Mapy stref zarządzania i plantatorzy kukurydzy: jak duże mają znaczenie?

W wieloletniej analizie naukowcy sprawdzali, czy mapy stref zarządzania, tworzone na podstawie warunków glebowych, topografii lub innych cech krajobrazu, mogą wiarygodnie przewidywać, które części pola kukurydzy odniosą największe korzyści ze zwiększonej ilości wysiewu lub zastosowania azotu.

Badanie wykazało, że wbrew powszechnym założeniom, reakcje działek uprawnych na te same środki nawozowe różnią się znacząco w poszczególnych latach. Najbardziej nieprzewidywalny czynnik, pogoda, wydawał się mieć największy wpływ na to, jak uprawy reagują na te środki. Rolnicy nadal mogą jednak podejmować działania mające na celu ograniczenie wpływu pogody na swoje uprawy.

Mapowanie stref zarządzania stało się możliwe dzięki rosnącemu zainteresowaniu rolnictwem cyfrowym – wykorzystaniem nowych technologii gromadzenia i analizowania danych w celu lepszego zrozumienia wzajemnego oddziaływania czynników wpływających na plony upraw, wyjaśnia Nicolas Martin, profesor nauk o uprawach na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign, który przeprowadził analizę wraz ze swoim byłym badaczem podoktoranckim, Carlosem Agustinem Alesso.

Metody te obejmują wykorzystanie czujników polowych, danych satelitarnych i innych narzędzi cyfrowych do śledzenia reakcji upraw na lokalne warunki, nawożenie, dawki wysiewu i inne czynniki. Celem jest minimalizacja marnotrawstwa lub destrukcyjnych praktyk przy jednoczesnej maksymalizacji plonów, dodał Martin.

W najnowszych badaniach zastosowano unikalną metodę weryfikacji prognoz zawartych na mapach stref zarządzania.

“Wykorzystaliśmy nasze maszyny rolnicze jako drukarkę, generując mozaikę materiałów przypominającą kołdrę w różnych kolorach” – wyjaśnił Martin. “Przeprowadziliśmy nasz eksperyment w wielu lokalizacjach, stosując całkowicie losowy projekt”.”

Naukowcy przeprowadzili badanie na siedmiu typowych, nienawadnianych stanowiskach uprawowych kukurydzy w Illinois. Każde stanowisko podzielono na liczne działki. Do każdej działki losowo przypisano różne dawki siewu kukurydzy i nawożenia azotem.

Dodatkowo naukowcy zmierzyli skład gleby, topografię i inne cechy krajobrazu specyficzne dla każdego stanowiska. Ujednolicili wszystkie zmienne, z wyjątkiem warunków pogodowych, na poszczególnych polach. Badanie przeprowadzono w latach 2016–2021.

Naukowcy oceniali plony z każdej działki w okresie zbiorów przez kilka lat. Pomogło im to zidentyfikować działki, które najlepiej reagowały na różne czynniki w każdym roku. Zastosowali zaawansowany algorytm lasu losowego, aby określić, które czynniki – takie jak warunki pogodowe, charakterystyka gleby czy nachylenie terenu – najdokładniej przewidywały, czy zwiększenie dawki azotu lub zastosowanie wyższej normy wysiewu wpłynie na wzrost plonów.

Martin wyjaśnił, że zmienne pogodowe są głównymi czynnikami wpływającymi na przestrzenne wzorce reakcji na azot lub dawki wysiewu, a tuż za nimi plasują się cechy krajobrazu i gleby. Ponadto zauważył, że reakcje te zmieniają się co roku ze względu na warunki pogodowe, co prowadzi do niespójności, przynajmniej na badanych przez nas polach.

“Oznacza to, że działka, która dobrze reaguje na wyższą dawkę azotu w jednym roku, może nie reagować tak dobrze, gdy następnym razem zostanie obsiana kukurydzą” – powiedział. “To sprawia, że koncepcja mapowania stref zarządzania jest mało wiarygodnym predyktorem reakcji upraw na nawozy”.”

“Uważamy, że te odkrycia mogą częściowo wyjaśnić, dlaczego rolnicy nie przyjęli technologii rolnictwa precyzyjnego w jednolity sposób” – powiedział Martin.

Naukowcy uważają, że gromadzenie większej ilości danych na przestrzeni wielu lat i stosowanie lepszych narzędzi do analizy na miejscu może zwiększyć dokładność mapowania stref zarządzania.

Badania te zostały sfinansowane przez Służbę Ochrony Zasobów Naturalnych Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych oraz Narodowy Instytut Żywności i Rolnictwa.