Os agricultores não podem prever sua colheita anual de milho com certeza, mas com a ajuda de novas pesquisas da Michigan State University, eles agora podem localizar partes específicas de seus campos que produzem consistentemente colheitas boas ou ruins. Isso não só vai economizar tempo e dinheiro; resolverá um dos problemas ambientais mais comuns enfrentados pelas regiões produtoras de safras - a perda de nitrogênio.

"Esta é a primeira vez que alguém foi capaz de quantificar quanta variabilidade de rendimento em pequena escala existe no Cinturão do Milho dos Estados Unidos, "disse Bruno Basso, Professor de ciência dos ecossistemas da MSU e autor principal do estudo. "Nossas descobertas permitem que os agricultores saibam exatamente quais partes de seus campos agrícolas têm rendimentos estáveis ​​- o que lhes permite gerenciar melhor seus campos variáveis ​​para economizar dinheiro, reduzir as perdas de fertilizantes e diminuir as emissões de gases de efeito estufa. "

Basso e seus co-autores MSU - Guanyuan Shuai, Jinshui Zhang e Phil Robertson — descobriram que quase todos os campos têm certas áreas com rendimentos consistentemente baixos ou altos, o que significa que muitos dos fertilizantes adicionados às áreas de baixo rendimento não serão usados ​​e serão perdidos para o meio ambiente. Ao mesmo tempo, o nitrogênio não utilizado é perdido para o meio ambiente, em vez de absorvido pela cultura. O estudo mostra que a perda de nitrogênio em 10 estados do Meio-Oeste totaliza quase US $ 1 bilhão em fertilizantes desperdiçados e 6,8 milhões de toneladas métricas de emissões de gases de efeito estufa anualmente.

A pesquisa, publicado em Relatórios Científicos , é o primeiro a quantificar as perdas de nitrogênio nas áreas de baixa produção de campos individuais. A equipe de Basso usou imagens de satélite para medir oito anos de campos de subprodução para 70 milhões de acres de terras agrícolas no meio-oeste. A análise forneceu aos pesquisadores uma imagem finamente resolvida de toda a produção de milho do Centro-Oeste, Disse Basso.

Para validar as imagens de satélite, a equipe comparou os dados de satélite com 10 anos de dados de rendimento de alta resolução coletados por sensores montados em colheitadeiras de mais de 1, 000 fazendas.

"Codificamos pixels com cores nas imagens para ver onde o corte era estável e de alto rendimento, onde era estável e de baixo rendimento e onde era instável ano a ano, "Basso disse." No total, cerca de 50% das áreas de subcampo que analisamos eram estáveis ​​e de alto rendimento. As áreas de baixo desempenho e instáveis ​​representaram, cada uma, cerca de 25% do total de terras agrícolas. "

Ao avaliar quanto os agricultores do cinturão do milho gastam em fertilizantes que não são usados, os autores concluíram que o melhor resultado - tanto para os fazendeiros quanto para o meio ambiente - é evitar fertilizar as áreas de baixo desempenho de cada campo. Na verdade, Basso disse, pode ser melhor do ponto de vista econômico deixar essas áreas desarmadas, para plantá-los com gramíneas de conservação ou no futuro, com culturas perenes de bioenergia.

Em todo o caso, Basso disse que tempo e recursos devem ser focados em cultivar as porções dos campos que são de alto rendimento ou que são instáveis ​​- alto rendimento em alguns anos, outros de baixo rendimento. As áreas instáveis ​​ainda podem ser bem gerenciadas com um manejo cuidadoso de fertilizante de nitrogênio na estação, ele disse.

"Ao colocar o big data a serviço da sustentabilidade, agora podemos fornecer aos agricultores um mapa de prescrição (Rx) de fertilizante de nitrogênio para seus campos, que pode mudar completamente como e onde eles concentram seus esforços, "Basso disse." Os agricultores querem ser bons administradores ambientais, e essas descobertas fornecem uma maneira adicional de fazer isso - para evitar o excesso de fertilização em áreas de campos que perderão mais nitrogênio para as águas subterrâneas, rios e riachos. Ninguém ganha quando o fertilizante é desperdiçado em áreas que não produzem. Depois que os agricultores identificam essas áreas, eles podem economizar dinheiro e ajudar o meio ambiente. "

O trabalho foi realizado em uma variedade de escalas geográficas, estendendo-se da pesquisa em pequena escala no local de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo da Estação Biológica Kellogg até fazendas individuais na região e, finalmente, todo o Meio-Oeste.

"O trabalho demonstra que a superfertilização de áreas de cultivo de baixo rendimento é muito cara para a indústria e oferece uma abordagem valiosa para atender ao objetivo da indústria agrícola de manejo preciso do nitrogênio. o que é melhor para os agricultores também é melhor para o meio ambiente, "disse Colette St. Mary, um diretor do programa de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo da National Science Foundation.

"As descobertas fornecem recomendações práticas com base em um conjunto de dados convincentemente completo juntamente com sensoriamento remoto para persuadir os agricultores de que combinar baixos rendimentos de safras de áreas estáveis ​​de baixo rendimento poderia eliminar excessos sazonais de nitrogênio reativo, "disse Jim Dobrowolski, Líder do Programa Nacional de Água no USDA-NIFA. "Com esta pesquisa, A equipe da MSU ajuda os resultados financeiros do agricultor, ao mesmo tempo em que reduz as emissões de gases de efeito estufa e mantém a qualidade da água. É uma solução 'win-win-win'. "