Нездоровая почва является основным фактором деградации земель. Это может привести к потере биоразнообразия, нанести вред растениям и животным, вызвать песчаные и пыльные бури и повлиять на урожайность сельхозкультур. Деградация почв влияет также на регулирование климата и круговорота воды на планете, социально-экономическую деятельность, продовольственную безопасность и вынужденную миграцию людей.
Новые интеллектуальные технологии, такие как искусственный интеллект, спутниковое дистанционное зондирование и анализ больших данных, дают шанс лучше защитить наши почвы, помогая отслеживать здоровье почвы в режиме реального времени и принимать обоснованные решения по уходу за важнейшим ресурсом на уровне политики, фермеров и местных сообществ.
Нима Шокри, профессор геогидроинформатики в Гамбургском технологическом университете (TUHH), возглавляет исследования, посвященные использованию искусственного интеллекта, алгоритмов и современных инструментов моделирования для более эффективного анализа и прогнозирования состояния почвы.
«Как профессор геогидроинформатики - области, объединяющей геологию, гидрологию и информационные технологии, - я вместе с моей командой разработали первую глобальную карту засоления почвы (накопления соли в почве) при различных климатических сценариях с использованием методов на основе ИИ. Засоление почвы является одним из основных факторов деградации почвы и может происходить естественным образом или из-за деятельности человека, например, использования соленой поливной воды или плохих дренажных систем. С ростом неопределенности климата наши модели помогают выявлять регионы, наиболее уязвимые к засолению. Наш анализ на основе ИИ предсказывает, что к 2100 году засушливые регионы Южной Америки, южной и западной Австралии, Мексики, юго-запада США и Южной Африки станут основными очагами засоления почв», - рассказывает ученый в статье, опубликованной в журнале The Conversation.
В другом ключевом исследовании коллектива использовались спутниковые данные, искусственный интеллект и инструменты больших данных для изучения взаимодействия между засолением почвы и органическим углеродом в почве - важной частью здоровой почвы, которая хранит питательные вещества, удерживает воду и поддерживает растения.
Часть этого анализа выявила общую отрицательную корреляцию между уровнями солености и содержанием органического углерода в почве. По мере увеличения солености, содержание органического углерода в почве имело тенденцию к снижению.
«Наши два исследования подчеркивают преобразующий потенциал технологий ИИ и аналитики больших данных в понимании деградации почвы. С более глубоким пониманием можно лучше управлять землей с помощью более эффективной политики смягчения последствий и устойчивого планирования землепользования», отмечает Нима Шокри.
Масштабное восстановление земель может преобразовать деградированные почвы. На Лессовом плато в Китае столетия вырубки лесов и неустойчивого земледелия привели к значительным экологическим проблемам . Лёссовые почвы (тип, не ограничивающийся этим местом в Китае, образованный в основном накоплением переносимой ветром пыли) легко подвергаются эрозии, поскольку состоят из мелких и рыхлых частиц.
Деградация здесь привела к более частым наводнениям, засухам и пыльным бурям, поскольку деградация почвы часто связана с уплотнением. Это снижает способность почвы впитывать и удерживать воду.
В 1990-х годах это побудило китайское правительство инвестировать в лесовосстановление и устойчивое сельское хозяйство. Это привело к знаменательному проекту по восстановлению водораздела Лессового плато, главной целью которого было стимулирование сельского хозяйства и доходов на 15 600 км² земли в районе притока Желтой реки. Общая стоимость проекта в размере 150 миллионов долларов США, частично финансируемого Всемирным банком, была одобрена в 1994 году.
В другом месте, в регионе Тыграй в Эфиопии, в 2016 году был запущен проект EthioTrees, направленный на борьбу с деградацией земель посредством лесовосстановления на уровне общин, установления ограждения для ограничения выпаса скота и реинвестирования средств, полученных с помощью механизмов климатического финансирования.
Несмотря на такие трудности, как засуха и ограниченные финансовые ресурсы, эти крупномасштабные восстановительные проекты преобразили ландшафт и жизнь живущих там людей.
Но оба проекта были сложными и дорогими. Для обеспечения успешного комплексного подхода требуется большая координация между людьми в огромных регионах и в разных секторах. ИИ может взять эти успешные, но ресурсоемкие усилия по восстановлению и помочь масштабировать их.
«Я также участвую в финансируемом Европейской комиссией проекте AI4SoilHealth, который направлен на продвижение использования ИИ для мониторинга и количественной оценки здоровья почвы по всей Европе. Этот проект показывает, как инициативы, основанные на данных, могут поддерживать более устойчивую политику управления земельными ресурсами, предоставляя своевременную, полезную информацию правительствам, фермерам и другим заинтересованным сторонам, таким как землевладельцы, агропромышленные компании и местные сообщества. Интегрируя спутниковые снимки с точными данными о свойствах почвы в разных местах, ИИ может помочь разработать надежные, масштабируемые модели, которые выходят за рамки местных границ. Знание того, куда лучше всего вкладывать деньги, ресурсы и усилия для масштабирования решений по здоровью почвы, поможет защитить людей, бизнес и экосистемы от экстремальных событий в будущем», подчеркивает исследователь.
Источник: The Conversation. Автор: Нима Шокри.
