Precisionsodling Digital teknik i växtodlingen Hexakopter för flygfotografering, fotograf Mats Söderström, SLU
Digital teknik i växtodlingen Mer och mer digital teknik används i växtodlingen inom lantbruket för att öka skördarna, optimera det ekonomiska utbytet och minska den negativa miljöpåverkan. Här försöker vi förklara tekniken, beskriva hur den fungerar och vad som nyttan är med denna teknik. 2 Positionering en förutsättning Mycket av den utvecklingen i växtodlingen bygger på att man gör platsspecifika odlingsåtgärder. Målet är att optimera förutsättningarna för växten på en specifik plats utifrån de förutsättningar som finns där. För att kunna vara säker på var man befinner sig och var man ska sätta in åtgärder behöver man veta exakt position på fältet och kunna hitta tillbaka till respektive plats med insatser. Man använder satelliter för att bestämma positionen och det finns flera olika system att använda. Det mest använda och välkända systemet är det amerikanska GPS, global positioning system. Det finns även andra system för samma sak, ex det ryska Glonass, det europeiska Galileo och det kinesiska Beidou-systemet. Ett samlingsnamn för samtliga positioneringssystem är GNSS Global Navigation Satelite System. Då GPS är det vanligaste att använda används detta framöver i texten, men det går att byta mot andra satellitpositioneringssystem. För att använda GPS-tekniken behövs en GPS och någon korrektionssignal för att veta att man är på rätt plats. Man kan tex använda den europeiska korrektionssignalen EGNOS som är gratis och kan fungera tillfredsställande för vissa moment på vissa platser. Man kan också abonnera på en korrektionssignal. För att få större precision, tex vid användning av fasta körspår, hitta tillbaka till dräneringsledningar eller liknande krävs så kallad RTK, real time kinematic. Med RTK bestäms platsen mer exakt. För att använda RTK måste man ha en fast platsbestämd station som finns någonstans på gården, en så kallad basstation. Sedan har man en rörlig station som placeras på traktorn eller på det fordon man vill veta platsen för. Dessa två måste vara ständigt uppkopplade med varandra.basstationen och traktorn kan inte vara för långt ifrån varandra, men kan fungera upp 30 km beroende på hur terrängen är. Det finns också alternativ att få rtksignalen via mobilnätet, vilket fungerar bra där man har bra mobiltäckning. För att kunna positionera sig med GPS krävs kontakt med tillräckligt många satelliter, minst 4 stycken.
Markkartering För att bestämma gödslings- och kalkningsbehov platsspecifikt använder man markkartering. Markkarteringen kan ses som grunden för den platsspecifika odlingen. Genom att markkartera får du reda på jordart (ler- och mullhalt), fosfor- och kaliumklass, både det växttillgängliga (P-AL, K-AL) och förrådet (P-HCl, K-HCl), magnesium- och kalciuminnehåll samt ph-värde. Det går även att ta analyser på andra mikronäringsämnen såsom koppar och bor, mineralkväveanalys eller för att ta reda på markens innehåll av tungmetaller. Vid markkartering är det viktigt att använda positionsbestämning så man vet exakt var proverna är tagna, det är detta som precisionsodlingen bygger på till stora delar så det är viktigt att ha en bra markkartering att utgå ifrån. Markkartering bör göras minst vart 10:e år och oftare om man har ett stort kalkbehov, stor stallgödseltillförsel eller lätta jordar. Normalt sett tar man ett prov per hektar, men utifrån behov och önskemål kan provtätheten ändras. För att använda markkarteringen till precisionsodling är det oftast den tillgängliga fosforn och kaliumet man tittar på, P-Al och K-Al. Därutöver är ph-värdet och kalkbehovet mycket intressant. Utifrån markkarteringen kan man göra kartor för att illustera kalkbehov, fosforbehov eller kaliumbehov är inritat, eller där P-Al värde över fältet syns. Kartan är interpolerad och har olika färger för olika behov med gradvis övergång. Utifrån markkarteringen styr man många insatser. Detta går att göra visuellt utifrån kartan, genom att lägga olika mycket på olika delar av fältet, men det går också att göra styrfiler som via en datorenhet kopplas till tex gödselspridaren för att mer exakt variera mängden över fältet. Interpolerad karta över fosfor-klasserna vid markkartering. Fältet varierar mellan P-Al klass II och V. 3
