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Moderne Landwirtschaft
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Vor etwas mehr als 25 Jahren, Ein mit GPS gekoppelter Massendurchflusssensor würde die Sichtweise der Landwirte auf ihre Felder für immer verändern. Die Heirat gab ihnen die Möglichkeit, das geerntete Getreide einem Bereich eines Feldes zuzuordnen und mit der Erzeugung zu beginnen
Ertragskarten bzw.
„Weil die Landwirte erkannten, wie viel Ertragsschwankungen auf ihren Feldern tatsächlich vorkamen, Plötzlich hob die Präzisionslandwirtschaft ab, “ sagt Scott Shearer, Professor, Ohio State Universität.
Ungefähr zur gleichen Zeit, Die Produktentwicklung auf der Grundlage des Interesses, die Bodenfruchtbarkeit unterwegs zu messen, gewann ebenfalls an Bedeutung.
„Unser erstes Produkt war ein Boden-pH-Messgerät, das Stellen im Feld maß, an denen Mais verkümmert und gestresst war. “ sagt Mike Thurow, der 1987 Spectrum Technologies gründete. „Im Laufe der Jahre in der Branche hat sich viel verändert.“
Heute, Sensoren – sowohl an als auch außerhalb der Ausrüstung – messen unzählige Eigenschaften, um Landwirten zu helfen, ihre Erträge mit minimalen Ressourcen zu maximieren. Über und unter der Erde, Sensoren können feststellen, wann mehr Abtrieb benötigt wird, definieren, wann eine Ernte durstig ist, eine Krankheit erkennen, noch bevor Läsionen auf den Blättern erscheinen, oder Anleitung, wie Chemikalien angewendet werden.
„Sensoren bieten mehr Augen in kritischen Bereichen, “ sagt Jesse Häcker, globale Pflanzer, sprühen, und Business Manager für Nährstoffapplikatoren bei John Deere. "Zum Beispiel, die 300 Sensoren der selbstfahrenden Feldspritzen von John Deere messen die Temperatur, Windgeschwindigkeit, Grundgeschwindigkeit, Spritzdruck, fließen, und Geländeveränderungen für direkte chemische Anwendungen unter unterschiedlichen Bedingungen.“
Die sensorische Landwirtschaft wird immer wichtiger. Die Fähigkeit, die Variabilität auf dem Feld präzise zu überwachen und Entscheidungen auf der Grundlage von Daten zu treffen, verändert die Art und Weise, wie Landwirte ihren Betrieb verwalten.
„Das Vertrauen, Daten zu haben, um Entscheidungen zu treffen, ist ein enormer Wert, “ sagt John Gates, VP des Produkts, ErnteX. „Wir können die Erfahrung eines Landwirts im Grunde verbessern, damit er, wenn er auf eine ungewöhnliche Situation stößt, die ihm weniger vertraut ist, er hat ein vertrauenswürdiges, erratenfreie Informationsquelle zum Umgang damit.“
Da die Strategien für das Internet der Dinge (IoT) Gestalt annehmen, Maschinen- und Feldinformationen, die von unzähligen Sensoren stammen, entwickeln sich schnell weiter. Die erste Frage, die Matt Darr zum Thema IoT stellt, lautet:„Versuchen wir, etwas über die Wissenschaft der Pflanzenproduktion zu lernen oder die Pflanzenproduktion in einer einzigen Saison zu beeinflussen?
„Die Möglichkeit, während der Saison vorherzusagen und zu reagieren, ist ein ganz anderes Wertversprechen, als zu zeigen, warum am Ende des Jahres ein Ergebnis eingetreten ist. “, sagt der Professor der Iowa State University. „Die Produzenten haben immer wieder mit ihrem Scheckheft abgestimmt. Sie werden für ergebnisorientierte Lösungen bezahlen, aber zögern, für Lösungen zu bezahlen, die nur Wissen ohne Aktion liefern.“
Haecker sagt, dass es definitiv mehr Technologien auf dem Markt gibt, die Daten sammeln, als solche, die die Daten auswerten. „Wir müssen über ‚Der Sensor sagt das‘ hinausgehen zu ‚Welche Maßnahmen soll ich ergreifen?‘ “
Die Entscheidung eines Landwirts, zu adoptieren, Gates sagt, kommt es oft darauf an, wie er Technologie als Wegbereiter nutzen kann, um profitabler zu sein. „Es wird immer interessante Tools auf dem Markt geben, aber was wird jetzt in die Brieftasche eines Bauern gehen?“ er fragt.
