Inzicht in precisielandbouwmetriek en hoe je daarvan kunt profiteren
In deze blogpost richten we ons op de 1e fase van deze cyclus door de volgende vragen te beantwoorden:
Het agrarische landschap is de afgelopen 50 jaar aanzienlijk uitgebreid en veranderd. Een van 's werelds oudste bedrijfstakken moet technologische innovatie omarmen en gebruiken als het wil floreren ondanks de druk waarmee het nu en in de toekomst te maken krijgt. Traditionele landbouwmethoden zijn eenvoudigweg onvoldoende om genoeg te produceren om de stijgende wereldwijde vraag naar voedsel bij te houden. In combinatie met milieudruk zoals klimaatverandering, bodemdegradatie en waterschaarste, worden telers en producenten gedwongen om innovatieve manieren te zoeken om hun productie te beheren. Precisielandbouw werd aanvankelijk getheoretiseerd in de jaren 1980 door Dr. Pierre Robert, een pionier op het gebied van precisielandbouwprincipes. Het idee was om technologie en apparatuur te gebruiken om middelen te besteden waar dat op het veld het meest nodig is. Met de opkomst van de moderne computertechnologie werd precisielandbouw nauwkeuriger en kon het op grotere schaal worden toegepast op grotere boerderijen.
De internationale vereniging voor precisielandbouw heeft de volgende definitie: "Precisielandbouw is een beheersstrategie die temporele, ruimtelijke en individuele gegevens verzamelt, verwerkt en analyseert en combineert met andere informatie ter ondersteuning van beheersbeslissingen volgens geschatte variabiliteit voor een efficiënter gebruik van hulpbronnen, productiviteit, kwaliteit, winstgevendheid en duurzaamheid van de landbouwproductie."
Nieuwsgierig naar precisielandbouw? Download deze GRATIS gids hier
"Precisielandbouw, of smart farming, is de praktijk van het gebruik van gegevens om de landbouwproductie te optimaliseren, ondanks variabele omstandigheden. Het is een manier van landbouw bedrijven waarbij elk specifiek gewas de juiste behandeling krijgt, op het juiste moment en op de juiste plaats. Daarvoor moet je de precieze details van je gewassen en velden kennen." - Jits Riepma, Landbouwgegevensanalist
Precisielandbouw werkt in een cyclus en kan worden onderverdeeld in vier stadia:
In deze blog richten we ons op de 1e fase van deze cyclus door de volgende vragen te beantwoorden:
- Wat houdt data-acquisitie precies in?
- Welke methoden en manieren om gegevens te verzamelen worden in deze fase gebruikt?
- Welke gegevens moet je verzamelen, en hoe kun je die variabelen praktisch gebruiken ten gunste van je bedrijf?
1. Wat houdt data-acquisitie precies in?
Elke centimeter van je veld is rijk aan zinvolle gegevens. De eerste stap om je velden te begrijpen is het verzamelen van lokale, betrouwbare informatie. De fase van gegevensverzameling omvat het verzamelen van zoveel mogelijk gegevens over je gewassen, bodem, akkers, terrein, klimaat, variabelen en beschikbaarheid van hulpbronnen. Traditionele methoden van gegevensverzameling omvatten visuele waarnemingen zoals verkenning en bemonstering, en de technologie vergroot de hoeveelheid en frequentie van waarnemingen door middel van verschillende sensoren, satellieten en andere apparatuur. Gegevensverzameling houdt ook in dat je wat je geleerd hebt van acties in het veld gebruikt als nieuwe input.
Meer gegevens van verschillende bronnen en locaties leiden uiteindelijk tot een gedetailleerder overzicht van je velden en gewassen. Een hoge gegevensdichtheid levert nauwkeurigere inzichten op voor beter geïnformeerde beslissingen en precieze acties.
2. Welke methoden en manieren om gegevens te verzamelen worden in deze fase gebruikt?
Boeren verzamelen en registreren al eeuwenlang gegevens - De eerste en oudste methode van gegevensverzameling was gewoon visuele waarnemingen (of scouting). Door technologische innovatie zijn er steeds meer hulpmiddelen beschikbaar voor het verzamelen van gegevens. Nieuwe en traditionele methoden worden toegepast om volledige veld- en gewasgegevens te verkrijgen uit verschillende bronnen:
3. Welke gegevens moet je verzamelen, en hoe kun je de variabelen praktisch gebruiken ten gunste van je bedrijf?
Verschillende parameters kunnen worden gemeten, en begrijpen wat die metingen betekenen (en hoe ze te gebruiken) is de basis van een succesvolle slimme landbouw.
