پایگاه خبری DA1news: کلان داده و یادگیری ماشین همراه با سناریو و تحلیل فضایی می توانند مسیرهای وابسته به زمینه را برای تشدید پایدار شناسایی کنند. استراتژی های مبتنی بر تجزیه و تحلیل برای تشدید محصول می تواند پیشرفت های متحول کننده ای در بهره وری، سودآوری و نتایج زیست محیطی ایجاد کند.

به گزارش گروه بین الملل اخبار روزانه کشاورزی، هند به عنوان بزرگترین صادرکننده برنج در جهان و یک بازیگر مهم در امنیت غذایی جهانی، از زمان انقلاب سبز گام های چشمگیری در بهره وری کشاورزی برداشته است. با این حال، شکاف قابل توجهی بین عملکرد برنجی که کشاورزان در حال حاضر به دست می آورند و آنچه که به طور بالقوه می توانند تولید کنند، باقی می ماند. مطالعه اخیر منتشر شده در Nature Communications با عنوان “مسیرهای تشدید کشاورزی وابسته به زمینه برای افزایش تولید برنج در هند” راهبردهای نوآورانه ای را برای کاهش این شکاف ها با استفاده از روش های مبتنی بر داده، با تمرکز ویژه بر هند شرقی نشان می دهد.

این مطالعه که توسط محققان دانشگاه کرنل، موسسه تحقیقات بین‌المللی برنج (IRRI)، مرکز بین‌المللی بهبود ذرت و گندم (CIMMYT) و شورای تحقیقات کشاورزی هند (ICAR) انجام شد، با هدف شناسایی موانع مانع تولید برنج در هفت مورد انجام شد. کشورهای کلیدی تولید کننده برنج با تجزیه و تحلیل داده های بیش از 15800 مزرعه، محققان دریافتند که عملکرد برنج در مناطق مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است و میانگین عملکرد آن از 3.3 تا 5.5 تن در هکتار است.

این یافته‌ها شکاف‌های عملکرد قابل‌توجهی را در مناطقی مانند بیهار، اودیشا و اوتار پرادش نشان می‌دهند، جایی که تفاوت بین میانگین عملکرد فعلی و عملکرد قابل دستیابی از 1.7 تا 2.4 تن در هکتار است. این شکاف فرصت قابل توجهی برای تقویت تولید برنج از طریق بهبود تکنیک های مدیریت و شیوه های کشاورزی پایدار ارائه می دهد.

این مطالعه دو عامل حیاتی موثر بر عملکرد برنج را مشخص کرد: استفاده از کود نیتروژن (N) و شیوه‌های آبیاری. مشخص شد که این عناصر محدودیت اصلی در چندین ایالت از جمله بیهار، اودیشا و اوتار پرادش شرقی هستند. در مناطق دیگر، مسائلی مانند کاربرد کود پتاسیم (K) در بنگال غربی و انتخاب رقم برنج در جارخند نیز نقش مهمی در محدود کردن عملکرد داشتند.

دکتر هاری سانکار نایاک از دانشکده علوم گیاهی، خاک و کرنل توضیح داد: برخلاف تصور رایج که کشاورزان هندی بیش از حد از کودها استفاده می کنند، یافته های ما نشان می دهد که در بسیاری از مناطق، آنها از نیتروژن کافی برای رسیدن به پتانسیل کامل خود استفاده نمی کنند. بخش علوم زراعی و نویسنده اصلی این مطالعه. “بهینه سازی نیتروژن و آبیاری می تواند به طور قابل توجهی بهره وری را افزایش دهد، به خصوص در زمینه های حساس.”

این مطالعه از تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل تأثیر عوامل مختلف زراعی بر پیش‌بینی عملکرد مزرعه استفاده کرد. با استفاده از مقادیر SHapley Additive Explanations (SHAP)، محققان توانستند ارزیابی کنند که هر متغیر چگونه بر پیش‌بینی عملکرد برنج تأثیر می‌گذارد و به توصیه‌های دقیق‌تر متناسب با شرایط محلی اجازه می‌دهد.

