超過25 個(gè)國(guó)家的科學(xué)家利用來自太空宇宙射線射入地球的中子測(cè)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(cè)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(zhǎng)。

宇宙射線中子探測(cè)器是一種可以通過檢測(cè)土壤中和土壤正上方空氣中快速移動(dòng)的中子來測(cè)量含水量的裝置。它比傳統(tǒng)方法檢測(cè)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(cè)器的測(cè)試和校準(zhǔn)，包括背包式移動(dòng)型傳感器。“對(duì)玉米等作物的研究表明，使用宇宙射線中子探測(cè)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(duì)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(zhǎng)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(guó)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。”

傳統(tǒng)方法僅能捕獲探測(cè)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(cè)器可以立即提供20 公頃區(qū)域的檢測(cè)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(guó)家計(jì)劃或正在進(jìn)行十多個(gè)與宇宙射線中子探測(cè)器有關(guān)的國(guó)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(cè)器如何工作？

宇宙射線中子探測(cè)器檢測(cè)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(yáng)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?？焖俚匾苿?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）