Hallintavyöhykekartat ja maissinviljelijät: Kuinka paljon niillä on merkitystä?

Monivuotisen analyysin aikana tutkijat ovat testanneet, voivatko maaperän olosuhteisiin, topografiaan tai muihin maisemaominaisuuksiin perustuvat hoitovyöhykekartat luotettavasti ennustaa, mitkä maissipellon osat hyötyvät eniten lisääntyneistä kylvömääristä tai typen levityksestä.

Tutkimus paljasti, että vastoin yleisiä oletuksia, viljelykasvien reaktiot samoihin panoksiin vaihtelevat merkittävästi vuodesta toiseen. Ennalta arvaamattomimmalla tekijällä, säällä, näytti olevan suurin vaikutus siihen, miten viljelykasvit reagoivat näihin panoksiin. Viljelijät voivat kuitenkin silti ryhtyä toimiin hallitakseen sään vaikutuksia viljelykasveihinsa.

Hallintavyöhykkeiden kartoitus sai alkunsa digitaalisen maatalouden lisääntyneestä kiinnostuksesta – uusien tiedonkeruu- ja analysointitekniikoiden käytöstä satoihin vaikuttavien tekijöiden vuorovaikutuksen paremman ymmärtämisen varmistamiseksi, selitti Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin kasvitieteiden professori Nicolas Martin, joka suoritti analyysin entisen postdoc-tutkijan Carlos Agustin Alesson kanssa.

Näissä menetelmissä käytetään kenttäantureita, satelliittidataa ja muita digitaalisia työkaluja sen seuraamiseksi, miten viljelykasvit reagoivat paikallisiin olosuhteisiin, lannoitteisiin, siemenmääriin ja muihin panoksiin. Tavoitteena on minimoida tuhlaavat tai tuhoisat käytännöt ja maksimoida sato, Martin lisäsi.

Äskettäisessä tutkimuksessa käytettiin ainutlaatuista menetelmää hallintavyöhykekarttojen ennusteiden validointiin.

“Käytimme maatalouskoneitamme tulostimena ja loimme tilkkutäkin kaltaisen tilkkutäkin eri väreistä”, Martin selitti. “Toteutimme kokeemme useissa eri paikoissa käyttäen täysin satunnaistettua koeasetelmaa.”

Tutkijat suorittivat tutkimuksensa seitsemällä tyypillisellä kastelemattomalla maissintuotantoalueella Illinoisissa. Jokainen alue jaettiin useisiin koealoihin. Jokaiselle koealalle annettiin satunnaisesti eri määriä maissin kylvöä ja typen levitystä.

Lisäksi tutkijat mittasivat kullekin alueelle ominaisia maaperän koostumuksen, topografian ja muita maisemaominaisuuksia. He standardoivat kaikki muuttujat paitsi sääolosuhteet pelloilla. Tämä tutkimus tehtiin vuosina 2016–2021.

Tutkijat arvioivat kunkin koealan sadonkorjuuaikana useiden vuosien ajan. Tämä auttoi heitä tunnistamaan, mitkä koealat reagoivat parhaiten erilaisiin tekijöihin kunakin vuonna. He käyttivät edistynyttä satunnaismetsäalgoritmia selvittääkseen, mitkä tekijät – kuten sääolosuhteet, maaperän ominaisuudet tai kaltevuus – ennustivat tarkimmin, parantaisiko typen lisääminen vai suuremman kylvömäärän käyttö satoa.

Martin selitti, että sääolosuhteet ovat ensisijaisia tekijöitä, jotka vaikuttavat typen tai siemenmäärien vasteen spatiaalisiin malleihin, ja maiseman ja maaperän ominaisuudet seuraavat tiiviisti perässä. Lisäksi hän huomautti, että nämä vasteet vaihtelevat vuosittain sään vaikutusten vuoksi, mikä johtaa epäjohdonmukaisuuteen ainakin tutkimillamme pelloilla.

“Tämä tarkoittaa, että koeala, joka reagoi hyvin korkeampaan typpimäärään yhtenä vuonna, ei välttämättä reagoi yhtä hyvin seuraavan kerran, kun sille istutetaan maissia”, hän sanoi. “Tämä tekee hoitovyöhykekartoituksen käsitteestä epäluotettavan ennustajan sadon reaktioille panoksiin.”

“"Uskomme, että nämä löydökset voivat osittain selittää, miksi maanviljelijät eivät ole ottaneet täsmäviljelyteknologioita käyttöön yhdenmukaisesti", Martin sanoi.

Tutkijat uskovat, että keräämällä enemmän tietoa useiden vuosien ajalta ja käyttämällä parempia työkaluja paikan päällä tehtävään analyysiin voisi parantaa hallintavyöhykkeiden kartoituksen tarkkuutta.

Tätä tutkimusta tukivat Yhdysvaltain maatalousministeriön luonnonvarojen suojelupalvelu ja kansallinen elintarvike- ja maatalousinstituutti.