Patata ekoizpena: zehaztasun-nekazaritza praktikak erabiliz

Nekazaritza zehatzeko praktikek ereite, ureztatze, ongarritze eta pestiziden erabilera zehatzagoa dakar, laboreen ekoizpena optimizatzeko, ekoizleen diru-sarrerak handitzeko eta nekazaritzak ingurumenean duen eragina murrizteko aldi berean. Artikulu honetan, PA praktiken erabilera aztertuko dugu, hala nola tasa aldakorreko ureztatzea eta urrutiko detekzioa, patata ekoizpenean.

Nazioarteko Nekazaritza Zehatzaren Elkartearen arabera, "nekazaritza zehatza (NE) denborazko, espazial eta indibidualeko datuak biltzen, prozesatzen eta aztertzen dituen kudeaketa estrategia bat da, eta beste informazio batzuekin konbinatzen ditu kudeaketa erabakiak hartzeko, nekazaritza-ekoizpenaren baliabideen erabileraren eraginkortasuna, produktibitatea, kalitatea, errentagarritasuna eta iraunkortasuna hobetzeko aldakortasunaren arabera".

Beste era batera esanda, HA-k gauza egokia egiteko aukera ematen du, leku egokian, une egokian eta modu egokian. Balio handiko laboreak, hala nola patatak, HA-ren adopziorako hautagai onak dira, sarreren kostu handia dela eta. Gainera, patata-tuberkuluen errendimenduaren eta kalitatearen sentikortasunak ekoizpen-praktikekiko eta ingurumen-baldintzekiko, zehaztasun-kudeaketa ekonomikoki kritikoa bihurtzen du. 

Ureztatze-tasa aldakorrekoa

Ureztatze-tasa aldakorreko (VRI) teknologiak ura tasa aldakorretan aplikatzen du erdiko ardatzaren luzeran zehar tasa uniforme bakarrean erabili beharrean. VRI aplikatzeko bi urrats daude: lehenik, lurzoruaren eroankortasun elektrikoan (EC) edo kota-mapetan oinarrituta, eremua kudeaketa-eremu desberdinetan banatzen da; bigarrenik, sistemak ur kantitate espezifikoa aplikatzen du kudeaketa-eremu desberdinetan, tobera indibidualak piztu eta itzaliz (tobera-kontrola VRI) edo ardatzaren mugimendu-abiadura kontrolatuz (abiadura-kontrola VRI).

VRI-k ura erritmo ezberdinetan aplika dezake labore edo barietate desberdinetan, lur mota desberdinetan, isurketa handiko eremuetan edo bustitzeko eta saturatzeko joera duten eremu baxuetan, eta soro barruko ingurumen aldetik sentikorrak diren eremuetan. VRI-ren helburu nagusia gehiegizko eta gutxiegizko ureztatzea saihestea da, urik alferrik gal ez dadin eta ur-estresik ez gerta dadin, laboreen errendimendua eta kalitatea mantenduz edo handituz. 

In the summer of 2018, we conducted a study to quantify the benefits of using VRI on commercial potato (Russet Burbank) production in Wisconsin. We picked two fields irrigated with nozzle control VRI and speed control VRI respectively.

Eremu bakoitzean, 15 oineko kota-aldea zegoen eremu garaienaren eta baxuenaren artean. Uzta-garaian, tuberkuluen errendimendua eta kalitatea ebaluatu genituen eremu lehorrenaren, eremu adierazgarrienaren/batez bestekoaren eta eremu hezeenaren artean. Tobera-kontroleko VRI pean (1a irudia), errendimendu-murrizketa nabarmena egon zen (140 cwt/u inguru, p<0.05) eremu hezeenean batez besteko eremuarekin alderatuta. Eremu lehorreneko errendimendua apur bat handiagoa izan zen (20 cwt/u inguru, p>0.05) batez besteko eremukoa baino. Abiadura-kontroleko VRI pean (1b irudia), ez zegoen errendimendu-alde esanguratsurik hiru kokapenen artean, nahiz eta eremu lehorreneko kopurua eremu batez besteko eta hezeenetakoa baino handiagoa izan.

