Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Cartof şi Sfeclă de Zahăr (INCDCSZ)
Braşov
Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea
producţie de cartof
Gh. OLTEANU, Isabela PUIU, A. BEKÖ, A. GHINEA
Tendinţe importante în societatea modernă
• Globalizarea
• Individualizarea (specializarea)
• Utilizarea căilor moderne de comunicare (ICT)
• Accentul pe societatea civilă
• Promovarea intereselor consumatorilor
• Accentul pe etică şi valori
- Creşterea demografică;
- Limitarea resurselor de hrană;
- Schimbările climatice globale;
- Poluarea şi deteriorarea mediului înconjurător.
Omenirea se confruntă cu trei probleme majore,
generatoare de conflicte
Agricultura ultimilor ani, performanţele realizate în
ţările dezvoltate, tehnologiile puse în joc,
prefigurează agricultura viitorului.
Agricultura de precizie se înscrie ca o metodologie
nouă (un nou sistem de agricultură), care ar putea
fi cheia rezolvării multor probleme actuale.
Utilizarea soiurilor neadaptate condiţiilor specifice din ţara noastră,
Desfiinţarea unităţilor specializate,
Dereglarea sistemului naţional de producere a seminţelor,
Utilizarea de către producătorii particulari, într-o proporţie însemnată a unui material de sămânţă necertificat.
Nivelul ridicat al preţurilor la inputurile din agricultură (îngrăşăminte, pesticide, carburanţi, echipamente, utilaje agricole, dobânzi bancare ridicate)
Producătorii nu finanţează cultura pentru producţii optime economic.
Mutaţiile climatice produse în ultima vreme în ţara noastră.
Desconsiderarea variaţiei spaţiale a resurselor de climă şi sol în zonarea culturilor agricole.
Trecerea culturii plantelor în proporţie de 94% la producătorii particulari nespecializaţi.
Pericolele semnalate în cultura plantelor care justifică promovare Agriculturii de Precizie
PRINCIPALII FACTORI DE PRODUCŢIE
1. Factorii biologici legaţi de: A = planta de cultură cu cele două componente:
• soiul; calitatea materialului de plantat. B = organismele concurente din mediul de cultură:
• buruieni, agenţi patogeni (viruşi, bacterii, ciuperci); • dăunători animali (nematozi, insecte, etc.).
2. Factori de creştere – mediul în care plantele cresc şi se dezvoltă: A = factori climatici:
• radiaţia solară; temperatura; precipitaţiile. B = factori de sol:
• structura; umiditatea; fertilitatea solului 3. Factori socio-economici şi tehnologici legaţi de: A = sistemul de producţie:
• Forma de organizare; Motivaţia pe care o avem pentru producţie,
B = starea economică: • posibilităţile materiale de investiţii; profitabilitatea culturii.
C = cunoaşterea şi posibilităţile de aplicare a tehnologiilor
Definirea variabilităţii
1. Variabilitatea spaţială
- Schimbările fizice în câmp
(Tipul de sol, producţia, buruienile)
2. Variabilitatea temporală
- Schimbările fizice de la un an la altul
(Producţia, vremea)
3. Variabilitatea prognozată
- Prognoza diferă de realitate
(Producţia totală, bolile, vremea)
Factorii care influenţează variabilitatea spaţială şi temporală a solului
Topografia
Orografia
Starea Solului:
- Textura
- Compactarea
- Materia Organică
- pH
-Fertilitatea
- Umiditatea
* Precipitaţii
* Irigaţii / Desecări
* Rezerva de apă din sol
Factorii care influenţează variabilitatea spaţială si temporală a producţilor
Soiuri / Hibrizi
Data de plantare
Bolile
Insectele
Buruienile
Radiaţia Solară
Stresul climatic Perioada de uscăciune
Vântul
Ingheţul
Topografia
Starea Solului:
- Textura
- Compactarea
- Materia Organică
- pH
-Fertilitatea
- Umiditatea
* Precipitaţii
* Irigaţii / Desecări
* Rezerva de apă din sol
OPORTUNITĂŢILE CARE AU FAVORIZAT APARIŢIA
AGRICULTURII DE PRECIZIE
Capacitatea de înţelegere a complexităţii sistemelor agricole; (abordarea sistemică şi holistică) Capacitatea de monitorizare a fenomenelor şi proceselor; (automatizarea achiziţiilor de date) Realizările în tehnicile de calcul (hardware, software, fineware şi baze de date) Perfecţionarea metodelor de calcul şi interpretarea; (statistică, modelarea, simularea, sistemele suport pentru decizie) Dezvoltarea sistemelor informaţionale geografice; (GIS) Apariţia şi dezvoltarea analizei statisticii spaţiale; (geostatistică) Progresele în tehnicile spaţiale; (teledetecţia, GPS) Realizările tehnice în perfecţionarea maşinilor agricole; (VRT)
Ce este Agricultura de precizie ?
