Prattiki ta 'agrikoltura ta' preċiżjoni jinvolvu żrigħ, irrigazzjoni, fertilizzazzjoni u użu tal-pestiċidi aktar preċiżi sabiex tiġi ottimizzata l-produzzjoni tal-uċuħ tar-raba 'bil-għan li jiżdied id-dħul tal-kultivatur u jitnaqqas l-impatt tal-agrikoltura fuq l-ambjent fl-istess ħin. F'dan l-artikolu, ser niddiskutu l-użu ta 'prattiċi PA, bħal irrigazzjoni b'rata varjabbli u telerilevament, fil-produzzjoni tal-patata.
Skont is-Soċjetà Internazzjonali tal-Agrikoltura ta’ Preċiżjoni, “l-agrikoltura ta’ preċiżjoni (PA) hija strateġija ta’ ġestjoni li tiġbor, tipproċessa u tanalizza data temporali, spazjali u individwali u tgħaqqadha ma’ informazzjoni oħra biex tappoġġja deċiżjonijiet ta’ ġestjoni skont il-varjabbiltà stmata għal effiċjenza mtejba fl-użu tar-riżorsi. , produttività, kwalità, profittabilità u sostenibbiltà tal-produzzjoni agrikola.”
Fi kliem ieħor, PA tipprovdi l-possibbiltà li tagħmel il-ħaġa t-tajba, fil-post it-tajjeb, fil-ħin it-tajjeb u bil-mod it-tajjeb. Uċuħ tar-raba' ta' valur għoli bħall-patata huma rikonoxxuti bħala kandidati tajbin għall-adozzjoni tal-PA minħabba l-ispiża għolja tal-inputs. Barra minn hekk, is-sensittività tar-rendiment tat-tuberi tal-patata u l-kwalità għall-prattiki tal-produzzjoni u l-kundizzjonijiet ambjentali tagħmel il-ġestjoni ta 'preċiżjoni ekonomikament kritika.
Irrigazzjoni b'rata varjabbli
It-teknoloġija tal-irrigazzjoni b'rata varjabbli (VRI) tapplika l-ilma b'rati varjabbli aktar milli rata uniformi waħda tul it-tul tal-pern taċ-ċentru. Hemm żewġ passi biex tiġi applikata l-VRI: l-ewwelnett, ibbażat fuq il-konduttività elettrika tal-ħamrija (KE) jew l-immappjar tal-elevazzjoni, il-qasam huwa maqsum f'żoni ta 'ġestjoni differenti; it-tieni nett, is-sistema tapplika ammont speċifiku ta 'ilma fuq żoni ta' ġestjoni differenti billi tixgħel u titfi żennuni individwali (kontroll taż-żennuna VRI) jew tikkontrolla l-veloċità li tiċċaqlaq tal-pern (kontroll tal-veloċità VRI).
Il-VRI jista 'japplika ilma b'rati differenti għal uċuħ tar-raba' jew kultivari differenti, tipi ta' ħamrija li jvarjaw, żoni ta 'fluss għoli jew żoni baxxi suxxettibbli li jixxarrbu u saturati, u żoni ambjentalment sensittivi fl-għalqa. L-għan ġenerali tal-VRI huwa li tiġi evitata tisqija żejda u baxxa sabiex l-ebda ilma ma jinħela u ma jseħħ l-ebda stress tal-ilma, filwaqt li r-rendiment u l-kwalità tal-għelejjel jinżammu jew jiżdiedu.
Fis-sajf tal-2018, għamilna studju biex nikkwantifikaw il-benefiċċji tal-użu tal-VRI fuq il-produzzjoni kummerċjali tal-patata (Russet Burbank) f'Wisconsin. Aħna għażilna żewġ għelieqi irrigati b'kontroll taż-żennuna VRI u kontroll tal-veloċità VRI rispettivament.
F'kull qasam, kien hemm madwar 15-il pied differenza ta 'elevazzjoni bejn l-ogħla u l-aktar żoni baxxi. Fil-ħsad, aħna evalwajna r-rendiment tat-tuberi u l-kwalità taż-żona l-aktar niexfa, l-aktar żona rappreżentattiva/medja, u l-iktar żona mxarrba ta 'kull għalqa. Taħt il-kontroll taż-żennuna VRI (Figura 1a), kien hemm tnaqqis sinifikanti tar-rendiment (madwar 140 cwt / a, p <0.05) fiż-żona l-aktar imxarrba meta mqabbla mal-erja medja. Ir-rendiment miż-żona l-aktar niexfa kien kemmxejn ogħla (madwar 20 cwt/a, p>0.05) minn dak miż-żona medja. Taħt il-kontroll tal-veloċità VRI (Figura 1b), ma kien hemm ebda differenza sinifikanti ta 'rendiment bejn it-tliet postijiet, għalkemm in-numru fiż-żona l-aktar niexfa kien ogħla minn dawk fiż-żoni medji u l-aktar imxarrba.