Gure datuek hau iradokitzen zuten: 

• VRI erabiltzearen abantaila handi bat da uzta eta kalitatea hobetzea, eta, beraz, ureztatze gutxiegi jasaten duten eremu kalteberenetan (edo isurketa handikoetan) errentagarritasuna hobetzea. VRIk lurzoruaren hezetasuna landareen sustrai-eremuan mantentzea lortzen du;
• VRI-k ureztatzeko ura aurreztu eta ureztatze-eraginkortasuna hobetu dezake soro baten behe-eremuan, bustita edo saturatuta egon ohi den eremuan. Hala ere, VRI-ren pean ere, patataren uzta eta kalitatea kudeatzea oraindik ere erronka bat da behe-eremuan, landareek usteltze eta akats arazo gehiago izan ohi baitituzte;
• VRI sistema itxaropentsua da ura aurrezteko eta patataren errentagarritasuna hobetzeko, baina doikuntza gehiago behar dira aldakortasuna duten soroetan hobeto kudeatzeko. 

Urruneko detekzioa eta makina-ikaskuntza

Errendimendua eta errentagarritasuna mantentzeko, patata-ekoizleek laboreen nitrogeno beharra ase behar dute. Ingurumen-narriadura minimizatzeko eta lurpeko uretan nitratoen inguruko araudi- eta lege-ziurgabetasunarekin lotutako finantza-arriskuak murrizteko, patata-ekoizleek kudeaketa-tresna berriak behar dituzte hazkuntza-denboraldi osoan zehar nitrogeno kopuru egokia une egokian aplikatzen laguntzeko. 

Patata-landareen denboraldiko nitrogeno-egoera kontrolatzeko erabili ohi diren metodoak lan-intentsiboak eta denbora-kontsumitzaileak dira, batzuetan engainagarriak, eta soroaren barruko gune-espezifikoak baino ez dira. Gainera, ez dago urrutiko detekzio bidezko irudiak erabiliz denboraldiko landareen nitrogeno-egoera eta denboraldi amaierako tuberkuluen etekina aurreikusteko soro osoko mapak sortzen dituzten tresna publikorik.

Urruneko detekzioa denboraldiko laboreen ekoizpenaren kudeaketa praktikak hobetzeko ikuspegi berritzaile, puntual, ez-suntsitzaile eta espazialki integrala da. Urruneko detekzioak normalean hainbat banda espektral estu eskaintzen ditu (~ 3-10 nm), eta horiek laboreen mantenugaien xurgapen ezaugarri finak jaso ditzakete. Orain arte, ikerketa askok adierazi dute urruneko detekzioa eraginkortasunez aplika daitekeela laboreen parametroak/aldagaiak aurreikusteko, hala nola hostoen azaleraren indizea, biomasa, hostoetako nitrogeno kontzentrazioa, etab. 

Uztaren ezaugarriak aurreikusteko/modelatu ahal izateko erabiltzen diren metodoek batez ere seinale espektralen eta landa-neurketen arteko aurreikuspen-algoritmoak eraikitzean oinarritzen dira. Eredu-aurreikusle tipiko bat landaredi-indizeak (VI) dira, bi edo gehiagoko banda espektraletan islapenaren konbinazio matematikoak direnak. Adibidez, landaredi-indize normalizatua (NDVI) asko erabili da aurreko ikerketetan, landaredi-dinamika eskualde- eta mundu-mailako eskalan monitorizatzeko duen aplikazio errazagatik. 

Hiru makina-ikaskuntza eredu aztertu ditugu (erabaki-zuhaitza (DT), laguntza vector makina (SVM) eta ausazko basoa (RF)) NDVI erabili zutenak lau patata-barietateren (bi russet, Silverton eta Lakeview Russet barne, bi txirbil, Snowden eta Hodag barne) N egoera eta azken etekina aurreikusteko, 2018 eta 2019ko bi hazkuntza-denboralditan.

