Am dori să cultivăm o cultură a discuțiilor

...cu ajutorul agriconBLOG

agriconBLOG

22.07.2019

Tikslusis ūkininkavimas naudojant palydovą ar jutiklį?

Pradėjus naudoti Sentinel-2 palydovo vaizdus, padaugėjo pasiūlymų naudoti šiuos duomenis. Dėl ūkininkų palankumo kovoja visos įmonės - nuo pradedančiųjų įmonių iki tarptautinių korporacijų. Įvairiais rinkodaros teiginiais potencialiems klientams siūloma padidinti derlių ir sutaupyti trąšų bei pesticidų naudojant šias nebrangias (dažniausiai nemokamas) priemones. Be to, juos valdyti labai paprasta. Kyla klausimas: ar taip yra iš tikrųjų? O kokia yra jutiklių traktoriuje ar mašinoje buvimo priežastis?

Tiksliam ūkininkavimui reikia kuo tikslesnių informacijos šaltinių, nuo kurių būtų galima pradėti automatizuoti gamybos procesus. Todėl informacijos šaltinio tinkamumas visada turėtų būti tikrinamas pagal tam tikrus kriterijus. Tai apima klausimus apie

išmatuota vertė,
matavimo kokybę ir tikslumą,
pakartojamumo ir patikimumo,
proceso praktiškumą ir ergonomiškumą ir
sąnaudų ir naudos analizė

Nesvarbu, ar tai būtų jutiklis, ar palydovas, kiekvienas duomenų šaltinis turi būti vertinamas pagal šiuos punktus. Norėtume tai padaryti remdamiesi konkrečios vietovės tręšimo azotu pavyzdžiu ir išsamiau aptarti abiejų informacinių sistemų skirtumus. Kadangi plitimo žemėlapių kūrimas naudojant palydovines nuotraukas iš esmės visada vyksta tais pačiais principais, kaip daugybės pasiūlymų pavyzdžius naudosime "atfarm" iš "Yara" ir "CropView" iš "365 FarmNet". Naudodami tą patį lauką galime parodyti, kaip skirtingai veikia šios sistemos.

Teisingai išmatuota vertė

	N-Sensor^®	Palydovinės nuotraukos
Matavimo metodas	Spektrinių juostų atspindys	Spektrinių juostų atspindys
Išvestinė išmatuota vertė	Absoliutūs indeksai su kalibravimu pagal absoliutų azoto pasisavinimą kg N/ha	Santykiniai indeksai, nekalibruoti pagal absoliutų azoto suvartojimą ("daugiau ar mažiau")

Abiem metodais matuojama augalų medynų spektrinė informacija. N jutiklis N-Sensor® naudoja du apibrėžtus bangos ilgius. Pagal juos galima nustatyti tikslų ir absoliutų augalų augavietės azoto suvartojimą.

Kita vertus, palydovinių vaizdų teikėjų duomenys visada yra santykiniai rodikliai, kurie rodo tik "daugiau" arba "mažiau". Tiesioginė nuoroda į dabartinį augalų pasisavinamą azoto kiekį yra neįmanoma.

Praktinis pavyzdys: "CropView" (365 FarmNet)

Spustelėkite, jei norite peržiūrėti didesnį vaizdą

Pateikiant duomenis nėra skaičių, kurie apibrėžtų "augmeniją". Naudotojas privalo pats įvertinti, kiek ir kiek N tręšti, ir tuo remdamasis tręšti N.

Remiantis dabartinėmis žiniomis, augalijos skirtumams nustatyti naudojamas indeksas yra beasmenis normalizuotas diferencijuotas augalijos indeksas (NDVI). Žemėlapyje sunkiai atpažįstamos struktūros.

Problema yra ta, kad naudojant NDVI, esant 40 kg azoto suvartojimui į hektarą, pasiekiamas vadinamasis prisotinimas (javų EC 30/31, rapsų EC 16-18). Tai reiškia, kad visų matavimų, viršijančių šį N suvartojimą, techniškai negalima aiškiai atskirti. Todėl išmatuoti skirtumai yra visiškai atsitiktiniai ir juos galima pamatyti tik "užvedus" skalę.

Praktinis pavyzdys: "atfarm" ("Yara Digital")

Taip pat nepranešama apie absoliučius siūlomų indeksų skaičius. Pavadinimai (pvz., "N-jutiklio vaizdas") rinkodaros požiūriu parinkti sumaniai, nes jais daroma tiesioginė nuoroda į YARA jutiklio technologiją.

