agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

43
Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Cartof şi Sfeclă de Zahăr (INCDCSZ) Braşov Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea producţie de cartof Gh. OLTEANU, Isabela PUIU, A. BEKÖ, A. GHINEA

Upload: others

Post on 30-Oct-2021

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Cartof şi Sfeclă de Zahăr (INCDCSZ)

Braşov

Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

producţie de cartof

Gh. OLTEANU, Isabela PUIU, A. BEKÖ, A. GHINEA

Page 2: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Tendinţe importante în societatea modernă

• Globalizarea

• Individualizarea (specializarea)

• Utilizarea căilor moderne de comunicare (ICT)

• Accentul pe societatea civilă

• Promovarea intereselor consumatorilor

• Accentul pe etică şi valori

Page 3: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

- Creşterea demografică;

- Limitarea resurselor de hrană;

- Schimbările climatice globale;

- Poluarea şi deteriorarea mediului înconjurător.

Omenirea se confruntă cu trei probleme majore,

generatoare de conflicte

Agricultura ultimilor ani, performanţele realizate în

ţările dezvoltate, tehnologiile puse în joc,

prefigurează agricultura viitorului.

Agricultura de precizie se înscrie ca o metodologie

nouă (un nou sistem de agricultură), care ar putea

fi cheia rezolvării multor probleme actuale.

Page 4: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Utilizarea soiurilor neadaptate condiţiilor specifice din ţara noastră,

Desfiinţarea unităţilor specializate,

Dereglarea sistemului naţional de producere a seminţelor,

Utilizarea de către producătorii particulari, într-o proporţie însemnată a unui material de sămânţă necertificat.

Nivelul ridicat al preţurilor la inputurile din agricultură (îngrăşăminte, pesticide, carburanţi, echipamente, utilaje agricole, dobânzi bancare ridicate)

Producătorii nu finanţează cultura pentru producţii optime economic.

Mutaţiile climatice produse în ultima vreme în ţara noastră.

Desconsiderarea variaţiei spaţiale a resurselor de climă şi sol în zonarea culturilor agricole.

Trecerea culturii plantelor în proporţie de 94% la producătorii particulari nespecializaţi.

Pericolele semnalate în cultura plantelor care justifică promovare Agriculturii de Precizie

Page 5: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

PRINCIPALII FACTORI DE PRODUCŢIE

1. Factorii biologici legaţi de: A = planta de cultură cu cele două componente:

• soiul; calitatea materialului de plantat. B = organismele concurente din mediul de cultură:

• buruieni, agenţi patogeni (viruşi, bacterii, ciuperci); • dăunători animali (nematozi, insecte, etc.).

2. Factori de creştere – mediul în care plantele cresc şi se dezvoltă: A = factori climatici:

• radiaţia solară; temperatura; precipitaţiile. B = factori de sol:

• structura; umiditatea; fertilitatea solului 3. Factori socio-economici şi tehnologici legaţi de: A = sistemul de producţie:

• Forma de organizare; Motivaţia pe care o avem pentru producţie,

B = starea economică: • posibilităţile materiale de investiţii; profitabilitatea culturii.

C = cunoaşterea şi posibilităţile de aplicare a tehnologiilor

Page 6: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Definirea variabilităţii

1. Variabilitatea spaţială

- Schimbările fizice în câmp

(Tipul de sol, producţia, buruienile)

2. Variabilitatea temporală

- Schimbările fizice de la un an la altul

(Producţia, vremea)

3. Variabilitatea prognozată

- Prognoza diferă de realitate

(Producţia totală, bolile, vremea)

Page 7: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Factorii care influenţează variabilitatea spaţială şi temporală a solului

Topografia

Orografia

Starea Solului:

- Textura

- Compactarea

- Materia Organică

- pH

-Fertilitatea

- Umiditatea

* Precipitaţii

* Irigaţii / Desecări

* Rezerva de apă din sol

Page 8: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Factorii care influenţează variabilitatea spaţială si temporală a producţilor

Soiuri / Hibrizi

Data de plantare

Bolile

Insectele

Buruienile

Radiaţia Solară

Stresul climatic Perioada de uscăciune

Vântul

Ingheţul

Topografia

Starea Solului:

- Textura

- Compactarea

- Materia Organică

- pH

-Fertilitatea

- Umiditatea

* Precipitaţii

* Irigaţii / Desecări

* Rezerva de apă din sol

Page 9: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

OPORTUNITĂŢILE CARE AU FAVORIZAT APARIŢIA

AGRICULTURII DE PRECIZIE

Capacitatea de înţelegere a complexităţii sistemelor agricole; (abordarea sistemică şi holistică) Capacitatea de monitorizare a fenomenelor şi proceselor; (automatizarea achiziţiilor de date) Realizările în tehnicile de calcul (hardware, software, fineware şi baze de date) Perfecţionarea metodelor de calcul şi interpretarea; (statistică, modelarea, simularea, sistemele suport pentru decizie) Dezvoltarea sistemelor informaţionale geografice; (GIS) Apariţia şi dezvoltarea analizei statisticii spaţiale; (geostatistică) Progresele în tehnicile spaţiale; (teledetecţia, GPS) Realizările tehnice în perfecţionarea maşinilor agricole; (VRT)

Page 10: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Ce este Agricultura de precizie ?

