Poljoprivredno zemljište je često bojno polje u borbi protiv klimatskih promena. Solarni paneli i energetski usevi su u suprotnosti sa proizvodnjom hrane, dok dobronamerni politički izbori mogu stvoriti podsticaj za poljoprivrednike da obrađuju nove zemlje, oslobađajući još više gasa koji zadržava toplotu u atmosferu.
Zato se strategije za održiva goriva zasnovana na biljci fokusiraju na marginalna zemljišta — polja koja su previše teška za kultivaciju ili ne daju dovoljno dobre prinose da bi se smatrala profitabilnim.
Novi alat koji su razvili naučnici sa Univerziteta Viskonsin-Medison mogao bi da pomogne u oslobađanju te napetosti.
Predvođeni Janhua Ksijem i Tajlerom Larkom, istraživačima iz Centra za istraživanje bioenergije Velikih jezera, tim je koristio mašinsko učenje za mapiranje skoro 30 miliona hektara obradive zemlje u Sjedinjenim Državama napuštenih od 1980-ih, stvarajući alat koji bi mogao da vodi odluke o tome kako da uravnoteži proizvodnju energije i hrane.
Njihovi nalazi, objavljeni u časopisu Environmental Research Letters, uključuju do sada najdetaljnije mapiranje prethodno obrađenog zemljišta u SAD. Oni obezbeđuju rezoluciju napuštenog poljoprivrednog zemljišta na nivou polja koja bi se mogla koristiti za uzgoj useva kao što su trava ili sirak, koji mogu da zarobe ugljenik u tlu i služe kao sirovina za biogoriva i zamena za petrohemikalije.
„Ako možemo da razumemo gde su ova zemljišta i koje su karakteristike, zaista možemo razumeti njihov pravi potencijal za stvari kao što je ublažavanje klimatskih promena“, kaže Lark, naučnik iz Centra za održivost i globalnu životnu sredinu UV–Madison.
Lark, koji proučava promenu upotrebe zemljišta i njen uticaj na zemljište i vodne resurse, kaže da bi razumevanje moglo da se koristi za usmeravanje investicija u čistu energiju tamo gde imaju najmanju konkurenciju sa drugim korisnim upotrebama.
„To je ključna primena ovoga“, kaže Lark. „Bilo da se radi o solarnoj fotonaponskoj, ili agrivoltaici, ili razvoju celulozne bioenergije, ili samo obnovi prirodnih ekosistema: ove lokacije mogu biti odlični kandidati za mnoge od tih primena.
Studija je bila saradnja između istraživača na UV-Madison i Michigan State Universiti. Dobijeni podaci su javno dostupni u GLBRC-ovom interaktivnom atlasu poljoprivrednog zemljišta u SAD, koji takođe prikazuje trendove u širenju poljoprivrednog zemljišta i navodnjavanju.
Istraživači su se tradicionalno oslanjali na skupove podataka kao što je Popis poljoprivrede USDA, koji pruža procene poljoprivrednog zemljišta na nivou okruga u petogodišnjim intervalima i može se koristiti za procenu koliko je zemlje uzeto iz proizvodnje.
Ali do sada nije bilo načina da se tačno zna gde se ta zemlja nalazi ili kada je napuštena.
„Većina ovih procena je bila na nivou okruga“, kaže Lark. „Ovo je zaista najviša dostupna analiza rezolucije, gledajući pravo na pejzaž — polje po polje, jutar po jutar — gde se nalaze ove obradive zemlje.
Dok satelitski snimci postoje već decenijama, bez nedavnog napretka u računarstvu u oblaku, Lark kaže da je bilo nemoguće klasifikovati skoro 2 milijarde hektara zemlje u zajedničkom SAD.
Da bi napravio analizu tima, Ksie, sada profesor na Univerzitetu u Oklahomi, koristio je postojeće podatke o zemljišnom pokrivaču da obuči računar da čita te slike i prepoznaje obrasce kultivacije. Istraživači su zatim imali taj algoritam da analizira satelitske podatke od 1986. do 2018. i kategorizuje svaki piksel da bi utvrdio da li je kultivisan.
Rezultati precizno predviđaju preciznu lokaciju napuštenih usjeva devet puta od 10 i čak mogu odrediti godinu kada su napušteni sa oko 65% tačnosti.
Tim je otkrio da je više od 30 miliona hektara obradive zemlje napušteno tokom te 32 godine. Većina napuštenog zemljišta bila je koncentrisana u Velikim ravnicama i duž reke Misisipi između južnog Ilinoisa i Meksičkog zaliva.
Tih 30 miliona hektara ne uključuje urbanizovano zemljište, za koje Lark kaže da je malo verovatno da će se ikada vratiti na obradu. Od tog napuštenog obradivog zemljišta, više od polovine se pretvorilo u pašnjake ili travnjake, a oko trećine je bilo grmlje, šuma, močvarno zemljište ili golo zemljište.
Lark je bio iznenađen kada je otkrio da je manje od petine napuštenog zemljišta upisano u formalni program očuvanja, kao što je USDA-in Program rezervi za očuvanje, koji plaća farmerima da izuzmu ekološki osetljiva zemljišta iz proizvodnje. To znači da bi se više zemlje nego što se ranije mislilo moglo iskoristiti za uzgoj bioenergetskih useva.
„Mnoge pretpostavke su bile da se ova bivša obradiva zemlja u velikoj meri preklapala sa formalnim programima očuvanja“, kaže Lark. „Ali videli smo da su to skoro potpuno različiti bazeni.“
Istraživači sada mogu da koriste dobijene podatke da modeliraju koliko bi se biomase moglo uzgajati na ovim zemljištima, kao i njihov potencijal da zarobe ugljen-dioksid iz atmosfere u tlu.
Studija ne objašnjava zašto su zemlje napuštene. „Sledeći korak je da otkrijemo vozače“, kaže Lark.
Da bi to uradio, Lark kaže da tim može da izvuče druge informacije kao što su socioekonomski podaci i poreska evidencija da bi stekli bolji uvid u ono što se dešava na nivou parcele – na primer, da li je farmer izbacio jedno polje iz proizvodnje ili prodao celu farmu – i iskoristite to da identifikujete potencijalnu upotrebu zemljišta.
„Ako uzgajaju gomilu sena, to se verovatno lakše prilagođava sirovinama celuloznog biogoriva, jer oni možda već imaju opremu… i tada biste mogli da požnjete nešto poput trave“, kaže Lark. „Ako je to negde gde više uopšte nema poljoprivredne proizvodnje, možda bi bilo teže to uraditi, ali možda više odgovara za solarnu ratu.“
