新研究揭示大数据可帮助农民适应气候变化

发布者:bpadmin
发布时间:2020-02-29 11:08
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密歇根州立大学(Michigan State University)的一项新研究揭示了大数据和数码技术如何帮助农民更好地适应现在和未来的气候变化带来的威胁。



这项发表在《科学报告(Scientific Reports)》上的研究首次精确量化了土壤特征以及因应气候变化而产生的时空产量变化,也是第一次使用大数据来识别单个农田中产量不稳定的地块。

2007年至2016年间,由于中西部地区气候变化导致农田产量不稳定,美国经济估计遭受了5.36亿美元的打击。按年度计算,超过四分之一的中西部玉米和大豆农田产量不稳定,收益率在表现优异和表现不佳之间波动。

密歇根州立大学基金会地球和环境科学教授布鲁诺·巴索(Bruno Basso)和他的博士后研究员拉斐尔·马丁内斯-费里亚(Rafael Martinez-Feria)着手解决国家粮食和农业研究所协调农业项目的关键问题。

巴索表示:“首先,我们想知道美国玉米和大豆产区作物产量每年变化的原因和地点。接下来,我们想知道是否有可能利用大数据来开发和部署气候智能农业解决方案,以帮助农民降低成本、提高产量并限制对环境的影响。”

他们首先检查了相关农业产区的土壤,发现仅靠土壤不能充分解释如此剧烈的产量差异。巴索说:“同样的土壤,一年产量低,第二年产量高。那么,是什么导致了这种时间上的不稳定呢?”

利用从卫星、飞机、无人机和遥控感应装置获得的大量数据,以及从农民的现代化联合收割机那里获得的大量数据,Basso和Martinez-Feria将大数据和数码专业知识交织在一起。

他们发现,地形、天气和土壤之间的相互作用,对不稳定地区的农田如何应对极端天气,有着巨大的影响。地形的变化,如洼地、山顶和坡度,都会产生局部的积水或径流区域。大约三分之二的不稳定地区发生在山顶和洼地,地形控制着农作物的水分。

通过全面的数据和技术支持,研究小组量化了美国中西部每一块容易出现水分过剩或水分不足的玉米或大豆田地的百分比。缺水地区的产量可能比旱季的田间平均产量低23%到33%,但与雨水丰足年份的平均产量相当。容易水分过剩的地区在多雨年份的产量比田间平均产量低26%到33%。

巴索相信,他们的工作将有助于确定气候智能的农业技术的未来。他说:“我们主要关心的是帮助农民以一种新的方式看待他们的农田,帮助他们做出更好的决定,以提高产量,降低成本,改善对环境的影响。知道你有一个缺水的地区,你会作不同的施肥计划。这个地区的化肥用量应该明显低于其他不缺水的地块的施肥量。” 


文献引用:
Rafael A. Martinez-Feria, Bruno Basso. Unstable crop yields reveal opportunities for site-specific adaptations to climate variabilityScientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-59494-2



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