Национальный совет по научно-техническому развитию, Empresa de Pesquisa Agropecuaria de Minas Gerais
Каждый день во всем мире выпивается более 2 миллиардов чашек кофе.
Развивающиеся страны производят около 90% бобов, используемых для приготовления всех этих латте, эспрессо и мокко. Это делает кофе ключевым источником дохода и средств к существованию для миллионов людей во всем мире.
Но у кофейных плантаций урожайность меняется вверх и вниз. Годы с высокой урожайностью часто сменяются годами с низкой урожайностью, и наоборот. Эта чередующаяся картина высоких и низких урожаев называется «эффектом двухлетнего периода».
«Это похоже на физиологическое восстановление», - говорит Индалесио Кунья Виейра Жуниор. «Кофейным растениям нужно «вегетировать» в течение года, чтобы в следующем году они дали хороший урожай». Кунья - научный сотрудник Федерального университета Лаврас в Бразилии.
Двухгодичный эффект затрудняет сравнение урожайности различных сортов кофе селекционерами кофе. Без точных измерений урожайности селекционеры не могут знать, какие сорта кофе будут наиболее полезны для выращивания фермерами.
В новом исследовании Кунья и его коллеги изложили вычислительную модель, которая компенсирует двухлетний эффект кофе. Эта модель уменьшает экспериментальную ошибку. Это также повышает полезность данных, полученных в ходе полевых испытаний. В свою очередь, модель напрямую влияет на качество сортов кофе, поставляемых фермерам.
«В конечном счете, наши выводы могут вдвое сократить затраты и время на вывод на рынок нового сорта кофе», - говорит Кунья.
Новая модель также может помочь фермерам повысить урожайность. «Модель генерирует данные о двухлетнем росте на уровне отдельных растений кофе», - говорит Кунья. Используя информацию из модели, фермеры могли адаптировать стратегии выращивания к отдельным растениям. Эффективное управление условиями выращивания напрямую влияет на качество и урожайность урожая.
Исследование также дало неожиданные результаты. Исследователи обнаружили, что двухгодичный эффект кофе не следует четко определенной схеме, как считалось ранее..
«Многие исследователи предполагали, что все кофейные растения в районе будут иметь одинаковые модели урожайности», - говорит Кунья. Но исследователи обнаружили, что некоторые кофейные растения могут иметь достаточно стабильную урожайность в течение многих лет. Другие растения могут иметь высокие урожаи в течение двух лет и снижать урожайность в течение третьего года.
«Эти результаты изменят подход к анализу экспериментов по разведению кофе», - говорит Кунья.
Новая модель также позволяет исследователям определить, почему отдельные кофейные растения могут давать высокие или низкие урожаи каждый год.
Некоторые кофейные растения с высокой урожайностью могут принадлежать к высокоурожайным сортам. Однако растения высокоурожайных сортов могут давать низкие урожаи в восстановительные годы.
«Наша модель позволяет нам глубже изучить эффект двухлетнего периода», - говорит Кунья. «Это может позволить нам рекомендовать фермерам наиболее продуктивные сорта с большей точностью и меньшими затратами».
Кунья и его коллеги использовали компьютерное моделирование, чтобы проверить эффективность своей модели. «Моделирование позволило нам подтвердить наши выводы на реальных данных», - говорит Кунья. Это также помогло исследователям протестировать условия, в которых модель работала хорошо, и когда она сталкивалась с трудностями.
В целом, «результаты моделирования показали, что модель может эффективно определять отдельные двухлетние этапы», - говорит Кунья. Было показано, что новая модель лучше старых моделей.
Кунья сейчас пытается включить больше генетической информации в текущую модель. Это позволит исследователям изучить генетический контроль двухлетнего эффекта. Понимание генетической основы двухлетнего эффекта может быть очень полезным. Например, это может позволить селекционерам идентифицировать сорта кофе с более равномерной урожайностью в течение нескольких лет.
Кофе - не единственная культура, демонстрирующая двухгодичный эффект. Яблони, например, также проявляют двухлетние эффекты. Выводы из работы Куньи могут быть применимы и к этим другим сортам сельскохозяйственных культур.