كيف تعمل أداة جديدة لمدخلات النيتروجين في البطاطس

المصدر تزايد الإنتاج

خلال فترات معينة من موسم النمو ، يجب على مزارعي البطاطس مراقبة حالة النيتروجين لمحصولهم على أساس منتظم للتخصيب بأكثر الطرق كفاءة واستدامة.

من الممارسات الشائعة جمع الأعناق من العديد من النباتات في كل حقل، ثم إرسالها لتحليل النترات. وفي غضون أيام قليلة، يحصل المزارعون على نتائج تشير إلى ما إذا كانت هناك حاجة إلى المزيد من الأسمدة النيتروجينية. ويقول إن النظام يعمل، ولكن يمكن أن يكون أفضل يي وانغ, أستاذ مساعد وإرشاد متخصص في الإنتاج النباتي المستدام في جامعة ويسكونسن ماديسونقسم البستنة .

يقول وانغ: "إن جمع الأعناق يستغرق وقتًا طويلاً ويتطلب عمالة مكثفة". "وفي بعض الأحيان يمكن أن تكون النتائج مضللة لأن الكثير من العوامل يمكن أن تؤثر على أعداد نترات سويقات، مثل الظروف الجوية أو الوقت من يوم جمع العينات. بالإضافة إلى ذلك، فإن النتائج لا تلتقط التباين المكاني [لاحتياجات النيتروجين] داخل الحقل.

أداة جديدة للإنقاذ

ولمعالجة هذه القضايا، يقود وانغ الجهود الرامية إلى تطوير مجموعة من الأدوات عالية التقنية التي تمنح مزارعي البطاطس طريقة أسهل وأسرع وأكثر شمولاً لتقييم الاحتياجات الحقيقية لمحاصيلهم من النيتروجين. المشروع بتمويل من المعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكيةيتضمن جمع ومعالجة البيانات من كاميرا فائقة الطيف. يتم تركيبه على طائرة بدون طيار (طائرة بدون طيار) أو طائرة تحلق على ارتفاع منخفض تحلق فوق قطع أراضي أبحاث البطاطس المزروعة بمستويات مختلفة من النيتروجين.

يقوم فريق وانغ بتطوير نماذج بمساعدة الكمبيوتر لربط الصور بحالة النيتروجين النباتي في الموسم وإنتاجية نهاية الموسم والجودة والعائد الاقتصادي. وفي نهاية المطاف، يمنح المشروع المزارعين أداة لإدارة النيتروجين بشكل أفضل. يقول وانغ: "أنا وزملائي نأمل في تطوير برنامج عبر الإنترنت من شأنه أن يترجم الصور فائقة الطيف إلى معلومات حول وقت استخدام الأسمدة ومقدار تطبيقها، بحيث يمكن تحقيق أقصى قدر من الربحية للمزارعين بأقل قدر من التأثيرات البيئية".

كيف تعمل هذه التقنية؟

يقول تريفور كروسبي، وهو طالب دراسات عليا في مختبر وانج، إن الكاميرات فائقة الطيف قوية، إذ تكتشف مئات أو آلاف النطاقات الطيفية من ضوء الشمس المنعكس من مظلة المحصول. ويقول: "إن العوامل التي تسبب تباينًا في صحة المظلة - مثل حالة المغذيات، أو حالة الماء، أو ضغوط المرض - كلها مرتبطة بالانعكاس الطيفي، وبالتالي يمكن تصورها في الصور فوق الطيفية".

يمكن لرحلة واحدة فوق حقل بحثي مساحته 70 × 150 مترًا أن تجمع عشرات الصور، تحتوي كل منها على مئات النطاقات الطيفية. وللمساعدة في تسريع عملية معالجة الصور، قام وانغ بتعيين اثنين من المتعاونين الرئيسيين. فيل تاونسند، أستاذ بقسم بيئة الغابات والحياة البرية، هو رائد وطني في مجال تقنيات الاستشعار عن بعد. يقوم بول ميتشل، الأستاذ وأخصائي الإرشاد بقسم الاقتصاد الزراعي والتطبيقي، بإجراء تحليل اقتصادي يفيد توصيات تطبيق النيتروجين في نموذج الكمبيوتر.

"دكتور. يقول وانغ: "لقد أنشأت مجموعة تاونسند برنامجًا يجعل معالجة الصور فعالة حقًا". "نحن متحمسون للغاية بشأن توصيل ذلك."

قام كروسبي، الذي أخذ زمام المبادرة في جمع القياسات الأرضية، بجمع البيانات من قطع أراضي البحث الميداني في مراحل مختلفة من نمو البطاطس. وشمل ذلك مؤشر مساحة الورقة، وتركيز النيتروجين الإجمالي للأوراق والكروم، ومجموعة الدرنات ووزن الدرنات الفردية، والعوامل البيئية مثل رطوبة التربة ودرجة حرارتها، والإشعاع الشمسي، وسرعة الرياح. عند الحصاد، قام بقياس إجمالي إنتاج الدرنات وحجمها.

ثم طور كروسبي نماذج متقدمة تربط الصور فوق الطيفية بالقياسات الأرضية. الهدف هو التنبؤ بحالة النيتروجين في المحاصيل في الوقت الفعلي والتنبؤ بإنتاجية الدرنات والعائد الاقتصادي في نهاية الموسم. حتى الآن، تم الانتهاء من العمل الميداني ومعالجة الصور، ويركز كروسبي على تطوير النموذج.

يقول آندي ديركس، وهو من الجيل الرابع: "في ظل كل المشكلات التي تواجهها الولاية حول النترات في المياه الجوفية، نحتاج إلى إيجاد طرق للاستفادة بشكل أفضل من مدخلات الخصوبة لدينا، ونأمل أن يساعد مشروع يي الجديد في توجيه تلك الجهود". مزارع البطاطس في مزارع كولوما، Inc. "إن الإمكانات كبيرة. ويمثل مشروع يي الجديد فرصة لتحقيق قفزة حقيقية للأمام [في إدارة النيتروجين]".

النتائج تأثير المزارعين

تشارك وانغ نتائج جهودها البحثية على نطاق واسع مع مزارعي البطاطس والخضروات في الولاية. تتمتع بعلاقات عمل جيدة مع المزارعين في جميع أنحاء الولاية، وينتظر الكثيرون بفارغ الصبر نتائج أبحاثها وتطبيقاتها.

يقول ديركس: "إن التصوير فوق الطيفي لديه القدرة على إظهار استجابة النبات لأوجه القصور في المدخلات قبل أن تتمكن العين البشرية من رؤية تلك الاستجابة". "إذا تمكنا من الحصول على بضعة أيام في الاستجابة لإجهاد المغذيات، فسيكون التأثير على صحة النباتات كبيرًا جدًا. ناهيك عن إمكانية استخدام مدخلات أقل لمعالجة الوضع، الأمر الذي سيكون بمثابة مكسب كبير للجانبين.

/ الهندسة الزراعية