Исследователи показывают, какую информацию могут дать дроны, наблюдая за кукурузой на небольших фермах

Учитывая и без того низкую норму прибыли и все более неопределенные затраты на сельскохозяйственную рабочую силу и другие факторы производства, технологии точного земледелия могут повысить эффективность, производительность и устойчивость малых и средних ферм Новой Англии. К сожалению, такие факторы, как первоначальные затраты и проверка точности технологии в регионе, остаются препятствием для внедрения.

Исследовательская группа UNH под руководством Бенджамина Фрейзера, приглашенного доцента и директора Лаборатории фундаментального и прикладного пространственного анализа, показала, что беспилотные летательные аппараты (БПЛА), обычно используемые в точном земледелии, способны обеспечить эффективное наблюдение за полями, засеянными кукурузой, в том числе кукурузой с коричневой средней жилкой (BMR), важным сортом для производства силоса.

Кукуруза BMR обеспечивает ключевые преимущества силоса для молочных фермеров, но выращивать ее дороже, чем многие другие сорта, и она подвержена болезням в конце вегетационного периода. Поэтому мониторинг BMR кукурузы имеет решающее значение для молочной промышленности Нью-Гэмпшира, но он также отнимает много времени и труда, а проверки на местах часто упускают из виду ранние признаки заболевания.

Документ в Сельскохозяйственные исследования представляет выводы за восемь недель наблюдения БПЛА за кукурузными полями в Нью-Гемпшире, в ходе которого оценивалась его способность анализировать характеристики кукурузы на уровне поля и участка. В статье показано, что Снимки БПЛА может различать сорта кукурузы и с высокой точностью оценивать урожайность культур.

«Результаты показывают, что недорогие, доступные для потребителя (илис полки«Датчики БПЛА с ограниченным спектральным диапазоном, скорее всего, дадут точные результаты, и изображения можно использовать несколькими способами для информирования о будущих методах выращивания кукурузы», — говорит Фрейзер.

Точный мониторинг кукурузы

Приложения для инструментов точного земледелия, таких как БПЛА, разнообразны: от мониторинга сорняков и болезней до расчета урожайности и оптимизации сроков сбора урожая и выбора места, и они широко используются на крупных фермах на Среднем Западе и в западных штатах. Однако в настоящее время использование точное земледелие методах остается низким, около 25%, на небольших фермах Северо-Востока, в основном из-за необходимых первоначальных инвестиций.

Этот документ дополняет растущее количество исследований, показывающих, что точное земледелие действительно обеспечивает важные преимущества в долгосрочной перспективе. В целом, это обещает снизить затраты, особенно на рабочую силу, и обеспечить лучшие результаты для фермеров, поддерживая устойчивость коммерческого сельского хозяйства на небольших фермах в Нью-Гэмпшире и по всей Новой Англии.

В документе представлен практический пример использования прецизионного мониторинга кукурузы для сбора данных по конкретным полям и участкам. Эксперимент проводился на сельскохозяйственных полях UNH, засеянных сортами с коричневой средней жилкой (BMR) и без коричневой средней жилки (non-BMR). Кукуруза BMR используется и изучается уже столетие, легко усваивается дойными коровами и может улучшить надои молока. Однако кукуруза BMR подвержена риску заболеваний, быстро растет и развивается, что требует частого мониторинга.

Данные изображений БПЛА были мультиспектральными, то есть они были получены в нескольких цветовых диапазонах. С использованием красный край Благодаря использованию длин волн ближнего инфракрасного диапазона и классификации сортов кукурузы с помощью машинного обучения исследователи смогли различить тонкие различия между BMR и кукурузой без BMR в поле с точностью до 98,7%. Данные узкополосного изображения с красным краем показали высокий потенциал для оценки урожайности кукурузы.

«Команда изучила способы, с помощью которых изображения с БПЛА могут использоваться в конкретных методах управления полем, чтобы уменьшить ущерб и затраты на урожай», — говорит Фрейзер.

«Это привело к появлению многих областей знаний, в том числе Тома Бодри, сертифицированного консультанта по вопросам растениеводства для производителей молочной продукции в Нью-Гемпшире, Вермонте и Массачусетсе, Карла Маевски, специалиста по распространению знаний UNH, а также Питера Дэвиса и Аарона Палмера, менеджеров ферм UNH».

Исследование группы снижает риски для фермеров, желающих работать с новыми технологиями дистанционного мониторинга посевов, демонстрируя точность и полезность наблюдений с БПЛА. БПЛА предоставляют фермерам доступный и гибкий инструмент для активного мониторинга вредителей и болезней растений, а также оценки площади листьев и урожайности.

Использование данных для последовательного и надежного моделирования здоровья и урожайности сельскохозяйственных культур также дает важную информацию для управления продуктами питания и улучшения методов производства.

«Наша команда планирует работать с дополнительными частными фермами в предстоящие полевые сезоны», – заключает Фрейзер. «Мы постараемся количественно оценить прямые причины и размеры потерь на кукурузных полях, используя уроки, извлеченные из этого исследования».