Det meste af verdens kaffe dyrkes i tropiske områder. Imidlertid kan et skiftende klima tillade, at kaffe vokser længere nordpå - for eksempel i Florida.
For at forstå, hvordan det kan fungere, dyrker forskere ved University of Florida allerede kaffeplanter ved UF / IFAS Plant Science Research and Education Unit, ca. 30 minutter syd for den største UF-campus i Gainesville.
Denne forskning kunne en dag producere en morgenkop med glæde med oprindelse i Sunshine State.
Et samarbejde mellem UF Herbert Wertheim College of Engineering og UF / IFAS, dette projekt er finansieret af et tilskud fra USDA National Institute of Food and Agriculture.
Klima
”Kaffe er en afgrøde af global interesse, der allerede står over for store udfordringer på grund af klimaændringer. På nuværende tidspunkt ved verden meget lidt om kaffeplanterødder, deres arkitekturer og deres funktion under klimaforandringer. Rødderne er nøglepunkter i denne proces, ”sagde Rowland.
Dog er rødder ikke lette at studere - og ikke kun fordi de er under jorden.
"De fleste metoder til at studere levende rødder involverer i sidste ende ødelæggelse af rødderne eller dyrkning af planter i et meget kunstigt laboratoriemiljø," sagde Chris Wilson, assisterende professor i agroøkologi i agronomiafdelingen, og medlem af kaffeforskningsteamet. Stefan Gerber, lektor i instituttet for jord- og vandvidenskab, er også en del af dette team.
For at forstå, hvordan kaffe vokser i marken, bruger forskerne minirhizotroner, klare plastrør med små kameraer indeni. Enhederne placeres under jorden sammen med planter for at optage billeder af deres rødder.
Minirhizotroner indsamler så meget information, at det ville tage meget lang tid for nogen at sigtes igennem det hele, sagde Rowland.
Hyperspektral billeddannelsessystem
Derfor samarbejder UF / IFAS-forskerne med Alina Zare og Sanjeev Koppal i College of Engineering for at anvende kunstig intelligens og maskinlæringsteknologi for at forbedre og fremskynde processen.
Zare vil udvikle kunstig intelligens tilgange til automatisk at behandle og forstå minirhizotron-billedet. Koppal vil udvikle nye computersynsbaserede hyperspektrale billeddannelsessystemer for at fange mere information om rødderne og jorden omkring dem, end der kan opnås fra nuværende minirhizotron-systemer.
Dette projekt er kun et eksempel på, hvordan UF-forskere bruger kunstig intelligens til at fremme Floridas landbrugssektor. Som en del af undersøgelsen sagde Zare, at forskerne vil bruge HiPerGator 3.0 supercomputeren til at teste algoritmerne, de udvikler til analyse af data fra minirhizotronerne. HiPerGator 3.0 er en del af $ 70 millioner partnerskabet mellem Nvidia og UF og vil føre til flere af disse AI-drevne forskningsprojekter på tværs af universitetet.
”Minirhizotron datasæt er ekstremt store, kræver masser af billedbehandling og er fyldt med enorm målevariabilitet i betragtning af de involverede små blænder. Alle disse problemer er modtagelige for maskinindlæringsmetoder, ”sagde Rowland. "Vi mener, at nuværende algoritmer under udvikling af vores samarbejde vil være i stand til at automatisere og fremskynde betydelige dele af dataindsamling fra minirhizotron-data."
Beskyttet af citrus
Minirhizotroner indsamler data fra kaffeplanterne, der vokser på UF / IFAS Plant Science Research and Education Unit, hvor forskerne har plantet kaffe sammen med eksisterende citrustræer.
”Kaffe er meget følsom over for kulde, så vores tanke var at forsøge at dyrke den med et andet træ, der kunne beskytte det. Derudover har citruslunden installeret frysebeskyttelsessystemer, så det også kan beskytte kaffen, ”sagde Rowland.
Mens forskerne dyrker kaffe sammen med citrus af praktiske årsager lige nu, kan kombinationen en dag være økonomisk fordelagtig, sagde de.
”Da vi tænkte mere over det, kunne vi også undersøge kombinationen af citrus og kaffe som et muligt beskæringssystem i Florida - måske en fremtidig mulighed, som citrusavlerne kunne overveje. Dette er en vej væk - forskellige spørgsmål og logistik skulle udarbejdes - men absolut værd at udforske, ”sagde Wilson.
Ud over at undersøge, hvordan deres kaffeplanters rødder fungerer, er forskerne også nysgerrige efter, hvordan deres Florida-dyrkede kaffe smager. De planlægger at stege og brygge en testbatch.
”Vores forskningsgruppe har erhvervet en mikrobatch-præcisionsrister. Vi er glade for at prøve forskellige ristningsmetoder på de kaffebønner, vi producerer, ”sagde Rowland.
For mere information:
UF / IFAS
www.ifas.ufl.edu