Investigadors de la Universitat d’Aarhus han provat l’ús d’imatges de satèl·lit i drons per predir i predir aigua i estat de nitrogen a les patates cultivades a Dinamarca.
El primer tubercle de patata a Dinamarca es va plantar al jardí botànic reial el 1642. Menys de 100 anys després, els agricultors danesos van començar a cultivar la verdura tuberosa, que es va convertir ràpidament en un dels favorits de les taules daneses. El rendiment de la patata a Dinamarca és elevat, fins i tot en alguns anys el doble que el rendiment mitjà europeu. Tot i això, les patates són sensibles a la manca d’aigua i nitrogen (N) que poden acompanyar un clima més variable. Investigadors de la Universitat d'Aarhus, entre d'altres, han investigat mètodes per avaluar millor l'estat d'aigua i N de la planta per evitar un subministrament excessiu o insuficient. L’esperança és optimitzar la producció de patates i reduir així les pèrdues.
“El nostre objectiu principal era investigar el potencial per integrar sensors i estratègies de recopilació de dades als serveis operatius existents. D’aquesta manera, a partir d’una millor informació geogràfica, podrem millorar els consells sobre reg i fertilització als agricultors de patates. A més, volíem millorar la precisió i augmentar la taxa d’adopció entre els agricultors ”, diu el professor Mathias N. Andersen, del Departament d’Agroecologia de la Universitat d’Aarhus, que va dirigir l’estudi a Dinamarca.
Drons i satèl·lits
Com a part d’un projecte anomenat “POTENCIAL: reg variable i fertilització de nitrogen a les patates: involucra la variació espacial”, els investigadors han recopilat i combinat dades, entre d’altres, de Sentinel-2, un satèl·lit del programa Copernicus de la UE. L'elecció va recaure en Sentinel-2 a causa del lliure accés a les dades, una alta resolució espacial i, a més, el satèl·lit visita la mateixa zona després d'un curt període de temps, fins a 5 dies.
“Pot estar molt ennuvolat al cel del nord d’Europa, fins i tot a l’estiu quan creixen les patates. Els núvols poden difuminar força les imatges dels satèl·lits. Per això, hem optat per complementar amb drons. Es poden moure per sota dels núvols i també són barats i flexibles d’utilitzar ”, diu l’investigador Kiril Manevski del Departament d’Agroecologia.
“Hem comparat dades de satèl·lits i drons en una anàlisi ambiental i hem construït un model de creixement per al creixement de les plantes afectat per factors abiòtics. Vam trobar que la temperatura màxima de l’aire limita significativament el creixement de les plantes, mentre que la radiació difusa a causa de les interaccions entre la radiació solar, els aerosols atmosfèrics i els núvols estimula el creixement proporcionant energia per a la fotosíntesi a les capes inferiors de les fulles. La radiació difusa és molt més gran a les latituds més altes, que també són significativament més ennuvolades en comparació amb les regions més assolellades de les latituds més baixes ”, afirma Junxiang Peng, estudiant de doctorat del Departament d’Agroecologia.
“El model de creixement per calcular el creixement de la patata va capturar molt bé aquesta variació utilitzant tots dos Sentinel-2 i dades de drons ”, continua.
L’estat del nitrogen de la patata es pot mesurar amb gran detall
“Vam triar les patates com a cultiu de prova, ja que facilita la mesura de la biomassa tant per sobre com per sota terra, és a dir, la producció primària neta. No obstant això, estem segurs que és possible aplicar el procediment també a altres cultius ”, diu Kiril Manevski.
És important poder identificar l’estat de nitrogen dels cultius per saber si s’han de fertilitzar o no, tant en relació amb una gestió agrícola precisa com amb la protecció del medi ambient. En comparar models estadístics convencionals (paramètrics) i més ‘flexibles’ (no paramètrics), els investigadors van realitzar una anàlisi en profunditat de les dades del dron i del Sentinel-2. El resultat de cada model i tipus de dades es va utilitzar per calcular els requeriments de nitrogen, és a dir, la qüestió d’on i quant de fertilitzant necessita la patata en qualsevol moment de la temporada.
"Ens va sorprendre veure que la precisió predictiva de l'estat de nirogen de les patates era molt precisa amb el model no paramètric. En aquest cas, havíem comparat la regressió del 'bosc aleatori' amb els models convencionals, tant per a dades de dron com de Sentinel-2 ”, afirma Junxiang Peng, afegint que el resultat és crucial per a l'estimació de la necessitat de nitrogen de la patata.
Es pot detectar l'estrès per sequera mitjançant un "fals senyal" per a les necessitats de nitrogen?
En un món perfecte, es podria estimar amb precisió les necessitats d’aigua i nitrogen de la planta, però el repte és que cada estació sigui diferent. Per exemple, l’estiu del 2017 va ser humit i fresc a grans zones del nord d’Europa, mentre que el 2018 va ser un dels més secs i càlids de les últimes dècades per a l’estudi de l’estrès per sequera, amb temperatures a la temporada a Dinamarca de 28 graus. De fet, el rendiment de la patata es va reduir significativament i ni tan sols alguns regs van millorar la situació.
“L’estudi ens ha demostrat que les patates sota estrès per sequera presenten deficiència de nitrogen, mentre que en realitat hi ha molt nitrogen a la zona arrel, la planta no és capaç d’utilitzar-la. Quan s’atura l’estrès per sequera, es reprèn la captació de nitrogen, tot i que la pèrdua de producció és irreversible. Ara ens queda la pregunta de si aquest "fals senyal" pot ser útil per detectar l'estrès de la sequera abans i millorar així la gestió del reg durant els dies secs. Seguim treballant per complementar els resultats amb dades tèrmiques, és a dir, canvis en les anomalies de temperatura en terres agrícoles. Hi ha una combinació molt prometedora de dades reflectants i emissives que podem utilitzar per detectar i controlar l’estrès per sequera ”, conclou Kiril Manevski.