Id-dejta tagħna ssuġġeriet li:
- Benefiċċju kbir tal-użu tal-VRI huwa li ttejjeb ir-rendiment u l-kwalità, għalhekk li potenzjalment ittejjeb il-profittabbiltà fiż-żona l-iktar diera (jew iż-żona ta 'run-off għolja) ta' għalqa li hija aktar vulnerabbli għal taħt tisqija. VRI huwa kapaċi jżomm l-umdità tal-ħamrija fiż-żona tal-għeruq tal-pjanti;
- VRI jista 'jiffranka l-ilma tat-tisqija u jtejjeb l-effiċjenza tat-tisqija fiż-żona baxxa ta' għalqa li għandha tendenza li tkun imxarrba jew saturata. Madankollu anke taħt VRI, il-ġestjoni tar-rendiment u l-kwalità tal-patata fiż-żona baxxa għadha ta 'sfida, peress li l-pjanti għandhom tendenza li jkollhom aktar kwistjonijiet ta' taħsir u difetti;
- Il-VRI hija sistema promettenti biex tiffranka l-ilma filwaqt li ttejjeb il-profittabbiltà tal-patata, iżda hemm bżonn ta' aktar rfinar biex timmaniġġjaha aħjar fuq għelieqi b'varjabbiltà.
Remote sensing u tagħlim tal-magni
Biex iżommu r-rendiment u l-profittabbiltà, il-bdiewa tal-patata għandhom jissodisfaw il-ħtieġa tal-uċuħ tar-raba' għan-nitroġenu. Biex jimminimizzaw id-degradazzjoni ambjentali u jnaqqsu r-riskji finanzjarji assoċjati mal-inċertezza regolatorja u legali dwar in-nitrat fl-ilma ta’ taħt l-art, il-bdiewa tal-patata jeħtieġu għodod ġodda ta’ ġestjoni biex jgħinuhom japplikaw l-ammont it-tajjeb ta’ nitroġenu fil-ħin it-tajjeb matul l-istaġun tat-tkabbir.
Metodi komunement użati ta 'monitoraġġ tal-istat tan-nitroġenu tal-pjanti tal-patata fl-istaġun huma intensivi fil-ħidma, jieħdu ħafna ħin, kultant qarrieqa, u huma speċifiċi biss għas-sit fil-qasam. Barra minn hekk, m'hemm l-ebda għodda disponibbli pubblikament li jiġġeneraw mapep sħaħ tal-kamp biex ibassru l-istatus tan-nitroġenu tal-pjanti fl-istaġun u r-rendiment tat-tuberi fl-aħħar tal-istaġun bl-użu ta 'xbihat ta' telerilevament.
It-telerilevament huwa approċċ innovattiv, f'waqtu, mhux distruttiv u spazjalment komprensiv biex jitjiebu l-prattiki eżistenti ta 'ġestjoni tal-produzzjoni tal-għelejjel fl-istaġun. Ir-rilevament mill-bogħod tipikament jipprovdi diversi meded spettrali dojoq (~ 3-10 nm), li jistgħu jaqbdu karatteristiċi ta 'assorbiment fini ta' nutrijenti tal-uċuħ tar-raba '. S'issa ħafna studji indikaw li remote sensing jista 'jiġi applikat b'mod effettiv biex jitbassru parametri/varjabbli tal-uċuħ tar-raba', bħall-indiċi taż-żona tal-weraq, bijomassa, konċentrazzjoni tal-weraq N, eċċ.
Il-metodi użati biex ibassru/immudellaw il-karatteristiċi tal-għelejjel jiffokaw prinċipalment fuq il-bini ta 'algoritmi ta' tbassir bejn is-sinjali spettrali u l-kejl tal-kamp. Tbassir mudell tipiku huwa l-indiċi tal-veġetazzjoni (VI), li huma kombinazzjonijiet matematiċi ta 'riflettanza f'żewġ meded spettrali jew aktar. Pereżempju, l-indiċi tal-veġetazzjoni tad-differenza normalizzata (NDVI) intuża ħafna fi studji preċedenti minħabba l-applikazzjoni sempliċi tiegħu għall-monitoraġġ tad-dinamika tal-veġetazzjoni fuq skali reġjonali u globali.
