Исследователи разработали новый инструмент для помощи фермерам в принятии решений о внесении удобрений

Новый инструмент, созданный исследовательской группой из Университета Миннесоты, позволяет фермерам составлять балансовый отчет для любых планов по сокращению внесения азота и оценивать экономические и экологические затраты, возврат и маржу. Все расчеты адаптированы под конкретные поля, находящиеся в управлении фермера.

Сокращение выбросов парниковых газов и загрязнения вод азотом — ключевые экологические приоритеты для сельского хозяйства США. Инструмент призван помочь производителям ориентироваться на углеродных рынках, одновременно улучшая состояние окружающей среды и доходность хозяйств. Ранее существующие инструменты не позволяли создавать кастомизированные прогнозы для каждого поля в кукурузном поясе США из-за высоких вычислительных затрат.

Как описано в статье в IOPscience, команда построила серию метамоделей на основе машинного обучения, которые с высокой точностью имитируют проверенную модель роста сельскохозяйственных культур, но работают гораздо быстрее. Используя их, ученые смоделировали миллионы сценариев, чтобы ответить на два фундаментальных вопроса: где находятся "горячие точки" для смягчения последствий и какого эффекта можно ожидать при разных подходах к управлению. Исследование показало, что сокращение азотных удобрений на 10% приводит к снижению выбросов N₂O на 9,8% и вымывания азота на 9,6% при потере урожайности всего на 0,6% по региону исследования.

«Имея эти цифры, фермеры могут принимать более обоснованные решения по снижению азотной нагрузки, которые не только экономят им деньги, но и значительно сокращают загрязнение окружающей среды», — говорит руководитель исследования, доцент Чжэнон Цзинь. Анализ выявил, что более 50% общей социальной выгоды (оцененной в $395 млн ежегодно) приходится на 20% исследуемых территорий — именно эти "горячие точки" должны быть приоритетными для действий. Однако в некоторых местах снижение загрязнения связано с истощением органического углерода в почве, что указывает на необходимость сочетать управление азотом с другими регенеративными практиками, например, использованием покровных культур.