В ближайшем будущем спутники можно будет использовать для мониторинга уровня питательных веществ в продовольственных культурах в первые дни их вегетации, что позволит фермерам заранее понять проблемы, которые можно решить, и потенциально облегчит проблему глобального недоедания. Дефицит микроэлементов в пище, которую человек ест, несмотря на то, что он потребляет достаточно калорий (тенденция, также известная как скрытый голод), является одной из крупнейших проблем отсутствия продовольственной безопасности, от которой страдают более миллиарда человек во всем мире.
Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций также подчеркивает в своем подробном докладе «неприемлемо медленный прогресс в сокращении голода и недоедания». Основная проблема здесь заключается в том, что простого кормления недостаточно, поскольку основное внимание следует уделять обеспечению рациона, богатого незаменимыми микроэлементами. Но есть проблемы с разных точек зрения. Анализ урожая зерна в лаборатории на наличие питательных веществ обходится дорого и требует много времени, но еще более серьезная проблема заключается в том, что измерения можно проводить только после сбора урожая.
Невозможно оценить состав питательных веществ растущей культуры в первые дни ее роста. Если бы эти знания были доступны, такие меры, как поставка нужных химикатов, могли бы устранить дефицит питательных веществ. Именно здесь на помощь может прийти спутник, который будет анализировать основной состав питательных веществ растущей культуры и предлагать фермерам возможность восполнить этот пробел. Ранние исследования, проведенные экспертами Университета Твенте и Национального исследовательского совета Италии, уже дали обнадеживающие результаты.
Как это стало возможным
На спутниках установлены различные виды датчиков, но немногие из них могут надежно определить химический состав сельскохозяйственных культур. Но есть класс инструментов — в частности, гиперспектральный прибор, установленный на миссии Prisma 2, управляемой Итальянским космическим агентством, и мультиспектральная система, установленная на миссии Copernicus Sentinel-2, — которые могут выполнить эту работу. В последнем исследовании, опубликованном в журнале Remote Sensing of Environment Journal, группа ученых использовала показания датчиков для анализа полей кукурузы, риса, сои и пшеницы в итальянском регионе долины реки По.
Команда выбрала небольшую партию важных минералов сельскохозяйственных культур, которые были идентифицированы в спектральном анализе с помощью установленных на спутнике датчиков, а затем сравнила их с результатами, полученными в результате лабораторного анализа зерен. Спутниковый анализ проводился на трех основных стадиях цикла выращивания сельскохозяйственных культур — вегетативном, репродуктивном и зрелом — в 2020 году. Этот уникальный подход к прогнозированию содержания макро- и микроэлементов в растущей продовольственной культуре дал положительные результаты для таких важных элементов, как калий и фосфор. , магний и железо.
Точность прогнозирования питательных веществ на полях выращивания продовольственных культур с использованием спутниковых данных оказалась многообещающей в случае пшеницы и сои. Однако когда дело дошло до анализа минералов, таких как кальций и азот, в четырех целевых культурах, упомянутых выше, точность была не особенно высокой, особенно в случае кукурузы и риса.
Многообещающее будущее
В ходе исследования команда получила положительные результаты по показаниям, собранным с помощью PRISMA в коротковолновом инфракрасном (SWIR) диапазоне и ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне Sentinel 2. Если оставить в стороне ограничения, результаты проекта HyNutri были настолько обнадеживающими, что команда уже набрасывает планы для последующего проекта под названием EO4Nutri, который будет оценивать кукурузу, рис, сорго, тефф и пшеницу по девяти целевым показателям питательных веществ: кальций, железо, магний, азот, фосфор, калий, селен, сера и цинк.
Проект поддерживается Европейским космическим агентством и будет опираться на спутниковую миссию агентства CHIME, которая будет оснащена современным гиперспектральным инструментом для оценки большего разнообразия питательных веществ для сельскохозяйственных культур. «Мы надеемся, что это исследование в конечном итоге приведет к тому, что фермеры смогут вмешаться и повысить питательность зерна в начале вегетационного периода», — говорит Эспен Волден, координатор отдела науки, приложений и технологий будущего ЕКА.
Конечная цель здесь заключается в том, что спутники обеспечат раннее предупреждение фермерам и поддерживаемым правительством продовольственным агентствам, если на растущем поле сельскохозяйственных культур в первые дни не хватает важнейших питательных веществ. Соответственно, фермеры и заинтересованные стороны в сельском хозяйстве смогут решить проблемы дефицита с помощью таких мер, как снабжение почвы необходимыми органическими или неорганическими добавками для обеспечения их усвоения растениями. Этот подход имеет многообещающие перспективы во времена, когда изменение климата нанесло ущерб фермерам по всему миру.