Shearer glaubt, dass sich die Bodensensorindustrie damit auseinandergesetzt hat. „Bereiche wie Nahinfrarot-Reflexionssensoren sind so ausgereift, dass wir den Gehalt an organischer Substanz unterwegs messen können. " er sagt. "Bedauerlicherweise, Bisher haben wir bei der Messung des Bodennährstoffgehalts nicht den gleichen Erfolg erlebt.“
Darr kämpft mit dem Wertversprechen von feldinstallierten Sensoren für Managemententscheidungen. „Sie haben ein konkurrierendes Problem der Skalierbarkeit, um zu wichtigen Sampling-Auflösungen zu gelangen und gleichzeitig echte Probleme mit der Logistik rund um die Platzierung und Physik im Zusammenhang mit dem Strombedarf in stehenden Kulturen zu bekämpfen.“
Innovationen wie die drahtlose Sonde von Teralytic, Scherer sagt, kann das umdrehen. Seine 26 Sensoren liefern detaillierte Bodenqualitätsdaten, einschließlich Bodenfeuchtigkeit, Salzgehalt, und NPK in drei verschiedenen Tiefen, sowie Belüftung, Atmung, Lufttemperatur, hell, und Feuchtigkeit. "Im Laufe der Zeit, Ich denke, es wird Landwirten eine gute Einschätzung des Nährstoffgehalts in ihrem Boden geben. " er sagt.
Der größte Sprung nach vorn wird unter der Erde stattfinden, sagt Tomer Tzach, CropX-CEO. „Es gibt noch viel mehr über Faktoren zu lernen, die zur Bodengesundheit beitragen, " er sagt, Er fügt hinzu, dass auch er diese Skalierbarkeit spürt, sowie Kosten, ist ein Thema.
Das Endspiel, Darr glaubt, sind maschinenmontierte Lösungen, die Daten in Echtzeit erfassen und darauf reagieren.
„Dies macht umsetzbare Daten-Walk-Ups für Produzenten bereit und viel einfacher zu implementieren. " er sagt, das hinzufügen, während maschinenbasiertes Sensing
ist schwieriger als die Alternativen, am Ende bietet es mehr Wertmöglichkeiten, um die Finanzen eines landwirtschaftlichen Betriebes in einem bestimmten Jahr direkt zu beeinflussen.
Kurzfristig, Wade Stewart von Trimble vermutet die größte Akzeptanz, die wir sehen werden, in der Echtzeit-Anpassung. Einige Beispiele sind die Möglichkeit, Ihre Pflanztiefe unterwegs basierend auf der verfügbaren Feuchtigkeit anzupassen, die Möglichkeit, die Bodenbearbeitung basierend auf der Verdichtung dynamisch zu ändern, und in der Lage zu sein, den Winkel Ihrer Disc basierend auf der Menge der Rückstände zu ändern.
„Dies sind Praktiken, die die Operation wirklich verbessern, Aber sie werden hinter den Kulissen gemacht, “, sagt der Marktleiter der ag-Division.
Die Informationen, die Brandon Hunt auf seiner Farm im Westen von Kentucky sammelt, helfen nicht nur, Effizienzsteigerungen zu erkennen, die zu höherer Produktivität und Rentabilität führen, sondern auch die Inputkosten zu senken und den Düngereinsatz zu optimieren. „Ich weiß, dass Technologie uns besser machen wird, Aber es ist viel einfacher, Gespräche zu führen, wenn es in unser bestehendes System integriert ist.“
Außerdem führt er viele „Rauchtests“ durch, um eine Technologie zu evaluieren, bevor er an Bord springt. Zum Beispiel, Er verbrachte fünf Jahre damit, Trimbles GreenSeeker an Weizen zu testen. Angefangen mit ein paar Hektar, Hunt fügte erst dann weitere Hektar hinzu, als die Technologie validiert wurde. (Weitere Informationen zur Verwendung anderer Sensoren von Hunt finden Sie unter „Across the Acres“.)
„Es geht darum zu beweisen, dass die Technologie einen Betreiber so effizient wie möglich macht, und jeder in die Operation investierte Dollar wird maximiert, “, sagt Stewart. "Das wird sich nie ändern."
