V určitých obdobiach vegetačného obdobia musia pestovatelia zemiakov pravidelne monitorovať dusíkatý stav svojich plodín, aby hnojivo aplikovali čo najefektívnejšie.
Bežnou praxou je zbierať listy z rastlín na každom poli a potom ich poslať do laboratória na analýzu dusičnanov. V priebehu niekoľkých dní dostanú pestovatelia výsledky, ktoré naznačujú, či je potrebné viac dusíkatých hnojív alebo či je výkonnosť normálna. Systém funguje, ale tento proces sa dá urýchliť, hovorí I. Wang, docent University of Wisconsin-Madison, Katedra záhradníctva.
„Zber listov si vyžaduje veľa času a úsilia,“ hovorí Wang.
„A niekedy môžu byť výsledky zavádzajúce, pretože množstvo dusičnanov v listoch môže byť ovplyvnené mnohými faktormi, ako sú poveternostné podmienky alebo načasovanie odberu vzoriek. Okrem toho výsledky nezohľadňujú priestorové rozdiely [požiadavky na dusík] v teréne.“
Projekt financovaný USDA Národný inštitút pre potraviny a poľnohospodárstvo, zahŕňa zber a spracovanie údajov z hyperspektrálnej kamery. Inštaluje sa na UAV (bezpilotné lietadlo) alebo nízko letiace lietadlo, ktoré prelietava nad študovanými oblasťami zemiakov.
Wangov tím vyvíja počítačové modely na prepojenie obrázkov so stavom dusíka v rastline počas sezóny, výnosom, kvalitou a ekonomickou návratnosťou na konci sezóny.
„S mojimi zamestnancami dúfame, že vytvoríme online program, ktorý prevedie hyperspektrálne snímky na informácie o tom, kedy a koľko hnojiť, aby pestovatelia mohli maximalizovať zisky s minimálnym vplyvom na životné prostredie,“ hovorí Wang.
„Faktory, ktoré spôsobujú zmeny v stave vrchlíka, ako je stav živín, prítomnosť a neprítomnosť vlhkosti alebo choroby, sú spojené so spektrálnou odrazivosťou, a preto ich možno vizualizovať na hyperspektrálnych obrázkoch,“ hovorí Trevor Crosby, postgraduálny študent Wang's. laboratórium.
Počas jedného letu nad výskumným poľom s rozmermi 70 x 150 metrov je možné zhromaždiť desiatky obrázkov, z ktorých každý obsahuje stovky spektrálnych pásiem. Na urýchlenie spracovania obrazu zamestnal Wang dvoch kľúčových zamestnancov. Phil Townsend, profesor ekológie lesa a voľne žijúcich živočíchov, je lídrom v technológii diaľkového snímania. Paul Mitchell, profesor a špecialista na Katedre poľnohospodárskej a aplikovanej ekonomiky, vykonáva ekonomickú analýzu, z ktorej počítačový model vytvára odporúčania pre aplikáciu dusíka.
Crosby, ktorý sa ujal vedenia v pozemných meraniach, zozbieral údaje z terénnych prieskumných miest v rôznych štádiách rastu zemiakov. To zahŕňa index listovej plochy, celkovú koncentráciu dusíka v listoch a stonkách, počet hľúz a hmotnosť jednotlivých hľúz, ako aj faktory prostredia, ako je vlhkosť a teplota pôdy, slnečné žiarenie a rýchlosť vetra. Pri zbere meria celkovú úrodu hľúz a ich veľkosť.
Crosby potom vyvinul vylepšené modely spájajúce hyperspektrálne snímky s pozemnými meraniami. Cieľom je predpovedať dusíkový stav plodín v reálnom čase a predpovedať úrodu hľúz na konci sezóny. V tomto bode je práca v teréne a spracovanie obrazu dokončené a Crosby sa zameriava na vývoj modelu.
Wang široko zdieľa svoj výskum so štátnymi pestovateľmi zemiakov a zeleniny. Má dobré vzťahy s farmármi v celom štáte a mnohí sa tešia na výsledky jeho výskumu.