Bron: Groeiende produkte
Gedurende sekere dele van die groeiseisoen moet aartappelkwekers die stikstofstatus van hul gewas op 'n gereelde basis monitor om op die mees doeltreffende en volhoubare manier moontlik te bemes.
'n Algemene praktyk is om blaarstele van talle plante in elke veld te versamel en dit dan vir 'n nitraatontleding te stuur. Binne 'n paar dae kry produsente resultate wat aandui of meer stikstofkunsmis benodig word. Die stelsel werk, maar dit kan beter wees, sê Yi Wang, assistent professor en uitbreiding volhoubare groenteproduksie spesialis in die Universiteit van Wisconsin-Madisonse Departement Tuinbou.
"Om die blaarstele te versamel is tydrowend en arbeidsintensief," sê Wang. “En soms kan die resultate misleidend wees omdat baie faktore die petioolnitraatgetalle kan beïnvloed, soos weerstoestande of die tyd van die dag van monsterinsameling. Boonop vang die resultate nie ruimtelike variasie [van stikstofbehoeftes] binne die veld op nie.”
Nuwe hulpmiddel tot die redding
Om hierdie kwessies aan te spreek, lei Wang 'n poging om 'n stel hoëtegnologie-gereedskap te ontwikkel wat aartappelprodusente 'n potensieel makliker, vinniger en meer omvattende manier gee om die ware stikstofbehoeftes van hul gewasse te bepaal. Die projek, gefinansier deur USDA Nasionale Instituut vir Voedsel en Landbou, behels die insameling en verwerking van data vanaf 'n hiperspektrale kamera. Dit is gemonteer op 'n UAV (onbemande lugvoertuig) of laagvliegende vliegtuig wat oor aartappelnavorsingspersele vlieg wat op verskillende stikstofvlakke gekweek word.
Wang se span ontwikkel rekenaargesteunde modelle om die beelde te verbind met in-seisoen plantstikstofstatus en einde-van-seisoen opbrengs, kwaliteit en ekonomiese opbrengs. Uiteindelik gee die projek produsente 'n hulpmiddel om stikstof beter te bestuur. "Ek en my medewerkers hoop om 'n aanlynprogram te ontwikkel wat die hiperspektrale beelde sal vertaal in inligting oor wanneer om kunsmis toe te dien en hoeveel om toe te dien, sodat maksimum winsgewendheid vir die produsente met 'n minimum omgewingsimpakte behaal kan word," sê Wang.
Hoe werk dit?
Hiperspektrale kameras is kragtig en bespeur honderde of duisende spektrale sonligbande wat deur die gewasblare weerkaats word, sê Trevor Crosby, 'n gegradueerde student in Wang se laboratorium. "Faktore wat variasie in blaredakgesondheid veroorsaak - soos voedingstofstatus, waterstatus of siektedruk - hou almal verband met die spektrale weerkaatsing en kan dus in die hiperspektrale beelde gevisualiseer word," sê hy.
Een vlug oor 'n navorsingsveld van 70 by 150 meter kan dosyne beelde versamel, elk met honderde spektrale bande. Om die beeldverwerking te help bespoedig, het Wang twee belangrike medewerkers gewerf. Phil Townsend, Professor, Departement Bos- en Natuurlewe-ekologie, is 'n nasionale leier in afstandwaarnemingstegnologieë. Paul Mitchell, Professor en Voorligtingspesialis, Departement Landbou en Toegepaste Ekonomie, doen ekonomiese ontleding wat die rekenaarmodel se stikstoftoedieningsaanbevelings inlig.
"Dr. Townsend se groep het ’n program geskep wat beeldverwerking werklik doeltreffend maak,” sê Wang. “Ons is baie opgewonde daaroor om daarby in te skakel.”
Crosby, wat leiding geneem het met die insameling van grondmetings, het data van veldnavorsingspersele by verskillende aartappelgroeistadiums ingesamel. Dit het blaaroppervlakte-indeks, blaar- en wingerdstok totale stikstofkonsentrasie, knolset en individuele knolgewig, en omgewingsfaktore soos grondvog en temperatuur, sonstraling en windspoed ingesluit. Met oes het hy totale knolopbrengs en grootteprofiel gemeet.
Crosby het toe gevorderde modelle ontwikkel wat hiperspektrale beelde met die grondmetings verbind. Die doel is om intydse gewasstikstofstatus te voorspel en einde-van-seisoen knolproduktiwiteit en ekonomiese opbrengs te voorspel. Tot dusver is die veldwerk en beeldverwerking voltooi, en Crosby fokus op modelontwikkeling.
"Met al die probleme in die staat rondom nitrate in grondwater, moet ons maniere vind om ons vrugbaarheidsinsette beter te benut, en ons hoop dat Yi se nuwe projek kan help om daardie pogings te rig," sê Andy Diercks, 'n vierde generasie aartappelkweker by Coloma Plase, Inc. “Die potensiaal is beduidend. Yi se nuwe projek verteenwoordig ’n geleentheid om werklik vorentoe te spring [in stikstofbestuur].”
Resultate Impak Kwekers
Wang deel die bevindinge van haar navorsingspogings wyd met die staat se aartappel- en groentekwekers. Sy het goeie werksverhoudinge met boere regoor die staat, en baie wag gretig op haar navorsingsbevindinge en aansoeke.
"Hiperspektrale beelding het die potensiaal om die plant se reaksie op tekorte in insette te wys voordat die menslike oog daardie reaksie kan sien," sê Diercks. "As ons 'n paar dae kan wen om op voedingstofstres te reageer, sal die impak op die gesondheid van die plante nogal aansienlik wees. Om nie eens te praat van die moontlikheid om minder insette te gebruik om die situasie reg te stel nie—wat ’n ernstige wen-wen sou wees.”
