Земеделието все повече се превръща в обект на науката

Емисиите парникови газове от селското стопанство и замърсяването на водите от земеделието с азот са основни екологични проблеми в САЩ и разрешаването им е приоритетна тема. Ключът е да се подпомагат усилията на фермерите за опазване на околната среда и да се подобряват доходите им.

Научен екип на Университета в Минесота разработва нов инструмент, който ще позволи на фермерите да си направят предварителен бюджетен баланс на всички планове за намаляване на азота, да са наясно с разходите, възвръщаемостта и маржовете, като тези показатели може да се персонализират за всяко конкретно стопанство.

Учените смятат, че с получените резултати фермерите ще могат да вземат информирани решения. Това не само ще им спести пари, но и значително ще намали замърсяването на околната среда.

Досега използваните модели не даваха възможност за персонализирани прогнози за всяка ферма в американския царевичен пояс, тъй като разходите за изчисление и съхранение на културите в голям мащаб са много високи. Новият инструмент преодолява това и предлага работещи формули за икономическо прогнозиране в земеделието.

В статия, публикувана в IOPscience, изследователският екип показва поредица от метамодели, базирани на машинно обучение, които почти идеално имитират модела при отглеждане на дадена култура и изчисляват прогнозните разходи с отлична бързина. Учените са генерирали милиони симулации при различни обеми на производствените площи и са разрешили два основни въпроса за създаване на устойчиво производство – къде решително трябва да се намали замърсяването и какви са ефективните стъпки за това при различните модели на управление.

Разработените математически модели включват четири ключови фактора: добиви, емисии на натриев оксид, замърсяване на земеделските води с азот и промени в органичния въглерод в почвата. Прилагането на тези модели ще пести разходи, ще намали емисиите парникови газове и ще подобри качеството на въздуха и водата. 

Тези ключови показатели за устойчивост може да се приложат и по-нататък по веригата – в работата на хранителните компании и компаниите за доставки. 

Събраните данни са довели и до едно важно откритиие – установени са „горещи точки”, където прекомерната употреба на азотен тор може да се намали, без това да се отрази на добивите. Научният екип предлага и редица регенеративни практики, например смяна на посевните култури и система за подбор на новите растителни видове за посев, съобразно данните за конкретните почвени и климатични условия.

Изследването е финансирано от програмата AGREETT на Университета в Минесота, Националната научна фондация и Американската агенция за енергийни изследвания (ARPA-E).