超過25 個(gè)國家的科學(xué)家利用來自太空宇宙射線射入地球的中子測量土壤中的水分，以幫助農(nóng)民節(jié)約用水和適應(yīng)氣候變化。利用宇宙射線中子探測器，科學(xué)家們跟蹤大氣中快速移動(dòng)的中子，確定土壤中已有多少水分，以及農(nóng)民何時(shí)需要加水，幫助作物在惡劣的氣候條件下茁壯生長。

宇宙射線中子探測器是一種可以通過檢測土壤中和土壤正上方空氣中快速移動(dòng)的中子來測量含水量的裝置。它比傳統(tǒng)方法檢測速度更快、更便于攜帶，可以更容易捕獲一個(gè)區(qū)域的信息。

自2013 年以來，F(xiàn)AO/ IAEA 糧農(nóng)核技術(shù)聯(lián)合處的科學(xué)家們一直在進(jìn)行宇宙射線中子探測器的測試和校準(zhǔn)，包括背包式移動(dòng)型傳感器?！皩τ衩椎茸魑锏难芯勘砻?，使用宇宙射線中子探測器規(guī)劃灌溉，通過優(yōu)化農(nóng)民需要用水?dāng)?shù)量和用水時(shí)間，每個(gè)季節(jié)可以節(jié)省100 mm 灌溉用水，相當(dāng)于每公頃100 萬升水，這對于缺水地區(qū)來說是個(gè)不小的數(shù)字，同時(shí)提高作物產(chǎn)量?！?FAO/ IAEA 聯(lián)合處土壤用水科學(xué)家AmmarWahbi 說。

全世界有300 多名科學(xué)家通過旨在培養(yǎng)技術(shù)技能和應(yīng)用技能做出決策的培訓(xùn)班，接受了中子傳感技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)。培訓(xùn)班包括指導(dǎo)如何使用Aqua Crop 模擬模型。這是一款由糧農(nóng)組織開發(fā)的軟件，用于準(zhǔn)確模擬不同情景下的預(yù)期作物生長和用水。

伊拉克科學(xué)和技術(shù)部的科學(xué)家Ameerah Hanoon Atiyah 表示，在伊拉克，這些課程幫助科學(xué)家鑒定了適合該國氣候條件的作物?！翱紤]不同的情景有利于決策;例如，種植哪些作物可更好地管理稀缺的水資源?！?/p>

傳統(tǒng)方法僅能捕獲探測器周圍幾厘米的信息，這使得大規(guī)模調(diào)查既耗時(shí)又耗力。相比之下，宇宙射線中子探測器可以立即提供20 公頃區(qū)域的檢測結(jié)果，而不會(huì)干擾土壤和土壤所含相互關(guān)聯(lián)的生物和結(jié)構(gòu)的巨大網(wǎng)絡(luò)。

截至2018 年，已有15 個(gè)國家計(jì)劃或正在進(jìn)行十多個(gè)與宇宙射線中子探測器有關(guān)的國家和地區(qū)研究和技術(shù)合作項(xiàng)目。通過這些項(xiàng)目，專家已經(jīng)或即將收到他們自己的設(shè)備，以應(yīng)用他們通過培訓(xùn)班學(xué)到的知識(shí)。

宇宙射線中子探測器如何工作？

宇宙射線中子探測器檢測并計(jì)算土壤中和土壤正上方空氣中的中子數(shù)?？茖W(xué)家利用這些信息確定土壤中的水分含量。

中子是由來自太陽系外部的高能宇宙射線（主要是質(zhì)子） 產(chǎn)生的。它們與地球高層大氣中的原子（主要是氮和氧）碰撞。這些原子分裂成亞原子粒子，如質(zhì)子和中子，它們通過大氣降落并在落下時(shí)繼續(xù)與其他原子碰撞。

中子到達(dá)地球表面時(shí)，非常快速地移動(dòng)。它們的能量被環(huán)境中的原子吸收，氫原子吸收大部分能量。這種吸收減慢了中子的速度。

由于陸地環(huán)境中的大部分氫存在于土壤中的水中，科學(xué)家們可以計(jì)算土壤中和周圍的快中子數(shù)量，確定存在多少水分。較干燥的土壤含有更多快速移動(dòng)的中子，而潮濕的土壤中則較少，因?yàn)樗懈嗟臍淇捎糜谖漳芰俊?/p>

（來源：IAEA 網(wǎng)站）