Gure hasierako emaitzek adierazi zuten NDVI-k potentzial handia duela pezioloaren NO3-N-k, hosto osoko N totalak edo mahatsondo osoko N totalak adierazitako patataren N egoera aurreikusteko, baita denboraldi amaierako etekin totala ere (4. taula). 0tik 1era bitarteko R2 erabili genuen modeloen egokitzapena neurtzeko. Zenbat eta handiagoa izan R2, orduan eta hobea da iragarpena. Oso iragarpen ona dela uste da R2 0.75 baino handiagoa bada. 

Bi VRI sistemen pean, eremu hezeeneko tuberkuluek grabitate espezifiko txikiagoa zuten eremu lehorreneko eta batez besteko eremuetakoekin alderatuta, eta tobera kontrol sistemaren pean aldea esanguratsua zen (1. taula).

2. irudiak erakutsi zuen soro bakoitzeko eremu hezeeneko tuberkuluek luzera-zabalera erlazio nabarmen handiagoa zutela. Horren arabera, intzidentzia handiagoa zegoen

bi soroetako eremu hezeenetako tuberkuluetan bihotz hutsa, eta aldea esanguratsua zen abiadura-kontrol sistemaren pean (2. taula).

48 °C-tik beherako biltegiratzean, bi soroetako eremu hezeenetan usteltze intzidentzia handiagoa ikusi genuen tuberkuluetan (3. irudia). Uste da lurzoru saturatuetan hazitako tuberkuluek gainazaleko lentizel handituak zituztela, eta horrek sarrera-puntu ezin hobeak sortu zituela patogenoentzat soroan eta biltegiratzean.

Horrez gain, abiadura-kontroleko VRI sistemaren ureztatze-eraginkortasuna (IE) kalkulatu genuen (tobera-kontroleko VRIren zenbakiak ez zeuden eskuragarri), eta erakutsi zuen IEren hobekuntza nabarmena zegoela eremu hezeenean, soroaren batez besteko azalerarekin alderatuta. Eremu lehorreneko IE batez bestekoa baino zertxobait handiagoa izan zen (3. taula).

Nitrogeno-egoerari dagokionez, NDVI erabiltzeak peziolo nitrato-N aurreikusteko eman zituen R2 emaitzarik onenak bi patata motetarako, hosto osoko N totalarekin eta mahatsondo osoko N totalarekin alderatuta. Errendimendu totalaren aurreikuspenari dagokionez, DT eta RF SVM baino hobeak izan ziren, eta 2019ko emaitzak 2018koak baino hobeak izan ziren (goiko 4. taula).

Orain arte hau aurkitu dugu: 

• 1) erabaki-zuhaitza eta ausazko basoa euskarria baino hobeak dira vector Patataren denboraldiko nitrogeno-egoera eta denboraldi amaierako errendimendua aurreikusteko makina;
• 2) peziolo nitrato-N hobeto iragar daiteke NDVI eta ikaskuntza automatikoko ereduak erabiliz, hostoetan edo mahatsondoetan dagoen N totalarekin alderatuta. Ereduak balioztatuko ditugu eta lan hau zabalduko dugu patata barietate gehiagori buruzko urte gehiagoko datuak erabiliz.

Egileak eskerrak eman nahi dizkie Wisconsin Potato and Vegetable Growers Association-i, Wisconsin Department of Agriculture, Trade and Consumer Protection, Wisconsin Fertilizer Research Council-i eta University of Wisconsin-Madison College of Agricultural and Life Sciences-i gure ikerketa finantzatzeagatik.

— Yi Wang Wisconsin-Madison Unibertsitateko Lorezaintza Saileko irakasle laguntzailea da. Spudmanen Lider Berrien Sariaren irabazle ohia da.

/ureztatze-teknologia