Οι διακυμάνσεις στις ιδιότητες του εδάφους και τις τοπογραφικές αλλαγές στα πεδία παραγωγής επηρεάζουν την ανάπτυξη και τις στρατηγικές διαχείρισης των καλλιεργειών...
Σε σύγκριση με τη διαχείριση ολόκληρου του αγρού, η διαχείριση της κάθε ζώνης βελτιστοποιεί τη χρήση των εισροών, βελτιώνει τη γεωργική παραγωγικότητα και οδηγεί σε διαχείριση συγκεκριμένης τοποθεσίας σε μια περιοχή μικρότερης κλίμακας. Η διαχείριση της τοποθεσίας με βάση τις ανάγκες βελτιώνει την κερδοφορία, την υγεία του εδάφους και την ποιότητα του περιβάλλοντος. Το πρώτο βήμα για την εξάσκηση της διαχείρισης ζώνης είναι ο εντοπισμός των παραλλαγών που ελέγχουν την απόδοση. Η διακύμανση των ιδιοτήτων του εδάφους είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον χαρακτηρισμό των διακυμάνσεων του εδάφους μέσα σε ένα πεδίο, και μεταξύ αυτών, η μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC) είναι μία από τις ταχύτερες, πιο αξιόπιστες και οικονομικά αποδοτικές μεθόδους. Ως στατική και σταθερή παράμετρος, οι μετρήσεις EC του εδάφους παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την υφή του εδάφους, την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC), τις συνθήκες αποστράγγισης, το επίπεδο οργανικής ύλης και την αλατότητα.
Μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του εδάφους
Υπάρχουν δύο τύποι εμπορικά διαθέσιμων συστημάτων χαρτογράφησης EC στο πεδίο: συστήματα επαφής και συστήματα χωρίς επαφή. Για να διακρίνουμε το EC που μετράται από τη μονάδα Veris από τον ορισμό της εδαφολογικής επιστήμης του EC (με βάση την αγωγιμότητα ενός κορεσμένου εκχυλίσματος πάστας εδάφους), θα ονομάσουμε τη μέτρηση Veris και EM38 EC εμφανής EC (EC a ).
Επικοινωνία της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με έναν αισθητήρα
Πράσινο τρακτέρ που τραβάει πίσω του έναν αισθητήρα EC ακριβείας εδάφους. Ένα λευκό βέλος δείχνει μια μονάδα GPS στη μονάδα.
Αυτός ο τύπος αισθητήρα χρησιμοποιεί καλύμματα ως ηλεκτρόδια επαφής για επαφή με το έδαφος. Σε αυτό το σύστημα, ένα ή περισσότερα ζεύγη τροφοδοτικών τοποθετούνται σε μια γραμμή εργαλείων για να έρθουν σε επαφή με το χώμα και να στείλουν ηλεκτρικό ρεύμα στο έδαφος (ηλεκτρόδια εκπομπής), ενώ τα άλλα ηλεκτρόδια (ηλεκτρόδια λήψης) διαβάζουν την πτώση τάσης. Εδάφους EC Τα δεδομένα αποθηκεύονται σε ένα καταγραφικό με τη σχετική σφραγίδα δεδομένων τοποθεσίας χρησιμοποιώντας ένα παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης (GPS).
Για παράδειγμα, το Veris 3100 (Εικόνα 1) παρέχει ρηχές και βαθιές μετρήσεις EC από το έδαφος (ρηχό είναι το ένα πόδι και το βαθύ EC είναι τρία πόδια). Ένα μικρότερο μοντέλο (Veris iScan) μπορεί να τοποθετηθεί σε ζαρντινιέρα ή εξοπλισμό άροσης. Η απόσταση μεταξύ των περασμάτων μέτρησης κυμαίνεται από 20 έως 60 πόδια, ανάλογα με την επιθυμητή πυκνότητα δειγματοληψίας ή τη μεταβλητότητα του εδάφους εντός του αγρού.
Εικόνα 1. Veris 3100, ο αισθητήρας EC τύπου επαφής (Veris Technologies, Salina, Κάνσας). Τύποι δεδομένων: Βαθύ σήμα (36 ίντσες) και ρηχό σήμα (12 ίντσες).
Αισθητήρας ηλεκτρικής αγωγιμότητας χωρίς επαφή
Δύο τεχνικά διαγράμματα του αισθητήρα EC χωρίς επαφή EM-38, που απεικονίζουν το βαθύ και μικρό βάθος του σήματος. Δίπλα στα διαγράμματα, εμφανίζεται ένας ερευνητής χρησιμοποιώντας τη συσκευή στο πεδίο.
Ο αισθητήρας EC χωρίς επαφή χρησιμοποιεί την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής αντί για άμεση επαφή με το έδαφος (Εικόνα 2) , μετρώντας την πτώση τάσης μεταξύ μιας πηγής και ενός ηλεκτροδίου αισθητήρα (τα μέταλλα θα προκαλούσαν παρεμβολές στην απόδοση). Το EM38 (Geonics Limited), το DUALEM και το GEM-2 (Geophex) είναι δημοφιλή μοντέλα αισθητήρων χωρίς επαφή. Τα δεδομένα που συλλέγονται από μηχανήματα επαφής και μη επαφής είναι παρόμοια, και από τα δύο λαμβάνουμε δύο τύπους μετρήσεων ή σημάτων. Το ένα είναι μετρήσεις ρηχής ή ριζικής ζώνης και ένα άλλο βαθιές μετρήσεις EC a , που παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις βαθύτερες συνθήκες του εδάφους.
