UniversityAgro.ru » Новости сельского хозяйства

Category Archives: Новости сельского хозяйства

Влияние покровных культур на почвенную микрофлору

В практике сельскохозяйственного производства далеко не всегда после уборки урожая фермеры выращивают покровные культуры, однако исследования, проведенные в Колледже сельского хозяйства, потребления и наук об окружающей среде, входящий в Иллинойский университет в Урбане-Шампейне, показывают, что их применение может увеличить обилие почвенных микробов на 27%. Кроме влияния на почвенную микрофлору, покровные культуры способствуют уменьшению потерь азота из почвы, подавлению сорной растительности, снижению риска эрозионных процессов.

Обилие почвенных микробов не так легко наблюдать и контролировать, но это чрезвычайно важный показатель для оценки фитосанитарного состояния почвы.

Покровная культура в посеве кукурузы
Покровная культура в посеве кукурузы

«Очень много экологических услуг оказывает почвенная микрофлора, в том числе круговорот питательных веществ. Важно понять, как она функционирует и как сельское хозяйство может создать более здоровую почвенную микрофлору»

Накиан Ким, докторант кафедры растениеводства, Университет штата Иллинойс

Другие исследования также показали преимущества использования покровных культур и их положительное влияние на микробное сообществе почвы, однако большинство из них носили разовый характер, а результаты зависели от конкретных условий участка, сезонных условий, индивидуальных режимов контроля и выбранных исследователями методов анализа. Работа Накиана Кима позволила обобщить эти исследования.

“Наш анализ показывает, что в 60 полевых исследованиях наблюдалось последовательное увеличение на 27% микробного обилия на полях с покровными культурами по сравнению с их отсутствием. Это относится ко всем исследованиям со всего мира»

Мария Вильямиль, доцент кафедры растениеводства

Исследовательская группа провела поиск существующих исследований по покровным культурам, собрав около 985 научных статей. Из них были отобраны только те, в которых непосредственно сравнивали покровные культуры с чистыми паровыми полями, и не учитывали исследования, проведенные в теплицах или в которых были задействованы растительные остатки в качестве покровных культур. Также было обеспечено статистическое обоснование, то есть результаты получены из достаточно большой выборки исследований. В итоге, были проанализированы данные 60 опытов, в которых имеются сведения о 13 параметрах почвенной микрофлоры.

“Вот почему критерии отбора были такими строгими. Мы хотели сравнить надежные исследования с достаточным количеством повторений, чтобы можно было сделать обоснованные выводы о глобальных закономерностях”

Мария Вильямиль

13 микробных параметра разделили на три категории:

  • микробное обилие;
  • активность;
  • разнообразие.

Микробиологическое обилие было не единственной категорией параметров, показавших значительный рост при использовании покровных культур по сравнению с чистыми парами. Микробная активность также увеличилась на 22%, а разнообразие — на 2,5%.

“Все категории важны, но особенно разнообразие, потому что разнообразная почвенная микрофлора более устойчива. Учитывая тесную связь между микробным разнообразием и процессами в агроценозе, даже незначительные процессы могут иметь большое значение для повышения устойчивости. В этом отношении, покровные культуры действительно помогают»

Накиан Ким

В исследования также были установлены некоторые закономерности о влияние других факторов на эффективность покровных культур. Например, как климат, способ посева покровных культур или приемы обработки почвы влияют на способность покровных культур приносить пользу почвенному микробному сообществу.

Использование гербицидов для остановки роста покровной культуры приводит к резкому снижению положительно действия покровных культур на микробное сообщество.

Исследователи намерены продолжить работу в этом направлении. Они хотят более детально установить влияние различных факторов на способность покровных культур оказывать положительное действие на почвенную микрофлору. В частности, насколько основная культура влияет на эту способность, на баланс азота в агроценозе, влияние различных приемов обработки почвы, изменения агрофизических и агрохимических свойств почвы. Исследование было поддержано Министерством сельского хозяйства США.

