Ny teknik för bestämning av stående biomassa i energiodlingen

Sammanfattning av slutrapport
Möjligheten att enkelt kunna skatta mängden biomassa salix direkt i fält, kan ge marknadsekonomiska fördelar och möjligheter att utveckla produktiviteten i salixodlingar. En metod för detta har prövats, där målet var att undersöka om man med hjälp av högupplösta flygbilder från ett obemannat flygplanssystem (UAS) tillsammans med volymmätningar, kan bestämma mängden biomassa i växande salixodlingar på ett billigt och säkert sätt.

Oförstörande metoder som helikopterburen laserscanning och flygfotografering från UAS jämfördes med klassiska fältmätningar. Därefter utvärderades systemen mot resultatet från kommersiell skörd, vilket gav en samlad bild över UAS-teknikens möjligheter och brister för biomassbestämning av salix.

Resultaten visar att flygbilderna kan beskriva rumsliga variationer av salixbiomassa, medan volymdata kan ge detaljerad information om stående biomassa i salixodlingar. Tekniken har stor potential att tillföra värdefull information för ökad produktivitet i salixodlingar.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Idag skattas ofta mängden biomassa som står i ett salixfält genom att från sidan av fältet försöka avgöra täthet och höjd, vilket inte är lätt i ett varierande bestånd. Men möjligheten att på ett säkert sätt kunna följa salixens tillväxt kan ha många fördelar. Exempelvis kan det innebära bättre förutsättningar att kontrollera etablering efter plantering, tidigare upptäcka sjukdomsutbrott, skadedjursangrepp och näringsbrist samt bättre möjligheter att bedöma när odlingen bör brytas upp p.g.a. luckighet och liknande. Ur marknadsekonomiska aspekter är det fördelaktigt att veta hur mycket som växer på fältet innan det skördas, dels för att köparen ska kunna säkerställa en viss mängd material och dels för att säljaren ska få möjlighet att själv kontrollera den mängd som faktiskt säljs.

Idag används obemannade flygplanssystem, s.k. UAS, i en allt högre grad i jordbruket. Att använda ett UAS för att ta fram detaljerade ytmodeller skulle kunna innebära ett billigt och säkert sätt bestämma mängden biomassa i växande salixodlingar, men idag saknas kunskap om vilka möjligheter och begränsningar som metoden har. I det här projektet som genomförts av JTI – Institutet för jordbruks och miljöteknik och SLU, har flygbilder från ett UAS utvärderats ur den aspekten. Studien har undersökt om färginformationen i flygbilderna och de ytmodeller som kan genereras av systemet kan tillföra information av nytta för att skatta biomassan direkt i salixfälten. Genom att jämföra LIDAR (helikopterburen laserscanning) och flygfotografering från UAS med manuella mätningar av skottdiameter i fält ges en samlad bild över UAS-teknikens möjligheter och brister för biomassbestämning av salix. Resultaten har även utvärderats mot kommersiell skörd.

Resultaten visar att tekniken har stor potential att tillföra värdefull information för bättre produktivitet i salixodlingen. Både UAS och LIDAR tillför information om beståndets variation i biomassa, jämfört med enstaka fältmätningar. UAS-ytmodellen ger höjdinformation som ligger närmare fältmätningarna än vad LIDAR-ytmodellens höjdvärden gör, beroende på att laserpunkterna tränger igenom lövverket och ger signal först längre ner i salixbeståndet när lasersignalen träffar grenverket. UAS-ytmodellen, däremot, reagerar direkt på ytan lövverket. Sommarbilderna från UAS är därför bättre att använda till ytmodell över salixvariationen än vad vinterbilder är. Däremot kan det vara svårt att skatta marknivån i fältet i sommarbilderna från UAS:et och då är vinterbilder över barmark att föredra.

I flygbilderna kan man enkelt se då tillväxt ökat vid dräneringsledningarna, liksom om salixen angripits av vilt som exempelvis vildsvin. Genom att studera hur jämnt salixen växer i fältet kan man se om etableringen misslyckats eller om det av någon annan anledning finns platser i fältet där ingen salix växer.
Studien har visat att variationer i biomassa går att mäta, men hur noggrant och vilka parametrar som inverkar mest på energimängden återstår att utreda. Vid en densitet på över 20 ton/ha verkar sambandet mellan höjd och densitet sjunka något, vilket fältmätningarna har visat, men om den indikationen är generell klarläggs inte här.

Genom att kombinera ytmodellen med färginformation kan ytterligare information erhållas. I den här studien har de bägge parametrarna undersökts var för sig, men genom att kombinera informationen kan man troligtvis komma ytterligare ett steg framåt.