Ученые предлагают усовершенствования для точного орошения сельскохозяйственных культур

Угроза нехватки воды на фоне необходимости прокормить растущее население планеты делает оптимальное орошение сельскохозяйственных культур как никогда важным. Избыточный полив истощает местные водные ресурсы и приводит к загрязнению стоков, а недостаточный — к неоптимальной урожайности. Тем не менее, немногие фермеры используют научно обоснованные инструменты для принятия решений о времени и объеме полива.

Новое исследование под руководством Университета Иллинойса определяет препятствия и предлагает решения для повышения эффективности и внедрения систем поддержки принятия решений (СППР) для орошения на уровне отдельного поля. Ведущий автор статьи в Environmental Research Letters Цзинвэнь Чжан отмечает, что многие фермеры полагаются на традиционные эмпирические правила, такие как визуальное наблюдение, календари посевов и опыт соседей. Более качественные данные и передовые технологии существуют, но не используются в полной мере.

Например, на некоторых полях установлены датчики влажности почвы или камеры, отслеживающие изменения состояния растений, но их недостаточно для точной информации по всему полю. Спутники могут наблюдать за растительностью из космоса, но пространственное и временное разрешение их снимков часто слишком низкое для принятия решений на уровне поля. Профессор Кайю Гуан, руководитель проекта, разработал метод слияния спутниковых данных высокого разрешения и высокой частоты в единый продукт, что позволяет отслеживать состояние почвы и растений.

Современные спутниковые технологии и модель слияния данных устраняют проблему сбора информации для будущих систем точного орошения. Однако ключевым остается корректное определение водного стресса растений. Исторически решения об орошении основывались только на показателях влажности почвы. Группа Гуана предложила пересмотреть определение засухи, учитывая не только влажность почвы, но и ее взаимодействие с атмосферной сухостью в рамках системы почва-растение-атмосфера.

Исследователи также изучили проблемы внедрения СППР среди фермеров. Трентон Франц, соавтор из Университета Небраски-Линкольна, отмечает, что фермеры с большей вероятностью начнут использовать такие инструменты, если они будут точными на уровне поля, гибкими и простыми в использовании. Команды Гуана и Франца уже работают над такими технологиями и активно тестируют их на орошаемых полях в Небраске. По словам Гуана, прототип системы, объединяющей данные о реальной эвапотранспирации, влажности почвы и поливе, может быть запущен для тестирования в фермерском сообществе менее чем через год.