Авторы исследования Накиан Ким, Мария Забалой, Кайю Гуан, Мария Вильямиль

Колледж сельского хозяйства, потребления и наук об окружающей среде, Иллинойский университет в Урбане-Шампейне

Перевод UniversityAgro.ru

Оригинальная статья:

Illinois study shows universally positive effect of cover crops on soil microbiome

Мобильное приложение для диагностирования заболеваний растений

Исследователи Колледжа сельскохозяйственных наук Университета штата Пенсильвания (США) в 2017 году разработали новое мобильное приложение, которое с помощью искусственного интеллекта позволяет проводить диагностику болезней сельскохозяйственных культур в полевых условиях. За исследования ученые получили пилотный гранд в размере 100 000 долларов США на расширение своего проекта, чтобы помочь миллионам небольших фермеров по всей Африке.

Мобильное приложение для диагностики заболеваний растений
Мобильное приложение для диагностики заболеваний растений

Вирус коричневой полосы кассавы (маниока съедобного) (CBSV) распространяется на запад по всему африканскому континенту и вместе с вирусом мозаики кассавы угрожает продовольствию и доходам свыше 30 миллионов фермеров Восточной и Центральной Африки. Точно так же банановым плантациям угрожают грибковые и бактериальные заболевания, в том числе вирус банановой верхушки (BBTV), а картофелю — фитофтора. 

Фермеры часто не могут правильно идентифицировать эти заболевания, в то время как исследователи, органы защиты растений и организации по распространению знаний не имеют достаточных данных для их поддержки.

Чтобы остановить распространение этих заболеваний, группа Колледжа в рамках Исследовательской программы CGIAR по корням, клубням и бананам разработала революционное приложение для точной диагностики заболеваний в полевых условиях.

CGIAR (Consultative Group on International Agricultural Research) — Консультативная группа по международным сельскохозяйственным исследованиям — глобальное научно-исследовательское партнерство, направленное на сокращение бедности, повышение продовольственной безопасности и безопасности питания, а также на улучшение природных ресурсов и экосистемных услуг.

«Смартфоны становятся все более распространенными в сельской Африке», — пояснил Джеймс Легг из Международного института тропического сельского хозяйства (IITA), который руководит проектом вместе с  Дэвидом Хьюзом, доцентом энтомологии и биологии, Университет штата Пенсильвания.

«Мелкие землевладельцы или специалисты по распространению знаний с обычным смартфоном с камерой смогут бесплатно загрузить приложение, запустить его, указать на лист с симптомами болезни и получить мгновенную диагностику. Это действительно революционно!»

Мобильное приложение работает на обычном смартфоне и способно точно диагностировать заболевания маниоки в автономном режиме, без подключения к Интернету. Приложение авторы назвали «Nuru», что в переводе с суахили означает «светлый», «легкий». Приложение также предоставляет рекомендации по контролю над основными болезнями и вредителями корнеплодов, клубней и бананов и точно определит местонахождение ближайшей сельскохозяйственной поддержки для фермеров.

Грант команды в размере 100 000 долларов США является частью платформы CGIAR для обобщения данных в сельском хозяйстве в рамках программы «Inspire Challenges». Программа предназначена для поиска и продвижения новых решений для цифрового сельского хозяйства в развивающихся странах.

Хотя в настоящее время приложение разработано для маниоки, грант позволит исследователям расширить инструмент для использования с другими корнеплодами, клубнями и бананами, которые являются важнейшими источниками продовольствия, питания и обеспечения дохода для миллионов африканцев.

Исследователи команды
Исследователи команды Питер Макклоски (в центре) и Аманда Рамчаран (справа)

«Эта премия является преобразующей. Она позволяет нам расширить возможности приложения на несколько культур, которые имеют решающее значение для продовольственной безопасности на континенте», — сказал Хьюз. «Мы можем увеличить в 100 раз то, чего достигли на этот момент».

Кропотливые полевые работы с использованием камер, спектрофотометров и беспилотников на полевых участках маниоки в прибрежной Танзании и на фермах западной Кении позволили получить более 200 000 изображений больных культур для обучения алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ). Используя многие из этих изображений, Хьюз, Легг и его коллеги разработали алгоритм искусственного интеллекта, который может автоматически классифицировать пять болезней маниоки.

