Maatalous on edennyt pitkälle kuluneen vuosisadan aikana. Tuotamme enemmän ruokaa kuin koskaan ennen – mutta nykyinen mallimme on kestämätön, ja koska maailman väestö kasvaa nopeasti lähestyy 8 miljardin rajaa, nykyaikaiset ruoantuotantomenetelmät tarvitsevat radikaalin muutoksen, jos ne aikovat säilyttää ylös. Mutta onneksi on olemassa joukko uusia tekniikoita, jotka voivat tehdä sen mahdolliseksi. Sisään tämä sarja, tutkimme joitain innovatiivisia uusia ratkaisuja, joita maanviljelijät, tiedemiehet ja yrittäjät työskentelevät varmistaakseen, ettei kukaan jää nälkäiseksi yhä ruuhkaisemmassa maailmassamme.
Sisällys
- Droonit voivat olla tulevaisuuden maataloustyöntekijöitä
- Maatalous, automaatio
Thomas Malthusin – vaikkakin usein kritisoidussa – vuoden 1798 teoksessa, Essee väestön periaatteesta, taloustieteilijä tarkasteli pitkää näkemystä ihmiskunnan historiasta ja havaitsi, että ihmispopulaatiot, kun niillä on runsaasti ruokaa, kasvavat, kunnes ne rasittavat resurssejaan, jolloin niukkuus ilmaantuu. "Nälänhätä näyttää olevan viimeinen, kamalin luonnonvara", hän sanoi. "Väestövoima on niin korkeampi kuin maan kyky tuottaa ihmiselle ravintoa, että ennenaikaisen kuoleman täytyy jollakin tavalla tai toisella kohdata ihmiskuntaa."
Niin runollinen kuin Malthuksen ennustus olikin, se ei toteutunut. Sen sijaan tulivat vallankumoukset teollisuudessa ja maataloudessa ja niiden mukana ruoantuotannon ja -kaupan merkittävä kasvu. Optimistit voittivat, kun taas Malthuksesta tuli räjähdysmäisten taloustieteilijöiden suojeluspyhimys, repaleinen saarnaaja historian kaduilla.
Liittyvät
- Automaation tulevaisuus: Robotteja tulee, mutta ne eivät vie työtäsi
- Ballie on Samsungin pyörivä robotti, joka voi auttaa älykodissa
- MIT: n uusi "varjoinen" tutkimus käyttää varjoja nähdäkseen, mitä kamerat eivät pysty
Vaikka nykyaikaiset taloustieteilijät ja tekniikan utopistit pitävät Malthusta halveksivasti, hänen väitteensä olivat järkeviä silloisten todisteiden valossa. Ehkäpä uudet teknologiat, jotka mahdollistivat viime vuosisatojen valtavan väestönkasvun, eivät lopettaneet malthusilaisen katastrofin mahdollisuutta, vaan vain viivästyttivät sitä? Ihmiskunta on kyennyt kasvamaan paljon, paljon enemmän kuin Malthus olisi voinut kuvitella – karkeiden arvioiden mukaan maailman väestö vuonna 1800 890–980 miljoonaa ihmistä, kun taas nykyään maailman väkiluku ylittää 7,4 miljardia – mutta kuinka kauan tämä suuntaus kestää jatkaa?
Maailma saattaa tarvita toisen maatalousvallankumouksen ylläpitääkseen itsensä.
YK odottaa Maailman väkiluku saavuttaa 8,5 miljardin vuoteen 2030 mennessä ja 9,7 miljardiin vuoteen 2050 mennessä. Suuri osa maailman väestöstä on keskittynyt Kiinaan ja Intiaan; Jokaisessa näistä maista on tällä hetkellä yli miljardi asukasta, ja Intian väestön ennustetaan ylittävän Kiinan vuoteen 2022 mennessä.
Uudet maataloustekniikat ja -tekniikat ovat estäneet Malthuksen ennustamat jyrkät nälänhädät. Vaikka kerran ihmisten piti kylvää siemeniä satunnaisesti käsin, kylvökoneilla viljelijät pystyivät kylvämään ne pitkiin, yhtenäisiin riveihin. Höyrykäyttöisillä traktoreilla maanviljelijät kynsivät laajaa maata ilman, että he tarvitsevat hitaita härkiä. Puimakoneet lyhensivät käsin puintiin omistettuja tunteja.