Er zijn er nog veel meer, maar we zullen kijken naar zes belangrijke meetgegevens die in de gegevensverwervingsfase worden verzameld en ontdekken hoe ze gebruikt kunnen worden:
Bodeminformatie (verkregen uit diverse bronnen zoals satellieten, sensoren en bemonstering)
Het verzamelen en bijhouden van actuele informatie over de bodem van je bedrijf is cruciaal voor de fase van gegevensverzameling. Veel andere gegevens worden uit of op basis van deze informatie berekend. Beginnend met het bodemtype, helpt bodemclassificatie landbouwers in wezen bij het plannen van wat ze moeten verbouwen en waar ze het moeten verbouwen. Bodemtype definities zijn meestal gebaseerd op de overheersende grootte van de samenstellende deeltjes, namelijk zand, klei, slib, veen, kalk en leem - of een combinatie daarvan. Hoe kleiner de deeltjes, hoe minder lucht er tussen zit, en hoe dichter ze aan elkaar kleven.
Dit beïnvloedt op zijn beurt het voedingsstoffen- en waterhoudend vermogen van de bodem. De kleinste deeltjes zijn bijvoorbeeld kenmerkend voor klei, bekend om het uitstekende watervasthoudende vermogen. Zand daarentegen bestaat uit grotere deeltjes die niet aan elkaar kleven en heeft een slecht watervasthoudend vermogen. Merk op dat 'zuivere' soorten zelden voorkomen - je hebt waarschijnlijk te maken met mengsels als zandige klei, siltige klei, leemachtige klei, siltige leem, lemig zand, enz.
Landbouwsoftware (waaronder satellieten en sensoren) en bodemkaarten zijn de meest nauwkeurige methoden om gegevens te verzamelen en te interpreteren die nauwkeurig weergeven uit welke bodems je veld bestaat. Verschillende grondsoorten zenden verschillende signalen (of temperaturen) uit die door satellieten worden onderscheiden en geregistreerd. Speciale software die beschikbaar is op landbouwplatforms interpreteert het signaal en geeft je zeer nauwkeurige resultaten. Behalve het bodemtype kan een gedetailleerde bodemkaart je het volgende laten zien:
Samenstelling van de bodem - De exacte elementen waaruit de bodem is opgebouwd om te begrijpen welke gewassen het best tot hun recht komen.
pH en geleidbaarheid - Dit is van fundamenteel belang om te bepalen welke meststoffen en andere voedingsstoffen moeten worden toegediend.
Vruchtbaarheid - Kennis van de vruchtbaarheid kan telers helpen beslissingen te nemen om hun middelen te optimaliseren.
Textuur - Speelt een essentiële rol bij het beheer van voedingsstoffen, omdat het van invloed is op het vasthouden van voedingsstoffen.
Bodemvochtigheid - Volumetrisch watergehalte (verkregen van sensoren)
Dit verwijst naar het volume water per volume-eenheid grond en wordt gemeten als een percentage:
Volumetrisch bodemwatergehalte (%) = [volume water (cm3)/volume bodem (cm3)] × 100
Dit wordt meestal gemeten door bodemsensoren en geeft de waarden op verschillende diepten. Het is essentieel om te bepalen of gewassen waterstress ervaren en biedt de mogelijkheid om proactief actie te ondernemen. Het kan gebruikt worden om te berekenen wanneer en hoeveel er geïrrigeerd moet worden, wat leidt tot waterbesparende voordelen. Een bodemvochtretentiecurve (of pF-curve) wordt gebruikt om de nauwkeurige irrigatiebehoefte van je velden te bepalen. Voor een bepaald bodemtype en gewastype kan hij aangeven bij welk volumepercentage je moet irrigeren om schadelijke stress bij het gewas te voorkomen en hoeveel je moet irrigeren om de optimale hoeveelheid bodemvocht te verkrijgen.
Met slimme landbouwtools kunnen telers werken met exacte waarden waarvoor ze drempels kunnen instellen en meldingen ontvangen.
Deze appelteler verkreeg bijvoorbeeld gegevens van bodemsensoren die vochtwaarden maten bij - 30cm. In dit geval moet de bodemspanning rond de 70-80 KPa worden gehouden voor een optimale vruchtgroei. Hij berekende dit op 11% volumetrisch watergehalte in zandgrond en 40% volumetrisch watergehalte in leemkleigrond. De inzichten die hij kreeg door de verwerking van de eerste verzamelde gegevens stelden hem in staat bodemvochtdrempels vast te stellen, die hij gebruikte om zijn irrigatieregime te optimaliseren. Dit leidt dan weer tot waterbesparing en een hogere opbrengst.