این مدل‌های تحلیلی نشان داد که هدف‌گیری بهبود نیتروژن و آبیاری در مزارع خاص می‌تواند افزایش بهره‌وری را تا سه برابر بیشتر از مواردی که با اعمال توصیه‌های کلی به طور یکسان در همه مزارع به دست می‌آید، به همراه داشته باشد. این رویکرد دقیق نشان‌دهنده تغییر از استراتژی‌های عمومی سنتی به مداخلات دقیق‌تر و مبتنی بر داده است.
محققان برای تبدیل یافته‌های خود به راه‌حل‌های عملی، سناریوهای مختلفی را برای مدیریت نیتروژن و آبیاری آزمایش کردند: 1) اعمال میزان نیتروژن یکنواخت 125 کیلوگرم در هکتار، همانطور که توسط دستورالعمل‌های دولتی توصیه می‌شود، تنها منجر به افزایش عملکرد متوسط شد، 2) افزایش نیتروژن. نرخ تا 180 کیلوگرم در هکتار برای همه مزارع منجر به بهبود عملکرد شد، اما به کود به میزان قابل توجهی نیاز داشت، نگرانی‌هایی در مورد پایداری و هزینه ایجاد کرد، و 3) استراتژی‌های هدفمند که نرخ نیتروژن و آبیاری را فقط برای مزارع تحت تأثیر بیشتر تنظیم می‌کرد، بالاترین راندمان را در افزایش عملکرد نشان می‌داد. در حالی که هزینه های ورودی را به حداقل می رساند. این رویکرد افزایش بازدهی را در مقایسه با توصیه‌های عمومی تقریباً دو برابر کرد.

این مداخلات هدفمند به طور قابل توجهی از استراتژی های یکنواخت بهتر عمل کرد و اهمیت مناسب سازی شیوه های کشاورزی با نیازهای خاص هر زمینه را برجسته کرد.

یافته های این مطالعه نیاز به یک تغییر اساسی در سیاست کشاورزی به سمت تصمیم گیری مبتنی بر داده را نشان می دهد. با تمرکز بر شرایط خاص زمینه، سیاست گذاران می توانند استراتژی هایی را توسعه دهند که نه تنها بهره وری را افزایش می دهد، بلکه باعث حفظ منابع و کاهش اثرات زیست محیطی می شود.

از آنجایی که هند با چالش های فزاینده ناشی از تغییرات آب و هوایی، کمبود آب و تخریب خاک مواجه است، کشاورزی دقیق می تواند مسیری پایدار به پیش ارائه دهد. این رویکرد نویدبخش بهبود امنیت غذایی، افزایش معیشت کشاورزان و استفاده بهتر از منابع، همسو با اهداف توسعه گسترده تر هند است.

این مطالعه از مدل جدیدی از تشدید پایدار برنج حمایت می کند، مدلی که دانش سنتی را با علم داده های پیشرفته ترکیب می کند. این بر اهمیت مداخلات هدفمند، متناسب با شرایط محلی، برای به حداکثر رساندن بهره وری در حالی که اثرات منفی زیست محیطی را به حداقل می رساند، تأکید می کند.

پروفسور اندرو مک‌دونالد، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: اتخاذ تکنیک‌های کشاورزی دقیق می‌تواند نحوه مدیریت تولید برنج در هند را متحول کند. با شناسایی مناطقی که تغییرات در آنها بیشترین تفاوت را ایجاد می‌کند، می‌توانیم تلاش‌ها را در جایی که بیشتر مورد نیاز است متمرکز کنیم، که منجر به دستاوردهای متحول کننده هم در بهره‌وری و هم در پایداری می‌شود.»

آوردن این بینش‌های مبتنی بر داده‌ها به این زمینه نیازمند همکاری بین محققان، سیاست‌گذاران و کشاورزان است. سرمایه گذاری در ابزارهای دیجیتال و خدمات بومی سازی شده برای تبدیل این یافته ها به استراتژی های عملی در زمین ضروری است.

ویرندر کومار، یکی از نویسندگان و رئیس بخش موقت تأثیر پایدار IRRI، گفت: «از آنجایی که هند به سمت آینده کشاورزی پایدار پیش می‌رود، ادغام فناوری با شیوه‌های سنتی برای برآورده کردن نیازهای غذایی در حال افزایش و در عین حال حفظ منابع طبیعی کلید خواهد بود.
مزارع برنج هند در آستانه یک انقلاب کشاورزی جدید است. با ترکیب مناسبی از دقت، تجزیه و تحلیل داده‌ها و مشارکت کشاورزان، این کشور می‌تواند پتانسیل خود را به عملکرد تبدیل کند، امنیت غذایی را برای جمعیت خود تضمین کند و نقش خود را به عنوان یک رهبر جهانی در کشاورزی پایدار تقویت کند.