Styrning utifrån markkartorna Om man använder schabloner för rekommenderad fosforgödsling får alla hektar med samma gröda likadan gödsling. Detta innebär att om man har ojämna fält kommer delar av arealen få för lite fosfor medan andra får för mycket. Skördepotentialen utnyttjas inte till fullo vid fosforbrist och det finns risk för förluster där för mycket fosfor läggs. Om man istället differentierar givan över arealen utifrån behovet kommer man få en jämnare skörd och en mindre negativ miljöpåverkan. Detta leder också till en bättre ekonomi då växtnäringen utnyttjas bättre. Utifrån markkarteringskartan kan man göra styrfiler för insatser såsom kalkning, fosforgödsling eller kaliumgödsling. Styrfilen görs i speciella program och filerna kan sedan med rätt teknik styra fördelningen av ex kalk eller fosfor över fältet utifrån det behov man sett i markkarteringen. Styrfilen fungerar som en karta över fältet där man på varje plats vet vilken insats man ska göra. De insatser som främst styrs utifrån markkartan är kalk och gödsling. Används handelsgödsel kan fosfor och kalium styras för sig, och vid stallgödselspridning styr man utifrån fosforvärdet och kompletterar sedan med en anpassad kvävegiva efter stallgödselspridningen. Något som är viktigt att tänka på är att om det finns annat som är produktionshämmande kan detta vara viktigt att åtgärda först, ex dränering och markstruktur på fältet. Styrning av kalium är främst aktuell till potatis, tillräcklig tillgång på kalium i potatis ger en bättre kvalitet och förhindrar mörkfärgning efter kok och blötkokning. Även i vallodling kan styrning av kalium ge högre kvalitet på den skördade vallen. 4 P-Al variation i fält vid markkartering, styrfil för flytgödsel (ton) utifrån fosforvariationen i fält. Styrfil för kompletteringsgiva av N27 (kg) efter flytgödselspridning.
Fasta körspår Fasta körspår innebär att all trafik över fältet går i samma körspår och körspåren är fastlagda med GPS. Arbetsbredden på maskinerna, ex såmaskin, tröska, spruta m fl måste då anpassas efter spårbredden för att överfasterna ska stämma med de fasta spåren. Vid användning av fasta körspår är det bara en viss yta av marken som blir packad av däck, resten förblir opackad. Vid opackad mark har rötterna generellt sett större möjliget att tränga ner på djupet och växten får bättre förutsättningar. Klöver är exempel på en växt som påverkas negativt vid tunga överfarter och för att få god kvalitet på vallfodret gynnas klövern av att ha fasta körspår så att endast vissa delar av fältet blir packat av maskinerna som används. Framförallt i återväxten syns effekten av markpackningen. Vid användning av fasta körspår minskar också överlappet vid olika insatser, vilket gör arbetet mer tidseffektivt och även minskar åtgången av drivmedel. Autostyrning - olika lösningar Autostyrning innebär att man har en enhet i traktorn som kan styra traktorn själv utifrån GPS. Autostyrningen kan fungera på flera olika sätt och kan monteras i både äldre och nyare traktorer. Genom att använda autostyrning håller traktorn själv reda på var förra draget slutade och var nästa börjar. Det innebär att dubbelkörningen minskar, något som spar energi. Traktorföraren kan också i och med detta hålla större koll på redskapet som är monterat på traktorn så det går som tänkt. Genom att använda autostyrning kan man tex minimera såmistor och sprutmistor, och minska dubbelkörningar. Vid arbeten med stora krav på exakt positionering, ex mekanisk ogräsbekämpning mellan rader kan man även montera en GPS på redskapet för att veta exakt position på detta. Denna kan då kommunicera med enheten som är monterad inne i traktorhytten. Styrning utifrån kamerabilder kan vara aktuellt vid radhackning. Kameran är då monterad på redskapet. Detta används framförallt vid långsamma hastigheter, då GPS inte fungerar tillfredsställande. Autostyrning traktorhytt Foto Dataväxt AB 5
