Czujniki optyczne w nawożeniu zbóż

W ostatnich latach stosowanie zmiennej dawki azotu, zróżnicowanej w zależności od szacowanego stopnia odżywienia roślin azotem, jest coraz częściej stosowane w gospodarstwach wdrażających rolnictwo precyzyjne.

Jak wiadomo, dobre odżywienie azotem sprzyja zwiększeniu zawartości chlorofilu w roślinach, a tym samym bardziej intensywnemu, zielonemu zabarwieniu roślin oraz ich zagęszczeniu, szczególnie, jeśli nawożenie zastosowano w stadium krzewienia zbóż. Efekt nawożenia azotem jest zwykle widoczny po kilku dniach. Widać też wtedy, czy nawóz został wysiany równomiernie czy nie.

W tym drugim wypadku pojawiają się pasy jasnozielone, na których wysiano zbyt mało azotu i ciemnozielone, nawiezione optymalną lub nawet zbyt dużą dawką tego składnika. W takiej sytuacji też przed żniwami można też zaobserwować pasowe wyleganie zbóż. Również na polach doświadczalnych można na pierwszy rzut oka odróżnić poletka nawożone azotem i pozbawione tego składnika.

Badanie stanu odżywienia roślin

Potrzeby dokarmiania dolistnego można określić na podstawie zawartości składników mineralnych w materiale roślinnym. Analizy takie wykonują Okręgowe Stacje Chemiczno-Rolnicze. Każdy z gatunków roślin charakteryzuje się krytyczną fazą...

czytaj więcej

Dzieje się tak dzięki temu, że im gęstsze, bogatsze w chlorofil i bardziej zielone są rośliny, tym więcej pochłaniają światła czerwonego (RED) oraz odbijają w paśmie bliskiej podczerwieni (NIR). I odwrotnie – im rośliny rzadsze i mniej zielone, tym więcej światła jest odbijane przez powierzchnię gleby. A zatem, pomiar ilości tego światła, które zostało odbite pozwala na przybliżoną ocenę odżywienia roślin azotem w danym miejscu pola.

Do zmierzenia ilości światła odbitego od łanu stosuje się czujniki (sensory) optyczne zamontowane na ciągniku lub innej maszynie rolniczej (np. samobieżnym opryskiwaczu). Niektóre czujniki mogą być również wykorzystane do ręcznych pomiarów punktowych – w określonych miejscach pola – albo zamontowane na motocyklu lub quadzie. Czujniki te mierzą światło o określonych długościach fali (zależne od urządzenia) odbite od fragmentu łanu. Jeśli do oświetlenia łanu wykorzystywane jest światło naturalne, mówimy o czujnikach pasywnych (biernych). Czujniki z tej grupy można wykorzystać tylko przy świetle dziennym, wyniki ich odczytów zależne są również od zachmurzenia – o ile zmienia się ono w ciągu dnia, wyniki te są mniej wiarygodne. Czujniki aktywne wykorzystują własne źródła światła, dzięki czemu dają wiarygodne wyniki nie tylko przy zmiennym zachmurzeniu, ale również w nocy.

Dokarmianie dolistne buraka cukrowego krzemem

Na doświadczeniu z burakami cukrowymi, które prowadzę wspólnie z Witoldem Ferensem w Sahryniu na Zamojszczyźnie zdecydowana większość roślin osiągnęła fazę 6 liści (BBCH 16). Dlatego 27 maja wykonano pierwszy oprysk nawozami...

czytaj więcej

Na podstawie wyników pomiarów czujników optycznych oblicza się tak zwane wskaźniki roślinne (wegetacyjne), które są wykorzystywane do oceny stanu roślin na polu. Najczęściej stosowany jest znormalizowany różnicowy wskaźnik wegetacji NDVI (ang. Normalized Difference Vegetation Index), obliczany ze wzoru:

NDVI = [odbite światło podczerwone (NIR) – odbite światło czerwone (RED)]/[odbite światło podczerwone (NIR) + odbite światło czerwone (RED)]

Wskaźnik ten dla pszenicy ozimej mieści się najczęściej w zakresie 0,3-0,9 – im jest większy, tym łan jest gęstszy i bardziej zielony. Oprócz wskaźnika NDVI stosowane są również jego pochodne, takie jak Amber NDVI i NDRE, obliczane z analogicznego wzoru, do którego podstawia się światło odbite przy nieco innej długości fali niż dla NDVI. Oprócz tego do oceny stanu roślin na polu stosuje się inne wskaźniki roślinne, takie jak REIP (ang. Red Edge Inflecton Point – punkt zakrzywienia czerwieni brzegowej), EVI (ang. Enhanced Vegetation Index – poprawiony wskaźnik wegetacji), obliczane wg różnych wzorów.

Do ustalenia dawki azotu w danym miejscu pola potrzebny jest jeszcze odpowiedni algorytm, który pozwoli na przeliczenie wartości danego wskaźnika na zastosowaną ilość czystego składnika. Najczęściej, szczególnie we wcześniejszych stadiach rozwojowych, stosuje się taką zasadę, że tam, gdzie rośliny są rzadsze i mniej zielone (niższe wartości NDVI), a zatem gorzej odżywione azotem, zwiększa się dawkę azotu i odwrotnie. Przy późniejszym nawożeniu, np. od stadium widocznego liścia flagowego (BBCH 37) stosuje się niekiedy podejście odwrotne – wyższe dawki azotu tam, gdzie rośliny są zieleńsze i bujniejsze, gdyż tylko takie rośliny są w stanie, przy odpowiedniej dostępności wody, pobrać zastosowaną dawkę azotu. Ta dawka azotu może poprawić wypełnienie ziarna i zwiększyć zawartość białka.

Istnieje wiele algorytmów do przeliczania wskaźników roślinnych, a ich szczegóły najczęściej stanowią tajemnicę handlową producentów systemów do nawożenia zmienną dawką azotu.

Tabela. Przykłady czujników optycznych*

*na podstawie informacji ze stron internetowych producentów

***

Dr inż. Michał Stępień jest absolwentem SGGW w Warszawie