Friss kutatási eredmények szerint műholdas távérzékelési eszközökkel lehetséges a haszonnövények tápanyagtartalmának meghatározása, új perspektívát nyitva a mezőgazdaságban. A projekt az Európai Űrügynökségnek (ESA) a földmegfigyelési módszerek tudományos és társadalmi hasznosítását elősegítő programja (FutureEO) támogatásával zajlott, és érdekes eredményeket hozott.
Világszerte sokan szenvednek az alultápláltság különféle formáitól. A mikroelemek, például a kalcium és a kálium hiányából adódó alultápláltság több mint kétmilliárd embert, a Föld népességének több mint egynegyedét érinti. Ez a fajta alultápláltság különösen azok számára jelent problémát, akik korlátozottan férnek hozzá a tápanyagban gazdag élelmiszerekhez. A jelenséget néha „rejtett éhségnek” is nevezik, mert bizonyos esetekben az emberek elegendő kalóriát fogyasztanak ugyan, de valójában nem jutnak elegendő alapvető tápanyaghoz és vitaminhoz. Ez súlyos egészségügyi problémákhoz, korai halálozáshoz is vezethet. A világ népességének növekedése és az éghajlatváltozás is egyre égetőbbé teszi az élelmezésbiztonság kérdését.
Ezért is különösen fontos, hogy az alapvető és széles körben felhasznált élelmiszer-alapanyagok, mint például a rizs, a szója, a kukorica és a búza a lehető legtáplálóbbak legyenek. A kutatások azt mutatják, hogy az európai Copernicus program Sentinel-2 optikai földmegfigyelő műholdjaitól, valamint a 2019-ben felbocsátott olasz PRISMA (PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa) műholdtól származó adatok alkalmasak az alapvető mezőgazdasági haszonnövények tápanyagtartalmának nyomon követésére. Ez segíthet a gazdálkodóknak abban, hogy megfelelő lépéseket tegyenek terményeik minőségének javítására, még a vegetációs időszakban.
A növények tápanyagtartalmát hagyományosan a betakarítás időszakában, laboratórium mérések segítségével elemzik. Ezekkel két fő probléma van: egyrészt költségesek és csak korlátozott mintára alkalmazhatók, másrészt utólag szolgáltatnak adatokat, tehát a növények adott növekedési időszakában már nem lehet beavatkozni, például műtrágyázással. Mindennek a megoldására kezdtek kutatásokba a hollandiai Twente Egyetem és az Olasz Nemzeti Kutatási Tanács (CNR) munkatársai, akik a műholdas távérzékeléssel nyert adatok alkalmazásának lehetőségeit vizsgálták. A műholdfelvételek révén nagy területekről, homogén módon lehet információt gyűjteni, ráadásul a növények növekedésének korai időszakában is.
A legtöbb optikai műholdas érzékelő néhány széles spektrális sávot használ, amelyek nem érzékenyek a növények tápanyagtartalmára. Az Olasz Űrügynökség (ASI) PRISMA műholdján elhelyezett innovatív, 240 különböző keskeny hullámsávban (színben) működő hiperspektrális műszer, valamint a Copernicus Sentinel-2 műholdpáros 13 sávban működő multispektrális kamerája együtt azonban érzékeny a tápanyagtartalommal kapcsolatos jellemzőkre, így ezen adatok kombinálása lehetőséget teremt újfajta mérések elvégzésére.
A HyNutri (Sensing Hidden Hunger with Sentinel-2 and Hyperspectral) projekt kutatócsoportja az olaszországi Pó-völgyben választott ki egy vizsgálati helyszínt, ahol az eljárást a gyakorlatban tesztelték. Négy növényre összpontosítottak: kukoricára, rizsre, szójára és búzára. Összehasonlították a műholdas adatokban a tápanyagokra, például foszforra, magnéziumra, cinkre és káliumra vonatkozó jeleket a laboratóriumi terménymintákban mért tápanyag-koncentrációkkal. Eredményeiket a Remote Sensing of the Environment című folyóiratban publikálták.
Ezek voltak az első kísérletek, hogy földmegfigyelő műholdas adatokat használjanak élelmiszernövények tápanyagtartalmának meghatározására. Az eredmények bizonyos tápanyagok, mint a a kálium, a foszfor tekintetében, a magnézium és a vas tekintetében különösen biztatóak, elsősorban a szójával és a búzával kapcsolatban. A kutatás végül elvezethet ahhoz, hogy a gazdálkodók még a vegetációs időszakban beavatkozhassanak, ha a terméssel kapcsolatban túlságosan alacsony várható tápanyagtartalmat mérnek. Másrészt a kormányzati szervek és az élelmezéssel foglalkozó nemzetközi szervezetek széles körű információhoz juthatnak, elősegítve, hogy elegendő mennyiségű tápanyagot biztosítanak az érintett lakosság számára. A probléma különösen egyes afrikai országokat érint, ahol az élelmezésben a makro- és mikrotápanyag-hiány gyakoribb.
Ami a Copernicus program jövőbeli terveit illeti, már készül a CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission) nevű új, hiperspektrális távérzékelésre alkalmas új műholdas küldetés, amely a jelek szerint már a növények tápanyagtartalmának meghatározására is bevethető lesz.
Kapcsolódó linkek:
- Mezőgazdasági termények tápanyagtartalmának mérése a világűrből (ESA)
- A HyNutri projekt leírása (ESA)
- HyNutri honlap (Universiteit Twente)