著者は精密農業技術者ですサウスカロライナ州クレムソンにあるクレムソン大学の助教授 Clemson 干し草収量モニターの試作品で風柱の高さを測定するために使用される、舌に取り付けられた超音波センサー。
サイト固有の可変率技術は広く知られており、今日では条作物に適用されており、多くの場合、収量モニターによって駆動および評価されています。これらの技術は、作物の決定がデータ駆動型である精密農業として知られる、より広い主題のサブセットです。収量モニターは、少なくとも 20 年前にとうもろこしと小粒穀物の生産に初めて導入され、それ以来、多くの農場で標準装備になっています。
収量モニターは、収穫時の作物の質量流量 (たとえば、1 時間あたりのポンド) を測定し、この質量流量を収穫機の圃場容量 (たとえば、1 時間あたりのエーカー) で割って、作物の収量を計算します。エーカーあたりのポンドなどの用語。全地球測位システムと組み合わせると、この作物収量データを地図の形で表示し、畑の低収量地域と高収量地域の空間的関係を示すことができます。
作物収量モニター自体は、生産コストの削減、収量の増加、または利益の向上をもたらさないため、一般的な投資収益率の決定は困難です。ただし、歩留りモニターから収集されたデータは、多くの場合、1 ～ 2 年のペイオフ期間でより高い収益性をもたらす経営上の決定を促進できます。
飼料収量モニター
干し草生産のためのマスフローセンシングシステムの評価と開発でいくつかの作業が行われましたが、干し草の収量を監視するためのシステムは1つしか市販されておらず、収量監視システムは干し草に広く適用されていません.これを概観すると、作付面積で上位 10 位の米国の作物と金額で上位 6 位の米国の作物の中で、干し草はランクで 3 位であり、これらの作物の中で収量モニターが広く導入されていない唯一の作物です。
クレムソン大学で進行中の作業には、干し草の収量を監視するための 2 つの独立した技術の開発が含まれます。それは、質量流量センサーと丸型ベール計量システムです。 Clemson の干し草質量流量センサー (上の写真を参照) は、超音波センサーを使用して、かき集めた後の風列の高さを測定し、この高さを風列の単位長さあたりの干し草の質量 (たとえば、1 フィートあたりのポンド) に関連付けることで機能します。ベーラーの対地速度とレーキ幅を組み合わせて、1エーカーあたりの干し草の収量を決定します。
このシステムは、ベーラーの物理的または機械的な操作ではなく、風列の測定に重点を置いているため、ラウンド ベーラー、スモール スクエア ベーラー、ラージ スクエア ベーラーなど、あらゆる干し草収穫機に適応できます。このシステムに関する 3 年間の研究では、通常、収量予測誤差が 10% 以下であることが示されています。
干し草生産のための精密農業アプリケーションを実証するために、Clemson の研究者は干し草収量モニターを「指示された処方箋」システムと組み合わせました。
収益データの活用
Clemson Directed Prescriptions システムは、ストリップ試験からの収量データを土壌変動データと統合して、圃場の可変レート処方を生成するシステムです。この処方箋マップ開発システムのユニークな点は、分野固有であることです。処方箋は、フィールドからの収量データによって「指示」されます。このシステムは、生産者の収量データを機能させ、干し草生産のための収量データの多くのアプリケーションの 1 つを示します。
このテストは、2016 年の夏に 25 エーカーの灌漑されたティフトン 85 バミューダグラス フィールドで開始され、可変レートの窒素処方、またはフィールドの異なる地域に割り当てられた異なる窒素レートを持つフィールドのマップを開発するように設計されました。 Directed Prescriptions システムでは、ストリップ テストを適用する必要があります。この場合、圃場の長さにわたって固定レートのストリップで異なる窒素レートが適用されます。
この研究の割合は、1 エーカーあたり 40 ～ 120 ポンドの窒素 (N) で、20 ポンド単位で変化しました。これらのストリップから測定された収量データは、窒素率が高くなると収量が向上し、エーカーあたり 100 ポンドの N で横ばいになりましたが、窒素率が高くなると利益が減少し、最大の利益はエーカーあたり 60 ポンドの N で発生することが示されました。