Tačiau, palyginti su jutiklių technologija, palydovinė nuotrauka neparodo vidutinio azoto suvartojimo, todėl negalima tiesiogiai nustatyti optimalaus tręšimo azotu. Kadangi rapsams pasisavinant 160 kg/ha azoto, trąšų nereikėtų naudoti, o pasisavinant 100 kg/ha - apie 60 kg. Vartotojas negauna šios lemiamos informacijos.

Taip pat nežinoma, ar spalvinės gradacijos atitinka 5, 10 ar galbūt 20 kg N/ha. Žemėlapyje sunkiai atpažįstamos struktūros ar dalinės teritorijos.

Praktinis pavyzdys: agriPORT (Agricon)

N-Sensor® duomenys visada rodo azoto pasisavinimą iš pasėlių, išmatuotą kirtimo metu. Tai leidžia absoliučiai ir objektyviai įvertinti augalinį medyną.

Lyginant su palydovinėmis nuotraukomis, su mašina susieto "N-Sensor®" skiriamoji geba yra gerokai didesnė, todėl daug geriau atvaizduojamos struktūros ir teritorijos.

Matavimo kokybė, tikslumas ir patikimumas

N jutiklis N-Sensor®, kaip su mašina sujungta sistema, matuoja augalo stovo atspindį maždaug 4-7 m atstumu. Išskyrus vasario ir kovo mėnesio šalnas arba galimą dulkių susidarymą sausomis sąlygomis (kai tręšimas azoto trąšomis vis tiek neturi prasmės), nėra jokių trikdančių kintamųjų, kurie galėtų suklastoti jutiklio signalą.

Palydovinės nuotraukos daromos iš daugiau kaip 750 000 m aukščio (!). Tarp jų yra visa Žemės atmosfera. Todėl visos jame esančios dalelės (dulkės, vandens garai, aerozoliai ir t. t.) tarp matavimo prietaiso ir augalų yra nuolat kintančiomis proporcijomis.

	N-Sensor^®	Palydovinės nuotraukos
Nepriklausomybė nuo orų	Taip	Ne
Prieinamumas	Visada	Tik jei skrydžio metu dangus bus be debesų ir laukuose nebus debesų šešėlių.
Matavimo amžius	Realiuoju laiku	Dienos, savaitės, kartais mėnesiai (priklausomai nuo debesuotumo)

Be to, debesys ir jų šešėliai žemės paviršiuje vaidina svarbų vaidmenį palydovinėse nuotraukose, nes jie gali smarkiai trukdyti interpretuoti vaizdus arba visiškai neleisti jais naudotis.

Praktinis pavyzdys: Debesys ir šešėliai

Nors pats debesis dengia tik dalį laukų, negalima naudoti net ir tų poveikių ar dalinių plotų, kuriuose yra debesų šešėliai. Todėl maždaug 40-50 % viso pjūvio negalima naudoti N sklaidos žemėlapiui apskaičiuoti.

Praktinis pavyzdys: duomenų prieinamumas

Augimo sezono metu Sentinel-2 dažnai negauna tinkamų duomenų. Pavyzdžiui, pateiktame pavyzdyje dėl debesuotumo nuo 2019 m. balandžio 27 d. iki gegužės 14 d. nebuvo galima naudoti nė vienos palydovinės nuotraukos. Todėl kintamas tręšimas azoto trąšomis buvo galimas tik ribotai arba tik pagal pasenusius duomenis.

Praktinis pavyzdys: klaidingas plitimo žemėlapis

Nepaisant debesuotumo, naudotojas gali naudoti vaizdus tręšimui. Jei, pavyzdžiui, 2019 m. gegužės 2 d. nuotrauka būtų buvusi naudojama tręšimo žemėlapiui apskaičiuoti, ūkininkui būtų tekę skaitytis su aiškiomis N trąšų kiekio matavimo klaidomis. Ypač tose srityse, kur lauke yra debesų, dėl per mažo matavimo indekso aiškiai pastebimas per didelis tręšimas.

Matavimo kokybė ir patikimumas

Todėl palydovinių vaizdų matavimo kokybė ir patikimumas yra prastesni, palyginti su mašininių jutiklių matavimo kokybe ir patikimumu, nes juos veikia daug daugiau trikdžių kintamųjų.

