Một nghiên cứu mới do Đại học Illinois dẫn đầu đã xác định những trở ngại và giải pháp để cải thiện hiệu suất và áp dụng các công cụ hỗ trợ quyết định tưới tiêu ở quy mô thực địa.
Với các mối đe dọa về khan hiếm nước, làm phức tạp thêm nhu cầu cung cấp thức ăn cho dân số toàn cầu ngày càng tăng, điều quan trọng hơn bao giờ hết là phải tưới tiêu đúng cách cho cây trồng. Tuy nhiên, một số nông dân sử dụng các công cụ dựa trên khoa học để giúp họ quyết định thời điểm và lượng nước tưới cho cây trồng của họ, theo một nguồn tin mới Nghiên cứu do Đại học Illinois dẫn đầu.
Máy ảnh và cảm biến độ ẩm của đất
Trong trường hợp một số ruộng được trang bị cảm biến động đất hoặc máy ảnh, không có đủ chúng để cung cấp thông tin chính xác trên các lĩnh vực. Ngoài ra, độ phân giải không gian và thời gian của ảnh vệ tinh thường quá lớn để giúp đưa ra quyết định ở quy mô thực địa, các nhà nghiên cứu cho biết. Do đó, các nhà nghiên cứu đã đi tiên phong trong cách kết hợp dữ liệu vệ tinh tần số cao và độ phân giải cao thành một sản phẩm tích hợp độ phân giải không gian-thời gian cao để giúp theo dõi điều kiện đất và thực vật.
Nhận một giải pháp hoàn toàn có thể mở rộng từ xa
Dựa trên công nghệ tổng hợp viễn thám và mô hình tiên tiến, các nhà khoa học cho biết họ có thể giúp nông dân có được giải pháp có thể mở rộng hoàn toàn từ xa, đây có thể là một công nghệ mang tính cách mạng cho nông dân. “Không chỉ ở Mỹ, mà còn cả nông dân sản xuất nhỏ ở các nước đang phát triển”, Kaiyu Guan, trợ lý giáo sư tại NRES, giáo sư Blue Waters thuộc Trung tâm ứng dụng siêu máy tính quốc gia, và trưởng dự án về nghiên cứu, cho biết.
Xác định lại hạn hán
Với công nghệ vệ tinh hiện đại và mô hình hợp nhất của Guan, việc thu thập dữ liệu sẽ không phải là yếu tố hạn chế trong các sản phẩm tưới chính xác trong tương lai. Tuy nhiên, các nhà khoa học nhấn mạnh điều quan trọng vẫn là xác định ứng suất nước của cây một cách thích hợp. Nhóm của ông Guan gần đây đã kêu gọi ngành nông nghiệp xác định lại hạn hán, không chỉ dựa trên độ ẩm của đất mà dựa trên sự tương tác của nó với độ khô của khí quyển.
Jingwen Zhang, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Tài nguyên và Môi trường (NRES) tại Illinois và là tác giả chính về bài báo trong Thư Nghiên cứu Môi trường, cho biết: “Nếu chúng ta coi sự liên tục của đất-thực vật-khí quyển là một hệ thống, phản ánh cả nguồn cung cấp nước trong đất và nhu cầu nước trong khí quyển, chúng tôi có thể sử dụng các số liệu lấy thực vật làm trung tâm để xác định căng thẳng nước của thực vật để kích hoạt tưới tiêu”.
“Nếu chúng tôi sử dụng các phương pháp tổng hợp dữ liệu và mô hình dựa trên quy trình, chúng tôi có thể đạt được hệ thống tưới chính xác với độ chính xác rất cao và độ phân giải cũng cao.”
Nguyên mẫu cho nông dân
Các nhà nghiên cứu cũng xem xét những thách thức liên quan đến việc nông dân áp dụng các công cụ hỗ trợ quyết định hiện có. Theo nghiên cứu, nông dân sẽ có nhiều khả năng áp dụng các công cụ quyết định tưới chính xác hơn nếu chúng chính xác đến quy mô đồng ruộng, linh hoạt và dễ sử dụng. Các công nghệ để đáp ứng nhu cầu này đang được phát triển và thử nghiệm trên các cánh đồng được tưới tiêu ở Nebraska.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ có dữ liệu về sự thoát hơi nước theo thời gian thực và họ đang thêm thành phần độ ẩm của đất và thành phần tưới. Một nguyên mẫu dự kiến sẽ được đưa ra trong vòng chưa đầy một năm, sau đó có thể được thử nghiệm trong cộng đồng nông dân.
Cảm biến độ ẩm của đất
Năm ngoái, Swinkels cũng bắt đầu sử dụng bốn cảm biến độ ẩm của đất để lập bản đồ độ ẩm của đất và khả năng hút nước của đất. Mục đích là những điều này sẽ giúp anh điều chỉnh thêm chiến lược tưới tiêu của mình. “Mặc dù các cảm biến đã cung cấp cho tôi rất nhiều thông tin bổ sung trong mùa giải trước, nhưng việc giải thích dữ liệu một cách chính xác là một việc khá vặt. Họ tính toán bằng phần trăm độ ẩm, trong khi tôi đã quen làm việc với milimét. Do đó, máy đo mưa truyền thống và các quan sát bằng mắt thường của chúng tôi vẫn là những chỉ số quan trọng nhất cho chiến lược tưới tiêu của chúng tôi cho đến nay."
