由香港科技大學(xué)（科大）領(lǐng)導(dǎo)的一支國際研究團(tuán)隊(duì),，以人工智能技術(shù)（AI）研發(fā)出一個機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能有效促進(jìn)全球農(nóng)田的氨減排,。該研究發(fā)現(xiàn),，目前農(nóng)田所排放的氨氣量（ ammonia ） （ NH3 ）不但較預(yù)期為低,，更發(fā)現(xiàn)采用優(yōu)化的施肥管理能降低農(nóng)田氨排放總量達(dá)38%，有助全球各地制定合適的減氨策略,，并為落實(shí)聯(lián)合國“永續(xù)發(fā)展目標(biāo)”當(dāng)中有關(guān)確保糧食安全,、消除饑餓，以及促進(jìn)永續(xù)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)帶來新希望,。科大研究團(tuán)隊(duì)成員:（左起）環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展學(xué)部系主任及講座教授劉啟漢教授,、理學(xué)院數(shù)學(xué)系及跨學(xué)科學(xué)院環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展學(xué)部的講座教授馮志雄教授、新興跨學(xué)科領(lǐng)域?qū)W部研究生李庚及數(shù)學(xué)系副研究員張煦國博士,。
多種農(nóng)業(yè)及工業(yè)過程所釋放的氨,，會污染空氣和水質(zhì)，影響生態(tài)環(huán)境及人類健康,。雖然氨并非溫室氣體,，但進(jìn)入土壤或大氣后,，會形成一氧化二氮等化合物，成為強(qiáng)效溫室氣體,，引致氣候變化,。三大主要農(nóng)作物包括水稻、小麥和玉米皆釋放的氨氣,，已占全球農(nóng)田氨排放總量的一半,。隨著人口及糧食需求的持續(xù)增長，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田氨減排成為了全球可持續(xù)發(fā)展亟待解決的難題之一,。然而,，現(xiàn)時全球欠缺準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，各國很難實(shí)施適合本國具體情況的有效減排策略,。有見及此,，科大理學(xué)院數(shù)學(xué)系兼跨學(xué)科學(xué)院環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展學(xué)部講座教授馮志雄教授，聯(lián)同南方科技大學(xué)（南科大）鄭一教授,，領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)收集并分析全球不同地區(qū)于1985年至2022年間的田間觀測數(shù)據(jù),，并制成數(shù)據(jù)庫。團(tuán)隊(duì)利用AI及相關(guān)數(shù)據(jù),，研發(fā)出一個能預(yù)測農(nóng)田氨排放率的機(jī)器學(xué)習(xí)模型,，并分析氣候、土壤特質(zhì),、農(nóng)作物種類,，以及灌溉、施肥及耕作等人為管理因素對氨排放的影響,。該模型更能按不同地區(qū)的情況,，建議最合適的施肥管理方針。例如,，研究發(fā)現(xiàn),，由于溫度最影響亞洲地區(qū)小麥種植產(chǎn)生的氨排放率，面對全球暖化帶來的影響,，76%位于亞洲的小麥田,，可透過施用高效肥（enhanced-efficiency fertilizers ）去降低氨排放量。AI模型發(fā)現(xiàn),，倘世界各國以AI優(yōu)化施肥管理的方針去減低氨排放,，例如調(diào)整施肥時間、使用特定的肥料以及實(shí)施適當(dāng)?shù)姆N植和耕作方法等,，可將該三種主要農(nóng)作物的氨排放量減低約38%,。當(dāng)中，亞洲地區(qū)有最高的緩減潛力,，其次則為北美及歐洲,。由于研究預(yù)測,，全球農(nóng)田氨排放總量于2030-2060年的30年間將增長約4%至5.5%，意味即使只發(fā)揮少部分優(yōu)化施肥管理的緩減潛力,，仍能有效抵銷氨排放的增長,。馮教授表示：“世界各國于處理全球減氨排放議題上仍然面臨不少挑戰(zhàn)，例如成本高昂及農(nóng)地規(guī)模偏小等,。是次研究清晰勾劃了全球氨氣排放的現(xiàn)況,，讓各國可制定相應(yīng)對策，從而防治霧霾,，并保障糧食安全,。同時，此研究亦展示了大數(shù)據(jù)與AI科技對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的巨大潛能,?！?/section>研究成果已于科學(xué)權(quán)威《自然》學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。除科大與南科大外,，團(tuán)隊(duì)成員還包括天津大學(xué),、科羅拉多州立大學(xué)、北京大學(xué),、北京大學(xué)深圳研究生院,、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、北京林業(yè)大學(xué)及康奈爾大學(xué),。
來源丨香港科技大學(xué)
編輯丨農(nóng)財(cái)君
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