Erdvinė skiriamoji geba	N-Sensor^®	Palydovinės nuotraukos
Išmatuotos vertės vienam hektarui	125	25
Pozicinis tikslumas	+/- 0,1 ... 0,3 m	+/- 11 m (kalvotoje vietovėje taip pat daugiau)

"N-Sensor®" matavimų erdvinė skiriamoji geba yra penkis kartus didesnė nei palydovinės nuotraukos. Palydovinių vaizdų vidutinis padėties nustatymo netikslumas yra +/- 11 m. Kiekviena "vaizdo plytelė" yra 20 × 20 m dydžio ir joje yra tik viena informacija. Vaizdo plytelės padėtis gali pasislinkti visomis kryptimis 11 m nuo tikrovės. Tai reiškia, kad mažus skirtumus vargu ar galima tiksliai nustatyti.

Prastas georeferencinis pagrindas: šiaurės vakarų pusėje biomasė pavaizduota ties lauko riba, kurios iš tikrųjų nėra. Tiesą sakant, ten yra gruntinis kelias, todėl nėra jokios augmenijos. Nurodyta biomasė yra iš kaimyninio lauko, kuris atsiranda tik po lauko keliuko. Taigi visas žemėlapis tikriausiai yra pasislinkęs 10 (?) metrų.

Žinoma, padėties netikslumo ir kraštų efekto problema labiau pastebima mažesniuose laukuose nei dideliuose, nepriklausomai nuo padėties paklaidos lauke.

Praktiškumas ir ergonomika

Kadangi nėra absoliučių išmatuotų verčių, negalima naudoti absoliučių agronominės kontrolės funkcijų. Būtent čia naudotojas turi priimti didžiausius ir svarbiausius sprendimus:

1 sprendimas: kokiu principu noriu tręšti?

Robino Hudo funkcija (atimti iš turtingųjų ir atiduoti vargšams) arba
Karaliaus Jono funkcija (atimti iš vargšų ir atiduoti turtingiesiems)

2 sprendimas: koks yra valdymo funkcijos nuolydis?

Kiek noriu reaguoti į žemėlapio skirtumus tręšdamas N trąšomis?

Teigiamai vertinant, beveik visi paslaugų teikėjai suteikia ūkininkams laisvę atsakyti į šiuos du klausimus. Tačiau, blaiviai vertinant, ūkininkai paliekami vieni priimti sprendimus, nes dauguma paslaugų teikėjų neteikia rekomendacijų. Be to, jie beveik neturi galimybės patikrinti priimtų sprendimų teisingumo.

Todėl ūkininkas turi pats nustatyti absoliutų tręšimo lygį. Tai darydamas jis paprastai remiasi savo empirinėmis vertybėmis ir "Viešpaties akimi". Siekiant padidinti tikslumą, galima atlikti kelis biomasės pjūvius rapsų pasėlyje arba kelis matavimus N-testeriu javų pasėlyje. Be praktinių pastangų, duomenis kompiuteryje reikėtų priskirti atitinkamoms palydovinės nuotraukos plytelėms. Šiuo metu tai sunkiai įsivaizduojama.

Todėl visada kyla pavojus, kad...

valdymo funkcijos pasirinkimas,
absoliutus apvaisinimo lygis ir
N kiekio kitimas

yra iš esmės ydinga.

Ergonomika

Ūkio vadybininkas arba agronomas sezono metu turi atlikti palyginti daug biuro darbų. Naudojant palydovinius vaizdus, kiekvienam laukui reikia atlikti šiuos veiksmus:

Patikrinkite: ar yra dabartinių vaizdų?
Jei ne: kokius vaizdus pasirinkti kaip alternatyvą?
Koks yra tręšimo lygis?
Minimalaus ir maksimalaus kg N/ha kiekio nustatymas
Atsisiųsti sklaidos žemėlapį
Rankinis kiekvieno sklaidos žemėlapio eksportas į USB atmintinę
Perdavimas vilkikui

Panagrinėkime tai, remdamiesi 1 000 ha ūkio, kuriame auginama 70 % javų ir rapsų, pavyzdžiu: Jei vidutinis lauko dydis yra 15 ha, tai yra apie 50 laukų. Taigi naudotojas turi apskaičiuoti 50 paskleidimo kortelių pirmajam azoto tręšimui žiemą, dar 50 kortelių kovo arba balandžio mėn. antrajam azoto tręšimui ir dar 40-70 kortelių gegužės arba birželio mėn. trečiajam ir ketvirtajam tręšimui javų pasėliuose. Tokiu būdu pagaminama apie 140-170 tepimo kortelių, kurios turi būti pagamintos pirmiau minėtais būdais. Ir visa tai vyksta jau ir taip įtempto pavasario sezono metu.

