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Moderne Landwirtschaft
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Standortspezifische und variable Ratentechnologien sind weithin bekannt und werden heute in Reihenkulturen angewendet, in vielen Fällen werden sie von Ertragsmonitoren gesteuert und bewertet. Diese Technologien sind eine Teilmenge eines umfassenderen Themas, das als Präzisionslandwirtschaft bekannt ist, bei der Ernteentscheidungen datengesteuert sind. Ertragsmonitore wurden erstmals vor mindestens zwei Jahrzehnten in der Mais- und Kleingetreideproduktion eingeführt und sind seitdem auf vielen landwirtschaftlichen Betrieben zur Standardausrüstung geworden.
Der Ertragsmonitor misst den Massendurchfluss einer Ernte während der Ernte (z. B. Pfund pro Stunde) und dividiert diesen Massendurchfluss durch die Feldkapazität der Erntemaschine (z. B. Acre pro Stunde), um den Ernteertrag zu berechnen Begriffe wie Pfund pro Acre. In Verbindung mit einem globalen Positionierungssystem können diese Ernteertragsdaten in Form einer Karte dargestellt werden, die die räumlichen Beziehungen der ertragsschwachen und ertragreichen Gebiete auf einem Feld zeigt.
Ein Ernteertragsmonitor selbst erzeugt keine Reduzierung der Produktionskosten, zusätzlichen Ertrag oder gesteigerten Gewinn, so dass die Bestimmung einer generischen Kapitalrendite eine Herausforderung darstellt. Die vom Ertragsmonitor gesammelten Daten können jedoch Managemententscheidungen vorantreiben, die häufig zu einer höheren Rentabilität mit Amortisationszeiten von ein bis zwei Jahren führen.
Futterertragsmonitore
Obwohl einige Arbeiten zur Bewertung und Entwicklung von Massenstromerfassungssystemen für die Heuproduktion durchgeführt wurden, ist nur ein System zur Ertragsüberwachung von Heu im Handel erhältlich, und Ertragsüberwachungssysteme werden bei Heu nicht allgemein angewendet. Um dies ins rechte Licht zu rücken:Unter den Top 10 US-Kulturen nach Anbaufläche und den Top 6 US-Kulturen nach Wert steht Heu an dritter Stelle und ist die einzige dieser Kulturen, bei der eine Ertragsüberwachung nicht weit verbreitet ist.
Die laufende Arbeit an der Clemson University umfasst die Entwicklung von zwei unabhängigen Technologien zur Überwachung des Heuertrags:eines Massenflusssensors und eines Rundballenwiegesystems. Der Heumassenstromsensor von Clemson (siehe Foto oben) arbeitet mit Ultraschallsensoren, um die Höhe der Schwade zu messen, nachdem sie geharkt wurde, und bezieht diese Höhe auf eine Heumasse pro Schwadenlängeneinheit (z. B. Pfund pro Fuß), was möglich ist mit der Fahrgeschwindigkeit der Ballenpresse und der Rechenbreite gekoppelt werden, um den Heuertrag in Pfund pro Acre zu bestimmen.
Da sich dieses System auf die Messung des Schwads und nicht auf eine physische oder mechanische Betätigung der Ballenpresse konzentriert, kann es an jede Heuerntemaschine angepasst werden:Rundballenpressen, kleine Quaderballenpressen und große Quaderballenpressen. Drei Jahre Forschung an diesem System haben im Allgemeinen Ertragsvorhersagefehler in der Nähe von 10 Prozent oder weniger gezeigt.
Um eine Präzisionslandwirtschaftsanwendung für die Heuproduktion zu demonstrieren, koppelten Clemson-Forscher ihren Heuertragsmonitor mit ihrem „Directed Prescriptions“-System.
Ertragsdaten nutzen
Das Clemson Directed Prescriptions-System ist ein System zur Integration von Ertragsdaten aus Streifenversuchen mit Bodenvariabilitätsdaten, um eine variable Ratenvorschrift für ein Feld zu generieren. Das Einzigartige an diesem System zur Entwicklung von Applikationskarten ist, dass es feldspezifisch ist; die Verordnung wird durch Ertragsdaten aus dem Feld „gelenkt“. Das System nutzt die Ertragsdaten des Züchters und demonstriert eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten von Ertragsdaten für die Heuproduktion.
Der Test wurde im Sommer 2016 auf einem 25 Hektar großen, bewässerten Tifton 85-Bermudagrasfeld begonnen und war darauf ausgelegt, eine Stickstoffvorgabe mit variabler Rate oder eine Karte eines Feldes mit unterschiedlichen Stickstoffraten zu entwickeln, die verschiedenen Regionen des Feldes zugewiesen wurden. Das Directed Prescriptions-System erfordert die Anwendung eines Streifentests, bei dem unterschiedliche Stickstoffraten in Streifen mit fester Rate über die Länge des Feldes angewendet werden.
