Tiina Roose

Risosfääri protsesside andmemahukas modelleerimine

Me sõltume mullast, mis on põllukultuuride kasvatamise alus ja pakub hulgaliselt „tasuta teenuseid“. Muld on hüdroloogilise süsteemi puhver, mis vähendab tunduvalt üleujutusohtu pärast tugevat vihma. Muld sisaldab ka väga suures koguses süsinikku, mis muidu satuks atmosfääri, kus see süvendaks kliimamuutusi. Projekti eesmärk oli töötada välja tipptasemel pildipõhine mudel mulla ja mulla-juurte vastastikmõju füüsikaliste ning keemiliste omaduste kohta, st risosfääri kvantitatiivne mudel, mis põhineb fundamentaalsetel teadusalustel. Selle loomiseks lõimiti omavahel uuenduslikud ja palju andmeid sisaldavad struktuursed ja keemilised kuvamismeetodid, eksperimentaalsed tegevused ning matemaatiliselt kindlad homogeniseerimise ja/või skaala muutmise tehnikad.

VäetiseAI

Põllumajanduses seistakse silmitsi raske katsumusega: kuidas kasutada väetisi nii, et saadaks suurt saaki, aga kõrvalmõju keskkonnale oleks minimaalne? Selles suuresti ilmastikust sõltuvas valdkonnas aitab ilmastikku arvestav väetamisstrateegia säilitada saagikust ja vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid. See on eriti oluline fosfor- ja lämmastikväetiste puhul, millel on suur keskkonnajalajälg. Üks viis selle saavutamiseks on rakendada täppispõllumajanduses uusi arvutustehnoloogiaid ja/või tehisintellekti.

Tulemus

Selliste keerukate suurte andmehulkadega mudelite väljatöötamine, mis simuleerivad väga täpselt risosfääri protsesse, võimaldas käsitleda mitut konkreetset teadusküsimust. Uuring aitab mõista, kuidas juurt ümbritsev muld ehk risosfäär toimib ja mõjutab mulla ökosüsteeme eri tasanditel. Projektis uuritakse seda, milline on juure-mulla mikromorfoloogia ja mükoriisade roll taimede toitainete omastamisel, samuti taimedest eritunud taimeliimi mõju mulla morfoloogiale ja mehaanikale ning sellest tulenevaid põllu- ja ökosüsteemitasandi mullafunktsioone. Uuringus pakutakse meetodeid, kuidas viia need teadmised ühe juure tasandilt juurestikusüsteemi, põllu ja ökosüsteemi tasandile, et prognoosida, kuidas kliimamuutused, eri mullamajandusstrateegiad ning sordiaretus mõjutavad mullaviljakust.

Mõju

Franklin D. Roosevelti 1937. aastal lausutud kuulsad sõnad „Rahvas, kes hävitab mulla, hävitab iseenda“ kehtivad tänapäevalgi. Rahvastiku suurenemise ja üleilmse soojenemise kontekstis mulla seisundi tähtsus üha kasvab. Üllataval kombel on meie teadmised mulla ja taimede vastastikmõjust üsna piiratud. Selle põhjuseks on asjaolu, et mulda on väga raske uurida, kuna see on läbipaistmatu ja habras ning mulla põhinähtustega on seotud eri ruumiskaalad.

Nüüd on meil vahendid, mille abil saame jälgida protsesse väikseimal vajalikul tasandil ja kanda tulemused suuremale tasandile üle. Nõnda loome mulla juurte protsesside jaoks uued tipptasemel mitmemõõtmelised mudelid. Selliste mudelitega leiab vastused järgmistele küsimustele. Kas juure arhitektuuri muutus oleks kasulik? Millised majandamisest tingitud muutused mulla struktuuris oleksid tulevikus kasulikud? Mil määral suudavad juured kohaneda mulla stressiga?