Managementul terenurilor agricole ţinând cont de variaţia naturală, specifică a solurilor şi nu de împărţirea administrativă a acestora
Farming by soil, Soil-specific crop management, Site-specific management for agricultural system, Precision farming, High-tech sustainable agriculture, Farming by satellites, Computer aided farming, Spatially prescriptive farming
Scopul agriculturii de precizie:
De a optimiza utilizarea resurselor de sol, apă şi a inputurilor chimice (îngrăşăminte şi pesticide) pe baze specifice locale şi are ca obiective:
Obţinerea de producţii mari şi de calitate
Optimizarea profiturilor economice
Realizarea integrată a protecţiei mediului
Mărirea durabilităţii sistemelor agricole
Componentele agriculturii de precizie:
Hărţi de producţie şi
Aplicarea de precizie a
produselor chimice
Modele de simulare, Sisteme
Suport pentru Decizie şi
Sistemul Informatic Geografic
(GIS)
Teledetecţia şi Sistemul de
Poziţionare Globală (GPS)
FACTORII LIMITATIVI AI PRODUCŢIEI (Resursele climatice, edafice, biologice, nutriţionale,
bolile, dăunătorii, buruieniele etc.)
AU O DISTRIBUŢIE (VARIABILITATE) SPAŢIALĂ
MANAGEMENTUL DE PRECIZIE IMPUNE:
- Cunoaşterea
- Monitorizarea
- Modelarea
-Conducerea
VARIABILITĂŢII SPAŢIALE A RESURSELOR
CONSECINŢĂ
Tipuri de senzori
Din punct de vedere al modului de măsurare:
- Senzori de contact
- Senzori de distanţă
Din punct de vedere al ţintei de măsurare:
- Senzori pentru monitorizarea stării
culturilor
- Senzori de climă
- Senzori pentru monitorizarea solului
Utilizarea senzorilor în Agricultura de Precizie
1. MANAGEMENTUL DE PRECIZIE
- resurse de sol (fizice, chimice)
- starea culturilor în dinamică
2. AMELIORAREA DE PRECIZIE.
- Descrierea genitorilor fenotipic şi
metabolic în sistemul de selecţie bazat
pe markeri (MAS)
Clorofil Metru SPAD si HNT
CropScan
LCi Portable Photosynthesis System
Cercetarea, experimentarea si echiparea unui laborator mobil si a sistemului de achizitie si prelucrarea automata a datelor de
fitoclimat din cultura cartofului
Cercetarea, experimentarea şi echiparea unui laborator mobil şi a sistemului de achiziţie şi prelucrarea automată a datelor de
fitoclimat din cultura cartofului
1. Uşă acces
2, 3, 4, 5. Geamuri protecţie solară
6. Spălător condiţionat probe
7. Frigider păstrat probe
8. PC, monitor, imprimantă, sistem achiziţie
9. Balanţă evapotranspiraţie
10. Spaţiu aparatură fiziologia cartofului
11. Senzori (umiditate atmosferică, durata de strălucire a soarelui, direcţie şi viteză vânt, temperaturi
sol şi aer etc.)
Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
OBIECTIVE:
• Realizarea unui sistem complex de măsurare în flux continuu a
conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor de electroconductivitate; • Crearea unui sistem mecanic independent, portabil, suport al dispozitivului electronic de măsurare a electroconductivităţii; • Crearea sistemului de achiziţie şi procesare a datelor pentru realizarea hărţilor de electroconductivitate a solului; • Elaborarea metodei de măsurare a conductivităţii solului, tehnologia de trasare a hărţilor de conductivitate electrică, interpretarea agrochimică a rezultatelor şi utilizarea acestora în managementul de precizie a culturii cartofului.
