Hầu hết cà phê trên thế giới được trồng ở các vùng nhiệt đới. Tuy nhiên, khí hậu thay đổi có thể cho phép cà phê phát triển xa hơn về phía bắc - ví dụ như ở Florida.
Để hiểu cách thức hoạt động của nó, các nhà khoa học của Đại học Florida đã trồng cây cà phê tại Đơn vị Giáo dục và Nghiên cứu Khoa học Thực vật UF / IFAS, cách khuôn viên chính của UF ở Gainesville khoảng 30 phút về phía nam.
Nghiên cứu này một ngày nào đó có thể tạo ra niềm vui vào buổi sáng với nguồn gốc từ Bang Sunshine.
Là sự hợp tác giữa Đại học Kỹ thuật UF Herbert Wertheim và UF / IFAS, dự án này được tài trợ bởi Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia USDA.
Khí hậu
“Cà phê là một loại cây trồng được quan tâm trên toàn cầu đang phải đối mặt với những thách thức lớn do biến đổi khí hậu. Hiện nay, thế giới biết rất ít về rễ cây cà phê, cấu trúc và chức năng của chúng trong điều kiện biến đổi khí hậu. Rễ là điểm mấu chốt trong quá trình này, ”Rowland nói.
Tuy nhiên, rễ không dễ nghiên cứu - và không chỉ vì chúng ở dưới lòng đất.
Chris Wilson, phó giáo sư nông học tại khoa nông học và là thành viên của nhóm nghiên cứu cà phê cho biết: “Hầu hết các phương pháp để nghiên cứu rễ sống đều liên quan đến việc phá hủy rễ hoặc cây đang phát triển trong môi trường phòng thí nghiệm nhân tạo. Stefan Gerber, phó giáo sư khoa đất và nước, cũng là một phần của nhóm này.
Để hiểu cách cà phê phát triển trên đồng ruộng, các nhà nghiên cứu đang sử dụng minirhizotron, ống nhựa trong có gắn camera nhỏ bên trong. Các thiết bị này được đặt dưới lòng đất bên cạnh cây trồng để ghi lại hình ảnh về bộ rễ của chúng.
Rowland nói: Minirhizotrons thu thập nhiều thông tin đến nỗi phải mất một thời gian dài để ai đó có thể sàng lọc hết.
Hệ thống hình ảnh siêu kính
Đó là lý do tại sao các nhà khoa học của UF / IFAS đang hợp tác với Alina Zare và Sanjeev Koppal tại Đại học Kỹ thuật để áp dụng trí tuệ nhân tạo và công nghệ máy học để cải thiện và tăng tốc quá trình đó.
Zare sẽ phát triển các phương pháp tiếp cận trí tuệ nhân tạo để tự động xử lý và hiểu hình ảnh minirhizotron. Koppal sẽ phát triển hệ thống chụp ảnh siêu kính viễn vọng dựa trên thị giác máy tính mới để thu thập nhiều thông tin về rễ và đất xung quanh chúng hơn những gì có thể thu được từ các hệ thống minirhizotron hiện tại.
Dự án này chỉ là một ví dụ về cách các nhà nghiên cứu UF đang sử dụng trí thông minh nhân tạo để thúc đẩy ngành nông nghiệp của Florida. Là một phần của nghiên cứu, Zare cho biết các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng siêu máy tính HiPerGator 3.0 để kiểm tra các thuật toán mà họ phát triển để phân tích dữ liệu từ các minirhizotron. HiPerGator 3.0 là một phần của mối quan hệ đối tác trị giá 70 triệu đô la giữa Nvidia và UF và sẽ dẫn đến nhiều dự án nghiên cứu dựa trên AI này trong toàn trường đại học.
“Các bộ dữ liệu của Minirhizotron cực kỳ lớn, đòi hỏi nhiều xử lý hình ảnh và có rất nhiều khả năng đo lường thay đổi do các khẩu độ nhỏ liên quan. Rowland cho biết tất cả những vấn đề này đều có thể giải quyết được đối với các phương pháp tiếp cận máy học. “Chúng tôi tin rằng các thuật toán hiện tại đang được phát triển bởi sự hợp tác của chúng tôi sẽ có thể tự động hóa và tăng tốc các phần đáng kể của việc thu thập dữ liệu từ dữ liệu minirhizotron.”
Che chở bởi cam quýt
Minirhizotrons sẽ thu thập dữ liệu từ các cây cà phê đang phát triển tại Đơn vị Giáo dục và Nghiên cứu Khoa học Thực vật UF / IFAS, nơi các nhà nghiên cứu đã trồng cà phê cùng với các cây có múi hiện có.
“Cà phê rất nhạy cảm với cái lạnh, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng sẽ cố gắng trồng nó với một cây khác có thể che chắn cho nó. Ngoài ra, vườn cam quýt có lắp đặt hệ thống bảo vệ đông lạnh, do đó cũng có thể bảo vệ cà phê, ”Rowland nói.
Trong khi các nhà nghiên cứu đang trồng cà phê cùng với cam quýt vì những lý do thực tế ngay bây giờ, sự kết hợp này một ngày nào đó có thể có lợi về mặt kinh tế, họ nói.
“Khi chúng tôi suy nghĩ nhiều hơn về nó, chúng tôi cũng có thể khám phá sự kết hợp giữa cam quýt và cà phê như một hệ thống cây trồng khả thi ở Florida - có lẽ là một lựa chọn trong tương lai mà những người trồng cam quýt có thể cân nhắc. Đây là một cách giải quyết - các câu hỏi và hậu cần khác nhau sẽ phải được giải quyết - nhưng chắc chắn đáng để khám phá, ”Wilson nói.
Ngoài việc tìm hiểu xem rễ cây cà phê của họ hoạt động như thế nào, các nhà nghiên cứu cũng tò mò về hương vị cà phê trồng ở Florida của họ như thế nào. Họ đang lên kế hoạch rang và nấu một mẻ thử nghiệm.
“Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã mua được một máy rang cà phê chính xác theo mẻ nhỏ. Chúng tôi rất hào hứng khi thử các phương pháp rang khác nhau trên hạt cà phê mà chúng tôi đang sản xuất, ”Rowland nói.
Để biết thêm thông tin:
UF / IFAS
www.ifas.ufl.edu