Исследователи из Университета Миссури показали, что сочетание агродронов и искусственного интеллекта поможет фермерам более эффективно и экономично выращивать кукурузу, внося азотные удобрения правильно.
Вместо использования портативных устройств, которые медленны и непрактичны для больших полей, исследователи обследовали кукурузные поля в центре Миссури с помощью дронов, оснащённых специальными камерами для съёмки изображений и сбора данных. Анализируя изображения и данные с помощью искусственного интеллекта, команда смогла точно оценить уровень хлорофилла — ключевого показателя здоровья кукурузы.
Специальные камеры дрона улавливают различные длины волн света, отражаемые растениями, такие как ближний инфракрасный свет и красный свет, которые невидимы для человеческого глаза, но тесно связаны со здоровьем растений.
Объединив полученные с беспилотника изображения с данными о почве, ученые использовали тип искусственного интеллекта, известный как машинное обучение, чтобы быстро и с большой точностью предсказать содержание хлорофилла в листьях кукурузы по всему полю.
Исследованием руководил Фэнкай Тянь, докторант Университета Миссури, который работает в лаборатории Цзяньфэна Чжоу, доцента Колледжа сельского хозяйства, продовольствия и природных ресурсов университета.
«Цель нашей лаборатории - использовать инновационные технологии для повышения эффективности сельскохозяйственных систем. Внесение азота - одна из самых сложных задач для фермеров, выращивающих кукурузу. Мы хотим помочь фермерам повысить урожайность, используя меньше химикатов, которые могут негативно повлиять на окружающую среду. Точное земледелие позволяет фермерам вносить азот в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве», - сказал Цзяньфэн Чжоу, который также является соруководителем исследований в Центре исследований и распространения знаний цифрового сельского хозяйства университета.
Поскольку кукурузе для роста требуется много азота, знание содержания хлорофилла в каждом растении помогает фермерам определить, когда и сколько азотных удобрений вносить под каждую культуру. Избыток азота обходится дорого и вреден для окружающей среды, а его недостаток может замедлить рост растений.
Фэнкай Тянь считает, что дроны смогут предоставить фермерам инструмент для принятия более обоснованных решений по управлению посевами и, в конечном итоге, максимизировать урожайность, экономя при этом время и деньги и защищая окружающую среду.
«В перспективе фермеры могли бы заключать контракты с компаниями, занимающимися сельскохозяйственными технологиями, которые могли бы управлять дронами и обрабатывать все данные, чтобы фермеры могли пользоваться преимуществами технологии, не будучи при этом экспертами в ней», - сказал он.
Ученый добавил, что, хотя это исследование было сосредоточено на кукурузе, для роста которой требуется много азота, инновационное сочетание изображений, полученных с помощью дронов, с машинным обучением в конечном итоге может помочь фермерам получить информацию о состоянии других культур, менее зависимых от азота, включая сою и пшеницу.
Соответствующая статья была опубликована в журнале Smart Agricultural Technology . Исследование было проведено совместно Университетом Миссури и Службой сельскохозяйственных исследований, главным научно-исследовательским агентством Министерства сельского хозяйства США.
Источник: University of Missouri. DOI: 10.1016/j.atech.2024.100719
На фото: Фэнкай Тянь. Источник: Университет Миссури.