چگونه یک ابزار جدید برای ورودی های نیتروژن در سیب زمینی کار می کند

منبع: در حال رشد تولید

در طول دوره‌های مشخصی از فصل رشد، سیب‌زمینی‌کاران باید وضعیت نیتروژن محصول خود را به طور منظم کنترل کنند تا به کارآمدترین و پایدارترین روش ممکن کود دهی کنند.

یک روش معمول جمع آوری دمبرگ از گیاهان متعدد در هر مزرعه، سپس ارسال آنها برای تجزیه و تحلیل نیترات است. ظرف چند روز، پرورش دهندگان نتایجی دریافت می کنند که نشان می دهد به کود نیتروژن بیشتری نیاز است یا خیر. سیستم کار می کند، اما می تواند بهتر باشد، می گوید یی وانگ، استادیار و متخصص ترویج تولید سبزیجات پایدار در دانشگاه ویسکانسین-مدیسوندپارتمان باغبانی

وانگ می‌گوید: «جمع‌آوری دمبرگ‌ها زمان‌بر و کار فشرده است. و گاهی اوقات نتایج می تواند گمراه کننده باشد زیرا عوامل زیادی می توانند بر تعداد نیترات دمبرگ تأثیر بگذارند، مانند شرایط آب و هوایی یا زمان روز جمع آوری نمونه. به علاوه، نتایج تغییرات فضایی [نیاز به نیتروژن] را در مزرعه نشان نمی دهد.

ابزار جدید برای نجات

برای پرداختن به این مسائل، وانگ تلاش‌هایی را برای توسعه مجموعه‌ای از ابزارهای با تکنولوژی بالا هدایت می‌کند که به کشاورزان سیب زمینی راهی آسان‌تر، سریع‌تر و جامع‌تر برای ارزیابی نیاز واقعی نیتروژن محصولاتشان می‌دهد. این پروژه، تامین مالی شده توسط موسسه ملی غذا و کشاورزی USDA، شامل جمع آوری و پردازش داده ها از یک دوربین ابرطیفی است. این هواپیما بر روی یک پهپاد (وسیله هوایی بدون سرنشین) یا هواپیمای کم پرواز که بر فراز زمین های تحقیقاتی سیب زمینی رشد کرده در سطوح مختلف نیتروژن پرواز می کند، نصب شده است.

تیم وانگ مدل‌هایی به کمک رایانه ایجاد می‌کند تا تصاویر را با وضعیت نیتروژن گیاهی در فصل و عملکرد، کیفیت و بازده اقتصادی پایان فصل مرتبط کند. در نهایت، این پروژه ابزاری برای مدیریت بهتر نیتروژن به کشاورزان می دهد. وانگ می‌گوید: «همکارانم و من امیدواریم برنامه‌ای آنلاین ایجاد کنیم که تصاویر فراطیفی را به اطلاعاتی درباره زمان استفاده از کود و میزان مصرف تبدیل کند تا حداکثر سودآوری را برای تولیدکنندگان با حداقل تأثیرات زیست‌محیطی به دست آورد.»

نحوه عملکرد برنامه IB

ترور کراسبی، دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه وانگ، می‌گوید دوربین‌های فراطیفی قدرتمند هستند و صدها یا هزاران نوار طیفی از نور خورشید را که از تاج پوشش منعکس می‌شود، تشخیص می‌دهند. او می‌گوید: «عواملی که باعث تغییر در سلامت تاج پوشش می‌شوند - مانند وضعیت مواد مغذی، وضعیت آب یا فشار بیماری - همگی به بازتاب طیفی مرتبط هستند و بنابراین می‌توانند در تصاویر فراطیفی قابل مشاهده باشند.

یک پرواز بر فراز یک میدان تحقیقاتی 70 در 150 متری می تواند ده ها تصویر را جمع آوری کند که هر کدام صدها باند طیفی دارند. برای کمک به سرعت بخشیدن به پردازش تصویر، وانگ دو همکار کلیدی را به خدمت گرفت. فیل تاونسند، پروفسور دپارتمان اکولوژی جنگل و حیات وحش، یک رهبر ملی در فناوری های سنجش از دور است. پل میچل، پروفسور و متخصص توسعه، دپارتمان اقتصاد کشاورزی و کاربردی، تجزیه و تحلیل اقتصادی را انجام می دهد که توصیه های کاربرد نیتروژن مدل کامپیوتری را ارائه می دهد.

"دکتر. وانگ می گوید، گروه تاونسند برنامه ای ایجاد کرده است که پردازش تصویر را واقعا کارآمد می کند. "ما بسیار هیجان زده هستیم که به آن متصل شویم."

کراسبی با پیشروی در جمع آوری اندازه گیری های زمین، داده ها را از طرح های تحقیقاتی میدانی در مراحل مختلف رشد سیب زمینی جمع آوری کرد. این شامل شاخص سطح برگ، غلظت نیتروژن کل برگ و تاک، مجموعه غده و وزن غده فردی، و عوامل محیطی مانند رطوبت و دمای خاک، تابش خورشیدی و سرعت باد بود. در زمان برداشت، او عملکرد کل غده و مشخصات اندازه را اندازه گرفت.

کرازبی سپس مدل‌های پیشرفته‌ای را توسعه داد که تصاویر فراطیفی را با اندازه‌گیری‌های زمینی پیوند می‌داد. هدف پیش‌بینی وضعیت نیتروژن محصول در زمان واقعی و پیش‌بینی بهره‌وری غده در پایان فصل و بازده اقتصادی است. تا کنون، کار میدانی و پردازش تصویر تکمیل شده است و کراسبی بر توسعه مدل تمرکز کرده است.

اندی دیرکس، نسل چهارم می‌گوید: «با تمام مسائلی که در ایالت درباره نیترات‌ها در آب‌های زیرزمینی وجود دارد، ما باید راه‌هایی برای استفاده بهتر از ورودی‌های باروری خود پیدا کنیم و امیدواریم که پروژه جدید یی بتواند به هدایت این تلاش‌ها کمک کند.» پرورش دهنده سیب زمینی در مزارع کولوما"این پتانسیل قابل توجه است. پروژه جدید یی نشان دهنده فرصتی برای جهش واقعی [در مدیریت نیتروژن] است.

رشد کنندگان تاثیر نتایج

وانگ یافته های تلاش های تحقیقاتی خود را به طور گسترده با تولیدکنندگان سیب زمینی و سبزیجات در ایالت به اشتراک می گذارد. او روابط کاری خوبی با کشاورزان در سراسر ایالت دارد و بسیاری مشتاقانه منتظر یافته ها و برنامه های تحقیقاتی او هستند.

دایرکز می‌گوید: «تصویربرداری فراطیفی این پتانسیل را دارد که واکنش گیاه به کمبود ورودی‌ها را قبل از اینکه چشم انسان بتواند آن پاسخ را ببیند، نشان دهد. اگر بتوانیم چند روز در پاسخ به استرس مواد مغذی به دست آوریم، تأثیر آن بر سلامت گیاهان بسیار قابل توجه خواهد بود. ناگفته نماند که امکان استفاده از ورودی های کمتر برای اصلاح وضعیت وجود دارد - که یک برد-برد جدی خواهد بود.

/زراعت