Door het grote gebruik van water in de landbouw, veel gemeenschappen in Californië hebben geen stromend water meer, en instortende watervoerende lagen hebben ervoor gezorgd dat wegen en gebouwen enkele meters zijn weggezakt. Professor David Ebert, hoogleraar elektrotechniek en computertechniek aan de Purdue University, gebruikt gegevens die zijn verzameld op landbouwlocaties om op deze problemen te reageren.

Met deze gegevens, onderzoekers werken aan het maken van software die de complexe relaties tussen landbouw en schaarste aan hulpbronnen zou vereenvoudigen. Deze software staat op een desktop of mobiel apparaat voor gebruik in het veld en zou het voor boeren gemakkelijker maken om beslissingen te nemen die langetermijnoplossingen voor problemen van waterschaarste in de landbouw bevorderen; het wordt een gezamenlijk besluitvormingssysteem tussen mens en computer genoemd.

"We proberen telers te helpen bruikbare informatie te krijgen om hun praktijken te verbeteren voor zowel economische als ecologische duurzaamheid. " zegt Ebert. "We proberen een zee van gegevens te nemen en deze om te zetten in beslissingen die mensen moeten nemen, zodat ze betere, effectievere beslissingen."

Het team hoopt hun doelen te bereiken door samen te werken met telers van gewassen die het hele jaar door leven, bekend als meerjarige gewassen. Veel voorkomende meerjarige gewassen zijn druiven, appels, bananen, asperges en amandelen. De onderzoekers bespreken met telers welke problemen ze hebben met waterschaarste en pakken de problemen aan met verschillende bedrijfspraktijken en commercialiseringsmodellen. als laatste, het team zal huidige en in behandeling zijnde gegevens van deze telers en andere partners verwerken en omzetten in bruikbare informatie voor landbouwproducenten en andere besluitvormers.

Ontdekkingspark, een onderzoekspark in Purdue dat gespecialiseerd is in interdisciplinair onderzoek, financiert het project via de Big Idea Challenge, een programma dat middelen biedt aan interdisciplinaire teams met innovatief onderzoek.

Als het gaat om het optimaliseren van hulpbronnen in de landbouw, een gebrek aan water was een natuurlijke start voor Ebert en zijn team. Volgens Ebert, 80 procent van het waterverbruik in Californië gaat naar de landbouw, en slechts 0,6 procent reductie van dit landbouwgebruik zou een jaar lang in de waterbehoefte van Los Angeles voorzien.

"Het is echt een wedstrijd van middelen, " zegt Jao Surakitbanharn, een Purdue-onderzoeksanalist die aan het project werkt. "Zelfs de kleinste hoeveelheid waterbesparing heeft enorme gevolgen."

Het onderzoek richt zich op meerjarige gewassen zoals druiven en noten omdat die gewassen "nog ingewikkelder besluitvormingsomgevingen zijn. Je begint niet elk jaar met een schone lei, " zegt Ebert

Aanvullend, Ebert merkt op dat noot, wijn- en druivenoogsten dragen meer dan $ 250 miljard bij aan de uiteindelijke marktwaarde aan de economie van de Verenigde Staten. Daarom, een vermindering van het beschikbare water kan nadelige economische gevolgen hebben voor de productie van deze producten, inclusief banenverlies en vernietiging van de gemeenschap.

"Door achter noten aan te gaan, druiven en wijndruiven, dit zijn gewassen waar de waarde van het gewas erg hoog is, zodat de impact die we kunnen hebben gemakkelijk kan worden omgezet in een toename van de winst, ' zegt Ebert.

De aanpak van Ebert komt voort uit het begrip hoe data en technologie kunnen worden omgezet in informatie die mensen helpt betere beslissingen te nemen. Om dit te doen, zijn team zal plantenwetenschap moeten combineren, bodem, hydrologie en de marktfactoren voor de gewassen. Ze combineren dan gegevens, modellen en bedrijfspraktijken om een ​​oplossing te vinden om dit alles aan te pakken. Ebert is van plan om de bevindingen van kleine schaal op grote schaal toe te passen. Het team zal hun bevindingen en aanpak uitleggen aan lokale telers, hen in staat stellen hun praktijken te veranderen en met beleid te komen om deze praktijken te ondersteunen.

Het team richt het grootste deel van zijn onderzoek op het westen van de Verenigde Staten, omdat dat gebied de meeste problemen heeft met droogte. Een van de partners van het team is Robert Biale Vineyards in Napa, Californië. Bob Biale, een van de oprichters van de wijngaard, zegt dat het werk van het team het wijngaardbeheer naar een ander niveau heeft getild.

"Vanwege de kennis van David en zijn team van een werkende wijngaard, dit systeem heeft voor ons het verschil gemaakt en is een geweldig hulpmiddel omdat het ons het extra vertrouwen geeft dat we nodig hebben om onze productiedoelen te halen, " hij zegt.

De onderzoekers werken ook samen met Huber's Orchard, Wijnmakerij en wijngaarden in Borden, Indiana. Wijnhuizen en boomgaarden in gebieden zoals Indiana hebben vaak het probleem van te veel water, maar de besluitvormingstechnologie kan nog steeds van toepassing zijn.

Samenwerken met telers is essentieel voor dit project; het kunnen verzamelen van gegevens bij de bron en het begrijpen van problemen op operationeel niveau is zeer nuttig voor onderzoekers. Daarom, partners van het team zijn onder meer druivenboeren, de Almond Board of California en wijngaardeigenaren.

"We zijn er om naar hen te luisteren over hun probleem en hen te helpen het aan te pakken, ', zegt Surakitbanharn.

Ebert en zijn team hebben ook verschillende staatsuniversiteiten in Californië kunnen ontmoeten die connecties of ervaring hebben met irrigatie, gewasteelt en wijnbedrijfsbeheer.

Interdisciplinair onderzoek is een belangrijk onderdeel van het onderzoek, het team bestaat dus uit beleidsexperts, bodemkunde, plantenwetenschap, voedingswetenschap, sensortechnologie, milieutechniek, data-analyse en agrarische zaken.

Het overkoepelende doel van het team is het optimaliseren van middelen. Ze willen langetermijnoplossingen voor de problemen veroorzaakt door schaarste, benadrukt het belang van het niet verspillen van middelen.

"Hoe minder je dingen verspilt omdat je weet wat de impact zal zijn, hoe beter het zowel ecologisch als economisch is, ' zegt Ebert.

Door de financiering van de Big Idea Challenge, het team heeft Californië al kunnen bezoeken om met telers te praten over problemen waarmee de landbouwproductie wordt geconfronteerd en om bestaande sensorgegevens te bekijken.

"Zonder de financiering van het Grote Idee, we zouden deze verbindingen niet hebben kunnen maken om ons onderzoek uit te breiden", zegt Surakitbanharn.

Het einddoel van de onderzoekers is het ontwikkelen van een gezamenlijk besluitvormingssysteem met menselijke computers voor telers om hen te helpen betere beslissingen te nemen met betrekking tot hun landbouwpraktijken. Het besluitvormingssysteem zal een grafische interface zijn waarmee gebruikers gemakkelijk informatie kunnen zien en analyseren. Het systeem zal een vloeiende en natuurlijke manier zijn om telers de informatie te geven die ze nodig hebben en ook hun feedback in het systeem te zetten, die de analyse zal verfijnen voor verder gebruik.