Monitoring pole a odhad doby sklizně porostu kukuřice pomocí bezpilotního dronu
06. 10. 2024 Precizní zemědělství Zobrazeno 328x
Odhad optimální doby sklizně je důležitým faktorem pro zúročení celoroční práce na poli a startovací bod pro výživu skotu. V posledních letech byly zaznamenány meziroční extrémní klimatické rozdíly, které způsobovaly velké výkyvy ve výnosech, ale také výrazně odlišnou nutriční hodnotu nejen z pohledu kvantitativního (výnos hmoty kukuřice), ale i kvalitativních ukazatelů (podíl škrobu, podíl klasu, obsah NDF, stravitelnost atd.).
Chemická laboratoř firmy NutriVet, s.r.o. se zabývá již přes 20 let problematikou výběru kukuřičných hybridů na siláž z pohledu nutriční kvality, produkce mléka a produkce bioplynu v BPS. Našim zákazníkům poskytujeme podklady pro toto důležité rozhodnutí, které zásadně ovlivňuje ekonomiku pěstování kukuřice na siláž.
Od léta 2023 ke standardním chemickým analýzám zařazujeme do naší nabídky plošné mapování stavu porostu kukuřice ke sklizni na siláž pomocí bezpilotního dronu DJI Mavic 3M s multispektrální kamerou (obr. 1), který je na trhu přibližně rok. Tento model dronu lze pořídit z programu precizního zemědělství Ministerstva zemědělství ČR pro širokou zemědělskou veřejnost. Pojďme se podívat, v čem je jeho přínos pro běžný provoz zemědělského podniku.
Co takový pomocník vlastně umí?
Jedná se o bezpilotní dron (UAV) s integrovanou multispektrální kameru. Dron je zařazen do kategorie C2. Pro provoz je nutná registrace provozovatele dronu a pilotní průkaz A1/A3. Každý snímek je reprezentován 5 obrazovými soubory. Klasickým barevným snímkem a 4 soubory zachycují odrazivost snímaného objektu pro následující vlnové délky:
- NIR, 860 nm ± 26 nm,
- RE, 730 nm ± 16 nm,
- R, 650 nm ± 16 nm,
- G, 560 nm ± 16 nm.
Výhodou tohoto modelu UAV je, že dokáže počítat NDVI index přímo za letu. Takže zvládnete mít základní přehled o porostu aktuálně přímo na poli (obr. 2). Lze zaznamenat na SD kartu fotografie s již vypočítaným NDVI pro další práci.
Další funkcionalitou zařízení je mapování vybrané oblasti na základě zadaných souřadnic (hranic pozemku) a vytvoření aktuální mapy sledovaného pole. Pro práci s indexy je potřeba zakoupit licenci na speciální software (DJI Terra, Pix4D apod.). Tyto programy dále pomáhají vytvářet aplikační mapy pro další použití (variabilní hnojení apod.).
K čemu nám ale jsou jednotlivé vegetační indexy?
S touto otázkou se setkáváme už několik let, že sice přístroj pro precizní zemědělství dokáže stanovit nějaký index, ale pro běžného uživatele je těžko uchopitelný. Proto jsme se spojili s panem Ing. Jiřím Janouškem z Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií na Vysokém učení technickém v Brně. Od roku 2019 provádíme snímání dronem na několika lokacích v Jihomoravském kraji (publikováno v MDPI, Janoušek J. a kol., 2021). Měření porostu kukuřice ke sklizni na siláž provádíme v týdenních intervalech zhruba od poloviny srpna (období od začátku mléčné zralosti kukuřice) do poloviny října, kdy na zrnu je již patrná černá skvrna a sušina přesahuje 65 %. Na základě srovnání vegetačních indexů s chemickou analýzou organických živin se nám podařilo potvrdit statisticky průkazný vztah s hodnotou sušiny rostliny.
Sušina stanovená na základě vegetačních indexů
Podařilo se nám sestavit kalibrační rovnice, které jsou schopny převést NDVI, GNDVI a NDRE indexy na hodnotu sušiny kukuřičného porostu. Pro ukázku uvádíme srovnání několika hybridů v tabulce 1.
