数字工具可以改变农业使其更具环境可持续性

农业生产者面临双重挑战，即为不断增长的世界人口增加产量，同时减少对环境的负面影响。数字技术和人工智能可以促进可持续生产，但农民在决定是否采用这些工具时必须权衡机遇和风险。

在一篇新的农业经济学论文中，伊利诺伊大学的科学家提出了一种研究方法来衡量生产者采用与数字农业相关的新技术的意愿。

该论文概述了美国农业面临的一些可持续性挑战，以及为什么很难用传统技术应对这些挑战，农业和消费者经济学(ACE)杰出教授兼可持续发展、能源和环境研究所所长MadhuKhanna解释说(iSEE)在我的U。

“数字和人工智能技术可以在推动我们走向更可持续的未来方面发挥作用，但在使用方面存在障碍，”卡纳说。“农民通常对采用新技术持谨慎态度，直到好处得到充分证明并且不确定性减少，并且他们看到他们的邻居和其他同行采用新技术。”

该论文的作者包括农业经济学家、工程师、计算机科学家和环境科学家。所有这些都是数字农业中心(CDA)和美国农业部国家粮食与农业研究所/美国国家科学基金会在伊利诺伊大学的AIFARMS研究所的一部分。这些项目的目标是促进人工智能在可持续农业未来的应用农业。

数字技术可以汇集大量信息并提供针对特定地点的管理指南，有助于提高生产效率并减少对环境的危害。例如，精确灌溉系统可以监测作物和土壤状况，以确保针对特定地点进行灌溉。人工智能可以提供有关作物健康和土壤肥力的信息，以帮助调整投入施用率并减少氮流失。

数字技术还可以帮助解决农业劳动力短缺问题。在树冠下移动的小型机器人可以进行特定地点的施肥、播种、诊断和机械除草，以减少农药的使用。树冠下机器人还可以在行间播种覆盖作物，有助于改善土壤健康。

虽然这些创新工具可能会带来诸如降低成本和提高产量等好处，但它们也需要前期投资，农民必须掌握新的技能和知识才能操作它们。许多数字技术仍处于早期发展阶段，立竿见影的效果可能并不明显。研究人员表示，可用于奖励农民提供的生态系统服务的计划有限，而且通常这些计划不足以支付采用成本。

“现有研究表明，除了经济因素外，行为因素在技术采用中也起着重要作用。即使某些东西看起来有利可图，但往往存在隐藏成本或隐藏障碍，例如对风险的担忧或可能需要多长时间才能获得回报。在我们考虑实施这些新技术时，考虑所有这些行为因素很重要，”Khanna说。

虽然其他研究侧重于已经发生的技术采用，但Khanna和合著者提出了一种新方法，使研究人员能够根据动态分析预测采用意愿。

“我们建议将基于调查的方法与空间和时间计算机模拟方法相结合，我们可以在其中模拟采用决策对生态系统的影响。这使我们能够捕获今天的决策和明天的环境结果之间的反馈循环，然后影响后续决策，“ACE副教授兼该论文的共同作者ShadiAtallah说。

“例如，从长远来看，通过使用机器人进行非化学除草来管理除草剂抗性说明了成本和收益是如何动态变化的。结果受到农民做出的决定以及他们的邻居做出的决定的影响，”Atallah补充道。

在调查中，农民会收到描述各种情况的选择卡——邻居在做什么、杂草的程度、技术成本和其他因素。每个参与者都会得到一组卡片，这些卡片呈现不同的组合。然后将调查数据与基于主体的建模相结合，后者捕获农民层面而非人口层面的个体差异。然后，计算机模拟模拟农民在这些不同场景中的决策随时间的动态影响。

“简而言之，我们提倡从静态分析转向更具空间动态的采用分析，我们进行了计算实验，研究政策将如何影响技术的采用以实现更可持续的农业，”Atallah总结道。

研究人员目前正在对农民进行随机抽样调查，了解覆盖作物采用新技术的情况。