Maailman väestön noustessa yhä huikeampiin korkeuksiin ja talouskasvun mahdollistaessa suuremman kulutuksen, maailma saattaa tarvita uuden maatalouden vallankumouksen ylläpitääkseen itsensä.
Yksi vastaus ongelmaan voi olla automaatiossa. Vaikka maatalous on automatisoitunut yhä enemmän viimeisen 200 vuoden aikana, prosessi vain kiihtyy. Uudet tekniikat ja erityisesti väkijoukot antavat maanviljelijöille mahdollisuuden parantaa satonsa ja kotieläintuotannon tehokkuutta sekä neutraloida nopeasti uhkia, kuten tauteja tai kuivuutta.
Droonit voivat olla tulevaisuuden maataloustyöntekijöitä
"Tässä sanassa on leimautumista", sanoo Washington State Universityn professori ja paikkakohtaisen kasvinhoidon asiantuntija tohtori Lav Khot. termi "droni". Monet droonien kaupallisen käytön kannattajat pitävät parempana termejä, kuten "miehittämättömät ilmajärjestelmät", pidempi lause, josta puuttuu sanallinen booli. Ei ole vaikea ymmärtää miksi: Monille sana "drone" tuo mieleen sotilaslaitteistot, lentävät koneet, jotka pudottavat pommeja tai vakoilevat kohteita ylhäältä.
Khotin kaltaiset tutkijat kokeilevat erilaisia tapoja, joilla droneja voidaan käyttää maataloudessa, lyömällä nämä miekat auranteräksi. Viljelijöille yksi droonien jännittävimmistä käyttötavoista on sadon kuvaaminen. Maanviljelijät tutkivat monispektrisillä antureilla varustettuja droneja ja ottavat kuvia, jotka paljastavat esimerkiksi tiettyjen maaperän hedelmällisyyden, kuinka paljon vettä viljelykasvit tarvitsevat ja paljon muuta.
Aikaisemmin maanviljelijöiden täytyi luottaa satelliittikuvaukseen saadakseen niin yksityiskohtaiset kartat maastaan, mikä oli melko aikaa vievä prosessi. Satelliittikuvaukseen liittyy usein 14 päivän välein, Khot kertoi Digital Trendsille, ja ongelmia voi syntyä pilvipeitteen tai muiden tekijöiden vuoksi. Droneilla "voit saada sen milloin haluat, hypoteettisesti".
Tämä nopea käänne ei ole vain kätevä; Tapauksissa, joissa sairaudet tai tuholaiset vaikuttavat kasveihin, se voi olla ero sadon säästämisen tai sen kuoleman seuraamisen välillä. The Guardianille puhuminenKansainvälisen vesihuoltoinstituutin tutkija Salman Siddiqui selittää, kuinka drone-kuvia voidaan käyttää kasvien sairauksien ja muiden stressitekijöiden havaitsemiseen. "Fotosynteettinen aktiivisuus vähenee, ja se vaikuttaa klorofylliin", hän sanoi - ja monispektrikuvaukseen. voi havaita nämä muutokset varhain, ennen kuin ongelmat muuttuvat niin rajuiksi, että ne voivat tuottaa merkkejä, joita ihmiset voivat tehdä katso.
Tämä johtuu siitä, että klorofylli, molekyyli, joka antaa lehdille vihreän sävyn, vetää sisään näkyvää valoa heijastaen samalla suuren määrän infrapunavaloa. Kun kasvi on epäterveellinen, se heijastaa enemmän siihen osuvaa näkyvää valoa ja heijastaa vähemmän infrapuna-aaltoja. Infrapunakuvaus voi näyttää viljelijöille, jos heidän kasvinsa heijastavat epänormaalia valoa, mikä johtaa ongelmiin.
Maatalous, automaatio
Yksi Khotin tämän hetken pääprojekteista keskittyy kasteluun, erilaisten kokeilemiseen kastelutekniikat ja vesimäärät sekä drone-kuvien käyttäminen myöhemmän terveyden seuraamiseen kasvit. Otetaan esimerkiksi maanalainen kastelu. Tämä on prosessi, jossa vettä tiputtavat putket asetetaan maan pinnan alle, jolloin vesi toimitetaan suoraan sadon juurille. Khot ja hänen tiiminsä säätävät putkien sijaintia ja testaavat niitä 15 tai 30 senttimetriä viiniköynnösten pinnan alapuolella.
