技術革新により肥料効率が向上

Jul 26, 2023

季節の航空写真とセンサーベースのシステムを使用して作物の窒素需要を管理することは、状況を大きく変えるものになりました。

2023 年 3 月 16 日

肥料の価格と入手可能性、そして特に窒素とリンに関する環境への懸念により、農家はケチなやり方で作物の栄養素を管理するようになりました。 生産者は、一滴一滴を大切にしたいと考えています。

灌漑トウモロコシでは、このような栄養管理がさらに重要になります。 しかしありがたいことに、過去数年間で、これまで見たことのないレベルまで肥料効率を高める、革新的な新しい技術が開発されました。

ジャクソン・スタンセルによって設立されたネブラスカ州のセンチネル・ファーティゲーションなど、センサーベースの施肥管理システムの使用は現在十分に進化しており、一部の生産者は実際に施用する窒素の総量を半分近く削減しながらも同様の収量を得ることができています。

肥料の値段を考えると、これは大きな問題だ、とネブラスカ州エクステンションの精密農業エンジニア、ジョー・ラック氏は言う。 約 20 の圃場にわたる過去 4 年間の研究を通じて、圃場を通過する高クリアランス機械に取り付けられたセンサーと比較しても、センター ピボットによる施肥を通じて窒素を適用するセンサー ベースのシステムは、窒素使用量を 0.55 ～ 0.65 ポンドまで削減しました。ラック氏によると、生産されるトウモロコシ 1 ブッシェル当たりの N (肥料として適用される) 量は次のとおりです。

「必ずしも変動金利のおかげでこれが可能になったわけではありません」とラック氏は言う。 「それはタイミングを計り、現在の作物Nの状態を測定することです。 私たちは予測率に重点を置くことが多く、それは問題ありませんが、より適切なタイミングでセンサーを使用すると、作物のニーズと摂取量がより適切に一致するため、より多くのメリットが得られると思います。」

研究者らは何年も前から、季節に作物にスプーンで栄養素を与える方が、秋や生育期の初めに前倒しで肥料を与えるよりもはるかに優れていることを知っていた。植物が必要とする分だけを与えられるからである。

センサーベースの施肥や季節中の栄養素の散布では、基本的に植物を監視ツールとして使用し、いつ栄養素が必要かを生産者に知らせる、とラック氏は言う。 「現在、私たちは航空写真を隔日で取得できるので、窒素ストレスがどのようなものであるかを把握しています」と彼は述べています。

一例として、昨年、植物を生物学的センサーとして使用して、V6 と R3 の間でいつ窒素が必要かをオペレーターに知らせたところ、わずか 96 ポンドの肥料適用窒素で 1 エーカーあたり 277 ブッシェルのトウモロコシが収穫できた、とラック氏は言います。

「人々はショックを受けています」と彼は言う。 「一部の畑では収量を諦めずに 1 エーカーあたり最大 95 ドル節約できました」。 現在、セントラル プラット NRD などの天然資源地区でも、このような技術が地区内の窒素使用量を削減し、地下水の水質を保護する方法を検討しています。

Sentinel Fertigation の開発で最高潮に達した研究は、20 年以上継続されています。 初期の研究では、個々の植物の窒素ストレスを測定するために手持ち式センサーが使用され、プロジェクト SENSE として知られるものを通じて発展しました。

「長い間、この方法は労働集約的であるということが障壁でした」とラック氏は言います。 「そして、点データを取得していたので、どのトウモロコシ植物を測定したかによって、測定値はかなり異なるでしょう。」

しかし 2018 年に、研究者たちはマルチスペクトル画像を提供する UAV センサーや衛星データを使用して、パズルのピースであるリモート センシングを理解し始めました。 現在、コーンベルト上空では 1 日おきに飛行が行われており、これにより技術の真の進歩が可能になりました。

スタンセル氏は、2017 年にネブラスカ大学で夏期インターンシップを行い、ライ麦被覆作物の栽培後の作物の窒素需要を現場での評価を通じて管理することに取り組みました。 この研究では、ラック氏が述べたように手持ち式センサーと、ドローンに搭載されたカメラが使用されました。

この研究により、彼のコンセプトのアイデアがスタンセルに植え付けられました。 彼の修士号の研究には、農場での研究を通じて元ネブラスカ州拡張土壌教育者であるブライアン・クリエンケ氏の多大な貢献を得て開発されたセンサーベースの施肥管理フレームワークの開発と検証が含まれていました。