Благодаря трехлетнему совместному проекту с участием сельскохозяйственного энтомолога Калифорнийского университета в Дэвисе у производителей клубники теперь есть бесплатное приложение для смартфонов, позволяющее прогнозировать степень опрыскивания для борьбы с такими вредителями, как двупятнистый паутинный клещ, клоп-лигус и листовертка. Кристиан Нансен и несколько специалистов по информатике Калифорнийского университета в Дэвисе.
«Известно, что на фактическое опрыскивание сельскохозяйственных полей влияет множество переменных», — сказал Нансен, доцент кафедры энтомологии и нематологии Калифорнийского университета в Дэвисе. «К ним относятся скорость трактора, опрыскивающие форсунки, объем опрыскивания, высота штанги, адъюванты и погодные условия. Но какие из них являются наиболее важными? И возможны ли взаимодействия между некоторыми из этих переменных?»
Через Умный спрейС помощью приложения, разработанного для телефонов iOS и Android, производители могут оптимизировать и контролировать качество опрыскивания пестицидами на своих клубничных полях, сказал Нансен.
Специалист в области компьютерных наук Кришна Ченнапрадада, ныне выпускник, начал программирование и первоначальный дизайн, наработав около 500 часов до окончания учебы. Сегодняшняя команда, помимо Нансена, состоит из новобранцев Габриэля Дель Вильяра, выпускника компьютерных наук 2019 года, и Александра Рекальде, старшего специалиста по информатике. Вместе они потратили на этот проект около 400 часов.
«Проект действительно междисциплинарный», — сказал Нансен, добавив: «Одна из замечательных особенностей Калифорнийского университета в Дэвисе заключается в том, что барьеры между колледжами очень и очень неглубоки».
У ученых-компьютерщиков «нет опыта работы в сельском хозяйстве, но они действительно заинтересованы в проекте и в том, как они могут внести свой вклад в устойчивое производство продуктов питания», — сказал Нансен, добавив: «Они действительно очень хороши. Нам нужны люди с их навыками, и работа, которую они выполняют, также обогащает их карьеру».
По их словам, приложение Smart Spray позволяет пользователю прогнозировать степень распыления при различных сценариях эксплуатации, включая тип форсунок, объем распыления и скорость трактора, а также погодные данные, такие как температура, относительная влажность и ветер. Ключевая часть процесса: пользователь размещает в поле чувствительную к воде карту перед опрыскиванием, фотографирует ее и загружает в приложение.
«Если вы производитель, вы можете ожидать, что, когда вы выходите на опрыскивание, чем больше жидкости выходит из форсунки, тем лучший охват вы получите», — сказал Нансен. «Но, например, если ветер слишком сильный, относительная человечность слишком низкая, давление слишком высокое или вы движетесь слишком быстро – даже когда вы распыляете большие объемы – вы можете получить очень плохое покрытие и это дорого. Чрезмерное распыление может также достичь других полей или близлежащих городских застроек из-за так называемого «заноса распыления».
«Обычно производитель опрыскивает от 100 до 150 галлонов на акр», — объяснил Нансен. Карта, чувствительная к воде, имеет желтый цвет, но при взаимодействии с влагой она кодирует синий цвет. «Эти карты существуют уже давно», — сказал он. «Они стоят около 1 доллара за карту, недешево. Но это недорого, если вы тратите тысячи долларов на борьбу с вредителями. И компании, производящие пестициды, могут оплатить эти карты».
«Скажем, вы хотите спрогнозировать покрытие, прежде чем распылять сегодня вечером или завтра», — объяснил Нансен. «Посмотрите на погодные условия; какой прогноз? Тогда как ты собираешься это сделать? Что, если вы распылите 100 галлонов и захотите двигаться со скоростью две мили в час? Вы вводите данные – и все другие применимые данные – в приложении Smart Spray. Он предскажет покрытие, которое вы получите с помощью девяти различных насадок. Это те насадки, которые использует типичный производитель клубники, и это число мы основывали на почти 3000 экспериментальных распылениях за три года. Например, мы проделали большую домашнюю работу по этому поводу - разные опрыскиватели, разные размеры культур, разное расстояние между растениями и при разных погодных условиях. Мы охватили все возможные диапазоны. Мы собрали данные о воде и эксплуатационные данные, а также провели анализ прогресса (для моделирования)».
