Карти зон управління та виробники кукурудзи: наскільки вони важливі?

Під час багаторічного аналізу дослідники перевіряли, чи можуть карти зон управління, засновані на ґрунтових умовах, топографії або інших ландшафтних особливостях, достовірно передбачити, які частини кукурудзяного поля отримають найбільшу користь від збільшення норм висіву або внесення азоту.

Дослідження показало, що, всупереч поширеним припущенням, реакція сільськогосподарських угідь на одні й ті ж фактори впливу значно варіюється з року в рік. Найбільш непередбачуваний фактор – погода – мав найбільший вплив на те, як культури реагували на ці фактори впливу. Однак фермери все ще можуть вжити заходів для управління впливом погоди на свої врожаї.

Картографування зон управління виникло завдяки зростанню інтересу до цифрового сільського господарства – використання нових технологій збору та аналізу даних для кращого розуміння взаємодії факторів, що впливають на врожайність сільськогосподарських культур, пояснив професор сільськогосподарських наук Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн Ніколас Мартін, який проводив аналіз разом з колишнім постдокторантом Карлосом Агустіном Алессо.

Ці методи передбачають використання польових датчиків, супутникових даних та інших цифрових інструментів для відстеження того, як сільськогосподарські культури реагують на місцеві умови, добрива, норми висіву насіння та інші ресурси. Мета полягає в тому, щоб мінімізувати марнотратні або руйнівні практики та максимізувати врожайність, додав Мартін.

У нещодавньому дослідженні було використано унікальний метод для перевірки прогнозів карт зон управління.

“Ми використовували нашу сільськогосподарську техніку як принтер, створюючи клаптикову палітру вихідних даних, схожу на ковдру з різними кольорами”, – пояснив Мартін. “Ми реалізували наш експеримент на кількох ділянках, використовуючи повністю рандомізований дизайн”.”

Дослідники провели своє дослідження на семи типових незрошуваних ділянках вирощування кукурудзи в Іллінойсі. Кожна ділянка була розділена на численні ділянки. Кожній ділянці були випадковим чином призначені різні норми висіву кукурудзи та внесення азоту.

Крім того, дослідники виміряли склад ґрунту, топографію та інші особливості ландшафту, характерні для кожної ділянки. Вони стандартизували всі змінні, окрім погодних умов на полях. Це дослідження проводилося з 2016 по 2021 рік.

Дослідники оцінювали врожайність кожної ділянки під час збору врожаю протягом кількох років. Це допомогло їм визначити, які ділянки найкраще реагували на різні фактори впливу щороку. Вони використовували вдосконалений алгоритм випадкового лісу, щоб з'ясувати, які фактори, такі як погодні умови, характеристики ґрунту чи схил, найточніше передбачали, чи збільшить збільшення внесення азоту чи використання вищої норми висіву врожайність.

Мартін пояснив, що погодні змінні є основними факторами, що впливають на просторові закономірності реакції на азот або норми висіву, а характеристики ландшафту та ґрунту слідують за ними. Крім того, він зазначив, що ці реакції щорічно змінюються через погодні впливи, що призводить до невідповідності, принаймні на полях, які ми досліджували.

“Це означає, що ділянка, яка добре реагує на вищу норму азоту одного року, може не так добре реагувати наступного разу, коли на ній буде засіяно кукурудзу”, – сказав він. “Це робить концепцію картування зон управління ненадійним предиктором реакції культури на внесення речовин”.”

“Ми вважаємо, що ці висновки можуть частково пояснити, чому технології точного землеробства не були однаково впроваджені фермерами”, – сказав Мартін.

Дослідники вважають, що збір більшої кількості даних протягом кількох років та використання кращих інструментів для аналізу на місці може підвищити точність картографування зон управління.

Це дослідження було підтримано Службою охорони природних ресурсів Міністерства сільського господарства США та Національним інститутом продовольства та сільського господарства.