Managementul terenurilor agricole ţinând cont de variaţia naturală, specifică a solurilor şi nu de împărţirea administrativă a acestora

Farming by soil, Soil-specific crop management, Site-specific management for agricultural system, Precision farming, High-tech sustainable agriculture, Farming by satellites, Computer aided farming, Spatially prescriptive farming

Page 11: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Scopul agriculturii de precizie:

De a optimiza utilizarea resurselor de sol, apă şi a inputurilor chimice (îngrăşăminte şi pesticide) pe baze specifice locale şi are ca obiective:

Obţinerea de producţii mari şi de calitate

Optimizarea profiturilor economice

Realizarea integrată a protecţiei mediului

Mărirea durabilităţii sistemelor agricole

Page 12: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Componentele agriculturii de precizie:

Hărţi de producţie şi

Aplicarea de precizie a

produselor chimice

Modele de simulare, Sisteme

Suport pentru Decizie şi

Sistemul Informatic Geografic

(GIS)

Teledetecţia şi Sistemul de

Poziţionare Globală (GPS)

Page 13: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

FACTORII LIMITATIVI AI PRODUCŢIEI (Resursele climatice, edafice, biologice, nutriţionale,

bolile, dăunătorii, buruieniele etc.)

AU O DISTRIBUŢIE (VARIABILITATE) SPAŢIALĂ

MANAGEMENTUL DE PRECIZIE IMPUNE:

- Cunoaşterea

- Monitorizarea

- Modelarea

-Conducerea

VARIABILITĂŢII SPAŢIALE A RESURSELOR

CONSECINŢĂ

Page 14: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Tipuri de senzori

Din punct de vedere al modului de măsurare:

- Senzori de contact

- Senzori de distanţă

Din punct de vedere al ţintei de măsurare:

- Senzori pentru monitorizarea stării

culturilor

- Senzori de climă

- Senzori pentru monitorizarea solului

Page 15: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Utilizarea senzorilor în Agricultura de Precizie

1. MANAGEMENTUL DE PRECIZIE

- resurse de sol (fizice, chimice)

- starea culturilor în dinamică

2. AMELIORAREA DE PRECIZIE.

- Descrierea genitorilor fenotipic şi

metabolic în sistemul de selecţie bazat

pe markeri (MAS)

Page 16: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Clorofil Metru SPAD si HNT

Page 17: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea
Page 18: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

CropScan

Page 19: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea
Page 20: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

LCi Portable Photosynthesis System

Page 21: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea
Page 22: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Cercetarea, experimentarea si echiparea unui laborator mobil si a sistemului de achizitie si prelucrarea automata a datelor de

fitoclimat din cultura cartofului

Page 23: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Cercetarea, experimentarea şi echiparea unui laborator mobil şi a sistemului de achiziţie şi prelucrarea automată a datelor de

fitoclimat din cultura cartofului

1. Uşă acces

2, 3, 4, 5. Geamuri protecţie solară

6. Spălător condiţionat probe

7. Frigider păstrat probe

8. PC, monitor, imprimantă, sistem achiziţie

9. Balanţă evapotranspiraţie

10. Spaţiu aparatură fiziologia cartofului

11. Senzori (umiditate atmosferică, durata de strălucire a soarelui, direcţie şi viteză vânt, temperaturi

sol şi aer etc.)

Page 24: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi

prelucrare a datelor

OBIECTIVE:

• Realizarea unui sistem complex de măsurare în flux continuu a

conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor de electroconductivitate; • Crearea unui sistem mecanic independent, portabil, suport al dispozitivului electronic de măsurare a electroconductivităţii; • Crearea sistemului de achiziţie şi procesare a datelor pentru realizarea hărţilor de electroconductivitate a solului; • Elaborarea metodei de măsurare a conductivităţii solului, tehnologia de trasare a hărţilor de conductivitate electrică, interpretarea agrochimică a rezultatelor şi utilizarea acestora în managementul de precizie a culturii cartofului.

