När bönderna förbereder sig för planteringssäsongen varje år, en viss fråga kan komma i huvudet innan de sätter frö i planteringskärlen:Hur ska vi bättre kunna förutsäga avkastningen i höst?
Forskare vid Iowa State University (ISU) undersöker just detta. Från att analysera genetik, utveckla nya hybrider, skapa anläggningsbärbara sensorer, och etablera nya verktyg, dessa professorer hoppas kunna göra genombrott för alla bönder för att bättre kunna förutsäga skörden långt före skörd.
Den stora bilden
Pat Schnable, en ISU-professor i agronomi och chef för Plant Sciences Institute, säger att innovativa teknologier för växtgenetik och fältförvaltning gör biologin mer förutsägbar.
"Tanken är att om vi till fullo kan förstå odlingssystem, vi kommer att kunna förutsäga prestanda för en given sort inom ett givet område under en given förvaltningspraxis, ” säger Schnable. "Om vi lyckas, vi kommer att kunna öka graden av genetisk vinst, odla grödor för att motstå vädervariationer, och förbättra tillgången till jordbrukare med evidensbaserade rekommendationer."
Övergripande, han säger, detta bör leda till att skörden ökar och skördestabiliteten ökar från fält till fält och år till år.
Data som samlas in från Schnables forskning kommer att gynna både små och stora bönder. Genom att förstå genetiken, forskare kommer att kunna införliva dem i kommersiella hybrider, skapa en bättre avkastning för alla.
Att studera förbättrade skördeprognoser inkluderar att undersöka grödans miljö och nederbörd. "Om vi verkligen vill förutsäga avkastningsförlusten eller identifiera förvaltningsmetoder för att öka avkastningen, vi måste börja med vattnet, säger Sotirios Archontoulis, ISU professor i agronomi.
Archontoulis säger att vetenskapen har en god förståelse för vattenutfällning men saknar förståelse för vatten under jordytan och arbetar för att minska klyftan mellan de två.
Växtsensorer och växttatueringar
Nyligen utvecklade tekniska enheter som mäter kväve- och fuktintag, skapar anmärkningsvärda framsteg för forskare och växtbiologer när det gäller att förutsäga avkastning.
En implanterbar nitratsensor, utvecklad av Liang Dong, SU docent i el- och datateknik, är specifik för nitrat och kan bäddas in direkt i stjälken på en gröda.
Dong säger att målet med nitratsensorn är att få realtidsdata, gör det möjligt för forskare att ge rekommendationer till jordbrukare om hur mycket kväve som behövs.
"Det här har aldrig gjorts förut, ” säger Schnable. "Sensorn kan inte bara användas på grödor, men den kan mäta nitrater i kakelvatten, nitratnivåer i marken, samt kväve i gödsel, vilket kan vara fördelaktigt för att känna till de verkliga koncentrationerna."
Han använder enheten när han försöker utveckla hybrider som är mer effektiva när det gäller att använda kvävegödsel.
En andra sensor utvecklad av Dong, känd som växttatueringen, är en självhäftande grafensensor som mäter en växts vattenånga eller hur mycket vatten som lämnar växten.
Schnable säger att de kan mäta hur snabbt vattnet rör sig från rötterna till de nedre bladen och från de nedre bladen till de övre bladen på en växt. Det finns genetiska skillnader mellan sorterna, ger hopp om att det ska vara möjligt att utveckla sorter som är torktoleranta.
Sensorn kommer att vara viktig för forskare att mäta torktolerans i olika grödor och hybrider. Dock, Schnable säger att den största påverkan kommer att vara på jordbruksmark.
"Bönderna kommer att kunna använda dessa för att fatta beslut om vattenförvaltning, " han säger. "De kommer att kunna sätta sensorer på ett antal växter i en pivotcirkel. Data som tas emot från anläggningarna kommer att kunna kommunicera till pivoten och berätta hur mycket vatten som ska läggas i vissa delar av fältet."
Dessa upptäckter kommer att vägleda forskare till en bättre förståelse av genetisk kontroll av växt- och agronomiska egenskaper, leder till utveckling av bättre hybrider för bönder i mellanvästern.
Verktyg för att förutsäga avkastning
Även om anläggningssensorerna inte har släppts för kommersiellt bruk, det finns produkter på marknaden som bönder kan använda för att bättre förutsäga avkastning och ta bort stressfaktorer från sina grödor.
Ag Pixel
Ag Pixel, ligger i Johnston, Iowa, är ett företag som hjälper bönder genom att använda obemannade flygfordon som drönare. Företaget kan lokalisera potentiella grödor och jordbruksmark i behov av uppmärksamhet med högpresterande kameror som kan upptäcka vatten, näringsämne, sjukdom, och insektsangrepp framför det mänskliga ögat.
"En av sakerna vi strävar efter är att få data till bönder i ett format som de kan använda, säger Kevin Price, vice vd för Ag Pixel. "Det sista vi vill göra är att ge dem informationen och säga lycka till, så vi omvandlar informationen till en mycket detaljerad karta som är korrekt i skalen.”
Scout Pro
Utvecklad av tre Iowa State University-studenter, Scout Pro är designad för återförsäljare, oberoende agronomer, odlarorganisationer, och fröföretag.
Detta scoutingprogram ger bilder av hög kvalitet för att identifiera skadedjur samt deras livscykel och tröskel. Foton kan sedan läggas till i scoutingrapporten för att diagnostisera problem som påverkar avkastningen.
"Vårt mål med vårt system är att vara en förlängning av vad folk redan gör på fältet, säger Stuart McCulloh, chef för kundframgång för Scout Pro. "Vi vill ge konsekvens och effektivitet, och ha bra data."
Scout Pro-kunder kan enkelt komma åt scoutplattformar och information från Urbandale, Iowa-baserat företag genom att ladda ner appen från Apple AppStore.
