近年来，普渡大学的KatyRainey和KeithCherkauer致力于根据印第安纳州的无人机图像预测大豆生物量。

“我们现在正在将该能力扩展到该地区的所有公共大豆育种计划，”农学教授Rainey说，他也是Purdue大豆中心的负责人。很快，她和Cherkauer将开始接收无人机图像，该图像是从育种者在美国中北部地区11个州种植的1,200种大豆品种中收集的。

“在普渡大学，我们将对图像进行所有处理和修改以预测生物量，”她说。这项工作是SOYGEN3(跨环境的科学优化产量收益)项目的一部分，该项目由包括普渡大学在内的八所大学组成。

“该实验的总体目标是开发方法和模型，用于选择在气候变化情景下未来极端环境中高产的大豆，”Rainey说。“我们知道，未来我们种植大豆的环境与现在不同，因为气候正在发生变化。气候变化也会导致更多的极端天气。”

该项目利用名为PlotPhenix的软件，该软件可将航拍的作物照片快速转换为植物育种、作物建模和精准农业的有用信息。Rainey和Cherkauer，农业和生物工程教授，普渡大学博士。ProgenyDroneInc.首席执行官AnthonyHearst校友于2022年获得PlotPhenix专利。

“我对用水很感兴趣、环境的影响以及大面积测量和模拟大豆的能力很感兴趣，”同时负责印第安纳水资源研究中心的切尔考尔说。“拥有更远的位置会增加我们拥有一系列环境条件的可能性。”

例如，明尼苏达州的大豆育种者和农民种植的遗传种群与印第安纳州的不同，后者需要更耐热的品种。但即使年平均降水量相同的地区也可能经历截然不同的年份。

“我们在印第安纳州可能会遇到干旱，而堪萨斯州东部可能会有一个正常的年份。能够进入这么多可能经历平均天气条件和干燥条件的地方，我们可以扩展图像分析和我们正在构建的模型我们现在所做的，”Cherkauer说。

东堪萨斯州的降水量与印第安纳州、伊利诺伊州和密苏里州大致相同。但堪萨斯州西部的降水量大约是后者的一半。在这方面，它类似于内布拉斯加州中西部、达科他州和明尼苏达州西部。

“除了种子生产和沙质土壤生产外，印第安纳州几乎完全靠雨水灌溉。伊利诺伊州也将是类似的情况。当你进入爱荷华州时，他们开始看到更多的灌溉，”切尔考尔说。

Cherkauer是GRYFN的联合创始人，GRYFN是普渡大学的一家附属公司，为该项目提供了一种新型无人机。新平台的校准飞行已经在普渡大学农学研究和教育中心开始，该中心是一个占地1,600英亩的农场设施，位于校园西北7英里处。

SOYGEN3合作将驾驶无人机收集红色、绿色和蓝色(RGB，或真彩色，普通相机拍摄的类型)图像。

“SOYGEN3是关于在不同地点使用相对便宜的相机和硬件系统，”Cherkauer说。但Purdue无人机也将携带多光谱和热像仪，产生更好的数据集，可以为他们的SOYGEN3合作伙伴提供建议。

这些数据可能有助于美国保持其作为世界主要大豆生产国的地位。2022年的收入超过660亿美元。根据美国农业部对外农业服务局的数据，这包括超过340亿美元的出口额。

“这是一种独特的作物，因为它对未来的蛋白质食品安全非常重要，”雷尼说，他在《种子世界》杂志最新一期的封面故事中占据了显着位置。然而，大豆主要用于工业用途，这意味着人们只消费其产量的一小部分。

“你可能偶尔会吃豆腐或毛豆等传统大豆食品。但在大多数情况下，全球95%的大豆被用来喂养鸡和猪，它们是这条食物链的基础，”Rainey说。

为了维持大豆的蓬勃发展，研究人员需要更深入地了解天气和气候在涉及遗传变异的一系列环境中如何影响产量。育种者将能够选择大豆品种。

“遗传变异是关键，因为私营部门的育种者或育种组织使用我们产生的数据的最明显方式就是所谓的基因组预测，”Rainey解释说。

鉴于整个大豆基因组的足够数据，基因组预测允许育种者创建一个统计模型来预测10,000个未经测试的品系的产量。

“但基因组预测模型需要根据环境进行校准，并且其中的信息比目前的信息更多，”Rainey说。还需要一个包括生物量预测的模型。此类模型基于无人机图像和遗传学。

“在我的实验室，我们致力于整合这些信息。我们几乎是唯一一家在大豆的公共和私营部门这样做的人，”她说。

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