Kartor över förvaltningszoner och majsodlare: Hur mycket spelar de roll?

Under flerårig analys har forskare testat om kartor över skötselzoner baserade på markförhållanden, topografi eller andra landskapsegenskaper tillförlitligt kan förutsäga vilka delar av ett majsfält som kommer att gynnas mest av ökade såmängder eller kvävetillförsel.

Studien visade att, i motsats till vanliga antaganden, varierar grödornas reaktioner på samma insatsvaror avsevärt från år till år. Den mest oförutsägbara faktorn, vädret, verkade ha störst inverkan på hur grödorna reagerade på dessa insatsvaror. Jordbrukare kan dock fortfarande vidta åtgärder för att hantera vädrets påverkan på sina grödor.

Kartläggning av förvaltningszoner uppstod på grund av ett ökat intresse för digitalt jordbruk – användningen av nya datainsamlings- och analystekniker för att bättre förstå samspelet mellan faktorer som påverkar grödors avkastning, förklarade Nicolas Martin, professor i grödovetenskap vid University of Illinois Urbana-Champaign, som genomförde analysen tillsammans med den tidigare postdoktorale forskaren Carlos Agustin Alesso.

Dessa metoder innebär att man använder fältbaserade sensorer, satellitdata och andra digitala verktyg för att spåra hur grödor reagerar på lokala förhållanden, gödselmedel, utsädesmängder och andra insatsvaror. Målet är att minimera slösaktiga eller destruktiva metoder samtidigt som avkastningen maximeras, tillade Martin.

Den nyligen genomförda studien använde en unik metod för att validera förutsägelserna från kartor över förvaltningszoner.

“Vi använde våra jordbruksmaskiner som skrivare och genererade ett lapptäcke av inmatningsmaterial, ungefär som ett täcke i olika färger”, förklarade Martin. “Vi genomförde vårt experiment på flera platser med en helt slumpmässig design.”

Forskarna genomförde sin studie på sju typiska icke-bevattnade majsproduktionsplatser i Illinois. Varje plats delades in i ett flertal parceller. Olika mängder majssådd och kvävetillförsel tilldelades slumpmässigt till varje parcel.

Dessutom mätte forskarna jordmånens sammansättning, topografi och andra landskapsegenskaper specifika för varje plats. De standardiserade alla variabler förutom väderförhållanden över fälten. Denna studie genomfördes från 2016 till 2021.

Forskarna mätte avkastningen på varje ruta vid skördetid över flera år. Detta hjälpte dem att identifiera vilka rutor som svarade bäst på olika insatser varje år. De använde en avancerad random-forest-algoritm för att fastställa vilka faktorer – som väderförhållanden, markegenskaper eller lutning – som mest exakt förutspådde huruvida ökad kväveanvändning eller användning av en högre såmängd skulle öka avkastningen.

Martin förklarade att vädervariabler är de primära faktorerna som påverkar de rumsliga mönstren för respons på kväve- eller utsädesmängder, med landskaps- och jordmånsegenskaper som följer tätt. Dessutom noterade han att dessa reaktioner varierar årligen på grund av vädereffekter, vilket resulterar i inkonsekvens, åtminstone på de fält vi undersökte.

“Det betyder att en odlingslott som svarar bra på en högre kvävegöda ett år kanske inte svarar lika bra nästa gång den planteras med majs”, sa han. “Detta gör konceptet med kartläggning av skötselzoner till en otillförlitlig prediktor för grödornas reaktioner på insatser.”

“"Vi tror att dessa resultat delvis kan förklara varför precisionsjordbrukstekniker inte har anammats på ett enhetligt sätt av jordbrukare", sa Martin.

Forskarna tror att insamling av mer data under flera år och användning av bättre verktyg för analys på plats skulle kunna förbättra noggrannheten i kartläggningen av förvaltningszoner.

Denna forskning stöddes av det amerikanska jordbruksdepartementets naturresursvårdstjänst och National Institute of Food and Agriculture.