Kvävesensorer Kvävesensorer (N-sensor, OptRX, GreenSeeker, TopCon, Isaria) används främst för att variera kvävegivan i fältet. Det finns då sensorer på traktorn som momentant läser av grödans biomassa och färg och direkt omvandlar detta till ett kvävegödslingsbehov. En signal om platsens kvävebehov skickas till gödselspridarens styrenhet som i samma överfart kan lägga den bestämda kvävegivan på respektive plats. Givan blir då anpassad utifrån skördepotentialen på respektive plats. Systemet är också kopplat till GPS för att man i efterhand ska kunna se hur mycket kväve som är lagt på olika platser på fältet. Kvävesensorer kan också användas för viss kemisk bekämpning och stråförkortning för att anpassa doserna. N-sensor monterad på traktor för styrning av kvävegiva. Foto:Yara Styrning utifrån satellitbilder och foton Ett annat sätt att försöka bestämma kvävebehovet på fält är utifrån satellitbilder. Detta är en relativt ny metod som i Sverige kan användas from 2014. Satellitbilderna ger bild av det vegetativa indexen, NDVI (Normalized Differenced Vegetation Index) I försök har stallitbilderna överensstämt väl med de körningar man gjort med N-sensor. Det man ser på satellitbilderna är alltså biomassan på fältet. Utifrån NDVI kan man diskutera kvävebehovet och hur det ska variera över fältet. Man anger sedan vilken kvävenivå man vill ha på olika delar av fältet, utifrån hur det faktiskt ser ut på fältet. Utifrån detta skapas en styrfil som kan användas för att styra gödselspridaren. Även foton tagna med Unmanned Aerial Vehicle, UAV eller drönare som det oftast kallas, kan användas för att bestämma kvävebehovet på olika delar av fältet. Drönaren ska då vara försedd med RGB-kamera och NIR-kamera. RGB- och NIR-bilderna sammanvävs till en NDVI-bild, på samma sätt som sker med satellitbilderna. Detta ger samma möjligheter som satellitbilder, med den skillnaden att dessa bilder kan tas nästan när som helst, medan satellitbilderna kan tas vid bra väder och då satelliter är i lämplig position. 6
Fördelen med satellitbilder och bilder tagna med drönare jämfört med kvävesensor är att dessa bilder inte kräver överfart i fältet för att kunna mäta grönmassan. Kvävesensorn däremot har alltid dagsaktiva uppgifter. Bild från hexakoptern. Foto Hushållningssällskapet Halland Styrning kemisk bekämpning Att platsspecifikt, med hjälp av GPS, bestämma var på fältet man befinner sig kan användas även vid kemisk bekämpning. I styrfiler för kemisk bekämpning kan man lägga in var fältbrunnar är placerade, så att sprutan automatiskt stängs av vid överfart över dessa. Detta gör att det är enklare att hålla skyddsavstånden till brunnar. Man kan även lägga i de fasta skyddsavstånd som ska hållas till vattendrag, trädgårdar eller ekologiska odlingar runt om fältet. Detta gör att man också minskar dubbelsprutning vid till exempel vändtegar. Med hjälp av kvävesensor kan man också styra dosen på kemisk svampbehandling i fält utifrån grönmassan. Dosen av det kemiska bekämpningsmedlet anpassas efter hur stor biomassa grödan har och varierar från 73-123 % av medeldosen Skördekartering Skördekartering innebär att man bestämmer skörden på varje plats på fältet. Även här används GPS för att man ska veta var man befinner sig. Man får sedan en bild av fältets skördepotential på olika delar av fältet. Utifrån bilden får man betänka vad som är skördebegränsande på varje enskild plats. Beror det på markpackning, eller på näringstillgång. Skördekartan, tillsammans med markkarteringskartan, kan ligga till grund för hur man planerar gödslingen för kommande år. 7
Inmätning av täckdiken Med hjälp av GPS kan man också få en exakt inmätt karta av sin täckdikning vid nytäckdikning. Detta gör att det lätt går att hitta tillbaka till ledningarna om det blir några problem, och man slipper gräva upp stora delar av fältet för att hitta ledningarna. På kartan finns då exakta positioner och inte de planerade. Täckdikeskarta Effekten av precisionsanvändning Att använda precisionsteknik är bra för både miljön och för ekonomin på gården. En bra utförd markkartering är grunden för precisionsodling. Därutöver kan GPS-utrustningen användas vid flera olika moment på gården. Genom precisionsodling minskar överlappet vid olika moment. För jordbearbetningen påverkar detta bränsleåtgången och det ger också möjlighet att bättre utnyttja de växtskyddsmedel och den växtnäring som används i odlingen. Användningen kräver ett visst mått av kunskap. Man måste kunna tolka siffror och dra slutsatser utifrån dessa. Har det blivit fel på GPSutrustningen måste man kunna se detta och ta bort felaktiga värden. Orimliga siffror på ex skörd ska filtreras bort för att inte ligga som underlag till gödsling eller andra insatser. Man måste också alltid bedöma rimligheten i alla siffror. Rapporten är finansierad av CR Prytz donationsfond och Växa Sverige Sammanställd av Helena Lans Strömblad Växa Sverige, Precisionsodling, December 2014 Kontakt Carl Blackert tel 010-471 03 13 Magnus Melin tel 010-471 03 28 Lars Wijkmark tel 010-471 03 26 Box 288, 751 05 Uppsala telefon 010-471 00 00, www.vxa.se