Väärät värikuvat papujen kasvatuskokeesta, jotka on kuvattu drooniin asennetulla kameralla. (Kuva: Lav R. Khot/Washington State University & Phillip N Miklas/USDA-ARS)
He säätelevät käytettävän veden määrää osana tutkimustaan ja käyttävät drone-kuvausta viljelykasvien kartoittamiseen, testaamalla, voimmeko nousta 60 prosenttiin vai 30 prosenttiin, ja silti kasvi voi kasvaa ja tuottaa yhtä hyvää tuotto."
Khot toimii myös kastelun kanssa pinnan yläpuolella testaten sprinklereitä matalalla (korkeintaan jalka pinnan yläpuolella). pinta) ja siirtämällä sprinklerit lähemmäksi kuomua, mikä vähentää haihtumista, joka tapahtuu veden liikkuessa ilma.
Robottilangat leviävät maanviljelyn kaikille osa-alueille.
Khotin tutkimus voi saada uutta merkitystä ilmastonmuutoksen kehittyessä. "Washingtonissa vuonna 2015 rekisteröimme korkeimman lämpötilan useisiin vuosiin", Khot sanoi kehityksen, joka saattaa olla seurausta ilmastonmuutoksesta. Valmistautuakseen kuumempiin vuosiin Khot ja hänen tutkijatoverinsa testaavat erilaisia pintopapulajikkeita nähdäkseen, kuinka ne reagoivat erilaisiin vesimääriin. Tämän pitäisi auttaa heitä selvittämään, mitkä pavut ovat parempi sijoitus viljelijöille, jos lämpötilat nousevat tulevaisuudessa.
Kaikki droonien käyttötarkoitukset eivät liity kuvantamiseen. Yksi Khotin kuvaama projekti on ilahduttavan yksinkertainen. Haluan kokeilla suurempaa UAS-mallia, Yamaha RMAXia - miehittämätöntä helikopteria, joka on ollut suosittu Japani ruiskutuksesta – Khot ja hänen tiiminsä keksivät näppärän ratkaisun ongelmaan, joka on vaivannut Washingtonia maanviljelijät.
Kirsikat ovat yksi Washingtonin tärkeimmistä viljelykasveista, ja ne kohtaavat häiritsevän yleisen tuholaisen: sateen. "Kun kirsikan hedelmä on kypsä, siinä on korkea sokeripitoisuus ja kuoresta tulee erittäin ohut", Khot selittää. Kun sadevesi putoaa kirsikkatarhojen päälle, se voi istua katoksella ja ohuet kirsikat imevät sen. Kun kirsikat imevät kosteutta, ne alkavat turvota ja halkeilla.
Japanissa RMAX on ollut suosittu tehokkaana, huomaamattomana sadonpuhdistajana. (Luotto: Yamaha)
Kirsikanviljelijät voivat yrittää minimoida sateiden aiheuttamat vahingot korjaamalla kirsikoita nopeasti tai ravistelemalla oksia syrjäyttääkseen osan vedestä. Khot lensi RMAX: lla matalilla korkeuksilla – 35–50 jalkaa – hedelmätarhojen yli hajottaakseen vettä katoksista. Se on tehokkaampi menetelmä kuin kirsikkapuiden manuaalinen ravistaminen käsin tai tuulettimella – ja paljon halvempi kuin helikopterin lentäjän palkkaaminen tekemään sen – mutta ei idioottivarma. "Hedelmätarhat täällä Washingtonin osavaltiossa eivät kaikki ole tasaisia; meillä on kaltevuus, joten joka vuosi tapahtuu joitain onnettomuuksia, Khot sanoi.
Enemmän kuin lentäviä robotteja
Droonit näyttävät olevan lupaava työkalu maanviljelijöille tulevaisuudessa, mutta ne eivät ole ainoita esimerkkejä maatalouden automaatiosta. Robottilangat leviävät maanviljelyn kaikkiin osa-alueisiin ja tuovat kylmän kosketuksen maanviljelijän päivän intiimimpäänkin osaan: lehmien lypsyyn.
