Farm Weather Talk #003 - Terméshozam-előrejelzés

Csak azért, mert tavasszal szétrúgsz egy kis földet, és azt találod, hogy elég nedvesség van a talajban, valójában fogalmad sincs arról, hogy mi történik valójában, amíg le nem ásol és meg nem nézed (ami időigényes), vagy nem használod az IoT technológiát (egyszerűbb megközelítés), hogy megtudd, mi van. Itt jön a terméshozam-előrejelzés.

Hozamjóslás - érted?

A a Farm Weather Talk második része, megvitattuk a következők előnyeit helyspecifikus időjárás-előrejelzés és miért vannak kötelező a mezőgazdasági üzemekben alkalmazott összes döntéstámogató eszközbe való integrálásra, mivel ezek a mezőgazdasági termelők által nap mint nap viselt "ellenőrizhetetlen kockázat" csökkentésére szolgáló megoldás részét képezik. Ebben a részben azt fogjuk megvizsgálni, hogy hogyan lehet a meteorológiai állomás vagy IoT-eszköz egy előrejelzés segítségével hozamelőrejelzés készíthető az aktuális időpontra, de a lejáratig is.

Csak azért, mert tavasszal szétrúgsz egy kis földet, és azt találod, hogy elég nedvesség van a talajban, valójában fogalmad sincs, hogy mi történik valójában, amíg le nem ásol és meg nem nézed (ami időigényes), vagy nem használsz IoT-technológiát (egyszerűbb megközelítés), hogy megtudd, mi van. A talajtípus-specifikus adatok összegyűjthetők és lefordíthatók arra, hogy pontosan hol tart a talajnedvesség tekintetében a vízzel vezérelt terméshozamban, és nagyon jó választ adhatnak egy adott problémára, például a tápanyagellátásra. Ha tudja, hogy csak öt hüvelyk tárolt vízzel rendelkezik, míg egy másik talajprofilban kilenc hüvelyk tárolt vízzel, akkor a tápanyagokat és a növényt másképp fogja kezelni.

Hozam-előrejelzés Háttérinformációk

Bármely növény terméshozama a vetőmag genetikai potenciálján, a vetéskori talajnedvesség mennyiségén, a vegetációs időszak csapadékmennyiségén (és öntözésen), a megfelelő termékenységi arányokon és más, időben meghozott gazdálkodási döntéseken alapul: gyomirtás, betegség- és rovarirtás, és természetesen a terméshozam. időjárási tényezők ami általában a legjelentősebb nem ellenőrizhető kockázat.

Leegyszerűsítve, a növény- vagy termésfejlődés nagyon hasonlít egy csekkfüzethez (inputok és outputok), ahol van egy kínálati (csapadék és/vagy öntözés) és egy keresleti (hőmérséklet) oldal. Ezért a terméshozam szempontjából a két legfontosabb tényező a nedvességellátás és a hőmérséklet, feltéve, hogy minden más szántóföldi gazdálkodási döntést megfelelően hajtunk végre.

A hőmérséklet vagy a hő fontos, mivel meghatározza a vízfelhasználást és azt, hogy a növény beérik-e, vagy hőstressztől szenved-e, de a nedvességellátottságnak van a legjelentősebb hatása a terméspotenciálra, mivel ez felelős a tápanyagok fotoszintézishez való eljuttatásáért a növényhez. Ezért nevezik a nedvességellátottságot gyakran a GÁZ GÁZTARTÁLY a terméspotenciál szempontjából.

Minden növénynek van vízfelhasználási hatékonysági görbéje a terméshozamhoz viszonyítva. A kutatások és a szántóföldi kísérletek évek óta meghatározzák, hogy egy növény által felhasznált minden egyes hüvelyk vagy 25 mm talajvíz hány bushelt termel. Néhány gyakori kultúrnövény esetében ez 5-6 bucit jelent a repcénél, 7-8 bucit a búzánál és 10-12 bucit a kukorica terméshozamának növekedését minden további inch vagy 25 mm talajvíz hozzáadásával. Az egy hüvelyk vagy 25 mm talajvízre jutó bushel termésmennyiség idővel változni fog, ahogyan az új, jobb genetikai tulajdonságokkal rendelkező fajták megjelennek.