Studjajna fuq tliet mudelli ta’ tagħlim tal-magni (siġra tad-deċiżjonijiet (DT), magna tal-vettur ta’ appoġġ (SVM) u foresti każwali (RF)) li użaw NDVI biex ibassru l-istatus N u r-rendiment finali ta’ erba’ kultivari tal-patata (żewġ russets inklużi Silverton u Lakeview Russet, żewġ chippers inklużi Snowden u Hodag) fuq żewġ staġuni tat-tkabbir fl-2018 u l-2019.
Ir-riżultati preliminari tagħna indikaw li NDVI għandu potenzjal kbir li jbassar l-istatus tal-N tal-patata indikat minn petiole NO3-N, N totali tal-weraq sħiħ, jew N totali tad-dwieli kollha kif ukoll ir-rendiment totali ta 'tmiem l-istaġun (Tabella 4). Aħna użajna R2 li tvarja minn 0 sa 1 biex inkejlu t-tajjeb ta 'tajbin għall-mudelli. Iktar ma jkun għoli l-R2, aħjar it-tbassir. Huwa meqjus bħala tbassir tajjeb ħafna jekk R2 huwa ogħla minn 0.75.
Taħt iż-żewġ sistemi VRI, tuberi miż-żona l-aktar imxarrba kellhom gravità speċifika aktar baxxa meta mqabbla ma 'dawk miż-żoni l-aktar niexfa u medji, u d-differenza taħt is-sistema ta' kontroll taż-żennuna kienet sinifikanti (Tabella 1).
Il-Figura 2 wriet li tuberi miż-żona l-aktar imxarrba ta 'kull għalqa kellhom proporzjon ta' tul għal wisa 'b'mod sinifikanti ogħla. B'mod korrispondenti, kien hemm inċidenza ogħla ta '
qalb vojta f'tuberi mill-aktar żoni mxarrba taż-żewġ għelieqi, u d-differenza kienet sinifikanti taħt is-sistema ta 'kontroll tal-veloċità (Tabella 2).
Matul il-ħażna taħt 48 ° F, osservajna inċidenza ogħla ta 'taħsir fit-tuberi miż-żoni l-aktar imxarrba taż-żewġ għelieqi (Figura 3). Huwa maħsub li t-tuberi mkabbra f'ħamrija saturata kellhom lenticels imkabbra fuq il-wiċċ, li ħolqu punti ta 'dħul perfetti għall-patoġeni fil-għalqa u waqt il-ħażna.
Barra minn hekk, aħna kkalkulajna l-effiċjenza tat-tisqija (IE) tas-sistema tal-kontroll tal-veloċità VRI (numri tal-kontroll taż-żennuna VRI ma kinux disponibbli), u wera li kien hemm titjib sinifikanti tal-IE fl-iktar żona mxarrba meta mqabbla mal-erja medja tal- qasam. IE fiż-żona l-aktar niexfa kienet kemxejn ogħla mill-medja (Tabella 3).
Għall-istatus tan-nitroġenu, bl-użu ta 'NDVI biex ibassar petiole nitrate-N ġġenera l-aħjar riżultati R2 għaż-żewġ tipi ta' patata, meta mqabbla ma 'N totali tal-weraq sħiħ u N totali tad-dwieli kollha. Għat-tbassir tar-rendiment totali, DT u RF kienu aħjar minn SVM, u r-riżultati għall-2019 kienu aħjar mill-2018 (Tabella 4, hawn fuq).
S'issa sibna li:
- 1) is-siġra tad-deċiżjoni u l-foresti każwali huma aħjar minn magna tal-vettur ta 'appoġġ għat-tbassir kemm tal-istatus N fl-istaġun kif ukoll tar-rendiment ta' tmiem l-istaġun għall-patata;
- 2) petiole nitrate-N jista 'jiġi mbassar aħjar bl-użu ta' NDVI u mudelli ta 'tagħlim bil-magni meta mqabbel ma' N totali fil-weraq jew id-dwieli. Se nivvalidaw il-mudelli u nespandu dan ix-xogħol billi nużaw aktar snin ta 'dejta dwar aktar varjetajiet ta' patata.
L-awtur jixtieq jirringrazzja lill-Wisconsin Potato and Vegetable Growers Association, lid-Dipartiment tal-Agrikoltura, Kummerċ u Protezzjoni tal-Konsumatur ta 'Wisconsin, lill-Wisconsin Fertilizer Research Council, u lill-Università ta' Wisconsin-Madison College of Agricultural and Life Sciences għall-finanzjament tar-riċerka tagħna.
— Yi Wang huwa assistent professur fid-Dipartiment tal-Ortikultura tal-Università ta 'Wisconsin-Madison. Hija qabel rebbieħa tal-Emerging Leader Award ta' Spudman.