Lypsyprosessia käsittelevät koneet näyttävät olevan voitto viljelijöille. Käsin lypsäminen on nykyään harvinaista – kuka loppujen lopuksi haluaa viettää tuntikausia päivässä lehmän näntejä puristaen ja kärsiä vasikoiden mustasukkaisesta häikäisystä? — koska maanviljelijät ovat käyttäneet koneita maidon pumppaamiseen jo vuosia. Nämä koneet vaativat kuitenkin ihmisen panosta; maanviljelijöiden täytyi edelleen kiinnittää kupit lehmän nänteihin ja olla paikalla, kun koneet pumppasivat maitoa.
Nämä ajoneuvot voisivat poistaa ihmiskehon rajoitukset perinteisesti uuvuttavalta teollisuudelta.
Nykyaikaisemman tekniikan avulla lypsyprosessi voidaan suorittaa ilman edes pientä ihmisen panosta. Kehittyneiden lypsyjärjestelmien avulla lehmät voivat lähestyä lypsyrobottia silloin, kun siltä tuntuu. Lehmä astuu omistajansa kouluttamana lautaselle, joka käynnistää lypsyprosessin. Kone tunnistaa lehmät niiden merkinnöistä ja jos tiettyä lehmää ei ole lypsetty tietyn sisällä Ajanjakson aikana kone alkaa toimia desinfioimalla utareen ja kiinnittämällä imukupit tuteihin.
Koko prosessi on kätevä viljelijöille ja väitetysti mukava lehmille. Puhumassa BBC: lle, maanviljelijä Robert Veich väittää, että prosessi tekee onnellisempia ja tuottavampia eläimiä ja sanoo: "Lehmät reagoivat mukavuuteen. Se on pudonnut 28 litrasta 36 litraan päivässä ilman merkittävää rehukustannusten nousua.
Maitotilat eivät myöskään ole ainoa paikka, jossa automaatio on ottanut valtaansa. Viime aikoina se on alkanut lyödä jopa hedelmätarhoja – jotka ovat kestäneet huomattavasti koneistumista vuosien ajan. Viime aikoihin asti hedelmien poiminta on onnistunut kestämään automaation marssin suurelta osin siksi, että hedelmät ovat herkkiä ja koneet voivat vahingoittaa satoa tai niitä tuottavia puita. Migration News -lehden vuoden 2011 numero väittää, että suurin osa omenoiden poiminnasta tehdään edelleen käsin ja että suurin osa työntekijän ajasta ei kulu poimimalla omenoita, vaan siirtämällä niitä tikkaita, joita käytettiin niille saavuttamiseksi ja kuljettamalla tuotepusseja takaisin ja eteenpäin. Abundant Roboticsin toimitusjohtajana Dan Steerenä selitti Digital Trendsille, "pääongelmat ovat, että hedelmiä on vaikea nähdä tietokoneilla ja ne ovat herkkiä. Toistaiseksi ei ole ollut mahdollista tunnistaa tuotteita luotettavasti tai automatisoida sadonkorjuuta vahingoittamatta tuotetta."
Automatisoidut traktorit voivat kattaa laajat maa-alueet ilman ihmisen panosta, mikä vapauttaa työvoimaa. (Kuva: Case IH)
Vaikeuksista huolimatta insinöörit etsivät tapoja tehostaa keräilyä automatisoinnin avulla. Steeren yritys työskentelee koneen parissa omenoiden poimimiseksi; toinen yritys, Energid, on rakentanut koneen appelsiinien poimimiseen. Abundant Roboticsin omenanpoimija imee omenat puista imuputkella, kun taas Energidin appelsiininkorjuurobotti ravistaa hedelmiä puista ja ottaa ne kiinni.
Ehkä ikonisin maatalousajoneuvo, traktori, käy läpi omaa muutosta. Autonomiset traktorit, kuten Case IH: n autonominen konseptiauto, voisi korvata ihmisen käyttämät traktorit monilla maatiloilla. Tyylikkäässä koneessa ei ole edes kuljettajan istuinta. Se voi kulkea ennalta määrättyjä reittejä, jotka sen kuljettaja on ohjelmoinut, ja hän voi seurata traktorin liikkeitä ja tarvittaessa reitittää sen uudelleen tablet-sovelluksella. Traktori jopa tunnistaa tiellään olevat esteet ja pysähtyy välttääkseen törmäyksiä. Itsenäiset traktorivalmistajat, kuten Uusi Hollanti jopa väittävät, että ajoneuvot pystyvät lopulta reagoimaan sään muutoksiin.