Εικόνα 2. Το EM 38 είναι ένας αισθητήρας EC χωρίς επαφή, χωρίς επαφή με το έδαφος. Χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για να στείλει ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο έδαφος και από εκεί μετράμε το EC. Τύποι δεδομένων: Βαθύ σήμα (40 ίντσες) και ρηχό σήμα (12-14 ίντσες).
Συσχέτιση ηλεκτρικής αγωγιμότητας εδάφους α και απόδοση καλλιέργειας
Τρεις φωτογραφίες που απεικονίζουν τις συνθήκες του αγρού. Από την κορυφή: Μια αεροφωτογραφία ενός χωραφιού, η ίδια φωτογραφία με υπερβολικά ενδεικτικό EC εδάφους και μια τελική φωτογραφία με υπερβολικά ενδεικτικά δεδομένα απόδοσης.
Εικόνα 3. Οι αεροφωτογραφίες, τα δεδομένα EC και τα δεδομένα απόδοσης για ένα πεδίο έχουν καλή συσχέτιση. Εάν τα δεδομένα και οι πληροφορίες συλλέγονται σωστά, οποιοδήποτε από αυτά μπορεί να σας δώσει μια ιδέα για τις συνθήκες του χωραφιού σας.
Το έδαφος EC a έχει δείξει καλή συσχέτιση με τις ιδιότητες του εδάφους που επηρεάζουν την παραγωγικότητα και την απόδοση των καλλιεργειών. Αφού οι αγρότες ακριβείας δημιουργήσουν χάρτες απόδοσης και πραγματοποιήσουν μια προκαταρκτική αξιολόγηση της απόκρισης της απόδοσης, θα εντοπίσουν τις διαχειρίσιμες αιτίες της απόκρισης της απόδοσης των καλλιεργειών.
Οι διαφορές στις ιδιότητες του εδάφους είναι οι πιο εμφανείς λόγοι για τη διακύμανση της απόδοσης. Το EC a έχει τη δυνατότητα να εκτιμήσει τις διακυμάνσεις σε ορισμένες φυσικές ιδιότητες του εδάφους σε ένα χωράφι και οι χάρτες απόδοσης συσχετίζονται συχνά με το EC a εδάφους (Εικόνα 3).
Με βάση τα δεδομένα EC a , τα αμμώδη εδάφη με χαμηλή οργανική ουσία έχουν χαμηλή EC, οι λάσπες έχουν μέτρια και οι άργιλοι υψηλότερες EC (Εικόνα 4).
Τα δεδομένα EC a επικυρώνονται συχνά με δειγματοληψία εδάφους και δεδομένα απόδοσης για να καθοριστεί ένας ακριβής μεταβλητός ρυθμός εισροών.
Δύο γραφικές παραστάσεις που δείχνουν τις επιπτώσεις της υφής του εδάφους στην EC του εδάφους. Η πρώτη δείχνει την εισροή ποσοστού άμμου στο έδαφος, η οποία μειώνει την EC. Το δεύτερο δείχνει την επίδραση του ποσοστού αργίλου στο έδαφος, με την ενίσχυση της EC του εδάφους.
Εικόνα 4. Το EC του εδάφους είναι ένας τρόπος μέτρησης της υφής του εδάφους, της άμμου, της λάσπης και του αργίλου. Τα λεπτότερα σωματίδια του πηλού μεταφέρουν περισσότερο ηλεκτρισμό από τα πιο χονδροειδή σωματίδια λάσπης και άμμου. Έτσι, η υψηλότερη άργιλος έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη EC, ενώ η υψηλότερη άμμος οδηγεί σε χαμηλότερη EC.
Σε πολλές περιπτώσεις, αυτές οι ομοιότητες εξηγούνται μέσω των διαφορών στο έδαφος. Η ικανότητα συγκράτησης νερού του εδάφους είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση και ο χάρτης απόδοσης πιθανότατα θα δείξει μια ισχυρή συσχέτιση με την EC του εδάφους a . Γενικά, οι χάρτες EC a εδάφους μπορεί να υποδεικνύουν περιοχές όπου απαιτείται περαιτέρω εξερεύνηση.
Πιθανότατα, οι χάρτες EC a εδάφους δίνουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις παραλλαγές και τις ομοιότητες του εδάφους, καθιστώντας δυνατή τη διαίρεση του αγρού σε μικρότερες ζώνες διαχείρισης. Οι ζώνες με σταθερές ενδείξεις EC a είναι περιοχές με παρόμοιες ιδιότητες του εδάφους και μπορούν να ομαδοποιηθούν για δειγματοληψία και διαχείριση εδάφους.
Εφαρμογή Χαρτών Εδάφους ΕΚ
Προσδιορισμός ζωνών διαχείρισης, δημιουργία χαρτών συνταγών και υποστήριξη αποφάσεων.
Καλύτερη ερμηνεία των χαρτών απόδοσης και βελτίωση των χαρτών συνταγών.
Διαχείριση ζιζανίων και ασθενειών (λιγότερο ζιζανιοκτόνο σε αμμώδη εδάφη και εντοπισμός περιοχών εστίας ασθενειών).
Αποφάσεις άροσης, αποστράγγισης και άρδευσης.
Βελτίωση της έρευνας και της πλοκής.
Αναφορές και Πηγές
Corwin, DL, & Scudiero, E. (2020). Φαινόμενη ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους σε κλίμακα πεδίου. Soil Science Society of America Journal, 84(5), 1405-1441.
Robert Grisso et al., Precision Farming Tools; Ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους. Virginia Tech University, Cooperative Extension, δημοσίευση 442-508.
Veris Technologies: https://veristech.com/
Geonics Limited: http://www.geonics.com/
South Dakota State University Extension
