Atsevišķos augšanas sezonas periodos kartupeļu audzētājiem regulāri jāuzrauga savu kultūru slāpekļa līmenis, lai mēslojumu izmantotu visefektīvākajā veidā.
Izplatīta prakse ir savākt lapas no augiem katrā laukā un pēc tam nosūtīt tās uz laboratoriju nitrātu analīzei. Dažu dienu laikā audzētāji saņem rezultātus, kas norāda, vai nepieciešams vairāk slāpekļa mēslojuma, vai arī veiktspēja ir normāla. Sistēma darbojas, taču šo procesu var paātrināt, saka I. Vanga, docents Viskonsinas-Medisonas Universitāte, Dārzkopības katedra.
"Lapu savākšana prasa daudz laika un pūļu," saka Vans.
"Un dažreiz rezultāti var būt maldinoši, jo nitrātu daudzumu lapās var ietekmēt daudzi faktori, piemēram, laika apstākļi vai paraugu ņemšanas laiks. Turklāt rezultātos nav ņemtas vērā telpiskās atšķirības [slāpekļa prasības] laukā.
Projekts finansēts USDA Nacionālais pārtikas un lauksaimniecības institūts, ietver datu vākšanu un apstrādi no hiperspektrālās kameras. Tas ir uzstādīts uz UAV (bezpilota lidaparāta) vai zemu lidojošu lidmašīnu, kas lido pāri pētītajiem kartupeļu laukumiem.
Vanga komanda izstrādā datoru modeļus, lai saistītu attēlus ar sezonas augu slāpekļa statusu, ražu, kvalitāti un sezonas beigu ekonomisko atdevi.
"Mani darbinieki un es ceram izstrādāt tiešsaistes programmu, kas hiperspektrālos attēlus pārveidos par informāciju par to, kad un cik daudz mēslot, lai audzētāji varētu palielināt peļņu ar minimālu ietekmi uz vidi," saka Vans.
"Faktori, kas izraisa izmaiņas lapotnes stāvoklī, piemēram, barības vielu stāvoklis, mitruma vai slimību klātbūtne un neesamība, ir saistīti ar spektrālo atstarošanos, un tāpēc tos var vizualizēt hiperspektros attēlos," saka Trevors Krosbijs, Vangas universitātes absolvents. lab.
Vienā lidojumā virs 70 x 150 metru pētniecības lauka var savākt desmitiem attēlu, katrs satur simtiem spektrālo joslu. Lai paātrinātu attēlu apstrādi, Vans nolīga divus galvenos darbiniekus. Fils Taunsends, meža un savvaļas dzīvnieku ekoloģijas profesors, ir līderis attālās uzrādes tehnoloģiju jomā. Pols Mičels, Lauksaimniecības un lietišķās ekonomikas katedras profesors un speciālists, veic ekonomisko analīzi, uz kuras pamata datormodelis sniedz ieteikumus slāpekļa izmantošanai.
Krosbijs, uzņemoties vadību zemes mērījumos, savāca datus no lauka apsekošanas vietām dažādos kartupeļu augšanas posmos. Tas ietver lapu platības indeksu, kopējo slāpekļa koncentrāciju lapās un kātos, bumbuļu skaitu un atsevišķu bumbuļu svaru, kā arī vides faktorus, piemēram, augsnes mitrumu un temperatūru, saules starojumu un vēja ātrumu. Ražas novākšanas laikā tas mēra bumbuļu kopējo ražu un to lielumu.
Pēc tam Krosbijs izstrādāja uzlabotus modeļus, kas savieno hiperspektrālos attēlus ar zemes mērījumiem. Mērķis ir prognozēt kultūraugu slāpekļa stāvokli reāllaikā un prognozēt bumbuļu ražu sezonas beigās. Šobrīd lauka darbi un attēlu apstrāde ir pabeigti, un Krosbijs koncentrējas uz modeļu izstrādi.
Vangs plaši dalās savos pētījumos ar štata kartupeļu un dārzeņu audzētājiem. Viņam ir labas attiecības ar lauksaimniekiem visā štatā, un daudzi ar nepacietību gaida viņa pētījuma rezultātus.