Ezért a növény számára a tenyészidőszak alatt rendelkezésre álló talajvíz teljes mennyisége (ellátottsága) megegyezik a vetéskor rendelkezésre álló talajnedvesség mennyiségével (amelyet a talajtípus határoz meg), valamint a tenyészidőszak alatt kapott csapadék és/vagy öntözés (talajnedvesség) mennyiségével. A talajvíz felhasználását vagy igényét a hőmérséklet és a talaj típusa/szerkezete határozza meg. Ez a két tényező (kínálat és kereslet) határozza meg a terméspotenciált.

Mint említettük, a talaj típusa/textúrája döntő tényező annak meghatározásában, hogy a növényeknek mennyi talajvíz áll rendelkezésükre a fejlődéshez. A növények ugyanis nem tudják felhasználni a talajban lévő összes vizet. A felső határ a szántóföldi kapacitás, míg az alsó határ az állandó hervadási pont.

Mező kapacitása a talajban tartott víz maximális mennyisége, amelyet néhány nappal a telítődési esemény (heves esőzés vagy öntözési esemény) után mérnek.

Állandó hervadási pont akkor következik be, ha egy növény már nem tud vizet nyerni a talajból, hogy kielégítse szükségleteit, akkor elkezd hervadni, ez az a pont, amikor a növény számára már nem áll rendelkezésre víz.

Növény rendelkezésre álló víz a szántóföldi kapacitás és a hervadási pont közötti különbség, amikor a növény már nem képes vizet nyerni a talajból. Más szóval, nem minden, a talajban lévő víz áll a növények rendelkezésére.

Ezért egy Megengedett kimerítési szint a talajtípus és a termesztett növény alapján használják. A legtöbb gabonaféle és olajos magvak esetében a megengedett kimerítési szint a szántóföldi kapacitás 50%, míg a zöldségek és gyökérnövények esetében ez a szint a szántóföldi kapacitás 65%.

Az ábrán jól látható, hogy a homokos vagy homokos vályogtalajon korlátozottan áll rendelkezésre talajvíz a növénytermesztés számára, míg az iszapos vályog vagy agyagos vályog sokkal nagyobb talajvízzel rendelkező gáztartállyal rendelkezik, és így jellemzően nagyobb a terméspotenciál. Más szóval a homokos vályogtalaj gyakrabban kell feltölteni, mint az agyagos vályogtalaj. Az alábbi táblázat szemlélteti, hogy a durva talaj 5,7 hüvelyk (145 mm) vizet képes tárolni 4 láb vagy 120 cm mélységig, míg a finom talaj 10,4 hüvelyk (265 mm) vizet képes tárolni ugyanebben a profilmélységben.

Oké, beszéltünk a terméshozamot befolyásoló tényezőkről, de hogyan becsüljük meg a terméshozamot az aktuális időpontig, majd a termésérettségig egy szántóföldön? Ez az a pont, ahol a terepi IoT eszköz és előrejelzés jöjjön be. Vizsgáljuk meg, hogyan történik ez.

A hozam előrejelzésének beállítása

Először térben meg kell határoznia azt a szántóföldet vagy termőterület(ek)et, amelyre vonatkozóan hozambecslést szeretne készíteni. Az alábbi ábra azt mutatja, hogy ez hogyan történik, a szántóföldön belüli termőterület meghatározásával. A termőterületeket általában a talajtípus és a domborzat alapján határozzák meg.

Mivel egy modellt használunk a növény vízfelhasználásának előrejelzésére, számos paramétert kell beállítanunk: növénytípus, vetési és várható betakarítási időpont, a lehető legjobb átlaghozam, a talaj kezdeti nedvessége, a talaj típusa, a szántóföld kapacitása és hervadáspontja, a levegő hőmérsékleti állomása és az eső forrása az alábbi ábrán látható módon..

A IoT eszközök kiválasztása, a hőmérsékletet a termésfejlődés becslésére használják, míg a csapadékmérő a talajba jutó víz mennyiségének rögzítésére szolgál. A csapadékmérő állomásnak tehát a szántóföldön vagy annak szélén kell lennie, hogy az értékek reprezentatívak legyenek az adott szántóföldre nézve.

