从田间到天空：创新研究助力预测大豆油脂及蛋白质含量

 　　2022年，由美国北中部大豆研究项目（NCSRP）资助的中西部种植综合数据库项目正式启动。 
　　历经三年时间，项目从农户协作、数据采集、样本分析，逐步扩展至卫星技术应用，将前沿科技与一线种植生产紧密结合，实现了“从田间到天空”的跨越。
 
　　01
 
　　初见成果
 
　　该项目采集了美国中西部及南部13个州近400块田地的数据，结合卫星影像建立了综合数据库，从而开发出预测工具，用于识别大豆田间籽粒油脂与蛋白质含量较高的区域。
 
　　2022-2024年生长季，研究团队在田间多点采集了产量数据、作物管理实践情况及气象信息，对大豆样品的油脂及蛋白质含量特点进行了分析，并根据数据差异，考量大豆生长天数、降水情况、温度等相关变量，划分出北部、中部和南部三个产区。
 
　　图表A按产区分类标注了数据采集源大豆田的位置，并显示了各产区大豆田的总数。图表B显示了各产区产量、蛋白质及油脂含量的分布直方图。
 
　　数据整合分析结果显示，与蛋白质含量相比，预测油脂含量的难度稍低。大豆油脂含量水平与单产相关，而蛋白质含量则受到氮素积累等环境因素的显著影响。研究表明，北部产区的大豆蛋白质含量较高，为39.5%，中部为38.2%。由于籽粒灌浆期北部产区出现低温天气，该地区大豆的油脂含量受到了限制。
 
　　02
 
　　落地应用
 
　　基于项目的研究成果，研究团队开发了“大豆品质经济性模拟器”。该模拟器能将投资大豆品质的回报进行量化，并与不同蛋白质和油脂含量的大豆定价挂钩，同时对物流和经济性风险加以考量，帮助大豆农民制定具有竞争优势的市场策略。
 
　　大豆品质经济性模拟器能帮助大豆农民测算农场投资的溢价收益。
 
　　目前，研究正基于采集到的信息分析进行科学解析，从而助力预测每一块田地的单产及大豆的蛋白质和油脂含量，并开发空间变量地图，以划分出田间高蛋白质和油脂含量大豆的区域。
 
　　项目成果引起了美国国家航空航天局（NASA）的关注，双方正在开展试点计划，将卫星数据的规模化优势与田间研究深度结合。这一进展使该项目迈向更广阔的领域，助力推动美国农民及农业食品系统的利益相关方应用高质量的卫星数据与工具。
 
　　03
 
　　前景广阔
 
　　当今世界面临粮食安全、可持续发展等多个全球性议题的挑战，在食品生产、畜禽水产养殖、可持续原材料等多个产业中，对可持续大豆的需求不断增长。
 
　　高蛋白质及油脂含量的大豆有望开拓更大的市场，但需要按照蛋白质和油脂含量，为大豆建立类似有机农业市场的籽粒分级系统。而“大豆品质经济性模拟器”能够帮助大豆农民未雨绸缪，通过该工具识别大豆田中的优质区域，进行分级销售，为籽粒分级系统的建立打下了基础。
 
　　卫星数据与田间研究的结合，加速了技术规模化应用进程，助力农业转向“数据驱动”，推动精准农业的发展，并为全球农业数字化提供了良好的范例。
 
　　中西部种植综合数据库项目始于田间，通过跨学科协作，构建了“天地一体”的农业研究网络。其成果不仅为大豆品质管理提供了工具，更推动了农业与卫星技术的深度融合，为全球粮食安全与资源高效利用开辟了新路径。



日期：2025-06-07