世界上大多數咖啡都是在熱帶地區種植的。 但是,氣候變化可能會使咖啡向北生長,例如在佛羅里達州。
為了了解這是如何工作的,佛羅里達大學的科學家們已經在UF / IFAS植物科學研究與教育部門的UF / IFAS植物學研究室種植了咖啡,該實驗室位於UF校區蓋恩斯維爾主要校園以南約30分鐘處。
這項研究有朝一日可以產生一個早晨的歡樂,起源於陽光州。
UF赫伯特·韋特海姆工程學院與UF / IFAS之間的合作,該項目由美國農業部國立糧食與農業研究所的資助。
氣候
咖啡是一種全球關注的作物,由於氣候變化,咖啡已經面臨重大挑戰。 目前,世界對咖啡植物的根,其結構及其在氣候變化條件下的功能了解甚少。 紮根是這個過程中的關鍵點。”羅蘭德說。
但是,根係不容易學習-不僅是因為它們是地下的。
“大多數研究活根的方法最終都涉及在非常人工的實驗室環境中破壞根或種植植物,”農學系農業生態學助理教授,咖啡研究小組成員克里斯·威爾遜說。 土壤與水科學系副教授Stefan Gerber也是該團隊的成員。
為了了解咖啡在田間的生長方式,研究人員正在使用微型rhizotrons,透明塑料管,內部裝有微型攝像頭。 這些設備被放置在植物旁邊的地下,以記錄其根部圖像。
羅蘭德說,超小型電子管收集到如此多的信息,以至於某個人需要花很長時間來篩選所有信息。
高光譜成像系統
這就是為什麼UF / IFAS科學家與工程學院的Alina Zare和Sanjeev Koppal合作應用人工智能和機器學習技術來改善和加快這一過程的原因。
Zare將開發人工智能方法,以自動處理和了解微型rhizotron圖像。 Koppal將開發新的基於計算機視覺的高光譜成像系統,以捕獲有關根和周圍根土壤的更多信息,這比從當前的微型根管系統中獲得的信息更多。
該項目只是超濾研究人員如何利用人工智能促進佛羅里達州農業領域的一個例子。 扎雷說,作為這項研究的一部分,研究人員將使用HiPerGator 3.0超級計算機來測試他們開發的用於分析微根管的數據的算法。 HiPerGator 3.0是Nvidia與UF 70萬美元合作夥伴關係的一部分,並將在整個大學範圍內開展更多此類由AI驅動的研究項目。
“ Minirhizotron數據集非常大,需要大量圖像處理,並且由於涉及的孔徑較小,因此充滿了巨大的測量可變性。 所有這些問題都適用於機器學習方法。”羅蘭德說。 “我們相信,通過我們的合作,當前正在開發的算法將能夠自動化並加速從微型根管數據中收集數據的大部分。”
被柑橘庇護
Minirhizotrons將從UF / IFAS植物科學研究與教育部門生長的咖啡植物中收集數據,研究人員在那裡將咖啡種植在現有柑桔樹旁。
“咖啡對感冒非常敏感,因此我們的想法是嘗試用另一棵可以遮蓋它的樹種來生長它。 此外,柑橘園還安裝了防凍系統,因此也可以保護咖啡。”羅蘭德說。
他們說,雖然出於實際原因,研究人員目前正在與柑橘一起種植咖啡,但這種組合有一天在經濟上可能是有利的。
“隨著我們對其進行更多的思考,我們還可以探索柑橘和咖啡的組合,將其作為佛羅里達州的一種可能的種植系統-也許是柑橘種植者可能考慮的未來選擇。 這是一個解決之道-必須解決不同的問題和後勤工作-但絕對值得探索。”威爾遜說。
除了研究咖啡植物的根部表現如何之外,研究人員還對佛羅里達州種植的咖啡的口味感到好奇。 他們正在計劃烘焙和沖泡測試批次。
“我們的研究小組已購買了微批量精密咖啡烘焙機。 我們很高興在我們生產的咖啡豆上嘗試各種烘焙方法,”羅蘭德說。
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超濾/ IFAS
www.ifas.ufl.edu