Bodemtemperatuur (verkregen van sensoren)
Bodemtemperatuur (°F of °C) gemeten door sensoren kan je bedrijf optimaliseren door te helpen de best mogelijke tijd voor het zaaien te bepalen. Planten bij de optimale temperatuur (afhankelijk van gewas en bodemtype) helpt om de beste opkomst van het gewas te garanderen, vanwege het belang ervan voor de zaadontkieming.
Bijvoorbeeld, bij het poten van aardappelen is er een vuistregel dat de bodemtemperatuur op pootdiepte boven de 7°C en klimmend (maar toch onder de 30°C) moet zijn voordat met het poten wordt begonnen. Deze temperatuurdrempel is vooral belangrijk voor het snijden van pootgoed. Wanneer het zaad wordt gesneden, is het blootgestelde oppervlak dat moet genezen groter. Bodemtemperaturen onder 7°C belemmeren voldoende genezing en vertragen de opkomst aanzienlijk. Bijvoorbeeld, Russet Burbank planten kunnen opkomen in 20 tot 25 dagen bij 10°C, maar kunnen er meer dan 40 dagen over doen bij 7,2°C. Zaaien in koude grond kan ervoor zorgen dat zaden slapend blijven en kwetsbaarder worden voor bodempathogenen, ziekten en roofdieren.
De bodemtemperatuur kan een belangrijke indicator zijn voor wanneer je moet stoppen met het toepassen van herbiciden. De wortels stoppen bij temperaturen boven 33 °C en belemmeren de opname van herbiciden. Dit inzicht helpt bij het beperken van chemische verspilling en onnodige afspoeling.
Absolute en relatieve vochtigheid (verkregen van sensoren)
Absolute vochtigheid (gemeten in gram waterdamp per kubieke meter luchtvolume) verwijst naar de werkelijke hoeveelheid waterdamp in de lucht, ongeacht de temperatuur van de lucht. De relatieve vochtigheid (uitgedrukt in een percentage) meet de hoeveelheid waterdamp die de lucht vasthoudt, vergeleken met de hoeveelheid die het bij een bepaalde temperatuur kan vasthouden.
Laten we ons concentreren op de relatieve vochtigheid: Deze waarden kunnen inzicht geven in de precieze toepassing van gewasbeschermingsmiddelen. Sproeien bij de juiste temperatuur en relatieve vochtigheid verhoogt de effectiviteit van de gewasbeschermingsmiddelen - De meeste werken beter als het warmer is, omdat de chemische processen in de gewassen sneller werken. Bij hogere temperaturen nemen de chemische bestanddelen van deze middelen echter ook sneller af en is de werkingsduur dus minder.
De optimale waarden verschillen per product, maar over het algemeen ligt een goede temperatuur om te spuiten rond de 20°C. De relatieve vochtigheid mag niet te hoog zijn, omdat dit de verdamping beperkt en daarmee de opname en het transport van producten in het gewas. Ook wordt aanbevolen niet te spuiten als de relatieve vochtigheid lager is dan 40%. Dit verkleint de kans op drift door temperatuurinversies of verdamping.
De relatieve vochtigheid is een indicator van de vochtigheid van het blad (eenvoudigweg de aanwezigheid van water op het gewasoppervlak). Hoewel dit onschuldig klinkt, is het precies wat sommige micro-organismen nodig hebben om van onschuldig te veranderen in gewasvernietigende ziekteverwekkers. Door de bladvochtigheid te monitoren kunnen telers en hun adviseurs proactieve maatregelen nemen om hun gewassen te beschermen tegen ziekten voordat er schade ontstaat.
Alternaria bladvlekkenziekte en koprot op broccoli worden bijvoorbeeld vaak veroorzaakt door een paar schimmels: Alternaria brassicicola en Alternaria brassicae. De ontwikkeling van de ziekte wordt bevorderd door koele temperaturen en lange perioden (meer dan 9 uur) van hoge vochtigheid. Deze meetgegevens kunnen telers en adviseurs helpen zich voor te bereiden op langdurige perioden van hoge vochtigheid en de door de schimmels veroorzaakte schade te voorkomen.
