Сензорите за нитратно съдържание – пръв помощник на агронома Избрана

Общоприетите практики за управление на азота при производство на земеделски култури обикновено включват значителни количества предварително приложен азот с единни полеви ставки. Тези конвенционални практики понякога могат да доведат до големи загуби на азотни торове, особено в изключително дъждовни пролетни сезони. В действителност, само 30 до 50% от приложеният азот се извлича от растението. Неусвоеният азот не само намалява доходите чрез загуба на торове и понижаване на добивите в зони с дефицит на азот, но също така може да доведе до замърсяване на околната среда.

Рискът от загуби на азот накара производителите да обмислят алтернативни стратегии за управление, които имат потенциал за подобряване ефективността на употреба на този елемент от културите. Една такава стратегия включва използването на сензори за измерване на състоянието на азот по повърхността на растенията и управление на прилагането на азот по време на движение с променлива норма и според сезона. Вариация на тази тема включва прилагането на 1/3 до 1/2 от прогнозното необходимо количество по време на или преди засаждането и използването на сензори за определяне на баланса от нужния азот на растенията и прилагането му според сезона.

N sensor

В сравнение с настоящите практики за управление на азот, сензорите могат по-добре да отчетат в рамките на полето пространствената променливост и годишните промени във валежите, способността на почвата да минерализира и да се захранва с този елемент. Този метод има потенциал да съчетава по-добре снабдяването с азотни торове и нуждите на културите от азот. Използването на сензори намалява възможността за свръх или недостатъчно прилагане на азот. Резултатите от изследванията показват, че този подход не само позволява на производителя да увеличи добивите и рентабилността, но също води до най-висока ефективност на употреба на азот от растенията. 

Азотът е основна съставка на молекулите на хлорофила (зелените пигменти в растенията, използвани в процеса фотосинтеза). Поради това с определяне на съдържанието на хлорофил чрез измерване на отразяването от повърхността също може да се оцени съдържанието на азот в културите.

Тъй като всяко растение изразява ефектите от условията на околната почва, то е най-добрият индикатор за състоянието на азот в неговата микросреда. Наблюдавайки растението, се осигурява най-добрата възможност за характеризиране и диференциране на пространствената променливост на нуждите на културите от азот. Друга полза от използването на този подход при вземане на сезонни решения за внасяне на азот е, че има малко забавяне във времето между преценката и интерпретацията. Това предлага значително предимство пред по-традиционните подходи, включващи вземане на проби и анализ на почвата. Основният недостатък при използването на растенията за оценка на нуждата от азот се състои в това, че се стеснява прозорецът от време, когато прилагането на азот може да се провежда при височина на растенията от около половин метър до точно преди фазата на цъфтежа.

P1010097

Механизми на действие

По дефиниция, повърхностното отражение от растението е част от падащата светлина, отразена от неговата корона. Хлорофилът, присъстващ в листата, абсорбира светлина във видимия спектър (дължина на вълната 450-700 nm), като повече се абсорбира синя (450-520 nm) и червена (630-680 nm) светлина от зелената (520-600 nm). Това води до по-голямо отражение в зелената лента и затова растенията изглеждат зелени за човешкото око. Следователно, долавяйки повърхностното отражение с видима дължина на вълната, може да се осигури относителна мярка за съдържанието на хлорофил в листа и състоянието на азот в растението.

В сравнение с видимата светлина, растенията поглъщат много по-малко светлина, близка до инфрачервената (NIR). С други думи, растенията отразяват повече светлина с дължина на вълната от 700-1400 nm, тъй като се увеличава биомасата на културата. Тези характеристики на отражението за видимата и близка до инфрачервената светлина от културите са основа за развитието на множество вегетативни индекси. Такъв е индексът за нормализирана разлика в растителността (NDVI), който се изчислява с помощта на отразената светлина от червения и NIR спектъра. 

Picture 014

Стойностите за NDVI варират от -1.0 до +1.0. При типично измерване изходните стойности варират от 0.1 до 0.9, като от 0.1 до 0.2 са за повърхността на почвата, а от 0.2 до 1.0 за повърхността на културите (стойностите на NDVI се увеличават, когато се увеличават биомасата и зеленината на растенията).

