Big data hjælper landmænd med at tilpasse sig klimavariationer

En ny undersøgelse fra Michigan State University kaster lys over, hvordan big data og digitale teknologier kan hjælpe landmændene bedre med at tilpasse sig trusler – både nutidige og fremtidige – fra et skiftende klima.

Studiet, udgivet i Videnskabelige rapporter , er den første til præcist at kvantificere jordbunds- og landskabstræk og rumlige og tidsmæssige udbyttevariationer som reaktion på klimavariationer. Det er også det første, der bruger big data til at identificere områder inden for individuelle marker, hvor udbyttet er ustabilt.

Mellem 2007 og 2016, den amerikanske økonomi fik et anslået økonomisk hit på 536 millioner dollars på grund af udbyttevariation i ustabil landbrugsjord forårsaget af klimavariabilitet i Midtvesten. Mere end en fjerdedel af majs- og sojabønnearealerne i regionen er ustabile. Udbyttet svinger mellem over- og underperformance på årsbasis.

Bruno Basso, MSU Foundation professor i jord- og miljøvidenskab, og hans postdoc-stipendiat, Rafael Martinez-Feria, satte sig for at adressere de centrale søjler i National Institute for Food and Agriculture's Coordinated Agricultural Project, som Basso har ledet siden 2015.

"Først, vi ønskede at vide, hvorfor – og hvor – afgrødeudbyttet varierede fra år til år i majs- og sojabønnebæltet i USA, " sagde Basso. "Næste, vi ønskede at finde ud af, om det var muligt at bruge big data til at udvikle og implementere klimasmarte landbrugsløsninger for at hjælpe landmændene med at reducere omkostningerne, øge udbyttet og begrænse miljøpåvirkningen."

Basso og Martinez-Feria undersøgte først jorden og opdagede, at alene, den kunne ikke i tilstrækkelig grad forklare så drastiske udbyttevariationer.

"Den samme jord ville have lavt udbytte det ene år og højt udbytte det næste, " sagde Basso. "Så, hvad forårsager denne tidsmæssige ustabilitet?"

Ved at bruge en enorm mængde data opnået fra satellitter, forskningsfly, droner og fjernsensorer, og fra landmænd via avancerede geospatiale sensorsuiter, der findes i mange moderne mejetærskere, Basso og Martinez-Feria vævede big data og digital ekspertise sammen.

Det, de fandt, er, at interaktionen mellem topografi, vejr og jord har en enorm indflydelse på, hvordan afgrødemarker reagerer på ekstremt vejr i ustabile områder. Terrænvariationer, såsom depressioner, toppe og skråninger, skabe lokaliserede områder, hvor vandet står eller løber af. Omtrent to tredjedele af ustabile zoner forekommer i disse toppe og lavninger, og terrænet kontrollerer vandstress, som afgrøder oplever.

Med omfattende data og teknologi, holdet kvantificerede procentdelen af ​​hver enkelt majs- eller sojabønnemark i Midtvesten, der er tilbøjelig til at få vandoverskud eller vandunderskud. Udbyttet i områder med vandmangel kan være 23 til 33 % under markgennemsnittet for sæsoner med lav nedbør, men er sammenlignelige med gennemsnittet i meget våde år. Områder, der er tilbøjelige til overskydende vand, oplevede udbytter 26 til 33 % under markgennemsnittet i våde år.

Basso mener, at deres arbejde vil hjælpe med at bestemme fremtiden for klimasmarte landbrugsteknologier.

"Vi er primært optaget af at hjælpe landmænd med at se deres marker på en ny måde, hjælpe dem med at træffe bedre beslutninger for at forbedre udbyttet, reducere omkostningerne og forbedre miljøpåvirkningen, " sagde Basso. "Ved, at du har et område, der viser sig at være mangelfuldt, du vil planlægge dine gødningsudbringninger anderledes. Mængden af ​​gødning til dette område bør være væsentligt lavere end hvad du ville anvende i områder af samme mark med mere vand tilgængeligt for planterne."