экодом, зеленые решения

green_life


Зеленые решения для всей семьи. Green Life


Previous Entry Share Next Entry
Микробы, дроны и искусственный интеллект могут стать будущим сельского хозяйства
экодом, зеленые решения
green_life
Удобрения, пестициды и генетически модифицированные семена часто приводят фермы к ситуации, когда люди уже не могут ничего выращивать без использования большего количества удобрений, пестицидов и ГМО. И это “улучшение жизни через химию” делает из больших площадей выжженные земли, неспособные поддерживать рост фруктов и овощей.



Как накормить больше людей

Организация Объединенных Наций прогнозирует, что мировое население вырастет до почти 10 миллиардов до середины этого столетия. Если так случиться, отрасль сельского хозяйства должна будет выращивать на 70% больше еды, чем сегодня — сложная задача, если брать во внимание растущие цены на удобрения, пестициды и семена и снижающуюся продуктивность почв.

Исследователи Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, которая является частью Департамента Энергетики США, объединила ресурсы с партнерами с Университета Арканзаса компании Glennoe Farms, чтобы попытаться найти решение проблемы. Их задача требует использования молекулярной биологии, биогеохимии, технологий экологического мониторинга и машинного обучения. И эта смесь имеет потенциал изменить все сельское хозяйство.

Меньше удобрений и пестицидов

Ученые исследуют уменьшение нужды в химических агрохимикатах, которое должно создать более устойчивые фермерские практики, помогая фермерам и окружающей среде. В результате улучшиться поглощение углерода почвами, что повысит их продуктивность в короткой и долгой перспективе.

Ключевой частью исследования стало понимание роли микробов в здоровье почвы. “Бактерии — критический компонент здоровья и урожайности почв,” говорит ученый Бен Браун. “Через понимание работы бактерий и модифицирование среды их обитания мы сможем создавать микробиальные сообщества, способные повышать качества почвы. Более того, исследования показали, что здоровые почвы более устойчивы к системным шокам вроде изменений климата, засух и вредителей.”

На тестовой площадке возле города Штутгарда, штат Арканзас, которой управляет Glennoe Farms, ученые пытаются понять больше о том, как растут соя, кукуруза и рис. Дроны постоянно летают над культурами, делая мультиспектральную съемку, а суперкомпьютеры делают анализ ДНК микробов в грунте на множественных точках фермы. Проблема в том, что промышленное сельское хозяйство уменьшило уровень активного углерода в грунтах большинства регионов мира. Историческое содержание активного углерода был 10%. Сейчас этот показатель упал до 1-2%.

“Наши фермеры зависимы от сложного списка модифицированных семян, удобрений и пестицидов, чтобы иметь шанс получать прибыльные урожаи. Для фермера эта зависимость означает постоянно увеличивающиеся расходы и соответственно экономические риски. Для владельца земельного участка нарушенные почвы и химикаты означают как экономические, как и экологические риски в будущем.”

Микробы на помощь

Ученые в Лаборатории Беркли ищут решение с помощью бактерий. “Хорошая новость — это то, что существует множество видов микробов, которые выделяют энзимы под названием фитазы. Они способны делать неорганический фосфор растворимым.” Он остается в грунте после того, как растения берут то, что им нужно для роста.

В каждом кубическом сантиметре почвы живут миллионы видов микробов. Но по мере приближения к корням растений количество видов падает до нескольких десятков. Оказывается, растения специально выращивают полезных для них бактерий. Они выделяют из корней антибактериальные вещества, которые селективно убивают нежелательные бактерии. Также они выделяют питательные вещества в качестве подкормки для полезных организмов. Это крайне симбиотические и невероятно сложные отношения между видами, и мы почти ничего не знаем о них.



Использование технологии

Для того, чтобы понять этот процесс, вступают в игру дроны и суперкомпьютеры. Гиперспектральные датчики на дронах могут замечать малейшую разницу в отражении света на участках земли. Человеческий глаз может видеть только через три канала — красный, зеленый и синий. Мы можем различать, например, зеленый лист упал с дерева или желтый. Но имея доступ к сотням каналов, мы можем измерять содержание углерода и нитрогена, а также много показателей здоровья растений, их болезней, химию листов. Все это влияет на будущий урожай.

“Мы пытаемся соединить события во временных рамках, адекватных жизни молекул, с событиями, происходящими во время полугодичного вегетативного периода культур. Мы строим связи между вещами, работающими в масштабах с разницей в 18 порядков в плане времени и пространства. Это очень нетривиальная задача.”

Процессы машинного обучения смогут объединить эти процессы в одну систему. Главная цель исследования — предоставить полезные для использования данные для специалистов и практиков сельского хозяйства.

Почему государственное финансирование?

В наше время большинство данных, нужных для понимания того, что происходит в почве работающих ферм, попросту недоступны для производителей и чиновников. Все частные компании имеют интерес не раскрывать полученные ими данные, в результате они не могут быть использованы и анализированы вместе с другими наборами данных. Поэтому отсутствие коммерческого интереса делает полученную информацию намного более доступной и полезной.

По материалам: https://rodovid.me/ecofarm/mikroby-drony-i-iskusstvennyy-intellekt-mogut-stat-buduschim-selskogo-hozyaystva.html

?

Log in

No account? Create an account