Измерванията, направени от повърхността на културите, се използват за произвеждане на стойност, или вегетативен индекс, който дава представа за съдържанието на биомаса и хлорофил в това конкретно място. Сензорите измерват повърхностното отражение на културите с конкретни електромагнитни вълни (червена (VIS) и близка до инфрачервената (NIR)). Както при всеки материал, вегетативният материал има спектрална сигнатура и характеристиките на тази сигнатура се различават за растителност в здравословно и нездравословно състояние. Коефициентът на отражение на здраво и болно листо е във видимия и близкия до инфрачервения региони на електромагнитния спектър. Здравият лист поглъща повече (отразява по-малко) видима червена светлина, отколкото болния. Това обикновено е свързано със съдържанието на хлорофил, т. е. колкото е по-голямо съдържанието на хлорофил, толкова по-малко видима червена светлина се отразява. Здравият лист отразява много по-голяма част от падащата, близка до инфрачервената радиация, отколкото болното листо и обратно. Това са принципите, използвани от VIS/NIR сензорите, за определяне състоянието на културите.

Активните оптични сензори излъчват светлинен импулс, който се проектира върху повърхността на културите. Светлината, отразена обратно от повърхността на културите, се улавя от сензора. Отражението в червения и инфрачервения спектър се влияе силно от съдържанието на хлорофил и/или концентрацията на хранителни вещества (зеленина) и биомасата (голямо количество растителност). Измерванията на коефициента на отражение се превръщат във вегетативен индекс.

Показанията на сензора могат да дадат индикация за състоянието на културите с две основни характеристики: състояние или "зеленината" и биомаса. Въпреки това показанията на сензорите могат да бъдат повлияни от индивидуални фактори, като лош дренаж, недостиг на вода или натиск на вредители и болести. Влагата на листата на растенията, почвата, както и наличието на плевели могат също така да дадат показания, които не са представителни за състоянието на целевата култура и биомасата.

Светлинните сензори се използват най-често от фермерите в Австралия, Америка и Европа. Начинът, по който се използват сензорите, често е доста различен в зависимост от културата и местоположението. Тези сензори придобиват популярност най-напред в САЩ, главно при царевичните култури. Тук допълнително количество азот често се прилага в райони с по-слаб ранен растеж за изграждане на корона, за да се създаде възможност за получаване на по-голяма реколта. В Европа сензорите са били използвани основно за първоначално пролетно прилагане на азот, изчисляване на следващото прилагане въз основа на отговора на първото и третото прилагане на азот на базата на отражението на короните и съдържанието на влага, според капацитета на почвата. 

N sensor at work

Монтираните на трактор сензори могат да предоставят следните предимства:

по-добро управление на азотен тор за растенията, включително незабавна оценка на статуса на азот в короните, индикация на биомаса и/или статус на азот на цялото поле, обективно измерване на отговора на културите спрямо приложения азот (т. е. богати на азот ивици), по-добра индикация за снабдяването на растението с азот отколкото тестване на почвата, тъй като растението може да бъде индикатор за наличие на азот на пространствена база, по-лесно свързване със съоръжение за наторяване с променлива скорост, създаване на карта на промяна, къде производителят може да използва сензор за регистриране на степента на промяна или растежа на културите след по-ранно прилагане на азот, отчитане на други данни, свързани с размера на короната на културите и статуса на азот като регулатор на растежа на растенията, контрол на болестите, свързан с гъстотата на короните и зоните със зелени листа.

Редовното наблюдение на културите чрез сензори позволява на фермера да измерва ефекта от решенията, взети по-рано през сезона, чрез оценка на отговора на растежа на културите. В зависимост от взетите управленски решения могат да се видят резултатите от действията, когато се прибира реколтата и добивите са по-малко променливи, отколкото би било иначе.

Сензори на Topcon

CropSpec на фирма Topcon е интегрирана система в реално време за наблюдение и прилагане на торове на културите, която се монтира на селскостопанска техника, разработена в сътрудничество с Yara International. Предназначена е за използване с контролерите X20 или X30, работи с програмата VRC (MapLINK) и позволява на потребителя да следи променливостта на посевите в полето, третиране с препарати в движение или съхраняване на данните за бъдещи анализи или прилагане на рецепти.