Naudojant mūsų N-plėšimo metodą su N-Sensor® , biuro darbas iš esmės apsiriboja dviem dalykais:

Sukurkite išsklaidymo žemėlapius pirmajam azoto panaudojimui pagal N-Sensor® rudens skenavimą. Visi vieno tipo pasėlių laukai gali būti apskaičiuojami vienu metu ir beveik automatiškai.
Užduočių valdymas: siųskite duomenis el. paštu į mašiną, kur vairuotojas gali juos gauti ir nedelsiant apdoroti.

Šiuos užsakymus galima pasirinktinai pateikti visoms dovanoms ir visiems laukams prieš pavasario sezoną, todėl tai nėra papildoma našta ūkininkui.

Išlaidos, nauda ir įrodytas poveikis

Šiuo metu "Atfarm" taiko 8 EUR už ha aktyvaus ploto mokestį. Už 1 000 ha ploto ūkį, kuriame auginama 70 proc. javų ir rapsų, ūkis moka 5 600 EUR per metus. Per dešimt metų tai sudaro apie 56 000 eurų.

Paruošta naudoti sistema, kurią sudaro "N-Sensor® ALS 2" ir terminalas, kainuoja 27 500 EUR, kai yra visiškai surinkta. Jis nudėvimas per penkerius metus. Kas dvejus metus turėtų būti atliekamas aparatūros patikrinimas, kuris kainuoja 500 EUR. Esant 3 proc. palūkanoms ir dviem ar trims patikrinimams per nusidėvėjimo laikotarpį, metinės išlaidos sudaro apie 5 700 EUR. Per dešimt metų tai sudaro 32 000 EUR.

Tačiau sąnaudų aspektas yra tik antraeilis. Tikrai lemiamas klausimas - ką už tai gausite? "N-Sensor®" nauda įrodyta daugybę kartų. Taip pat sutaupoma iki 15 % azoto, derlius padidėja 5 %, pagerėja pjūties derlius ir nuimto derliaus kokybė, išvengiama su azotu susijusio išgulimo. Dėl to vidutiniškai gaunama 100 €/ha, o augalų apsaugos srityje - po 45 €/ha už augimo reguliatorių arba fungicidų naudojimą. Taigi investicijos į jutiklių technologiją yra labai ekonomiškos, o investicijų grąža paprastai pasiekiama jau po vienerių metų.

Dabartinėmis žiniomis, palydovinių vaizdų teikėjas dar neatliko nė vieno plataus masto bandymo. Todėl kol kas nepateikta jokių įrodymų, kad tręšimas azoto trąšomis, remiantis palydovinėmis nuotraukomis, daro teigiamą poveikį.

Išvada

Naudoti palydovines nuotraukas tręšimui azotu kol kas tikriausiai geriau nei nuolatinį tręšimą. Tačiau kainos ir kokybės santykis nėra tinkamas. Svarbiausi trūkumai, kuriuos iliustruoja atfarm pavyzdys, palyginti su N-Sensor®, yra šie:

Ribotas prieinamumas dėl debesuotumo ir debesų šešėlių
Plytelių padėties netikslumas
Iki 33 % mažesnė skiriamoji geba
Absoliutaus N suvartojimo kalibravimo nėra
Absoliutaus valdymo funkcijos nėra prieinamos arba netaikomos
Prasta ergonomika reiškia dideles laiko sąnaudas sezono metu
Didesniuose ūkiuose išlaidos didesnės nei N-Sensor®.

Pastaraisiais metais "Agricon" ne kartą nagrinėjo palydovines nuotraukas kaip galimą tiksliojo ūkininkavimo informacijos šaltinį. Tačiau dėl žinomų trūkumų sąmoningai nusprendėme jos nenaudoti. Mums nepavyko nustatyti teigiamo derliaus poveikio, analogiško N-Sensor® poveikiui. Kokia nauda iš iš pažiūros "pigios" skaitmeninės priemonės, jei nesulaukiame teigiamo poveikio? Tuomet geriau nesiūlyti palydovinio sprendimo, nei pasiūlyti sprendimą, kuris yra prastesnis už jutiklio technologiją.