«Используя этот прогноз, вы можете дать ему имя, скажем, Поле 6, и получить к нему доступ из базы данных», — сказал Нансен. «Речь идет о контроле качества. Это инструмент для прогнозирования и контроля качества. Это дает возможность как фермеру, так и опрыскивателю выполнять свою работу лучше. Например, если условия плохие и приложение показывает, что эффективность опрыскивания составляет только 20 процентов, вам не следует опрыскивать».
«Умный спрей — это не просто фунгициды, гербициды и все, что вы хотите распылить», — отметил Нансен. «Это приложение было разработано для клубники; если бы его использовали для соевых бобов, лука и капусты, он все равно был бы полезен, но точность была бы низкой». Ожидаемые приложения: миндаль, фисташки и помидоры.
Ученые-компьютерщики с удовольствием работают над проектом. Рекальде присутствовал на собрании опрыскивателей Центрального побережья, чтобы поговорить о приложении. «Я услышал: «Ого, ты выглядишь так молодо!» он помнил. «Затем мы рассказали им об этом полезном инструменте и различных способах применения технологий в сельском хозяйстве. Их действительно интересовало, как технологии могут улучшить то, что они делают».
Дель Вильяр, чьи компьютерные интересы также включают обучение молодежи программированию, сказал, что он с нетерпением ждет возможности сделать приложение Smart Spray еще лучше и полезнее. Свободно владея испанским и английским языками, он планирует перевести приложение на испанский язык. В работе также находятся переводы на другие языки.
Теперь команда ищет отзывы для улучшения приложения. «Мы надеемся, что производители примут это, — сказал Нансен, — и помогут нам найти способы его улучшить».
Один отзыв от Эрика Флоры, глобального специалиста по развитию полей и менеджера Crop Enhancement, Inc., Пасо Роблес: «Я думаю, что Smart Spray — это очень полезный инструмент для производителей и консультантов, который помогает выбирать наконечники опрыскивателей, объемы опрыскивания, скорость трактора и другие важные факторы для максимального увеличения площади покрытия опрыскивателя. Использование карт опрыскивания — лучший и самый простой способ узнать, если вы проникаете повсюду в кроне, ваша цель для вредителей — это проблема: размещение карточек там, где конкретные вредители атакуют хозяина, дает лучшую информацию».
Финансировать проект помогают государственные, федеральные и отраслевые гранты, включая Калифорнийскую комиссию по клубнике и Инициативу исследований в области цветоводства и питомниководства (FNRI) Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.
По данным Клубничной комиссии, Калифорния выращивает около 88 процентов всей клубники страны на площади около 34,000 XNUMX акров вдоль побережья Калифорнии. Клубника доступна круглый год в Калифорнии.
По всему штату производство свежей клубники составляет в среднем 50,000 300 фунтов с акра каждый сезон. Около XNUMX производителей клубники родом из пяти разных районов Калифорнии: Уотсонвилл/Салинас, Санта-Мария, Окснард, округ Ориндж/Сан-Диего и Центральная долина. В их число входят фермерские семьи из нескольких поколений, выращивающие как органическую, так и традиционную клубнику.
Для получения дополнительной информации о приложении Smart Spray обратитесь к руководству по адресу https://bit.ly/2q3lsL3 или свяжитесь с Нансеном по адресу chrnansen@ucdavis.edu или 530-752-2728.
– Кэти Китли Гарви, Калифорнийский университет в Дэвисе
На фото вверху: команда Smart Spray: ученый-компьютерщик Габриэль Дель Вильяр; сельскохозяйственный энтомолог Кристиан Нансен и ученый-компьютерщик/студент Александр Рекальде. Фото: Кэти Китли Гарви