Satellietinformatie (verkregen van satellieten)
Dankzij satellietinformatie kunnen telers, onderzoekers en gewasadviseurs een volledig beeld krijgen van hun velden. Satellieten voor teledetectie leveren belangrijke gegevens voor het monitoren van de bodem, sneeuwbedekking, droogte en gewasontwikkeling. Telers en gewasadviseurs kunnen nu velden vergelijken, voorspellingen doen op basis van biomassatoename en duidelijk zien in welke gebieden de gewassen stress ondervinden. Deze technologie levert ook actuele informatie over vochtstress, ziekten, structurele afwijkingen en voedingsstoffenniveaus. Moderne satellietbeelden van precisielandbouw hebben een hoge spectrale resolutie, waardoor telers nauwkeurige gegevens kunnen krijgen.
In de praktijk kun je de veldvegetatie volgen met behulp van de NDVI-index en probleemgebieden vinden. Eenvoudig gezegd is NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) een indicator voor de gezondheid van een plant, gebaseerd op hoe een plant verschillende lichtgolven reflecteert - Chlorofyl (een pigment dat de gezondheid aangeeft) reflecteert sterk nabij-infrarood licht, terwijl uitgedroogde, zieke of zieke planten meer van het nabij-infrarood licht absorberen.
Toegang tot constante, actuele NDVI-kaarten helpt boeren en gewasadviseurs met het vroegtijdig opsporen van probleemgebieden. Veel platforms voor precisielandbouw gebruiken NDVI om gewasverkenners in het veld te sturen en de precisie van bemesting, gewasbeschermingsmiddelen en irrigatie te verbeteren. De combinatie van scouting met satellietteledetectie is het meest effectief om afwijkingen van de norm te helpen vaststellen.
Satellietbeelden kunnen ook worden gebruikt voor het plannen van gewasbehandelingen en het selecteren van landbouwchemicaliën. Om uit te vinden hoe je met satellietgegevens potentiële gewasschade kunt voorkomen en inkomsten kunt behouden, ga je naar de use case van Planeet (de belangrijkste leverancier van wereldwijde dagelijkse aardgegevens), hier.
Luchttemperatuur (verkregen van sensoren of weerstations)
Nauwkeurige informatie over de luchttemperatuur kan helpen bij de precieze toepassing van gewasbeschermingsmiddelen. Bepaalde plagen worden actief bij specifieke temperaturen; landbouwers kunnen preventieve maatregelen nemen om de schade te beperken. De luchttemperatuur kan ook helpen om de transpiratie van het gewas en de verdamping van de grond te bepalen, zodat een gericht irrigatieregime kan worden toegepast.
Zo merkte deze bloementeler uit Breezand, Noord-Holland, dat de luchttemperatuur aan de grond (+10cm op gewashoogte) snel kan opwarmen tot 15°C, terwijl de luchttemperatuur op 1,5 m nog 12°C tot 13°C aangeeft. Voor Pascal is het heel belangrijk om de grondtemperatuur met absolute precisie te meten, want ziekten die tulpen aantasten worden verspreid door luizen, en luizen gedijen goed bij een temperatuur van 15°C.In dit geval, toen de weertoepassingen 12°C maten, mat de Farm21 sensor de exacte temperatuur, en kon de boer de nodige maatregelen nemen waardoor de luizen de tulpen niet konden aantasten.
Cyclusfasen precisielandbouw
Laten we de overige 3 fasen van de precisielandbouwcyclus kort aanstippen en de reis volgen van het aanvankelijk verwerven van de gegevens tot het gebruik van de feedback als nieuwe gegevensinput en leerpunten.
Fase 2: Toegang tot de gegevens
Om de waarde van de metriek in fase één te ontsluiten, moeten ze worden omgezet in inzichten. De verkregen gegevens worden verwerkt en zijn toegankelijk via GIS, geostatistiek, gegevensanalyse en programmering. Nauwkeurige weergegevens, bijvoorbeeld, kunnen boeren helpen beter te plannen - wanneer te irrigeren, sproeien, zaaien of oogsten is vaak enorm weersafhankelijk. Het interpreteren van informatie uit weertoepassingen is een essentieel hulpmiddel geweest bij de ontwikkeling van precisielandbouw.
Een andere uitstekende manier om toegang te krijgen tot informatie is via digitale platforms die informatie uit verschillende bronnen op één plaats samenbrengen. Telers, teeltadviseurs en onderzoekers hebben moeiteloos toegang tot sensor-, satelliet-, weer- en scoutinggegevens. Farm21 ontwikkelde een platform dat verschillende bronnen integreert om gecombineerde inzichten te genereren. Dit stelt gebruikers in staat om trends en correlaties te zien en helpt bij het evalueren van risico's. Consistente en actuele toegang tot gegevens van sensoren, bodem, gewassen, weer en satellieten betekent dat men nooit hoeft te gissen naar variabelen.