A hőmérsékletmérő eszköz lehet ugyanazon az állomáson vagy egy közeli állomáson, mivel a hőmérséklet nem változik sokat rövid térbeli távolságon belül, mint a csapadék. Az alábbi ábrákon kétféle állomás típus látható, amelyek használhatók µMETOS vagy nMETOS az ilyen típusú alkalmazásokhoz.

A talaj kezdeti nedvessége fontos, mivel ez határozza meg, hogy a talaj típusa alapján mennyi talajvíz áll rendelkezésre a vetés időpontjában (mennyi víz van a benzintankban az év elején). E két érték megváltoztatásával különböző termésforgatókönyvek (tervezési eszközök) hozhatók létre a vetésterületre vonatkozóan.

Terméshozam-előrejelzési eredmények

Oké, beszéltünk arról, hogy milyen fontos, hogy egy IoT-eszköz előrejelzéssel segítsen csökkenteni a gazdáknak az ellenőrizhetetlen kockázatot, de hogyan működik ez a terméshozam-előrejelzésben?

A hozam-előrejelzési megoldáshoz a következőket használjuk Hosszú távú normál előrejelzés (átlagos normális csapadékmennyiség) az aktuális időpontig és a fiziológiai érettségig. Használunk továbbá egy Szezonális kiigazítás előrejelzés amely az eddigi megfigyelt állapotokat (csapadék) és egy szezonálisan kiigazított előrejelzést használ az évszak típusa alapján (nedves, normális vagy száraz). Ezeket a kifejezéseket és illusztrációkat az alábbiakban ismertetjük.

A hozam-előrejelző grafikonon használt kifejezések:

"Eddigi" hozam (a jelenlegi szezonban): Ez az előrejelzés tartalmazza a vetés óta az állomáson mért csapadékot és a talaj kezdeti nedvességtartalmának beállítását. Feltételezi, hogy a mai nap után a szezon hátralévő részében nem esik több csapadék, azaz a legrosszabb forgatókönyv szerint.
Előre jelzett termésfiziológiai érettség: A hozamképződés végének előrejelzése (azaz, hogy a hozam nem növekszik tovább ezen időpont után). Megjegyzendő, hogy a betakarítás általában néhány héttel későbbre esik, a terménytől függően, mivel a szemeknek száradniuk kell.
Előre jelzett terméshozam betakarításkor (hosszú távú normál szezon): Ez átlagos csapadékot feltételez (normál évszak) az egész szezonra, kezdve a talaj kezdeti nedvességtartalmának beállításával.
Előre jelzett terméshozam betakarításkor (jelenlegi szezon + esőelőrejelzés): Ez az érték nem csak a talajnedvesség kezdeti beállítását és a vetés óta az állomáson mért csapadékmennyiséget veszi figyelembe, hanem egy másik értéket is. szezonális előrejelzés a termés fiziológiai érettségének előre jelzett időpontjáig. Ne feledje azonban, hogy a szezonális esőelőrejelzések jelentős bizonytalansággal járnak. Vegye figyelembe, hogy amikor a mai napon eltelik a termés fiziológiai érettségi időpontja, ez az érték megegyezik a "mai" hozammal (lásd fentebb), mivel ekkor az előrejelzés teljes mértékben az állomáson mért adatokon alapul.

Kérjük, vegye figyelembe: Az előre jelzett hozamértékek a betakarításkori potenciális hozam becslését jelentik. Ez a becslés nagyrészt a csapadékra vonatkozó becsléseken (mért, történelmi átlag és előrejelzés) alapul. Egyéb terméskorlátozó tényezők, mint például kártevők, betegségek, talaj termékenysége és egyéb tényezők (jelenleg) nincsenek figyelembe véve. Nincs garancia arra, hogy az Ön tényleges terméshozama a betakarításkor a bemutatott tartományokon belül lesz. Az előre jelzett értékek azonban a szezonban jelzésként szolgálhatnak arra vonatkozóan, hogy a növény terméseredménye valószínűleg elmarad-e a történelmi átlagtól, vagy meghaladja azt. Használja ezt a kiegészítő információt a gazdálkodási döntések, például a trágyázás vagy az öntözés során.

