Cara kerja alat baru untuk input nitrogen dalam kentang

Sumber: Tumbuh Produk

Selama rentang musim tanam tertentu, petani kentang harus memantau status nitrogen tanaman mereka secara teratur untuk memupuk dengan cara yang paling efisien dan berkelanjutan.

Praktik yang umum adalah mengumpulkan tangkai daun dari banyak tanaman di setiap bidang, kemudian mengirimkannya untuk analisis nitrat. Dalam beberapa hari, petani menerima hasil yang menunjukkan jika diperlukan lebih banyak pupuk nitrogen. Sistemnya berfungsi, tetapi bisa lebih baik, kata Yi Wang, asisten profesor dan ekstensi spesialis produksi sayuran berkelanjutan di Universitas Wisconsin – MadisonDepartemen Hortikultura.

“Mengumpulkan tangkai daun memakan waktu dan padat karya,” kata Wang. “Dan terkadang hasilnya bisa menyesatkan karena banyak faktor yang dapat mempengaruhi jumlah petiole nitrat, seperti kondisi cuaca atau waktu pengambilan sampel. Plus, hasilnya tidak menangkap variasi spasial [kebutuhan nitrogen] di dalam lapangan.”

Alat Baru untuk Menyelamatkan

Untuk mengatasi masalah ini, Wang memimpin upaya untuk mengembangkan seperangkat alat berteknologi tinggi yang memberi petani kentang cara yang lebih mudah, lebih cepat, dan lebih komprehensif untuk menilai kebutuhan nitrogen sebenarnya dari tanaman mereka. Proyek yang didanai oleh Institut Pangan dan Pertanian Nasional USDA, melibatkan pengumpulan dan pemrosesan data dari kamera hiperspektral. Itu dipasang ke UAV (kendaraan udara tak berawak) atau pesawat terbang rendah yang terbang di atas plot penelitian kentang yang ditanam pada tingkat nitrogen yang berbeda.

Tim Wang mengembangkan model berbantuan komputer untuk menghubungkan citra dengan status nitrogen tanaman di musim dan hasil akhir musim, kualitas, dan pengembalian ekonomi. Pada akhirnya, proyek ini memberikan alat kepada petani untuk mengelola nitrogen dengan lebih baik. “Kolaborator saya dan saya berharap untuk mengembangkan program online yang akan menerjemahkan gambar hiperspektral menjadi informasi tentang kapan harus menerapkan pupuk dan berapa banyak yang harus diterapkan, sehingga profitabilitas maksimum dapat dicapai untuk petani dengan dampak lingkungan yang minimal,” kata Wang.

Cara Kerja

Kamera hiperspektral sangat kuat, mendeteksi ratusan atau ribuan pita spektrum sinar matahari yang dipantulkan dari kanopi tanaman, kata Trevor Crosby, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Wang. “Faktor-faktor yang menyebabkan variasi dalam kesehatan tajuk – seperti status nutrisi, status air, atau tekanan penyakit – semuanya terkait dengan pantulan spektral dan oleh karena itu dapat divisualisasikan dalam gambar hiperspektral,” katanya.

Satu penerbangan di atas bidang penelitian 70 kali 150 meter dapat mengumpulkan lusinan gambar, masing-masing dengan ratusan pita spektral. Untuk membantu mempercepat pemrosesan gambar, Wang merekrut dua kolaborator utama. Phil Townsend, Profesor, Departemen Ekologi Hutan dan Satwa Liar, adalah pemimpin nasional dalam teknologi penginderaan jauh. Paul Mitchell, Profesor dan Spesialis Penyuluhan, Departemen Pertanian dan Ekonomi Terapan, melakukan analisis ekonomi yang menginformasikan rekomendasi aplikasi nitrogen model komputer.

“Dr. Grup Townsend telah membuat program yang membuat pemrosesan gambar menjadi sangat efisien,” kata Wang. “Kami sangat bersemangat untuk menghubungkannya.”

Crosby, yang memimpin pengumpulan pengukuran tanah, mengumpulkan data dari plot penelitian lapangan pada berbagai tahap pertumbuhan kentang. Itu termasuk indeks luas daun, konsentrasi nitrogen total daun dan anggur, kumpulan umbi dan berat individu umbi, dan faktor lingkungan seperti kelembaban dan suhu tanah, radiasi matahari, dan kecepatan angin. Saat panen, ia mengukur total hasil umbi dan profil ukuran.

Crosby kemudian mengembangkan model canggih yang menghubungkan citra hiperspektral dengan pengukuran tanah. Tujuannya adalah untuk memprediksi status nitrogen tanaman waktu nyata dan memprediksi produktivitas umbi akhir musim dan pengembalian ekonomi. Sejauh ini, pekerjaan lapangan dan pemrosesan gambar telah selesai, dan Crosby fokus pada pengembangan model.

“Dengan semua masalah di negara bagian seputar nitrat dalam air tanah, kami perlu menemukan cara untuk memanfaatkan input kesuburan kami dengan lebih baik, dan kami berharap proyek baru Yi dapat membantu mengarahkan upaya tersebut,” kata Andy Diercks, generasi keempat. petani kentang di Peternakan Coloma, Inc. “Potensinya signifikan. Proyek baru Yi merupakan peluang untuk benar-benar melompat maju [dalam pengelolaan nitrogen].”

Penanam Dampak Hasil

Wang berbagi temuan dari upaya penelitiannya secara luas dengan petani kentang dan sayuran negara bagian. Dia memiliki hubungan kerja yang baik dengan petani di seluruh negara bagian, dan banyak yang menantikan temuan dan aplikasi penelitiannya.

“Pencitraan hiperspektral memiliki potensi untuk menunjukkan respons tanaman terhadap kekurangan input sebelum mata manusia dapat melihat respons itu,” kata Diercks. “Jika kita bisa mendapatkan beberapa hari dalam menanggapi stres nutrisi, dampaknya terhadap kesehatan tanaman akan cukup signifikan. Belum lagi kemungkinan menggunakan lebih sedikit input untuk memperbaiki situasi — yang akan menjadi win-win yang serius. ”

/agronomi