Det mesta av världens kaffe odlas i tropiska områden. Ett förändrat klimat kan dock tillåta kaffe att växa längre norrut - till exempel i Florida.
För att förstå hur det kan fungera odlar forskare vid University of Florida redan kaffeplantor vid UF/IFAS Plant Science Research and Education Unit, cirka 30 minuter söder om UF: s huvudsakliga campus i Gainesville.
Denna forskning kan en dag ge en morgonkopp av glädje med ursprung i Sunshine State.
Ett samarbete mellan UF Herbert Wertheim College of Engineering och UF/IFAS, detta projekt finansieras av ett bidrag från USDA National Institute of Food and Agriculture.
Klimat
”Kaffe är en skörd av globalt intresse som redan står inför stora utmaningar på grund av klimatförändringar. För närvarande vet världen väldigt lite om kaffeväxtrötter, deras arkitekturer och deras funktion under klimatförändringsförhållanden. Rötterna är viktiga punkter i denna process, säger Rowland.
Rötter är dock inte lätta att studera - och inte bara för att de är under jorden.
"De flesta metoder för att studera levande rötter innebär i slutändan att förstöra rötterna eller växa växter i en mycket artificiell laboratoriemiljö", säger Chris Wilson, biträdande professor i agroekologi på agronomiavdelningen, och medlem i kaffeforskningsteamet. Stefan Gerber, docent på avdelningen för mark- och vattenvetenskap, ingår också i detta team.
För att förstå hur kaffe växer på fältet använder forskarna minirizotroner, klara plaströr med små kameror inuti. Enheterna placeras under jord tillsammans med växter för att spela in bilder av deras rötter.
Minirhizotroner samlar in så mycket information att det skulle ta väldigt lång tid för någon att bläddra igenom allt, sa Rowland.
Hyperspektralt avbildningssystem
Det är därför UF/IFAS -forskarna samarbetar med Alina Zare och Sanjeev Koppal vid College of Engineering för att tillämpa artificiell intelligens och maskininlärningsteknik för att förbättra och påskynda processen.
Zare kommer att utveckla metoder för artificiell intelligens för att automatiskt bearbeta och förstå minirhizotron -bilderna. Koppal kommer att utveckla nya datorvisionsbaserade hyperspektrala bildsystem för att fånga mer information om rötterna och jorden som omger dem än vad som kan erhållas från nuvarande minirhizotronsystem.
Detta projekt är bara ett exempel på hur UF -forskare använder artificiell intelligens för att främja Floridas jordbrukssektor. Som en del av studien sa Zare att forskarna kommer att använda HiPerGator 3.0 superdator för att testa algoritmerna de utvecklar för att analysera data från minirizotronerna. HiPerGator 3.0 är en del av partnerskapet på 70 miljoner dollar mellan Nvidia och UF och kommer att leda till fler av dessa AI-drivna forskningsprojekt över hela universitetet.
”Minirhizotron -datamängder är extremt stora, kräver mycket bildbehandling och är fyllda med enorma mätvariationer med tanke på de små bländarna. Alla dessa problem är mottagliga för metoder för maskininlärning, säger Rowland. "Vi tror att nuvarande algoritmer under utveckling av vårt samarbete kommer att kunna automatisera och påskynda betydande delar av datainsamling från minirhizotron -data."
Skyddad av citrus
Minirhizotrons kommer att samla in data från kaffeplantorna som växer vid UF/IFAS Plant Science Research and Education Unit, där forskarna har planterat kaffe tillsammans med befintliga citrusträd.
”Kaffe är mycket känsligt för kyla, så vår tanke var att försöka odla det med ett annat träd som kan skydda det. Dessutom har citruslunden installerat frysskyddssystem så att det också kan skydda kaffet, säger Rowland.
Medan forskarna odlar kaffe tillsammans med citrus av praktiska skäl just nu, kan kombinationen en dag vara ekonomiskt fördelaktig, sa de.
”När vi tänkte mer på det kunde vi också utforska kombinationen av citrus och kaffe som ett möjligt odlingssystem i Florida - kanske ett framtida alternativ som citrusodlarna kan överväga. Det här är en väg bort - olika frågor och logistik måste utarbetas - men definitivt värt att utforska, säger Wilson.
Förutom att undersöka hur deras kaffeväxters rötter fungerar, är forskarna också nyfikna på hur deras Florida-odlade kaffe smakar. De planerar att rosta och brygga ett testparti.
”Vår forskargrupp har förvärvat en mikrosats med precisions kaffebrödare. Vi är glada att prova olika rostningsmetoder på kaffebönorna vi producerar, säger Rowland.
För mer information:
UF/IFAS
www.ifas.ufl.edu