Porozitatea
Temperatura Capacitatea de schimb
cationic
Nivelul de salinitate
Conţinutul în apă
Conductibilitate electrică
Conductibilitatea electrică
influenţată de următoarele proprietăţi ale solului:
Veris® 3100
Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
s — distanţa dintre barele dispuse sub pământ; h — adâncimea sondelor îngropate; I — curentul introdus între barele 1 şi 4; U — tensiunea între barele 2 şi 3.
Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărîilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
Tractor
Cadru mobil
Sistem hidraulic de asigurare a presiunii pe
electrozi
Sisteme cu electrozi de măsurare
Generator c.a. 400 Hz,
400 V
GPS Sistem de achiziţii şi stocare date
Schema bloc a sitemului de achiziţii, procesare date şi trasare hărţi
Laborator procesare date şi
trasare hărţi
Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
S
3 41 2v
A
I
v
5 6o o
d d d
15
0 m
mh
• 1, 4. electrozi pentru alimentarea cu energie electrică; • 2, 3 - electrozi pentru măsurarea tensiunii; • 5, 6 - electrozi de măsurare a tensiunii electrice la fundul cutiei.
Model experimental
15,014,013,012,011,010,09,08,07,06,05,04,03,02,0
Electric conductibility (EC) [mS]
Fre
quency
14
12
10
8
6
4
2
0
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conductibilitatea electrică (CE)
Min=1.49
Max=14.5
Med=9.73
DS=2.25
CV=28.6
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conţinutul de argilă
36,034,032,030,028,026,024,022,020,018,016,0
Clay content (%)
Fre
quency
30
20
10
0
Min=16.9
Max=36.0
Med=31.4
DS=2.56
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conţinutul de humus
5,255,004,754,504,254,003,753,503,25
Humic matter (HM) %
Fre
quency
14
12
10
8
6
4
2
0
Min=3.18
Max=5.33
Med=4.3
DS=0.56
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conţinutul de azot
4,754,634,504,384,254,134,003,883,753,633,503,383,253,133,002,882,75
Nitrogen %
Fre
quency
10
8
6
4
2
0
Min=2.75
Max=4.77
Med=9.73
DS=0.53
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conţinutul de fosfor
130,0120,0110,0100,090,080,070,060,050,040,030,0
Phosphorus P-AL ppm
Fre
quency
20
15
10
5
0
Min=26.0
Max=130.0
Med=57.8
DS=22.89
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Conţinutul de potasiu
190,0180,0170,0160,0150,0140,0130,0120,0110,0100,0
Potassium K-AL ppm
Fre
quency
30
20
10
0
Min=100.0
Max=194.0
Med=129.0
DS=18.32
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Suma bazelor
34,033,032,031,030,029,028,027,026,025,024,023,022,021,020,0
Total exchageable bases (SB) me/100 g soil
Fre
quency
12
10
8
6
4
2
0
Min=19.7
Max=33.8
Med=9.73
DS=25.2
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Hidrogenul schimbabil
4,504,003,503,002,50
Total exchangeable hydrogen (SH) me/100 g soil
Fre
quency
40
30
20
10
0
Min=2.3
Max=4.6
Med=3.7
DS=0.43
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Gradul de saturaţie în baze
92,0
91,0
90,0
89,0
88,0
87,0
86,0
85,0
84,0
83,0
82,0
81,0
Base-saturation percentage (V) %
Fre
quency
14
12
10
8
6
4
2
0
Min=81.1
Max=91.5
Med=86.8
DS=2.14
CV=
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru
Producţie
Compararea hărţilor obţinute prin interpolare Kriging
PRODUCTIA CONDUCTIBILITATE EL.
ARGILA HUMUS.
AZOT. FOSFOR POTASIU GRAD SATURATIE BAZE
Analiza spaţială a datelor georeferenţiate
MODELE DE
SIMULARE
SISTEME SUPORT PENTRU
DECIZIE (DSS)
Producţie Utilizare NPK Factorii de risc
Hărţi
agrochimice
Hărţi
podo.
Hărţi utilizare teren
Hărţi
topo.
Date pedo
Date Topo
Date utilizare
Date agroch.
AEGIS
G I S
HARTA CU SCHEMA DE
FERTILIZARE
MulŢumesc
Top Related