歷經(jīng)三年時間，項目從農(nóng)戶協(xié)作、數(shù)據(jù)采集、樣本分析，逐步擴展至衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用，將前沿科技與一線種植生產(chǎn)緊密結(jié)合，實現(xiàn)了“從田間到天空”的跨越。
01
初見成果
該項目采集了美國中西部及南部13個州近400塊田地的數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星影像建立了綜合數(shù)據(jù)庫，從而開發(fā)出預(yù)測工具，用于識別大豆田間籽粒油脂與蛋白質(zhì)含量較高的區(qū)域。
2022-2024年生長季，研究團隊在田間多點采集了產(chǎn)量數(shù)據(jù)、作物管理實踐情況及氣象信息，對大豆樣品的油脂及蛋白質(zhì)含量特點進(jìn)行了分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)差異，考量大豆生長天數(shù)、降水情況、溫度等相關(guān)變量，劃分出北部、中部和南部三個產(chǎn)區(qū)。
圖表A按產(chǎn)區(qū)分類標(biāo)注了數(shù)據(jù)采集源大豆田的位置，并顯示了各產(chǎn)區(qū)大豆田的總數(shù)。圖表B顯示了各產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量、蛋白質(zhì)及油脂含量的分布直方圖。
數(shù)據(jù)整合分析結(jié)果顯示，與蛋白質(zhì)含量相比，預(yù)測油脂含量的難度稍低。大豆油脂含量水平與單產(chǎn)相關(guān)，而蛋白質(zhì)含量則受到氮素積累等環(huán)境因素的顯著影響。研究表明，北部產(chǎn)區(qū)的大豆蛋白質(zhì)含量較高，為39.5%，中部為38.2%。由于籽粒灌漿期北部產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)低溫天氣，該地區(qū)大豆的油脂含量受到了限制。
02
落地應(yīng)用
基于項目的研究成果，研究團隊開發(fā)了“大豆品質(zhì)經(jīng)濟性模擬器”。該模擬器能將投資大豆品質(zhì)的回報進(jìn)行量化，并與不同蛋白質(zhì)和油脂含量的大豆定價掛鉤，同時對物流和經(jīng)濟性風(fēng)險加以考量，幫助大豆農(nóng)民制定具有競爭優(yōu)勢的市場策略。
大豆品質(zhì)經(jīng)濟性模擬器能幫助大豆農(nóng)民測算農(nóng)場投資的溢價收益。
目前，研究正基于采集到的信息分析進(jìn)行科學(xué)解析，從而助力預(yù)測每一塊田地的單產(chǎn)及大豆的蛋白質(zhì)和油脂含量，并開發(fā)空間變量地圖，以劃分出田間高蛋白質(zhì)和油脂含量大豆的區(qū)域。
項目成果引起了美國國家航空航天局（NASA）的關(guān)注，雙方正在開展試點計劃，將衛(wèi)星數(shù)據(jù)的規(guī)?；瘍?yōu)勢與田間研究深度結(jié)合。這一進(jìn)展使該項目邁向更廣闊的領(lǐng)域，助力推動美國農(nóng)民及農(nóng)業(yè)食品系統(tǒng)的利益相關(guān)方應(yīng)用高質(zhì)量的衛(wèi)星數(shù)據(jù)與工具。
03
前景廣闊
當(dāng)今世界面臨糧食安全、可持續(xù)發(fā)展等多個全球性議題的挑戰(zhàn)，在食品生產(chǎn)、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖、可持續(xù)原材料等多個產(chǎn)業(yè)中，對可持續(xù)大豆的需求不斷增長。
高蛋白質(zhì)及油脂含量的大豆有望開拓更大的市場，但需要按照蛋白質(zhì)和油脂含量，為大豆建立類似有機農(nóng)業(yè)市場的籽粒分級系統(tǒng)。而“大豆品質(zhì)經(jīng)濟性模擬器”能夠幫助大豆農(nóng)民未雨綢繆，通過該工具識別大豆田中的優(yōu)質(zhì)區(qū)域，進(jìn)行分級銷售，為籽粒分級系統(tǒng)的建立打下了基礎(chǔ)。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)與田間研究的結(jié)合，加速了技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用進(jìn)程，助力農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，推動精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并為全球農(nóng)業(yè)數(shù)字化提供了良好的范例。
中西部種植綜合數(shù)據(jù)庫項目始于田間，通過跨學(xué)科協(xié)作，構(gòu)建了“天地一體”的農(nóng)業(yè)研究網(wǎng)絡(luò)。其成果不僅為大豆品質(zhì)管理提供了工具，更推動了農(nóng)業(yè)與衛(wèi)星技術(shù)的深度融合，為全球糧食安全與資源高效利用開辟了新路徑。