Tab. 1: Stanovený obsah sušiny klasickou metodou a zjištěná sušina pomocí kalibračních křivek u několika hybridů kukuřice
Sušina |
Hybrid kukuřice |
|||||
ES Joker |
ES Welington |
KTG Karlaxx |
Absolutissimo |
Rudolfinio |
||
Stanovená sušina (g/kg) |
459,11 |
470,83 |
383,53 |
423,17 |
398,67 |
|
NDVI |
sušina (g/kg) |
458,86 |
464,53 |
404,74 |
429,58 |
409,41 |
GNDV |
sušina (g/kg) |
461,46 |
470,78 |
384,81 |
426,83 |
392,71 |
Jaká data z dronu je možné získat?
- Základní parametr je průměrná sušina celého pole, což je spíše informační statistický údaj. Až při 3 a více měření v řadě jsme schopni zjistit nárůst sušiny v časovém intervalu a proložit získané hodnoty křivkou.
- Sledovat podíl optimální sklizňové sušiny (30–35 %) z celkové plochy sklízené kukuřice.
- Sledovat podíl sklizňové sušiny mimo optimální interval sklizně z celkové plochy sklízené kukuřice a zaměřit se na sledování rizik sklizně (nevyzrálý - přezrálý - nemocný porost) pro stabilitu siláže.
- Výběr hybridu kukuřice pro příští sezonu.
- Pracovat na homogenitě pole, příprava na novou sezonu s cílem získat vyrovnaný porost s minimální variabilitou (obr. 3).
Pojďme si říci i ale...
Již dlouhodobě sledujeme, že snahy různých společností o stanovení sušiny na základě spektrometrie vzorků zelené hmoty rostlin ztroskotává právě na vysoké variabilitě vzorku. Resp. je potřeba udělat hodně měření, aby jejich průměr odpovídal chemickému rozboru a skutečným hodnotám sklízeného porostu.
Snahy o vytvoření jedné kalibrační křivky, která obsáhne všechny druhy kukuřice (různá zpracování řezanky), je sice hezká myšlenka, ale často narážíme na to, že s příchodem nové technologie vedoucí ke změně vlastností měřeného materiálu nám křivka neodpovídá a je potřeba ji překalibrovat. Často ani běžný zákazník nemůže zjistit, že hodnoty neodpovídají skutečnosti, pokud nemá dostatečnou zkušenost.
Chceme naším zákazníkům nabídnout více informací o datech použitých pro vytvoření kalibrační křivky na převod vegetačních indexů na hodnoty sušiny a postupně dalších důležitých nutričních ukazatelů (obsah škrobu, NDF, SNDF). Křivku upřesníme pro lokální podmínky daného zemědělského provozu.
Nabídka spolupráce
Nabízíme vám individuální přístup ke snímání a vyhodnocování získaných dat pro zlepšení výsledné kvality porostu na vašich polích. Každý provoz má rozdílné jak klimatické, tak technologické podmínky, které je nutno respektovat. Rádi se staneme vašim parterem, ať už vlastníte dron a nevíte, jak ho použít, nebo máte omezené možnosti precizního zemědělství, ale hledáte, kterým směrem se vydat. Nejlepší technologie je ta, kterou zaměstnanci používají a věří, že jim přináší zisk.
Vysvětlivky:NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) - počítá se z odrazivosti červeného a NIR spektra. Určuje zdravotní stav rostliny. GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index) - počítá se z odrazivosti zeleného a NIR spektra. Určuje aktivitu chlorofylů (kvalita fotosyntézy -> obsah vody, n-látek). UAV (Unmanned aerial vehicle) - bezpilotní letadlo bez posádky, které je schopno létat samostatně na základě přeprogramovaných letových plánů. |
Obr. 1: Bezpilotní letoun DJI Mavic 3M
Obr. 2: Snímky vyrovnaného kukuřičného porostu v optimální sušině zachycené dronem DJI Mavic 3M - vlevo běžný snímek, vpravo snímek s vypočítaným NDVI, průměrná hodnota sušiny zobrazeného pole stanovená na základě NDVI indexu je 35 %
Obr. 3: Ukázka monitorování pole dronem při porovnání dvou hybridů - barevně označeny místa, kde má porost kukuřice sušinu v rozmezí 30–40 %; vlevo GNDVI index, vpravo NDVI index; histogram vlevo dole ukazuje rozložení sušiny
Další články v kategorii Precizní zemědělství