図 1. 窒素ストリップ テストから得られた収量データを砂含有量マップに重ね合わせたもの (a) と、各窒素率での砂含有量の関数として得られた利益 (b)。
この場合の指図処方システムは、土壌の空間的変動性の基礎として砂の含有量を使用しましたが、土壌の電気伝導率 (EC)、標高、およびその他の特性も、または代わりに使用できます。砂の含有量は、フィールドを 7 つの砂含有ゾーンに分割するように輪郭が描かれ、各ゾーンの平均砂含有率は 85% から 97% の範囲でした。次に、Directed Prescriptions システムでは、ストリップ テストから得られた収量データを砂含有ゾーンの上に重ね合わせ (図 1a)、各窒素率について独立して、砂含有量の関数として利益を決定しました (図 1b)。
図 2。
指示された処方箋システムこの分析の結果は、各砂含有ゾーン内でどの窒素率が最も収益性が高いか、または (目的に応じて) 最も高い収量をもたらすかを示しました。このテストは、窒素含有率が高いほど砂含有量が低い場合に最も有益であり、窒素含有率が低いほど砂含有量が高い場合に最も有益であることを示しました。このテストで指示された変動率窒素処方を図 2 に示します。
窒素の指定処方の開発に加えて、このテストの結果は、干し草生産のためのより広く適用されたゾーン管理慣行の評価も可能にしました.ゾーン管理では、圃場を 2 つ以上の収量管理ゾーンに分割します。ゾーンを定義する目的は、ゾーン間の収量差を最大化し、ゾーン内の収量差を最小化することです。これらのゾーンが適切に定義されていれば、作物の投入量やその他の決定を調整して、予想される収量に最も適したものにすることができます。
最善のアプローチを見つける
このテストの 25 エーカーの畑では、畑は砂の含有量に基づいて 3 つの管理ゾーンに分割されました。窒素除去試験の結果を使用して、これらの各ゾーン内で窒素率が固定されているが、ゾーン全体で変化する「仮定」シナリオを作成しました。具体的には、より重い土壌ではより高い窒素率が適用され、より軽い土壌ではより低い窒素率が適用されます。
この研究は、複数の作物投入物を含む長期研究の始まりであり、干し草収穫量モニターを使用して、干し草生産で利益がどのように向上するかを明らかにしました。この研究が始まる前は、これは厳密に管理され、灌漑された Tifton-85 畑で、挿し木の間に 1 エーカーあたり 100 ポンドの固定率の N が適用されていました。このテストの収量結果は、固定窒素率が畑全体に適用された場合、エーカーあたり 60 ポンドの N を適用すると、100 ポンドの N 率と比較して、1 エーカーあたり 12 ドル多くの利益が得られることを示唆しています。
収量管理ゾーンがゾーンごとの窒素率の割り当てに利用された場合、データは、利益が 1 エーカーあたり 4.50 ドルで、60 ポンドの N 固定率よりも大きいことを示唆しています。最後に、Directed Prescriptions システムは、1 エーカーあたり 60 ポンドの N 固定レートよりも、1 カットあたり 1 エーカーあたり 14.50 ドルの利益があったことを示唆しました。環境管理も改善されます。適切に実践された場合、ゾーン管理と指示された処方箋は畑での栄養素の使用を最適化し、過剰適用を減らします.
収量監視システムの価値は、その情報を使用して管理を改善する方法に依存します。投資収益率は、ケースバイケースおよび農場ごとに評価する必要があります。年間 4 回の挿し木で、ここで説明した研究では、窒素率の処方に収量データを導入することで、1 エーカーあたり年間 50 ドルを超える潜在的な利益が得られることが示されました。干し草収量監視システムの小売価格が 7,500 ドルである場合、ここで収集されたデータは、窒素肥料の節約だけで 150 エーカーの年間干し草生産でシステムの費用を賄えることを示唆しています。
この記事は Hay &Forage Grower の 2017 年 4/5 月号に掲載されました 14ページ。
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