不開心的開心果-伊朗開心果產業的命運為世界提供的教訓
最近一期的《自然》期刊刊登了一位讀者的投書。他提到，地下水枯竭、氣候變遷和政策失敗正在威脅著世界上最大的開心果生產地之一——伊朗拉夫桑詹（Rafsanjan）。這個狀況應該當作對其他地區的一個警告，提醒人們關注氣候變遷對農業的風險。
從 2007 年以來，許多在拉夫桑詹經營的開心果農場產量已下降將近 70%。為什麼會這樣？原因是氣溫上升和雨量減少。
當地地下水的鹽度極高，且開採深度超過 300 公尺，因此，並不適合提供農作物灌溉之用（M. Hosseininia 和 R. Hassanzadeh, Appl. Water Sci. 13, 84; 2023）。但是令人擔憂的是，伊朗的開心果種植並未致力於改善現有水資源狀況，而是向其他地區擴張，這些不永續的做法正在不斷地被複製。
伊朗必須採取「受控含水層補給（managed aquifer recharge）」技術，這包括將水重新注入含水層（地下蓄水層）以供未來使用，並建設地表水分流系統來穩定地下水位（S. Jasechko 等, Nature 625, 715–721; 2024）。此外也應當選擇抗旱的嫁接用砧木，以減少水資源需求（M. Akbari 等, Horticulturae 10, 1278; 2024）。最關鍵的是，新區域種植的植物種類，必須與當地水資源預算相匹配。
看完這篇投書，我的疑問就是：什麼是「受控含水層補給（managed aquifer recharge）」？
查了一下，原來「受控含水層補給」簡稱MAR，是一種水資源管理技術，主要用於增加地下水補給，幫助解決地下水枯竭、地層下陷和水資源短缺的問題。這項技術需要以人為手段引導水流進入地下含水層（aquifer），以補充自然降水或河流補給不足的水資源。
MAR 的核心概念是將水導入地下，以達成增加地下水儲存量、減少地表水流失、改善地下水質、減少地層下陷並保護生態系統。
當地表水過剩或降雨充沛時，透過 MAR 將水注入地下，來增加地下水儲存量，以備未來乾旱或缺水時使用。
另外，在乾旱地區，努力防止水資源因蒸發或地表逕流流失而白白浪費掉，也是MAR的一種。
MAR還可以透過土壤過濾作用，來去除水中的污染物，提高水質。當地下水過度抽取時，就會有地層下陷的風險，而 MAR 能積極減少這種風險。
最後，透過MAR可以保持濕地、湖泊和河流的水位，維護生態環境。
所以，要怎麼進行含水層補給呢？根據資料，MAR 有多種不同的實施方式，取決於當地的地質、氣候和水資源情況，有幾種常見的方法：
1. 人工滲透池（Recharge Basins or Spreading Basins）：透過興建淺水池或濕地，讓水緩慢滲透進地下含水層。這種方法適用於滲透性較高的地區，例如砂質或礫石層。
2. 滲透井（Injection Wells or Aquifer Storage and Recovery, ASR）：透過鑽井將水直接注入地下含水層，適用於地下水位較深或地表滲透性較差的地區。這種方式常見於城市地下水補給，如美國、澳洲和中東地區的供水系統。
3. 河床滲透（Riverbank Filtration）：在河流或溪流旁邊挖掘井，利用天然的土壤和砂石層過濾水質，使其自然補給地下水。這種方式常見於水質較差的地區，如河川受污染但仍可透過過濾淨化的情況。
4. 地下壩（Subsurface Dams）：在地下水層下游建造不透水壩，防止地下水流失，確保水源可用於當地社區。這個方法特別適用於乾旱地區，如非洲、中東和印度部分地區。
5. 農田滲透灌溉（Flooding or Irrigation Recharge）：讓農田在非生長季節時被水淹沒，使水緩慢滲入地下，增加地下水補給。這種方法適用於農業用水嚴重依賴地下水的地區。
受控含水層補給（MAR）是一種有效的水資源管理策略，能夠改善地下水存量、減少水資源浪費，並保護生態環境。隨著全球氣候變遷和乾旱問題加劇，MAR 將在未來扮演關鍵角色，幫助各國解決水資源危機。目前，在澳洲的阿德雷德（Adelaide）等城市，透過注入井技術儲存雨水，以及在美國的加州、亞利桑那州和佛羅里達州，都在利用 MAR 減緩地下水枯竭的問題，這些都是MAR 的應用案例。
當然，儘管 MAR 有許多優勢，但也面臨一些挑戰。包括水質污染風險、高成本與技術要求，以及社會與政策問題。
首先，如果補給水源受到污染，可能會影響地下水的水質；另外，某些 MAR 方法（如注入井）需要高昂的建設和維護成本；最後在某些地區，水資源管理政策尚未完善，就會導致 MAR 無法有效執行。
看完以後，我的直覺是，基於伊朗當前的水資源問題、地理環境與開心果種植需求，地下壩（Subsurface Dams）確實是一種合理且可行的 MAR 方法，並且有可能成為解決水資源枯竭的關鍵策略之一。
為什麼地下壩適合伊朗呢？因為在伊朗的拉夫桑詹（Rafsanjan）地區，根據維基百科的資料，當地位於沙漠的中間，年雨量只有100公釐，非常乾燥。
透過在地下蓄水層的下游構建一道不透水的壩體，可以防止地下水繼續向下游流失，保留珍貴的水源；另外，地下壩還可以控制地下水流動速度，使其滲透時間變長，有助於降低水中的鹽分。
如此一來，就可以確保開心果種植區的地下水供應穩定，避免長期缺水導致果樹枯死。而且，相比於鑽井注水或人工滲透池，地下壩的維護需求較低，適合乾旱地區長期使用。
目前在世界各國，已經有肯亞、衣索比亞、印度的拉賈斯坦邦以及巴西東北部都透過建造地下壩來解決水資源問題。
參考文獻：
Farajpour, M. (2025). Fate of pistachio production in Iran holds lessons for the world. Nature, 639(13 March 2025), 306.
