2 di barat laut Kansas yang bergantung pada air tanah. Beroperasi pada siklus 5 tahun, LEMA berencana untuk mengurangi pemompaan air tanah sebesar 20%. Selama periode 5 tahun (2013-2017), petani melampaui target ini, mengurangi pemompaan sebesar 31% saat memperhitungkan cuaca musiman. Penghematan air ini terjadi hanya dari pengurangan 2-5% di daerah irigasi dan berbagai perbaikan manajemen, termasuk peningkatan efisiensi penggunaan air dan beralih ke tanaman dengan kebutuhan irigasi yang lebih rendah seperti sorgum. Bagan di bawah ini menunjukkan bagaimana area yang ditanami berbagai tanaman berubah dalam 5 tahun sebelum LEMA mulai berlaku vs penciptaannya.
Faktor kunci untuk dipertimbangkan ketika menyelidiki irigasi air tanah adalah jumlah air irigasi yang tidak digunakan oleh tanaman dan kembali ke akuifer (yaitu aliran balik irigasi). Seperti yang diharapkan, karena jumlah air yang dipompa dalam program LEMA lebih sedikit daripada yang digunakan dalam situasi bisnis seperti biasa, aliran balik irigasi sebenarnya akan menyusut di program sebelumnya karena lebih sedikit air yang digunakan pada awalnya. Ini disebut sebagai Paradoks Efisiensi Irigasi. Menggunakan berbagai penginderaan jauh dan data tanaman, cuaca, dan tanah, rekan penulis memodelkan bagaimana aliran balik irigasi bervariasi antara skenario BAU dan LEMA. Mereka menemukan bahwa program LEMA menghasilkan 8,6 juta m3 air tanah yang diawetkan melalui kombinasi pengurangan pemompaan dan aliran balik irigasi. Ini setara dengan 34 mm pengisian akuifer selama periode waktu yang dimodelkan dalam skenario LEMA vs BAU.
Sementara mendukung efektivitas program LEMA, rekan penulis mencatat bahwa rata-rata pengisian akuifer ini masih lebih rendah daripada jumlah air yang diambil dari akuifer. Keberlanjutan air bergantung pada jumlah resapan akuifer (kombinasi aliran balik irigasi dan curah hujan) yang sama atau lebih besar dari jumlah air yang diekstraksi. Karena ekstraksi air masih lebih tinggi dari pengisian ulang, bahkan dalam skenario LEMA, akuifer masih terancam penipisan. Untuk mencegah hal ini, pengurangan pemompaan yang lebih ketat perlu diberlakukan pada tahun-tahun dengan curah hujan yang lebih sedikit, efisiensi penggunaan air tambahan, area irigasi yang lebih sedikit, dan tanaman yang haus air lebih sedikit perlu dimanfaatkan.
Yang juga menarik adalah implikasi ekonomi dari berkurangnya pemompaan pada hasil panen dan pendapatan petani terkait. Rekan penulis menemukan bahwa pengurangan pemompaan menghasilkan sedikit kehilangan hasil di dalam area program LEMA. Hasil jagung, misalnya, berkurang ~ 1,2%. Kehilangan hasil ini, bagaimanapun, lebih dari diimbangi oleh penghematan biaya energi yang diperoleh dari memompa lebih sedikit air, yang ditemukan ~25% lebih rendah daripada skenario BAU. Faktanya, penghematan dari pengurangan pemompaan air tanah ternyata ~4,5x lebih besar daripada kehilangan hasil yang kecil, yang berarti bahwa program LEMA tidak hanya berhasil mengurangi tingkat penipisan air tanah, tetapi juga meningkatkan laba bersih.