Päivällä tai yöllä toimiva automaatio voi tehdä maataloudesta 24/7-prosessin. (Luotto: Case IH)
Itsenäiset maatalouskoneet eivät ole pelkkä käyttömukavuus, vaan maanviljelijät voivat rentoutua ja siemailla kahvia robottien työskennellessä. Se ei myöskään ole vain työkalu työvoimakustannusten leikkaamiseen. Nämä ajoneuvot voisivat poistaa ihmiskehon rajoitukset perinteisesti uuvuttavalta teollisuudelta. Koneet eivät kestä loukkaantumis- tai vammautumisvaaraa, vain vaurioita, jotka voidaan korjata. Vielä kiehtovampaa on, että maanviljelystä voi tulla 24 tunnin prosessi, jota pimeys tai unen tarve ei keskeytä.
Perinteinen kuva maanviljelijästä harmaahkoisena miehenä Carhartt-takissa, joka tarttuu John Deeren pyörään kovettuneilla käsillä, saattaa pian häipyä historiaan. Hänen tilalleen painettu mies, joka hallitsee konekantaa iPadillaan mukavasti toimistosta käsin.
Riittääkö se?
Kaikki nämä uudet teknologiat ovat häikäiseviä, mutta kysymys on edelleen: riittääkö ne ylläpitämään kasvavaa kulutusta? YK: n elintarvike- ja maatalousjärjestö arvioi sen, jotta maailman kasvava ja kaupungistuva väestö ruokkii, vuotuisen viljantuotannon on nostettava 3 miljardiin tonniin; lihan tuotanto on nostettava 470 miljoonaan tonniin. Se on paljon ruokaa.
Olisi naiivia päätellä, että pelkkä maatalouden automaatio riittää pelastamaan meidät.
Asiaa mutkistaa se, että teknologia ei yksin ratkaise sitä, kuinka paljon ruokaa maailma syö. Globalisaation myötä kauppa kuljettaa ruokaa rajojen ja valtamerien yli. Oregonin vehnä päätyy myllyille Aasiassa, japanilainen naudanliha saattaa päätyä lautaselle New Yorkissa. Vaikka yksittäiset maat voivat lisätä elintarviketuotantoa automaation avulla, kansainvälisten kauppasopimusten tila ratkaisee, mihin se menee. Maailmassa, jossa nationalistinen kilpailu näyttää nousevalta ja kauppasopimukset ovat horjuvammalla pohjalla, maailmanlaajuinen elintarvikekauppaverkosto voi muuttua dramaattisesti.
Näistä syistä olisi naiivia päätellä, että pelkkä maatalouden automaatio riittää pelastamaan meidät. Kohtamamme ongelma on monimutkainen ja monitahoinen, eikä mikään yksittäinen teknologinen innovaatio muuta kohtaloamme itsestään. Mutta huolimatta siitä, että tässä kamppailussa ei ole hopealuotteja, meidän pitäisi lohduttaa sitä tosiasiaa, että automaatio on vain yksi nuoli teknologisessa väreissämme. Yksi läpimurtoidea tai luova ratkaisu ei riitä, mutta sata niistä saattaa selviytyä – ja jos meillä on lajina ylenpalttisia asioita, se on luovia ideoita.
Viime kädessä menneisyys voi olla suurin helpotuksen lähde. Historia osoittaa, että teknologia voi auttaa ruokkimaan maailmaa, joten meillä on täysi syy uskoa, että se voi jatkaa niin myös tulevaisuudessa.
Toimittajien suositukset
- Optiset illuusiot voivat auttaa meitä rakentamaan seuraavan sukupolven tekoälyä
- Voiko supertietokone pelastaa meidät koronavirukselta? Puhuimme miehen kanssa, joka tietää
- Huippu drone-kilpailija kohtaa robottidroonin ensimmäisessä ihmisen ja koneen välisessä yhteenotossa
- Odottaa siivillä: kuinka droonit mullistavat taistelun nälkää vastaan
- Oxfordin huippututkija puhuu työllisyyden automatisoinnin riskeistä