Системата CropSpec е с конфигурация от два сензора, които са леки и лесни за инсталиране. Сензорите се монтират на покрива на кабината, извън опасната зона, и с малък потенциал за увреждане на селскостопанските култури или оборудването. CropSpec използва пулсиращи лазерни диоди за наблюдение, които измерват отражателната способност на растението, за да се определи съдържанието на хлорофил, който е тясно свързан с концентрацията на азот в листата. Този неразрушителен, безконтактен метод осигурява точни и стабилни отчитания и повтаряеми стойности.

Основните функции на CropSpec са намаляване на разходите за торове чрез прилагане на количества, базирани само на нуждите на растенията; създаване на карти с рецепта или предписание и прилагане с едно преминаване на полето; денонощна работа 24/7; най-голяма обхваната площ от сензора в индустрията.. Монтираните сензори върху кабината са защитени и са извън опасната зона.

CropSpec разполага с три различни режима на работа. Потребителите могат да четат и да записват данни за анализ и създаване на рецепти. Сканирането на растенията създава карта, която визуализира нивата на азота, включително на зони, богати на азот, и зони с дефицит на азот. С тази информация може да се създаде рецепта за съоръжение за прилагане с променлива скорост, която да се използва веднага или на по-късен етап за извършване на относителен мониторинг на растенията с течение на времето или създаване на приложни програми, базирани на стадии на здравето. 

Норма на управление, определена от потребителя с просто двуточково калибриране

Задават се високи и ниски точки на сензорите, а след това се извършва действителното прилагане на азот в движение, използвайки полево усредняване. Целевата скорост може да бъде определена от потребителя. 

CropSpec позволява на фермера да изпълнява приложения с променлива скорост, като в същото време се вземат реалните азотни показания. CropSpec измерва нивата на азота и чрез програмата VRC контролира пускането на тор за едно минаване през растенията. Може да се използва допълнителен софтуер, който разполага със специфични алгоритми за определяне на оптималната скорост на торене в зависимост от местоположението.

Във всичките три режима, функциите за картографиране и регистриране на X20 и X30 осигуряват изобилие от данни за съхранение на информация, като приложни карти, бъдещи анализи или за съставяне на рецепти.

Сензори на Trimble

Системата за наблюдение на растенията GreenSeeker на Trimble помага за ефективно и прецизно управление в движение на вложеното в културите. С GreenSeeker може да се обърне изменчивостта на полето чрез прилагане на точното количество тор на точното място и в точното време.

Основните предимства на тази система са създаване на високодобивна среда за растежа на културите, намаляване на разходите за хранителни вещества чрез елиминиране на излишното прилагане на тор, премахване на необходимостта от приложни карти или препоръки от агроном, възможност за работа през нощта или деня, в мъгла или в облачно време. Системата GreenSeeker използва оптични сензори за измерване и количествено определяне на променливостта на растенията. След това тя създава целенасочена рецепта за третиране на културите, която спомага за увеличаване на добивите и в крайна сметка, за увеличаване на рентабилността. Системата GreenSeeker осигурява незабавно прилагане на наторяване с азот, измерва и определя количествено здравето или жизнеността на културите, съвместима е с интегриран дисплей FmX, работи с повечето контролери за променлива скорост и системи за доставка, може да се монтира на рамената на повечето пръскачки.

Сензори и услуги на Yara

Прецизното земеделие е ключ към най-добрите практики за управление на селското стопанство. То дава възможност на земеделските производители да добавят специфични хранителни вещества, необходими на техните култури, в точното и правилното количество, в точното време. Ключов проблем в случая на прилагане на торове е, че има прекалено много хранителни вещества – повече, отколкото растенията могат да поемат, което е загуби на пари и вреди на природата.

Yara предлага обширни знания на своите клиенти, съобразени с местните условия на отглеждане и специфичните култури. Изработената от норвежката химическа компания "Концепция за подхранване на културите" е в центъра на платформата от познания, подкрепена от инструменти за прецизно земеделие.

N-Sensor е инструмент за монтиране на трактор, който позволява на производителите да измерват потребността на растенията от азот, когато машината преминава през полето, и съответно да променят степента на прилагане на торове. Сензорът гарантира, че се прилага оптималната норма от торовете към всяка отделна част на полето.

N-Tester е ръчно устройство, което измерва статуса на азот в растенията от съдържанието на хлорофил в листата им. Въз основа на измерванията един агроном може да оцени необходимия азот, за да се постигнат целевите добиви, и съответно да коригира използването на торове.