Die Raten in dieser Studie variierten von 40 bis 120 Pfund Stickstoff (N) pro Acre in Schritten von 20 Pfund. Die von diesen Streifen gemessenen Ertragsdaten zeigten, dass sich der Ertrag mit höheren Stickstoffraten verbesserte und bei 100 Pfund N pro Acre stagnierte, aber dass der Gewinn mit höheren Stickstoffraten zurückging, wobei der maximale Gewinn bei 60 Pfund N pro Acre lag.
Abbildung 1. Ertragsdaten von Stickstoff-Streifentests überlagert auf Sandgehaltskarte (a) und daraus resultierender Gewinn als Funktion des Sandgehalts bei jeder Stickstoffrate (b).
Das Directed Prescriptions-System verwendete in diesem Fall den Sandgehalt als Grundlage für die räumliche Variabilität des Bodens, obwohl die elektrische Leitfähigkeit (EC), die Höhe und andere Eigenschaften des Bodens auch oder alternativ verwendet werden könnten. Der Sandgehalt wurde konturiert, um das Feld in sieben Sandgehaltszonen zu unterteilen, die von durchschnittlich 85 % bis 97 % Sandgehalt in jeder Zone reichen. Das Directed Prescriptions-System umfasste als Nächstes das Überlagern der Ertragsdaten aus dem Streifentest auf die Sandgehaltszonen (Abbildung 1a), um den Gewinn als Funktion des Sandgehalts unabhängig für jede Stickstoffrate zu bestimmen (Abbildung 1b).
Abbildung 2. Stickstoffverschreibung mit variabler Rate, diktiert von der
Neben der Entwicklung einer gezielten Verordnung für Stickstoff ermöglichten die Ergebnisse dieses Tests auch die Bewertung der weiter verbreiteten Praxis des Zonenmanagements für die Heuproduktion. Beim Zonenmanagement wird das Feld in zwei oder mehr Ertragsmanagementzonen unterteilt, wobei das Ziel beim Definieren von Zonen darin besteht, Ertragsunterschiede zwischen Zonen zu maximieren und Ertragsunterschiede innerhalb von Zonen zu minimieren. Wenn diese Zonen richtig definiert sind, können die Ernteeingaben und andere Entscheidungen so angepasst werden, dass sie für die erwarteten Erträge am besten geeignet sind.
Den besten Ansatz finden
Für das 25-Morgen-Feld in diesem Test wurde das Feld auf der Grundlage des Sandgehalts in drei Bewirtschaftungszonen unterteilt. Die Ergebnisse des Stickstoffstreifentests wurden verwendet, um ein „Was-wäre-wenn“-Szenario zu erstellen, bei dem die Stickstoffraten innerhalb jeder dieser Zonen festgelegt wurden, aber zwischen den Zonen variierten, insbesondere mit höheren Stickstoffraten in den schwereren Böden und niedrigeren Stickstoffraten in den leichteren Böden.
In dieser Studie, die den Beginn einer Langzeitstudie mit mehreren Feldfrüchten darstellt, wurde mithilfe des Heuertragsmonitors aufgezeigt, wie der Gewinn in der Heuproduktion gesteigert werden kann. Vor dem Beginn dieser Studie handelte es sich um ein intensiv bewirtschaftetes, bewässertes Tifton-85-Feld mit Anwendung einer festen Rate von 100 Pfund N pro Acre zwischen den Stecklingen. Die Ertragsergebnisse dieses Tests deuteten darauf hin, dass bei Anwendung einer festen Stickstoffrate auf dem gesamten Feld die Anwendung von 60 Pfund N pro Acre zu einem um 12 USD pro Acre höheren Gewinn pro Schnitt führen würde, verglichen mit der N-Rate von 100 Pfund.
Wenn Ertragsmanagementzonen für die Zuordnung der Stickstoffrate pro Zone verwendet würden, deuten die Daten darauf hin, dass der Gewinn pro Schnitt um 4,50 $ pro Acre höher gewesen wäre als bei der festen Rate von 60 Pfund N. Schließlich deutete das Directed Prescriptions-System an, dass der Gewinn pro Schnitt um 14,50 $ pro Acre höher gewesen wäre als bei der festen Rate von 60 Pfund N pro Acre. Auch der Umweltschutz wird verbessert; Wenn es richtig praktiziert wird, optimieren Zonenmanagement und gezielte Verschreibungen die Nährstoffverwendung auf dem Feld und reduzieren eine Überdosierung.
Der Wert eines Ertragsüberwachungssystems hängt davon ab, wie seine Informationen zur Verbesserung des Managements verwendet werden. Der Return on Investment muss von Fall zu Fall und von Betrieb zu Betrieb bewertet werden. Bei vier Stecklingen pro Jahr zeigte die hier besprochene Studie einen potenziellen Nutzen von über 50 USD pro Acre pro Jahr durch die Implementierung von Ertragsdaten bei der Verschreibung von Stickstoffraten. Wenn ein Heuertrags-Überwachungssystem im Einzelhandel für 7.500 $ verkauft würde, deuten die hier gesammelten Daten darauf hin, dass das System mit nur 150 Morgen jährlicher Heuproduktion mit Stickstoffdüngereinsparungen allein bezahlt werden könnte.
Dieser Artikel erschien in der April/Mai-Ausgabe 2017 von Hay &Forage Grower auf Seite 14.
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