Page 25: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Porozitatea

Temperatura Capacitatea de schimb

cationic

Nivelul de salinitate

Conţinutul în apă

Conductibilitate electrică

Conductibilitatea electrică

influenţată de următoarele proprietăţi ale solului:

Page 26: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Veris® 3100

Page 27: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi

prelucrare a datelor

s — distanţa dintre barele dispuse sub pământ; h — adâncimea sondelor îngropate; I — curentul introdus între barele 1 şi 4; U — tensiunea între barele 2 şi 3.

Page 28: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărîilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi

prelucrare a datelor

Tractor

Cadru mobil

Sistem hidraulic de asigurare a presiunii pe

electrozi

Sisteme cu electrozi de măsurare

Generator c.a. 400 Hz,

400 V

GPS Sistem de achiziţii şi stocare date

Schema bloc a sitemului de achiziţii, procesare date şi trasare hărţi

Laborator procesare date şi

trasare hărţi

Page 29: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi

prelucrare a datelor

S

3 41 2v

A

I

v

5 6o o

d d d

15

0 m

mh

• 1, 4. electrozi pentru alimentarea cu energie electrică; • 2, 3 - electrozi pentru măsurarea tensiunii; • 5, 6 - electrozi de măsurare a tensiunii electrice la fundul cutiei.

Model experimental

Page 30: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea
Page 31: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

15,014,013,012,011,010,09,08,07,06,05,04,03,02,0

Electric conductibility (EC) [mS]

Fre

quency

14

12

10

8

6

4

2

0

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conductibilitatea electrică (CE)

Min=1.49

Max=14.5

Med=9.73

DS=2.25

CV=28.6

Page 32: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conţinutul de argilă

36,034,032,030,028,026,024,022,020,018,016,0

Clay content (%)

Fre

quency

30

20

10

0

Min=16.9

Max=36.0

Med=31.4

DS=2.56

CV=

Page 33: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conţinutul de humus

5,255,004,754,504,254,003,753,503,25

Humic matter (HM) %

Fre

quency

14

12

10

8

6

4

2

0

Min=3.18

Max=5.33

Med=4.3

DS=0.56

CV=

Page 34: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conţinutul de azot

4,754,634,504,384,254,134,003,883,753,633,503,383,253,133,002,882,75

Nitrogen %

Fre

quency

10

8

6

4

2

0

Min=2.75

Max=4.77

Med=9.73

DS=0.53

CV=

Page 35: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conţinutul de fosfor

130,0120,0110,0100,090,080,070,060,050,040,030,0

Phosphorus P-AL ppm

Fre

quency

20

15

10

5

0

Min=26.0

Max=130.0

Med=57.8

DS=22.89

CV=

Page 36: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Conţinutul de potasiu

190,0180,0170,0160,0150,0140,0130,0120,0110,0100,0

Potassium K-AL ppm

Fre

quency

30

20

10

0

Min=100.0

Max=194.0

Med=129.0

DS=18.32

CV=

Page 37: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Suma bazelor

34,033,032,031,030,029,028,027,026,025,024,023,022,021,020,0

Total exchageable bases (SB) me/100 g soil

Fre

quency

12

10

8

6

4

2

0

Min=19.7

Max=33.8

Med=9.73

DS=25.2

CV=

Page 38: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Hidrogenul schimbabil

4,504,003,503,002,50

Total exchangeable hydrogen (SH) me/100 g soil

Fre

quency

40

30

20

10

0

Min=2.3

Max=4.6

Med=3.7

DS=0.43

CV=

Page 39: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Gradul de saturaţie în baze

92,0

91,0

90,0

89,0

88,0

87,0

86,0

85,0

84,0

83,0

82,0

81,0

Base-saturation percentage (V) %

Fre

quency

14

12

10

8

6

4

2

0

Min=81.1

Max=91.5

Med=86.8

DS=2.14

CV=

Page 40: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging pentru

Producţie

Page 41: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Compararea hărţilor obţinute prin interpolare Kriging

PRODUCTIA CONDUCTIBILITATE EL.

ARGILA HUMUS.

AZOT. FOSFOR POTASIU GRAD SATURATIE BAZE

Page 42: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

Analiza spaţială a datelor georeferenţiate

MODELE DE

SIMULARE

SISTEME SUPORT PENTRU

DECIZIE (DSS)

Producţie Utilizare NPK Factorii de risc

Hărţi

agrochimice

Hărţi

podo.

Hărţi utilizare teren

Hărţi

topo.

Date pedo

Date Topo

Date utilizare

Date agroch.

AEGIS

G I S

HARTA CU SCHEMA DE

FERTILIZARE

Page 43: Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea

MulŢumesc