Megalab е интернет-базирана, сигурна система, предоставяща тълкуване и услуги с биометрични данни от земеделски анализ. Когато пробата влезе в системата, се прави сравнение с базата от данни, интерпретация и препоръка.

Tankmix.com е онлайн услуга, предоставяща съвети за физическите характеристики при смесване на листни продукти на Yara с агрохимикали. Листните продукти YaraVita рядко се пръскат самостоятелно и затова тази уникална услуга за смесване в резервоар предоставя на потребителите ценна информация.

Инструментите дават на фермерите средство за фино регулиране на нормите на прилагане в съответствие с местните условия, което позволява по-ефективно използване на растителните хранителни вещества, по-ниски разходи и минимални неблагоприятни ефекти върху околната среда. „С нашите решения, ние можем да помогнем на земеделските стопани в съответствие с екологичното законодателство и същевременно да поддържаме тяхната конкурентоспособност и опазването на околната среда” – твърдят от компанията.

Сензори на AgLeader

Сензорите OptRx на AgLeader измерват и записват данни за културите в реално време с помощта на отражението на светлината върху растящите растения. Сензорите могат да бъдат инсталирани по цялата дължина на рамото за събиране на информация по време на шофиране през полето. Данните се регистрират и систематизират, за да бъдат използвани при по-нататъшен анализ или за наторяване в реално време с променлива скорост. Този вид данни са от ключово значение за прецизно земеделие.

Сензорът OptRx помага на производителите да прилагат агрохимикали, базирани на жизнеността на културите. Например, сензорът казва на работника да прилага по-малко азот на здрави растения и повече азот на слабите, болни растения съгласно калибрирането, специфично за тази област.

В допълнение технологията на OptRx не зависи от околната светлина, предлагайки максимална гъвкавост, за да се използва през деня или нощта.

Предимствата от използването на OptRx сензора са: намаляване на прилагането на азот в богати с този елемент области, увеличаване на потенциала за добив на бедните на азот площи на полето, записване на данни за променливата жизненост на културите на територията на полето, балансиране ефектите от променливостта на органичен материал, подобряване на потенциала за добив за култури, ощетени от денитрификация, дължаща се на лош дренаж.

Причините за възникване на променливостта на азота са следните. Органичният материал е един от най-значимите източници на азот в почвата. Колкото повече органична материя е налична, толкова повече азот произвежда почвата. Тъй като концентрациите на органични вещества се различават в отделните видове почви, наличието на азот в почвата може да варира значително в цялото поле. Денитрификацията се появява като резултат от лош дренаж и неравномерно разпределение на влагата в полето. В застояла вода азотът в почвата се променя в газ и се губи във въздуха, оставяйки почвата в някои райони с дефицит.

Активната технология за улавяне на отражението от короните на растенията има потенциала да подобри добива, ефективността при използване на азот и доходите на фермерите. Това е особено вярно в случаите, когато прекомерните валежи увеличават възможността за загуби на азот. Повечето традиционни схеми предоставят препоръки за норма на прилагане на азот преди или скоро след засаждане. Тези оценки са статични и не са предназначени да реагират на сезонните колебания във времето. Такива промени могат да променят азотната минерализация от органична материя и остатъка от реколтата.

Сензорните технологии, от друга страна, предлагат възможност за оптимизиране на компромиси между доходност, добиви и опазването на околната среда. Това е така, защото те имат потенциал за постигане на синхрон между захранването с азот и нуждите на културите, докато се отчита пространствено и годишно променливостта на азота в почвата.

Въпреки това трябва да се признае, че има области, където сензорно-базираният подход може да не бъде подходящ. Един пример за това са неполивните площи, където валежите през време на сезонното прилагане на азот до края на сезона на растеж са малки и/или непостоянни.

Прочетена 854 пъти
Оценете
(0 гласа)

Оставете коментар

Моля, попълнете всички полета означени със звездичка (*). Не се допуска HTML код.

logo naz

гр. София 1124, ж.к. Яворов, бл.8, вх.В, ет.1, ап.1
Е-мейл: Този имейл адрес е защитен от спам ботове. Трябва да имате пусната JavaScript поддръжка, за да го видите.
Телефон: (+359) 02 846 43 33
Факс: (+359) 02 846 42 33

  Фейсбук страница на "Гласът на фермера"
  Фейсбук страницата на "Пчела и кошер"


Контакти | За реклама | За нас | Условия

Етикети Kaрта на сайта