Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nông dân không thể dự đoán thu hoạch ngô hàng năm một cách chắc chắn, nhưng với sự trợ giúp của nghiên cứu mới, giờ đây họ có thể xác định chính xác các phần cụ thể của các lĩnh vực của họ luôn tạo ra sản lượng tốt hoặc xấu. Điều này không chỉ giúp họ tiết kiệm thời gian và tiền bạc; nó sẽ giải quyết một trong những vấn đề môi trường phổ biến nhất mà các vùng sản xuất cây trồng phải đối mặt mất nitơ.
Bruno Basso, giáo sư khoa học hệ sinh thái của MSU và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Đây là lần đầu tiên bất cứ ai có thể định lượng được mức độ biến động năng suất quy mô nhỏ ở Vành đai ngô Hoa Kỳ”. “Phát hiện của chúng tôi cho phép nông dân biết chính xác những phần nào trong các trang trại của họ có năng suất ổn định cho phép họ quản lý tốt hơn các lĩnh vực biến đổi của mình để tiết kiệm tiền, giảm tổn thất phân bón và giảm khí thải nhà kính.”
Basso và các đồng tác giả MSU của ông Guanyuan Shuai, Jin Shui Zhang và Phil Robertson đã phát hiện ra rằng hầu hết các lĩnh vực đều có những khu vực nhất định có năng suất thấp hoặc cao, nghĩa là phần lớn phân bón được thêm vào các khu vực năng suất thấp sẽ không được sử dụng và sẽ không được sử dụng Mất môi trường. Đồng thời, nitơ không được sử dụng bị mất vào môi trường thay vì được đưa lên bởi cây trồng. Nghiên cứu cho thấy rằng nitơ bị mất từ 10 quốc gia Trung Tây có tổng số gần 1 tỷ đô la phân bón bị lãng phí và 6,8 triệu tấn khí thải nhà kính mỗi năm.
Nghiên cứu, được công bố trên báo cáo khoa học , là nghiên cứu đầu tiên định lượng tổn thất nitơ từ các khu vực sản xuất thấp của các lĩnh vực riêng lẻ. Nhóm của Basso đã sử dụng hình ảnh vệ tinh để đo các cánh đồng sản lượng phụ trị giá tám năm cho 70 triệu mẫu đất nông nghiệp ở Trung Tây. Phân tích này cung cấp cho các nhà nghiên cứu một hình ảnh được phân giải chính xác về toàn bộ sản lượng ngô của vùng Trung Tây, Basso nói.
Để xác thực hình ảnh vệ tinh, nhóm nghiên cứu đã so sánh dữ liệu vệ tinh với 10 năm dữ liệu năng suất có độ phân giải cao được thu thập bởi các cảm biến được gắn trên máy gặt đập liên hợp từ hơn 1.000 trang trại.
“Chúng tôi đã mã hóa các pixel màu trong các hình ảnh để xem nơi cây trồng ổn định và năng suất cao, nơi ổn định và năng suất thấp và nơi không ổn định hàng năm,” Basso nói. “Tổng cộng, khoảng 50% diện tích trường con chúng tôi phân tích là ổn định và năng suất cao. Khu vực kém hiệu quả và không ổn định, mỗi khu vực chiếm khoảng 25% tổng diện tích đất nông nghiệp.”
Bằng cách đánh giá nông dân Vành đai ngô chi bao nhiêu cho phân bón không được sử dụng, các tác giả kết luận rằng kết quả tốt nhất – cả cho nông dân và môi trường là tránh bón phân cho các khu vực kém hiệu quả của từng lĩnh vực. Trên thực tế, Basso cho biết, có thể tốt hơn từ quan điểm kinh tế khi để những khu vực này không bị ảnh hưởng, trồng chúng bằng cỏ bảo tồn hoặc trong tương lai, với cây trồng năng lượng sinh học lâu năm.
Trong mọi trường hợp, Basso nói rằng thời gian và tài nguyên nên được tập trung vào việc canh tác các phần của các lĩnh vực có năng suất cao hoặc không ổn định – năng suất cao trong một số năm, năng suất thấp khác. Các khu vực không ổn định vẫn có thể được quản lý tốt với việc quản lý phân bón nitơ cẩn thận trong mùa, ông nói.
“Bằng cách đưa dữ liệu lớn vào dịch vụ bền vững, giờ đây chúng tôi có thể cung cấp cho nông dân một bản đồ phân bón nitơ theo toa (Rx) cho các cánh đồng của họ, điều này có thể thay đổi hoàn toàn cách thức và nơi họ tập trung nỗ lực của họ”, Basso nói. “Nông dân muốn trở thành người quản lý môi trường tốt, và những phát hiện này cho họ thêm một cách để làm điều đó – để tránh những khu vực bón phân quá mức sẽ làm mất nhiều nitơ nhất vào nước ngầm, sông suối. Không ai thắng khi phân bón bị lãng phí những khu vực sẽ không sản xuất. Một khi nông dân xác định những khu vực này, họ có thể vừa tiết kiệm tiền vừa giúp ích cho môi trường. “
Công việc được thực hiện ở nhiều quy mô địa lý khác nhau, mở rộng từ nghiên cứu quy mô nhỏ tại Trạm nghiên cứu sinh thái dài hạn của Trạm sinh học Kellogg đến các trang trại riêng lẻ trong khu vực để cuối cùng là toàn bộ vùng Trung Tây.
“Công trình chứng minh rằng việc khai thác quá mức đất canh tác năng suất thấp luôn rất tốn kém cho ngành và cung cấp một cách tiếp cận có giá trị để đáp ứng mục tiêu quản lý nitơ chính xác của ngành nông nghiệp. Quan trọng nhất, nông dân cũng tốt nhất cho môi trường”, Colette nói. Mary, một giám đốc chương trình nghiên cứu sinh thái dài hạn của Quỹ khoa học quốc gia.
“Các phát hiện này cung cấp các khuyến nghị thực tế dựa trên bộ dữ liệu hoàn chỉnh đầy thuyết phục cùng với viễn thám để thuyết phục nông dân phù hợp với năng suất cây trồng thấp từ các vùng năng suất thấp ổn định có thể loại bỏ lượng nitơ dư thừa theo mùa”, Jim Dobrowolski, Trưởng nhóm Chương trình Quốc gia về Nước tại USDA NIFA. “Với nghiên cứu này, nhóm của MSU giúp lợi nhuận của nông dân, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính và duy trì chất lượng nước. Đó là một giải pháp đôi bên cùng có lợi .”
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học bang Michigan . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :