Концепция картирования урожайности

Картографирование урожайности относится к процессу сбора пространственно привязанных данных о урожайности и характеристиках культур, таких как содержание влаги, во время сбора урожая. Для картографирования урожайности сельскохозяйственных культур разработаны различные методы с использованием ряда датчиков.

Основные системы картографирования урожайности зерна

• -Датчик расхода зерна - определяет объем собранного зерна
• Датчик влажности зерна - компенсирует изменчивость влажности зерна
• Датчик скорости чистого элеватора зерна - используется некоторыми картографическими системами для повышения точности измерений расхода зерна
• GPS антенна - принимает спутниковый сигнал
• Дисплей монитора выхода с приемником GPS - привязка и запись данных
• Датчик положения коллектора - различает измерения, регистрируемые во время поворотов
• Датчик скорости движения - определяет расстояние движения комбайна в течение определенного интервала регистрации (иногда скорость движения измеряется с помощью GPS-приемника или радара или ультразвукового датчика.)

Каждый датчик должен быть правильно откалиброван в соответствии с руководством по эксплуатации. Калибровка преобразует сигнал датчика в физические параметры. Во время сбора урожая создается собственный двоичный лог-файл для записи выходных данных всех датчиков в зависимости от времени. Этот файл может быть преобразован в текстовый формат или отображен в виде карты с помощью программного обеспечения поставщика yield monitor.

Обработка карт урожайности

Урожайность, рассчитанная на каждом участке поля, может быть отображена на карте с помощью программного комплекса Геоинформационной системы (ГИС). Однако необработанный лог-файл содержит точки, записанные во время поворотов, и измерения датчиков не соответствуют точному местоположению сбора урожая, поскольку поток зерна через комбайн является замедленным процессом (если не применяется коррекция в реальном времени). Чтобы устранить эти очевидные ошибки, необработанные данные сдвигаются, чтобы компенсировать задержку объединения, и точки, соответствующие позиции заголовка вверх, удаляются. Настройки задержки потока зерна являются специфичными для комбайна, а иногда даже для конкретной культуры, но типичные значения для зерновых культур варьируются примерно от 10 до 12 секунд.

Обычно несколько точек в начале и в конце прохода также должны быть удалены. Они называются задержками начала и конца прохождения. Задержки пуска происходят, когда комбайн начинает убирать урожай, но поток зерна не стабилизировался, потому что элеватор постепенно заполняется. Точно так же задержки в конце прохода возникают, когда комбайн выходит из урожая и поток зерна постепенно снижается до нуля, когда элеватор полностью опустошен. Проконсультируйтесь с производителем вашего монитора урожайности для получения наиболее подходящих настроек для использования с вашим комбайном.

Смещение исходных данных для коррекции задержки потока зерна, а также удаление точек, представляющих состояние жатки вверх и задержки начала и конца прохода, является основной процедурой фильтрации данных, встроенной в программное обеспечение, поставляемое с системами отображения урожайности.

Оценка истории доходности

Оценка временных (из года в год) вариаций распределения урожайности внутри поля является важным шагом в определении площадей полей с потенциально высокой и низкой урожайностью. Для оценки временных эффектов на урожайность можно использовать несколько подходов. Один из подходов заключается в вычислении относительной (нормализованной) доходности для каждой точки или ячейки сетки. Нормализованную урожайность можно определить как отношение фактической урожайности к среднему полевому показателю:

Когда условия произрастания на поле значительно различаются, например, орошаемые и засушливые участки или различные культуры или сорта, выращиваемые в разных районах, нормализацию следует проводить отдельно для этих районов, а полученную относительную урожайность рекомбинировать в один файл данных для всего поля. На следующем рисунке показана относительная история урожайности для поля с кукурузой (соя в южной половине в 2000 году), выращенного с использованием полива по бороздам (до 2001 года) и осевого полива (в 2002 году).

Карты относительной урожайности кукурузы и сои, выращенных в течение семилетнего периода (красный цвет указывает на малоурожайные участки, а зеленый-на более высокие, чем средние, урожаи).

Потенциальные области применения

Карты урожайности представляют собой выпуск продукции растениеводства. С одной стороны, эта информация может быть использована для исследования существования пространственно изменяющихся лимитирующих факторов урожайности. С другой стороны, история урожайности может быть использована для определения пространственно переменных целей урожайности, которые могут позволить варьировать входные данные в соответствии с ожидаемой продуктивностью поля.

Следующая блок-схема иллюстрирует процесс принятия решения об инвестировании средств в управление растениеводством на конкретном участке на основе анализа карт урожайности. Если изменчивость урожайности по полю не может быть объяснена каким-либо пространственно несогласованным свойством поля, то может быть целесообразным единообразное управление. Управление конкретным участком становится многообещающей стратегией, если структура урожайности постоянна из года в год и может быть соотнесена с одним или несколькими свойствами поля (например, запасом питательных веществ, топографией, прошлым управлением и т.д.).

Если причины изменения урожайности известны и могут быть устранены навсегда, вся площадь может быть доведена до аналогичных условий выращивания и управляться равномерно в дальнейшем. Эта концепция была одной из самых ранних философий точного земледелия, но, вероятно, применима только для определенных свойств полей. Например, известкование с переменной скоростью может использоваться для коррекции кислых областей в поле. В этом случае карта урожайности используется только для исследования того, является ли низкий рН почвы фактором, ограничивающим урожайность, а карта почвы используется для определения переменных норм внесения. Другим примером может служить локальная глубокая обработка почвы для облегчения уплотнения на отдельных участках полей.

Большинство факторов, ограничивающих урожайность, не могут быть постоянно изменены с помощью отдельных мер из-за экономических или практических ограничений. Следовательно, для надлежащего учета существующей пространственной изменчивости достижимой урожайности и/или свойств почвы может использоваться управление растениеводством на конкретных участках.

Выводы

Карты урожайности являются одним из наиболее ценных источников пространственных данных для точного земледелия. При составлении этих карт важно исключить точки данных, которые не дают точного представления урожайности в соответствующем месте. Усреднение или сглаживание карты обычно делается для облегчения интерпретации данных. Долгая история урожайности необходима для того, чтобы не делать выводов, зависящих от погоды или других непредсказуемых факторов в течение определенного года. Как правило, требуются карты урожайности по крайней мере за пять лет. Обработанные карты урожайности могут быть использованы для исследования факторов, влияющих на урожайность, или для предписания применения переменных ставок сельскохозяйственных ресурсов в соответствии с пространственно изменяемыми целями урожайности (потенциалом урожайности). Однако производители, заинтересованные в точном земледелии, должны всегда оценивать различные подходы к управлению, чтобы определить те из них, которые обеспечивают наибольшую выгоду на конкретном участке.