V určitých obdobích vegetačního období musí pěstitelé brambor pravidelně sledovat stav dusíku ve svých plodinách, aby hnojivo aplikovali co nejúčinnějším způsobem.
Běžnou praxí je sbírat listy z rostlin na každém poli a poté je poslat do laboratoře na analýzu dusičnanů. Během několika dní obdrží pěstitelé výsledky, které ukazují, zda je potřeba více dusíkatých hnojiv nebo zda je výkon normální. Systém funguje, ale tento proces lze urychlit, říká I. Wang, docent University of Wisconsin-Madison, Katedra zahradnictví.
„Sbírání listů vyžaduje spoustu času a úsilí,“ říká Wang.
„A někdy mohou být výsledky zavádějící, protože množství dusičnanů v listech může být ovlivněno mnoha faktory, jako jsou povětrnostní podmínky nebo načasování odběru vzorků. Výsledky navíc neberou v úvahu prostorové rozdíly [požadavky na dusík] v terénu.“
Projekt financovaný USDA Národní institut pro potraviny a zemědělství, zahrnuje sběr a zpracování dat z hyperspektrální kamery. Instaluje se na UAV (bezpilotní letoun) nebo dolnoplošník, který létá nad studovanými bramborovými oblastmi.
Wangův tým vyvíjí počítačové modely pro propojení obrázků se stavem dusíku v rostlině, výnosem, kvalitou a ekonomickou návratností na konci sezóny.
„Moji zaměstnanci a já doufáme, že vyvineme online program, který převede hyperspektrální snímky na informace o tom, kdy a kolik hnojit, aby pěstitelé mohli maximalizovat zisky s minimálním dopadem na životní prostředí,“ říká Wang.
„Faktory, které způsobují změny ve stavu vrchlíku, jako je stav živin, přítomnost a nepřítomnost vlhkosti nebo onemocnění, jsou spojeny se spektrální odrazivostí, a proto je lze vizualizovat na hyperspektrálních snímcích,“ říká Trevor Crosby, postgraduální student Wang's. laboratoř.
Během jediného letu nad výzkumným polem o rozměrech 70 x 150 metrů lze shromáždit desítky snímků, z nichž každý obsahuje stovky spektrálních pásem. Pro urychlení zpracování obrazu najal Wang dva klíčové zaměstnance. Phil Townsend, profesor ekologie lesa a divoké zvěře, je lídrem v technologii dálkového průzkumu Země. Paul Mitchell, profesor a specialista na katedře zemědělské a aplikované ekonomiky, provádí ekonomickou analýzu, na jejímž základě počítačový model dává doporučení pro aplikaci dusíku.
Crosby, který se ujal vedení v pozemních měřeních, shromáždil data z polních průzkumných míst v různých fázích růstu brambor. Patří sem index listové plochy, celková koncentrace dusíku v listech a stoncích, počet hlíz a hmotnost jednotlivých hlíz a také faktory prostředí, jako je vlhkost a teplota půdy, sluneční záření a rychlost větru. Při sklizni měří celkový výnos hlíz a jejich velikost.
Crosby poté vyvinul vylepšené modely spojující hyperspektrální snímky s pozemními měřeními. Cílem je predikovat dusíkový stav plodin v reálném čase a predikovat výnos hlíz na konci sezóny. V tuto chvíli jsou práce v terénu a zpracování obrazu dokončeny a Crosby se soustředí na vývoj modelu.
Wang široce sdílí svůj výzkum se státními pěstiteli brambor a zeleniny. Má dobré vztahy s farmáři v celém státě a mnozí se těší na výsledky jeho výzkumu.