Управління ґрунтом: Важливість для сталого сільського господарства

Зміна клімату та деградація навколишнього середовища становлять значну загрозу для світової спільноти. Управління ґрунтом є одним із критичних факторів для досягнення кліматичної нейтральності, оскільки рослини та ґрунти разом щорічно поглинають приблизно 30% CO2, що викидається внаслідок людської діяльності. Це дослідження зосереджено на розмежуванні зон управління ґрунтом в оливкових гаях для підтримки здоров’я ґрунту в складних екологічних умовах та мінімізації негативних наслідків для біологічних систем. Результати цього дослідження підкреслюють потенціал неконтрольованих методів машинного навчання в цій сфері та важливі характеристики ґрунту для визначення зон управління.

Методологія дослідження

У дослідженні було зібрано 222 зразки ґрунту на глибині 0–30 см з трьох районів Західної Греції. Зразки були проаналізовані на фізико-хімічні властивості, включаючи вміст глини, органічний вуглець у ґрунті (SOC), ємність катіонного обміну (CEC), кальцій (Ca), калій (K) та загальні карбонати (CaCO3). Для кластеризації зразків ґрунту були використані методи машинного навчання, такі як K-середні, ієрархічна кластеризація та DBSCAN.

Критичні властивості ґрунту

Глина
SOC
CEC
CaCO3
K

Визначення критичних властивостей ґрунту є важливим для розмежування зон управління. Зони управління ґрунтом можуть суттєво вплинути на застосування технологій точного землеробства, зменшуючи витрати на добрива та підвищуючи продуктивність.

Виклики та можливості у сільському господарстві

До 2050 року очікується, що населення планети досягне 9,8 мільярда людей, що створює термінову потребу в збільшенні глобального виробництва продуктів харчування. Точне землеробство, яке дозволяє підвищити продуктивність, знижуючи екологічний вплив, стає важливим інструментом у цій ситуації. Розмежування зон управління ґрунтом пропонує недорогий метод для підвищення продуктивності та зменшення екологічного сліду.

Різноманітність зон управління

Зони управління є підобластями в межах поля, які відрізняються фізичними та хімічними властивостями, топографією та іншими характеристиками. Розмежування різних зон управління в межах одного поля може призвести до різних практик у вирощуванні, включаючи обробіток ґрунту та внесення добрив.

Методи кластеризації в управлінні ґрунтом

Методи машинного навчання, такі як K-середні, ієрархічна кластеризація та DBSCAN, дозволяють ефективно розмежовувати зони управління ґрунтом. Ці методи виявляють структурні шаблони в даних, що дозволяє оптимізувати управлінські рішення.

Оцінка методів кластеризації

Оцінка методів кластеризації проводилася за допомогою параметра оцінки силуету, що дозволяє визначити якість кластеризації. Результати показали, що методи K-Ca-CEC та глина-CaCO3-SOC є найбільш ефективними для розмежування зон управління ґрунтом.

Висновки дослідження

Дослідження підкреслює важливість управління ґрунтом для сталого сільського господарства. Розмежування зон управління ґрунтом в оливкових гаях може суттєво покращити прибутковість ферм, одночасно зменшуючи негативний вплив на навколишнє середовище. Подальші дослідження необхідні для вдосконалення методів кластеризації та їх застосування в інших агрокліматичних умовах.

Всі новини у більш стислому форматі в телеграм каналі або поверніться на сторінку головних новин.