Az alábbi ábra a szezonálisan kiigazított előrejelzést és a hosszú távú normál előrejelzést mutatja. Egyértelmű, hogy a szezon a szokásosnál sokkal szárazabb, ami gyenge terméshozamokat eredményez. A terméshozamhoz szükséges talajvízhiány miatt a gazdálkodási döntés az lehet, hogy a többi tápanyagot visszatartjuk. E döntés alapján valószínűleg más gazdálkodási gyakorlatokat is ki kellene igazítani.

A következőkkel kombinálva hozamelőrejelzés, műholdas képeket kínálnak az adott szántóföldre vagy termőterületre vonatkozóan. A Sentinel 2 műholdról két műholdas indexet kínálunk (10 méteres felbontással): LAI (levélfelület-index) és NDVI (normalizált vegetációs különbségindex). Mindkettő használható a talajtakaró mennyiségének vagy a talajtakaró és a növényzet erősségének vizsgálatára. Minél magasabb a szám vagy minél világosabb a zöld a legendában, annál erőteljesebb növényzetet jelent.

Az alábbi kép a növény zöldülését mutatja a vegetációs időszak alatt, a növény egészségi állapotában mutatkozó különbségekkel a szántóföldön. A magasabb zöld területek egészségesebb növényeket, míg a bézs értékek a növények kisebb életerejét jelzik. A kép tisztábban mutatja a szántóföldön belüli változékonyságot vagy rendellenes fejlődést, amelyet tovább lehet vizsgálni egyéb gazdálkodási problémák: víz, termékenység, betegségek vagy rovarok szempontjából. Az NDVI csúcsértékét vagy a görbe csúcsát a túltermelő képességgel és a biomassza csúcsfejlődésével hozták összefüggésbe. Ez az alábbi képen is jól látható.

Ha kombinált betakarítógépes adatokkal rendelkezik, akkor az eredményeket a műholdas képekkel is összehasonlíthatja, ahogy az alábbi ábra mutatja. A magasabb NDVI-értékkel rendelkező területek magasabb kombinált terméshozamokkal járnak együtt.

Mit tanultunk és milyen eredményeket értünk el?

Az előrejelző termőterületi hozam- és műholdas információk alapján a gazdálkodó a tenyészidőszak során fontos gazdálkodási döntéseket hozhat a vízzel, betegségekkel, rovarokkal és további műtrágya kijuttatásával kapcsolatban. Javítja a tápanyag-gazdálkodást: a megfelelő mennyiség és időpont a magasabb terméshozam és a termésminőség érdekében. Az ebben az előadásban használt demonstrációs szántóföldön a terméshozam-előrejelző megoldás 22 bu/ha átlagtermést becsült, ami a száraz év miatt nagyon gyenge, míg a kombinált termésátlag 20 bu/ha volt. Tehát, ahogyan azt már korábban tárgyaltuk, egy IoT szántóföldi eszköznek kéz a kézben kell járnia egy szántóföldi szintű előrejelzéssel, hogy a gazdáknak a napi műveletek során az ellenőrizhetetlen kockázatok csökkentése érdekében javított gazdálkodási döntéseket hozhassanak.

A szerzőről:
Guy Ash az elmúlt 30 évben agrármeteorológusként és földmegfigyelési tudományos szakemberként dolgozott. Jelenleg az ausztriai Pessl Instruments globális képzési és nagyvállalati menedzsere Kanadában. A Pessl Instrument egy IoT-vállalat, amely hardver (loggerek és érzékelők) és szoftvermegoldásokat gyárt, amelyek a mezőgazdasági ágazatra összpontosítanak. Több mint 85 országban dolgozunk, és több mint 70 000 eszközt és 700 000 érzékelőt telepítettünk a mezőgazdasági alkalmazások széles skálájához: betegségkezelés, öntözés, talajnedvesség, rovarcsapdák, terménykamerák, időjárás-állomások, talajtermékenység stb. Az egyik feladata, hogy globális képzést biztosítson a legkülönfélébb növények - rizs, búza, szójabab, narancs, kukorica, repce, takarmányok, szőlő, gyümölcsök és zöldségek stb. - IoT-megoldásainak széles listájához.

Guy Ash,METOS^® Globális képzési menedzser