Den Return on Investment für Sensoren zu verstehen, die versuchen, Informationen über Pflanzen zu gewinnen, kann schwer fassbar sein. sagt Darr. „Im Pflanzenschutz Wir müssen einen ROI erzielen, der genügend Ertragsvorteile generiert, um sowohl die Produkt- als auch die Anwendungskosten zu überwinden.“
IoT-Lösungen zur Identifizierung von Unkraut, Insekt, und Krankheitsprobleme müssen nicht nur genau genug sein, um den Ausbruch zu erkennen, aber auch spezifisch genug, um vorherzusagen, ob die Behandlung einen positiven ROI erzielt. „In vielen Bereichen fehlt uns einfach das grundlegende agronomische Know-how, um diese Bruchpunkte zwischen Schädlingsdruck und garantiertem positiven ROI bei Behandlung genau zu identifizieren. “, sagt Darr.
Wir müssen auch an einen Punkt gelangen, an dem wir regelmäßig ausführen können, Scherer sagt. „Der einzige Joker war schon immer das Wetter. Wenn ich wüsste, wie das Wetter wird, es würde es viel einfacher machen, Stickstoff zu verwalten.“
Aus diesem Grund ist eine Wetterstation auf dem Bauernhof zu einem wichtigen Werkzeug geworden.
„Es stärkt einen Landwirt wirklich, “, sagt Thurow. „Wir sehen intensivere Regenereignisse, und ein Gewitter kann ein Game Changer sein. Eine Wetterstation auf dem Bauernhof gibt ihm eine andere Perspektive auf das, was Mutter Natur liefert und wie er seine Pläne ändern könnte.“
Da sich die Sensortechnologie ständig weiterentwickelt, Es ist unwahrscheinlich, dass eine Messung alle Fragen eines Landwirts beantworten kann. „Die Kraft kommt aus der Kombination von Informationen auf neue Weise, “, sagt Gates.
Um das zu erreichen, Konnektivität ist der Schlüssel.
„Wenn es darum geht, all diese Informationen über das Internet von morgen zu verbinden, unsere Branche steht vor einer großen Herausforderung, “, sagt Häcker. „Sensoren, die sich an Geräten oder außerhalb von Bord befinden, Verarbeitungsmöglichkeiten, und Cloud-Infrastruktur … da muss vieles zusammenkommen.“
Brandon Hunts Pflanzgefäße (Fall IH 2140, Fall IH 2150, und Kinze 3660) sind mit Precision Planting-Technologie ausgestattet. Während die Daten der Pflanzer ihn wissen lassen, wie gut die einzelnen Pflanzen abschneiden, Hunt holt das meiste aus DeltaForce heraus. Das Abtriebssystem steuert und passt den Druck sofort an sich ändernde Bodenbedingungen an. Dies sorgt unabhängig von den Feldbedingungen jedes Mal für die richtige Pflanztiefe.
Wegen der sanften Hügel und Seitenhänge, mit denen Brandon Hunt im Westen von Kentucky zu kämpfen hat, das Bleiben auf seiner Führungslinie beim Pflanzen von Mais in den Streifen kann sein
eine Herausforderung.
Der Schleppfehler eines Anbaugeräts kann das Fünf- bis Zehnfache des Schlepperführungsfehlers betragen, Laut Scott Shearer, Professor, Ohio State Universität. „Je nach Betrieb, dieses Gerät könnte ziemlich von einer Seite zur anderen wandern, " er sagt.
Durch den Einsatz von TMX-2050 TrueTracker, aktiv lenkbare Kupplungen, und CenterPoint RTX, Hunt kann das Pflanzgefäß jedes Mal auf 1 Zoll genau positionieren.
„Wir tun alles, um dieses Pflanzgefäß zu 100 % in der Mitte des Streifens zu halten. " er sagt.
Jedoch, Scherer Notizen, Leitsysteme implementieren sind vor allem aus Kostengründen noch kein Standbein in der ag.
Eine WatchDog 2900ET-Wetterstation speist Daten direkt in die Bewässerungssteuerungsplattform von Hunt Farms ein.
Brandon Hunt hat sowohl Wasserzeichen- als auch kapazitätsbasierte Sensoren verwendet, um die Bodenfeuchtigkeit auf seinen bewässerten Hektar zu messen. Im Gegensatz zum Wasserzeichensensor die die Bodenfeuchte an einem einzigen Ort misst, Der kapazitätsbasierte Sensor misst alle 10 cm die Bodenfeuchtigkeit und die Bodentemperatur entlang der Länge der Sonde.
„Während die Wasserzeichensensoren, die auf 12 gesetzt wurden, 24, und 36 Zoll, gut gearbeitet, Ich habe etwas anderes gesucht, " er sagt.
