在佛罗里达州,雨天洒水车运行的景象并不罕见。
在佛罗里达州闷热的日子里,看到被太阳烤焦的风景也是同样的情况,当时由于预计会下雨,灌溉计划没有改变。
对于农业来说,情况更为复杂,因为农民依靠精准灌溉科学来管理农作物,从而使我们所吃的食物和所购买的植物获得健康的产量。
美国农业部 (USDA) 国家食品和农业研究所 (NIFA) 刚刚向佛罗里达大学食品和农业科学研究所 (UF/IFAS) 农业和生物工程助理教授 Haimanote Bayabil 提供了 374,999 美元的资助)位于霍姆斯特德的热带研究和教育中心(TREC)。凭借这笔资助,他将领导一个科学家团队开发人工智能 (AI) 灌溉系统的方法,该系统可估计蒸散量,而蒸散量是水循环的主要组成部分,对于农田作物的维护至关重要。
“蒸发蒸腾是一个能源密集型过程,也是水循环的关键组成部分,但迄今为止尚未对其进行测量,”巴亚比勒说。 “我们打算开发一种根据植物的口渴程度来估计田间实际蒸散率和作物水分胁迫水平的方法,这将允许在不同规模上实施精准灌溉管理实践。”
该项目将利用现场实验、数据分析和人工智能开发来生成算法,以及水文和作物建模,将农业科学提升到一个新的水平,并交到最需要它的人——种植者和农民手中。
提交该提案的巴比比尔认为,该方法将推进当前的灌溉调度技术——这些技术配备了传感器和人工智能,为农民和种植者提供了平衡有效精准灌溉所需的技术,从而提高作物生产力并节约用水,同时仍然允许他们成为改善水和环境质量的关键管理者
计算实地规模的蒸散量将提供关键信息,这些信息将在天气、气候、水文建模和水资源管理方面(而不仅仅是灌溉农业)具有广泛的应用。
“我们预计开发一款具有人工智能的网络工具,随着红外传感技术的进步,我们希望种植者能够收集自己的图像并将其上传到网站并获得反馈,”他补充道。
此外,研究结果还将用于微调作物和气候模型,从而指导农民和种植者进行灌溉管理决策。
田间试验将立即在 TREC 开始,包括 32 个试验田,将种植绿豆和甜玉米,这是佛罗里达州产量最多的两种商品。该实验将提供不同范围的灌溉处理,并通过远程控制排除故障。实验地点还将安装一个气象站,以监测天气状况和整个体验过程中发生的相互作用。
“研究不同的灌溉处理方式将使我们能够了解作物的反应以及蒸散率随灌溉水平的变化,”巴亚比勒说。
该项目的最终成果将是开发一个网站,其中包含可供公众使用的人工智能工具。该项目建立的研究基础设施将用于轻松实施更先进和复杂的实验,以开展蔬菜生产精准水管理的长期研究和推广活动。
“我希望这个项目将对制定现实和可持续的土地和水资源管理工作产生重大和持久的影响,不仅可以节约用水,提高作物生产力,而且可以改善水质和生态系统服务,”巴亚比勒说。
Bayabil 的成员包括遍布全州的高度专业化的研究团队,其中包括联合首席研究员、亚热带和热带园艺作物生态生理学教授 Bruce Schaffer 以及 TREC 水文学和农业工程助理教授 Young Gu Her。分别来自盖恩斯维尔和伊莫卡利的团队成员包括佛罗里达大学作物建模、决策支持系统和粮食安全领域杰出学者 Gerrit Hoogenboom 教授和佛罗里达大学/IFAS 西南佛罗里达研究与教育学院精准农业工程助理教授 Ioannis Ampatzidis中心。其他合作将来自美国地质调查局 (USGS) 地球资源观测和科学中心。
– 卢尔德·罗德里格斯,佛罗里达大学