Synet av sprinklere som kjører på en regnværsdag er ikke uvanlig i Florida.
Det samme gjelder for å se landskap svidd av solen i løpet av en av Floridas svulmende dager da vanningsplanene ble forlatt uendret på grunn av forventet regn.
For landbruket er situasjonen mer kompleks ved at bøndene er avhengige av vitenskapen om presisjonsvanning for å håndtere avlingene som resulterer i et sunt utbytte av maten vi spiser og plantene vi kjøper.
Det amerikanske landbruksdepartementets (USDA) National Institute of Food and Agriculture (NIFA) har nettopp tildelt et stipend på $374,999 XNUMX til University of Floridas Haimanote Bayabil, en assisterende professor i landbruks- og biologisk ingeniørvitenskap ved Institute of Food and Agricultural Sciences (UF/IFAS) ) Tropical Research and Education Center (TREC) i Homestead. Med det tilskuddet vil han lede et team av forskere i utviklingen av metodikken for kunstig intelligens (AI) vanningssystemer som estimerer evapotranspirasjon, en hovedkomponent i vannets syklus som er kritisk i vedlikehold av avlinger fra jordbruksmark.
"Evapotranspirasjon er en energikrevende prosess og likevel en kritisk komponent i vannets syklus, som til nå ikke har blitt målt," sa Bayabil. "Vi har til hensikt å utvikle en metode for å estimere faktiske evapotranspirasjonshastigheter på feltnivå og avlingsvannstressnivåer, basert på hvor tørste planter er, som vil tillate implementering av presisjonsvanningshåndteringspraksis i forskjellige skalaer."
Prosjektet vil bruke felteksperimenter, dataanalyse og utvikling av AI for generering av algoritmer, så vel som hydrologisk og avlingsmodellering, og bringe vitenskapen om landbruk til neste nivå og i hendene på de som trenger det mest – dyrkere og bønder.
Bayabil, som sendte inn forslaget, mener at metodikken vil fremme dagens teknologi for vanningsplanlegging – som er utstyrt med sensorer og kunstig intelligens ved å gi bønder og dyrkere teknologien som trengs for å balansere effektiv presisjonsvanning som øker avlingens produktivitet og sparer vann samtidig som den tillater dem til å tjene som nøkkelforvaltere av forbedrede vann- og miljøkvaliteter
Beregning av evapotranspirasjon i feltskala vil gi kritisk informasjon som vil ha et bredt spekter av bruksområder innen vær-, klima- og hydrologisk modellering og vannressursforvaltning, ikke bare irrigert landbruk.
"Vi forventer å utvikle et nettverktøy med kunstig intelligens, og med fremskrittene innen infrarød sensorteknologi forventer vi at dyrkere vil kunne samle inn og laste opp sine egne bilder til nettstedet og få tilbakemeldinger," la han til.
I tillegg skal resultatene også brukes til å finjustere avlings- og klimamodeller som kan brukes til å veilede bønder og dyrkere med beslutninger om vanningshåndtering.
Felteksperimentene vil begynne umiddelbart ved TREC og består av 32 eksperimentelle tomter hvor grønne bønner og søtmais skal dyrkes, to av Floridas mest produserte varer. Eksperimentet vil bli satt opp for å gi ulike spekter av vanningsbehandlinger med feilsøkingsmuligheter med fjernkontroll. En værstasjon vil også bli installert på forsøksstedet for å overvåke værforhold og interaksjoner som finner sted gjennom hele opplevelsen.
"Å studere forskjellige vanningsbehandlinger vil tillate oss å forstå avlingenes respons og endringer i evapotranspirasjonshastigheter som en funksjon av vanningsnivået," sa Bayabil.
Kulminasjonen av prosjektet vil utvikle en nettside med AI-verktøy gjort tilgjengelig for offentlig bruk. Forskningsinfrastrukturen etablert under dette prosjektet vil bli brukt til å enkelt implementere mer avanserte og komplekse eksperimenter for å gjennomføre langsiktige forsknings- og utvidelsesaktiviteter innen presisjonsvannhåndtering for grønnsaksproduksjon.
"Jeg håper at dette prosjektet vil ha en betydelig og langvarig innvirkning på den større innsatsen for å utvikle realistisk og bærekraftig land- og vannforvaltningsinnsats som ikke bare sparer vann og øker avlingsproduktiviteten, men også forbedrer vannkvaliteten og økosystemtjenester," sa Bayabil .
Bayabil får selskap av et høyt spesialisert team av forskere lokalisert over hele landet, inkludert Bruce Schaffer, professor i økofysiologi av subtropiske og tropiske hagebruksavlinger som co-hovedetterforsker, og Young Gu Her, assisterende professor i hydrologi og landbruksteknikk fra TREC. Med i teamet fra henholdsvis Gainesville og Immokalee er Gerrit Hoogenboom, professor og UF fremtredende stipendiat i avlingsmodellering, beslutningsstøttesystemer og matsikkerhet, og Ioannis Ampatzidis, assisterende professor i presisjonslandbruksteknikk fra UF/IFAS Southwest Florida Research and Education Senter. Ytterligere samarbeid vil komme fra United States Geological Survey (USGS) Earth Resources Observation and Science Center.
- Lourdes Rodriguez, University of Florida