Vor einigen Jahren begann Hunt mit der Verwendung von AquaSpy-Sonden an 13 zentralen Drehpunkten. AquaSpy ist eine 48-Zoll-Sonde, die alle 4 Zoll mit Sensoren ausgestattet ist, die Feuchtigkeit auswerten, Nährstoffe, und Temperatur. Die Sonde sendet Echtzeitdaten an Hunt, auf die er über ein Smartphone zugreifen kann, Tablette, oder Laptop.
„Es gibt ein paar Dinge, von denen ich dachte, dass wir mit AquaSpy besser zusammengekommen sind, “, sagt Jagd. "Zuerst, Ich kann die Wurzeltiefe sehen, während sie im Laufe der Saison wächst, weil der kapazitive Sensor sieht, wo Wurzeln Feuchtigkeit abtransportieren. Ich weiß, ob die Wurzeln flach sind oder tief im Boden sind, wie es sein sollte.“
Sekunde, die Echtzeitdaten sind sehr einfach. „Ich muss nicht viel graben oder interpolieren, “, sagt Jagd. „Weil die Informationen leicht verständlich sind, Ich kann schneller entscheiden, wann ich bewässern soll, basierend auf dem, was mir gezeigt wird.“
„Wir sammeln seit langem Ertragsdaten. Es sind immer noch ziemlich aussagekräftige Informationen, weil es unsere Maßeinheit bei der Ernte ist. “, sagt Brandon Hunt. „Gute Ertragsdaten quantifizieren alles, was wir tun.“
Ertragsdaten sind eine weitere Informationsebene, die dabei hilft, festzustellen, welche Hybriden in der folgenden Saison gepflanzt werden. Es hilft Hunt auch, die beim Strip-Till erzielten Gewinne zu bewerten und zu überprüfen, wie gut er die Feuchtigkeitssonden und seine 13 zentralen Drehpunkte verwaltet hat.
Während Brandon Hunt daran arbeitet, die Rentabilität zu verbessern, Strip-Till ist zu einer Lösung geworden. Neben der Ertragsoptimierung, die Praxis senkt die Kraftstoff- und Arbeitskosten. Es gibt auch agronomische Vorteile.
Strip-Till ermöglicht es dem Landwirt in Kentucky, Nährstoffe genau dort zu platzieren, wo sie benötigt werden. Es hält Ernterückstände über einem Großteil des Bodens an Ort und Stelle,
das reduziert die Erosion und erhöht die Wasserinfiltration. Mehr organische Substanz bleibt erhalten, und Kohlendioxid bleibt im Boden.
„Das Eindringen von Wasser ist beim Anbau von Mais sehr wichtig. “ sagt Jagd, der auch Sojabohnen und Weizen anbaut. „Überall dort, wo wir wegen des flachen Oberbodens nicht die Wasserhaltekapazität haben, Strip-Till hat es mir ermöglicht, eine größere zu machen
Gasbehälter."
Die Praxis erfordert auch ein hohes Maß an Genauigkeit und Wiederholbarkeit.
„Ein Ziel von Strip-Till ist die Schaffung eines qualitativ hochwertigen Saatbetts. Es ist wünschenswert, das Saatgut in der Mitte des Beetes zu platzieren, um das Ertragspotenzial zu maximieren. “ sagt John Fulton, Professor, Ohio State Universität. „Die Forschung zeigt, dass Saatgut, das am Rand des Streifens oder außerhalb des Streifens platziert wird, den Ernteertrag verringert. Daher ist es wichtig, dieselben AB-Linien und einen hochpräzisen GNSS-Korrekturdienst zu verwenden.“
Hunt Farms begann 2003 mit dem Einsatz von RTK und installierte Basisstationen, als es auf automatische Steuerung umgestellt wurde. Heute, die Sub-Zoll-Genauigkeit stellt sicher, dass seine HDC-Strip-Till-Maschine und die Sämaschinen präzise ausgerichtet sind, so wird das Saatgut in die Mitte des Streifens gelegt.
Während sich RTK bewährt hat, Hunt hat vor kurzem begonnen zu erleben
Signalverlust in einigen Teilen seiner Operation. Um das Problem auszugleichen, er hat Trimbles CenterPoint RTX abonniert. Heute, er benutzt beides.
„Mit dem satellitengestützten Korrekturdienst Sie haben eine Genauigkeit im Sub-Zoll-Bereich in weniger als zwei Minuten, “ sagt Michael Bruno, Kanalprogrammmanager, Trimble.
