Пока пострадавшие от засухи фермы хромают до последнего урожая 20-го века, исследователи из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, используют технологию дистанционного зондирования, разработанную для космической программы, чтобы улучшить управление посевами и повысить прибыльность.
Доступность недорогих сельскохозяйственных продуктов для потребителей в следующем столетии может зависеть от таких возможностей, а это означает разницу между бумом и спадом для фермеров - и пиром или голодом для шести миллиардов жителей планеты Земля.
В Глобальном центре гидрологии и климата в Хантсвилле, управляемом Центром Маршалла, ученые НАСА сотрудничают с университетскими исследователями в Алабаме и Джорджии, чтобы применить технологию дистанционного зондирования к сложной сельскохозяйственной технике, называемой точным земледелием.
В точном земледелии производители разбивают поля на регионы или ячейки, анализируя характеристики роста каждой клетки и улучшая здоровье растений и урожайность, внося точное количество семян, удобрений и пестицидов по мере необходимости.
Традиционно у фермеров не было возможности провести тщательный анализ конкретных клеток. Когда они удобряли свои посевы, они просто равномерно распределяли удобрение по всему полю.
«Теперь, используя данные дистанционного зондирования, мы можем более точно адаптировать эти данные», - говорит Дуг Рикман, ведущий научный сотрудник Глобального центра гидрологии и климата.
Дистанционное зондирование включает в себя сбор информации для анализа с помощью самолетов или орбитальных спутников. Он измеряет электромагнитное излучение, включая тепловую энергию, отраженную или излучаемую всеми природными и синтетическими объектами.
Это делает дистанционное зондирование идеальным для исследований Рикмана. «Мы можем пролететь над какой-либо территорией и составить точную карту растительности и состава почвы, включая вариации минералов и содержание органического углерода, с шагом примерно 6 футов», - говорит он. «Фермеры искали эту способность в течение 30 лет».
«Мы можем указать на области, которые всегда будут иметь низкую урожайность, - добавляет Пол Маск, профессор агрономии Обернского университета в Оберн, штат Алабама. не нужно удобрять на 120 бушелей. Это бесполезно."
Такой тщательный уход за посевами приносит пользу обществу и в другом отношении: «Избыток азота может просачиваться в грунтовые воды», - говорит Маск. «Другие удобрения могут усугубить проблему загрязнения, угрожающую общественному здоровью. Добавляя только то количество удобрений, которое земля и урожай могут эффективно использовать, мы можем уменьшить такие проблемы».
«Истинный потенциал заключается не только в повышении урожайности», - соглашается Рикман. «Это улучшает управление землей».
Когда НАСА начало изучать методы точного земледелия в 1970-х годах, эта практика была затруднена из-за неспособности исследователей выполнить такое точное картографирование. Измерение доходности также было неудобным, трудоемким и часто неточным.
«Чтобы измерить одно поле площадью от 80 до 100 акров, вы можете взять шесть образцов почвы из разных частей поля, отправить их в лабораторию и ждать результатов дни или недели», - говорит Рикман. «И в любом случае шесть образцов не дадут вам очень точной оценки - качество почвы может сильно различаться на всей этой территории».
Появление систем глобального позиционирования и технологии дистанционного зондирования изменило все это. «Теперь фермеры могут разумно управлять своими системами, - говорит Рикман, - еще до того, как они посадят семена».
Это поразительное открытие послужило достаточным стимулом для исследователей, возглавляемых Глобальным центром гидрологии и климата, Университетом Джорджии в Афинах, Университетом Оберн и Алабамским университетом A&M в Нормале, штат Алабама, для продолжения работы в более широком масштабе.
По словам доктора Дж. М. Версингера из Обернского университета, координатора проекта и научного сотрудника Национальной программы космических грантов, «Проект является частью национальных усилий программы космических грантов, Предприятия наук о Земле и Совместных систем расширения, направленных на преимущества данных и опыта НАСА для пользователей."
Консорциумы космических грантов Алабамы и Джорджии и программа развития сельского хозяйства в каждом штате предоставляют финансирование. Космический центр НАСА имени Стенниса, штат Миссисипи, также участвует, предоставляя исследователям оборудование и самолеты для проведения испытательных полетов с дистанционным зондированием.
Среди наиболее важных игроков - полдюжины фермеров в Алабаме и Джорджии, которые предоставляют свои поля для проведения испытаний точного земледелия.
«Это прикладное исследование, - говорит Версингер. «Мы могли бы проводить наши эксперименты в условиях антисептической лаборатории, но с самого начала понимали, что нам нужно привлечь к программе настоящих фермеров. Они полноправные партнеры в этом начинании».
НАСА и его партнеры признают, что исследование все еще находится в зачаточном состоянии. Рикман и его коллеги все еще исследуют «широту потенциального понимания, которое еще предстоит получить благодаря новой технологии», - говорит он.
«С современными технологиями страны могут показать предполагаемую урожайность Канзаса или Казахстана», - говорит Рикман. «Но это не поможет отдельному фермеру. Мы стремимся предоставить систему, которая поможет фермерам повысить эффективность своих полей и методы управления культурами. В конечном итоге, это принесет пользу всем».