Is de informatie eenmaal ontsloten en geïnterpreteerd, dan kun je naar de volgende fase om datagestuurde beslissingen te nemen.
Fase 3: Op feiten gebaseerde beslissingen nemen
Hier begint het harde werk van de vorige twee stadia zijn vruchten af te werpen. Dit is waar gegevensinvoer wordt omgezet in weloverwogen beslissingen. De gegevens die je hebt verzameld en geïnterpreteerd worden de basis voor slimme beslissingen. De combinatie van kennis en ervaring met harde feiten biedt nieuwe mogelijkheden - telers en adviseurs hoeven niet langer te gissen. Betere beslissingen over irrigatie, bemesting, ziektebestrijding, toepassing van gewasbescherming, oogsten en zaaien kunnen worden genomen als je de nauwkeurige gegevens van je velden en gewassen kent. Een van de belangrijkste voordelen van het baseren van beslissingen op feiten is het efficiënte gebruik van middelen.
Laten we eens kijken naar de appelteler uit sectie A - Zoals gezegd berekende hij dat het volumetrisch watergehalte 11% moet zijn in zandgrond en 40% in kleigrond voor een optimale vruchtgroei. Vervolgens gebruikte hij de gegevens van bodemsensoren om te beslissen wanneer en hoeveel hij moest irrigeren om het bodemvochtgehalte binnen deze parameters te houden. Deze beslissingen leidden op hun beurt tot acties die water bespaarden en zijn opbrengst verhoogden. Hij bouwde ook voort op wat hij leerde als nieuwe gegevensinvoer voor het volgende seizoen, waardoor de cyclus van Precisielandbouw in wezen werd voltooid.
Fase 4: Actie ondernemen
Voortbouwend op het besluitvormingsproces van de vorige fase is het tijd om de relevante acties te ondernemen. Voldoende planning met een doelgerichte aanpak betekent dat de boeren hun middelen zeer nauwkeurig kunnen inzetten.
De cyclus gaat door als de feedback uit de vorige drie fasen een nieuwe bron van gegevensverwerving wordt door te leren. Een andere waardevolle bron van nieuwe gegevens in de acquisitiefase is de output van de acties, die weer nieuwe gegevens kunnen zijn. Eenvoudig gezegd, door de resultaten en effecten van bepaalde acties in het veld te observeren, kunnen telers, adviseurs en onderzoekers dit gebruiken als een nieuwe informatiebron voor gegevensverwerving.
Een voorbeeld van een instrument voor precisielandbouw dat in deze fase een rol speelt is VRA of Variable Rate Application. Zoals de naam al aangeeft, kunnen boeren hiermee meststoffen, gewasbeschermingsmiddelen, zaden en water in verschillende snelheden toepassen. Er zijn twee soorten VRA: kaartgebaseerd en sensorgebaseerd. Kaartgebaseerde VRA past je producttoepassing aan op basis van een vooraf gegenereerde kaart van je veld. Op sensoren gebaseerde VRA gebruikt geen kaart, maar gemonteerde sensoren die in realtime bodemeigenschappen of gewaseigenschappen meten. Het besturingssysteem berekent dan het aantal benodigde inputs.
Samengevat bestaat Precisielandbouw uit het uitvoeren van de juiste bewerking, op de juiste plaats, op het juiste moment, op de juiste manier en in de juiste hoeveelheid. Om dit te bereiken moet je beginnen met het verzamelen van nauwkeurige gegevens en deze omzetten in waardevolle inzichten waarop je je beslissingen kunt baseren.
Deze beslissingen leiden tot specifieke acties in het veld die resulteren in synergetische voordelen voor je hele bedrijf.
Inzicht in de precisielandbouwmetriek is waardevol in de reis naar slimme landbouw.
Kom meer te weten door de webinar opnames te bekijken waar Farm21 experts deze en andere vragen over precisielandbouwmetriek >> beantwoordden. Klik hier om te bekijken.
✓ Hoe helpen nauwkeurige veldgegevens om je landbouwbedrijf te optimaliseren?
✓ Wat kun je meten, en wat betekenen die meetgegevens eigenlijk?
✓ Hoe kunnen op feiten gebaseerde beslissingen het gebruik van je middelen beïnvloeden?
✓ Welke rol spelen precisielandbouwmetingen bij de overgang van reactieve naar proactieve landbouw?