Während Hunt daran arbeitet, Dünger im Streifen zu streifen, Zuverlässige Genauigkeit ist noch wichtiger. „Es gibt eine Ertragsstrafe, die davon abhängt, wo diese Reihe in Bezug auf die Mitte des Fruchtbarkeitsbandes gepflanzt wird. " er erklärt.
Präzises Positionieren ist der Grundstein von precision ag. Aber wie genau ist genau genug?
„Es kommt wirklich auf die Wahrnehmung des Bedieners an. Abhängig von der Operation, die Sie durchführen, Wir haben Empfehlungen, wie genau Sie sein sollten, “, sagt Bruno. „In der Landwirtschaft geht es um Marge. Was wie eine geringfügige Erhöhung der Genauigkeit aussieht, kann sich wirklich auf das Endergebnis auswirken.“
Zum Beispiel, Wenn Sie Weizen kombinieren und 6 Zoll des Mähbalkens das Erntegut nicht schneiden, es ist keine große Sache in einem Durchgang. Wenn Sie über fünf Saisons 100 Pässe machen, es summiert sich.
"Im Laufe der Zeit, diese Verschwendung hätte die Kosten für eine höhere Genauigkeit mehr als wettgemacht und gleichzeitig den Betrieb effizienter gemacht. Sie könnten dasselbe Beispiel auf ein Sprühgerät anwenden, eine Düngung, oder irgendein Stück Bodenbearbeitungsgerät. Bodenbearbeitung ist wahrscheinlich die größte, vor allem, wenn Sie konventionelle Kasse praktizieren, “, sagt Bruno. „Wenn Landwirte genauere Dienste versuchen, Es ist unwahrscheinlich, dass sie sich in der Genauigkeitskette zurückbewegen. Genauigkeit macht süchtig.“
Letzten Endes, wenn Sie ein intensiveres Management betreiben möchten, Hier zahlt sich eine höhere Genauigkeit aus.
„Das Ziel ist es, jedem Landwirt die Lösung zu bieten, die am besten zu seinem Betrieb und seinem Budget passt. “ sagt Wade Stewart, Markt-Manager, ag-Abteilung, Trimble.
Bildbasierte Sensoren mit künstlicher Intelligenz dahinter sind ein Konzept, von dem Scott Shearer glaubt, dass es die Art und Weise revolutionieren könnte, wie Landwirte ihre Pflanzen bewirtschaften. See &Spray ist das erste Anzeichen für eine konkrete Anwendung in der Landwirtschaft, sagt der Professor der Ohio State University.
Entwickelt von Blue River Technology, See &Spray vereint Kameras, Computers, und künstliche Intelligenz, um jede Pflanze zu erkennen und die richtige Behandlung für jede zu bestimmen, ständig lernen, wie es geht. Mit höchster Genauigkeit, Roboterdüsen zielen in Echtzeit auf unerwünschte Pflanzen, während die Spritze das Feld passiert, Anwendung eines Herbizids, während die Kulturpflanzen oder Bereiche ohne Unkraut vermieden werden.
Erworben von John Deere im Jahr 2017, Die Technologie identifiziert derzeit die Unterschiede zwischen Baumwollpflanzen und Unkräutern vieler Arten und Größen. Es wurde auch in Sojabohnen getestet.
Deere möchte eine breite Palette von Beispielen, damit die künstliche Intelligenz lernt, wie ein Unkraut aussieht und wie es nicht aussieht. Daher wird See &Spray derzeit im Mittleren Westen sowie in anderen Teilen der Welt an weiteren Kulturen getestet. Diese reichhaltige Intelligenz wird den Einsatz in mehreren Märkten beschleunigen, sagt Julian Sanchez, Direktor, aufstrebende Technologie, John Deere.
„Ein System, das sehr selektiv sein kann und nur einen Bereich trifft, der es wirklich benötigt, kann allein bei Chemikalien zu 50 bis 60 % Einsparungen führen. “, sagt Sanchez. „Sobald wir dort angekommen sind, wo wir es im Nachauflauf tun können, Wir werden 90 % Einsparungen sehen.“
„Wenn man sich den Wert gentechnisch veränderter Pflanzen ansieht, es ist in Herbizidresistenz, “ sagt Scherer. „Wenn John Deere die Technologie erfolgreich in großem Maßstab einsetzt, 50 % des Wertes gentechnisch veränderter Pflanzen könnten verdunsten. Das ist ein Game Changer.“
Einmal bewiesen, Shearer glaubt, dass John Deere die Technologie in Bereiche wie Nährstoffmangel und Krankheitserkennung einführen wird.