В 2018 году исследователи представили свои разработки на выставке Google TensorFlow Developer Summit 2018, где заслужили внимание со стороны ведущих разработчиков программного обеспечения. Благодаря сотрудничеству с Google команда смогла создать программное обеспечение для смартфона TensorFlow. В настоящее время оно проходит полевые испытания в Танзании. TensorFlow — программное обеспечение с открытым исходным кодом, предназначена для расчетов с использованием потоков данных. 

Исследователи Университета штата Пенсильвании также разработали мобильный спектрофотометр через стартап под названием CROPTIX. Первые результаты показывают, что он может точно диагностировать различные вирусные заболевания в поле, даже если растение выглядит здоровым.

«Приложение использует искусственный интеллект в режиме реального времени, поэтому фермер может быть активным участником диагностики заболеваний и управления здоровьем сельскохозяйственных культур, что приводит к увеличению урожайности на мелких фермах», — сказал Хьюз. 

При развертывании на смартфоне приложение соединяется с камерой устройства для съемки изображений больных растений и предоставляет пользователю предварительную диагностику с высокой степенью точности. Пользователь также может получить информацию и советы по лечению заболеваний.

Приложение "Nuru"
Приложение "Nuru" для диагностирования заболеваний растений

Исследователи предусмотрели и взаимодействие своего приложения с сельскохозяйственной SMS-платформой Vodafone под названием DigiFarm. С её помощью фермеры могут обмениваться информацией о цифровой диагностике с крупными службами обмена текстовыми сообщениями в сельской местности.

Кроме того, приложение связано с онлайн-платформой PlantVillage, которая позволяет фермерам получать консультации от экспертов из государственных учреждений, университетов и исследовательских организаций в автономном режиме. Платформа мультиязыковая, в настоящее время она поддерживает английский и французский языки, а также некоторые африканские (суахили, тви) и хинди.

В 2019 году исследовательская группа получила новый грант в размере 250 000 долларов США от CGIAR на расширение технологии, чтобы помочь мелким фермерам по всему миру, в рамках программы «Inspire Challenge».

По словам Хьюза, изначально проект был направлен на выявление болезней маниоки, но сейчас исследователи разрабатывают модели, применимые для других культур.

«Следующий этап финансирования позволяет нам подходить к другим клубням, таким как ирландский картофель, сладкий картофель и ямс, а также бананы, которые имеют решающее значение для африканских фермеров», — сказал он. «Мы также разработаем наш инструмент в контексте «климатически ориентированного сельского хозяйства», используя спутниковые наблюдения за дефицитом воды через платформу ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства под названием WaPOR».

Хьюз добавил, что исследовательская группа стремится внедрить эти технологии в глобальном масштабе для повышения продовольственной безопасности и повышения уровня жизни людей.

Фермер из Танзании (фермерством в Африке в основном занимаются женщины) осваивает новое приложение
Фермер из Танзании (фермерством в Африке в основном занимаются женщины) осваивает новое приложение

Летом 2018 года Nuru стала бесплатной для загрузки на устройства Android через Google Play. Хьюз отметил, что приложение было загружено пользователями на всех континентах и ​​широко используется в Африке и Юго-Восточной Азии. Кроме того, Организация Объединенных Наций использует этот инструмент в 70 странах и на 21 языке, чтобы помочь производителям справиться с распространение африканских совок (Spodoptera exempta), которые привело к значительным потерям урожая в Африке и в других местах.

Видео Google, в котором рассказывается о PlantVillage, посвящено работе исследовательской группы в Танзании и демонстрирует, как местные фермеры используют приложение для диагностики заболеваний маниоки — культуры, которая ежедневно кормит 500 миллионов африканцев, отметил Хьюз.

Колледж сельскохозяйственных наук Университета штата Пенсильвания

Перевод UniversityAgro.ru

Оригинальные статьи:

New mobile app diagnoses crop diseases in the field and alerts rural farmers

Grant will support expanded use of artificial intelligence for crop health

Penn State-developed plant-disease app recognized by Google