Produzzjoni tal-patata: bl-użu ta 'prattiċi agrikoli ta' preċiżjoni

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. 

In the summer of 2018, we conducted a study to quantify the benefits of using VRI on commercial potato (Russet Burbank) production in Wisconsin. We picked two fields irrigated with nozzle control VRI and speed control VRI respectively.

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), appoġġ vector magna (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) siġra tad-deċiżjoni u foresti każwali huma aħjar minn appoġġ vector magna biex tbassar kemm l-istatus N fl-istaġun kif ukoll ir-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.

/ teknoloġija-irrigazzjoni