يُزرع معظم قهوة العالم في المناطق الاستوائية. ومع ذلك ، فإن تغير المناخ يمكن أن يسمح للبن بالنمو بعيدًا شمالًا - على سبيل المثال ، في فلوريدا.
لفهم كيفية عمل ذلك ، يقوم العلماء من جامعة فلوريدا بالفعل بزراعة نباتات البن في وحدة أبحاث وتعليم علوم النبات UF / IFAS ، على بعد حوالي 30 دقيقة جنوب حرم UF الرئيسي في Gainesville.
يمكن أن ينتج عن هذا البحث يومًا ما فنجان صباح من الفرح مع أصول في ولاية الشمس المشرقة.
تعاون بين كلية الهندسة UF Herbert Wertheim و UF / IFAS ، يتم تمويل هذا المشروع بمنحة من المعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية.
مناخ
"القهوة هي أحد محاصيل الاهتمام العالمي التي تواجه بالفعل تحديات كبيرة بسبب تغير المناخ. في الوقت الحاضر ، لا يعرف العالم سوى القليل جدًا عن جذور نباتات البن وبنيتها ووظيفتها في ظل ظروف تغير المناخ. قال رولاند إن الجذور هي النقاط الرئيسية في هذه العملية.
ومع ذلك ، ليس من السهل دراسة الجذور - ليس فقط لأنها تحت الأرض.
قال كريس ويلسون ، الأستاذ المساعد في علم البيئة الزراعية في قسم الهندسة الزراعية ، وعضو فريق أبحاث القهوة: "تتضمن معظم طرق دراسة الجذور الحية في النهاية تدمير الجذور أو زراعة النباتات في بيئة معملية اصطناعية للغاية". ستيفان جربر ، الأستاذ المشارك في قسم علوم التربة والمياه ، هو أيضًا جزء من هذا الفريق.
لفهم كيفية نمو القهوة في هذا المجال ، يستخدم الباحثون minirhizotrons ، وأنابيب بلاستيكية شفافة مع كاميرات صغيرة بداخلها. يتم وضع الأجهزة تحت الأرض بجانب النباتات لتسجيل صور لجذورها.
قال رولاند إن Minirhizotrons تجمع الكثير من المعلومات التي قد تستغرق وقتًا طويلاً جدًا حتى يقوم شخص ما بفحصها كلها.
نظام التصوير الفائق الطيفي
لهذا السبب يتعاون علماء UF / IFAS مع Alina Zare و Sanjeev Koppal في كلية الهندسة لتطبيق الذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا التعلم الآلي لتحسين هذه العملية وتسريعها.
سيطور Zare أساليب ذكاء اصطناعي لمعالجة وفهم صور minirhizotron تلقائيًا. ستطور Koppal أنظمة تصوير فائق الطيف تعتمد على رؤية الكمبيوتر للحصول على مزيد من المعلومات حول الجذور والتربة المحيطة بها مما يمكن الحصول عليه من أنظمة minirhizotron الحالية.
هذا المشروع هو مجرد مثال واحد على كيفية استخدام باحثي جامعة فلوريدا للذكاء الاصطناعي للنهوض بالقطاع الزراعي في فلوريدا. كجزء من الدراسة ، قال زاري إن الباحثين سيستخدمون الكمبيوتر الفائق HiPerGator 3.0 لاختبار الخوارزميات التي يطورونها لتحليل البيانات من minirhizotrons. يعد HiPerGator 3.0 جزءًا من شراكة بقيمة 70 مليون دولار بين Nvidia و UF وسيؤدي إلى المزيد من هذه المشاريع البحثية القائمة على الذكاء الاصطناعي في جميع أنحاء الجامعة.
"مجموعات البيانات Minirhizotron كبيرة للغاية ، وتتطلب الكثير من معالجة الصور ، ومحفوفة بتنوع هائل في القياس نظرًا للفتحات الصغيرة المعنية. قال رولاند: "كل هذه المشاكل قابلة للتكيف مع مناهج التعلم الآلي". "نعتقد أن الخوارزميات الحالية قيد التطوير من خلال تعاوننا ستكون قادرة على أتمتة وتسريع أجزاء كبيرة من جمع البيانات من بيانات minirhizotron."
محمية من الحمضيات
ستقوم Minirhizotrons بجمع البيانات من نباتات البن التي تنمو في وحدة أبحاث وتعليم علوم النبات في UF / IFAS ، حيث قام الباحثون بزراعة القهوة جنبًا إلى جنب مع أشجار الحمضيات الموجودة.
"القهوة حساسة جدًا للبرد ، لذلك كان تفكيرنا محاولة زرعها بشجرة أخرى يمكنها أن تحميها. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد في بستان الحمضيات أنظمة حماية من التجمد مثبتة ، بحيث يمكن أن تحمي القهوة أيضًا ، "قال رولاند.
وقالوا إنه بينما يزرع الباحثون القهوة جنبًا إلى جنب مع الحمضيات لأسباب عملية في الوقت الحالي ، قد يكون المزيج مفيدًا اقتصاديًا في يوم من الأيام.
"عندما فكرنا أكثر في الأمر ، يمكننا أيضًا استكشاف مزيج الحمضيات والقهوة كنظام محصول محتمل في فلوريدا - ربما يكون خيارًا مستقبليًا قد يفكر فيه مزارعو الحمضيات. هذا بعيد المنال - أسئلة مختلفة ولوجستيات يجب أن يتم حلها - لكنها بالتأكيد تستحق الاستكشاف ، "قال ويلسون.
بالإضافة إلى التحقيق في كيفية أداء جذور نباتات البن ، فإن الباحثين مهتمون أيضًا بمذاق القهوة المزروعة في فلوريدا. إنهم يخططون لتحميص وتخمير دفعة اختبارية.
"حصلت مجموعتنا البحثية على محمصة قهوة دقيقة. قال رولاند: "نحن متحمسون لتجربة طرق تحميص مختلفة على حبوب البن التي ننتجها".
لمزيد من المعلومات:
UF / IFAS
www.ifas.ufl.edu