På väg mot det nya jordbruket - kväverekommendationer och grödstatuskartering inom fält genom en kombination av satellitdata och N-sensorer

The aim is to develop and assess satellite-data based recommendations for supplementary nitrogen fertilization and fungicides in winter wheat. This is a two year project, the first year the focus will be on data collection, model development and analysis, and the second year we will test implementation and concentrate on validation and assessment. A large part of the Swedish arable land will be covered by the data collected - the spatial resolution of the satellite used is 22x22 m2. The satellite model will be based on upscaling of ground-based N-sensor recommendations. A system that may be developed based on the project results will be able to supply data that can be used for practical variable-rate application of N and fungicides within-fields in most of the arable land in Sweden. Potentially, this project may lead to reduced loss of nutrients, increased yield, improved yield quality and it can be the foundation of other applications that can be developed in the coming years.

Målet är att utveckla och utvärdera satellitdatabaserade råd för kompletteringsgödsling med kväve och svampbekämpning i höstvete. Projektet är på två år varav fokus under det första året kommer att vara på datainsamling, modellutveckling och analyser och under det andra på test av tillämpning, validering och utvärdering. Data kommer att samlas in över en stor del av vår jordbruksmark, där information om varje 22x22 m2 yta kommer att tas fram. En satellitdatamodell som bygger på uppskalning av befintliga N-sensorrekommendationer ska utvecklas och valideras. Ett fungerande system som baseras på projektresultaten kommer att kunna leverera data som kan användas för GPS-styrd platsanpassning inom fält över större delen av Sveriges åkermark. Projektet har potential att leda till minskade växtnäringsförluster, ökad skörd och förbättrad kvalitet på skörden, och dessutom vara basen för en rad andra applikationer än de som kommer att studeras i projektet.

Vi utvecklade CropSAT, ett webbaserat system för tillhandahållande av satellitdata över åkermarken där tilldelningsfiler kan laddas ned och användas för styrning av gödselspridare. Systemet testades under 2014 och vidareutvecklades under 2015 inom ramen för Greppa Näringen. Vår slutsats är att satellitdata som omräknats till vegetationsindexkartor kan användas i praktiken för anpassning av kvävegivan inom fält. Det är ett mycket kostnadseffektivt sätt att skapa underlag för bättre kvävehushållning. Även under ett molnigt år som 2015 täcktes 2/3 av åkermarken in av minst 3 bilder under kompletteringsgödslingssäsongen. Den relativa variationen inom fält är ofta stabil över tid så även 1-2 veckor gamla bilder kan användas om man använder den relativa variationen som grund för beslut. Satellitdata kan kalibreras med handsensormätningar så att kartor över N-upptag skapas. Flera tusen användare har utnyttjat CropSAT som har potential att utvecklas med nya funktioner.

Nu finns det möjlighet för nästan alla Sveriges lantbrukare att använda kartor från satelliter för att gödsla rätt! Vi har utvecklat CropSAT.se – en gratis webapplikation där man kan leta reda på sina fält, och göra kartor som visar hur det växer på fälten just nu. Satellitkartan visar variationen i biomassa på fälten.
CropSAT är en interaktiv applikation där man lätt gör kvävebehovskartor för sina egna fält med satellitkartans vegetationsindex som grund. Kartan kan laddas ned och användas för varierad kvävegödsling. Med fokus på åkermark från Gävle och söderut – det är hela 2,4 miljoner ha åkermark – användes systemet på riktigt under perioden april-juni 2015 då det är lämpligt att komplettera med kväve till spannmål för att man ska få en bra skörd av god och jämn kvalitet. Hur mycket kväve som ska tillföras bestäms av hur grödan utvecklats, och det ser man i satellitkartan. De flesta sprider kvävet jämnt fördelat, men med vårt system får man hjälp att variera givan inom fältet så den blir mer korrekt på varje plats. Rätt gödsling ger bättre skörd och dessutom bättre ekonomi och mindre risk för läckage.
Men man kan inte få fram bra data från satelliterna om det är molnigt väder, även skuggor från moln och dis måste undvikas. Under 2015 var det ovanligt mycket moln – Stockholm hade den regnigaste majmånaden på 200 år! Trots detta fick vi fram tre till åtta molnfria satellitbilder för 2/3 av åkermarken under testperioden. Nästan all åkermark hade minst två bilder. De satelliter vi använde passerar Sverige var eller varannan dag, så chansen att få fram data är ganska stor även om vädret är besvärligt.
Lantbrukare vill ofta gödsla när grödan nått ett visst utvecklingsstadium. Då blir det bråttom och man vill helst använda en så ny satellitbild som möjligt. Vi undersökte hur stabil variationen i satellitkartorna var över tiden, och vi kom fram till att mönstret inte ändrade sig så mycket under preioden. Det betyder att man ofta kan använda en satellitbild som kanske är ett par veckor gammal som grund för sin gödsling. Det viktiga är att man går ut i fält och kontrollerar om mönstret verkar stämma och vad de höga och låga värdena i kartan betyder i verkligheten just nu. I CropSAT låter vi användaren själv klassificera vegetationsindexkartan från satelliten.
Satelliten vi använde registrerar ljus i olika våglängdsband från ytor som är 22 x 22 kvadratmeter stora på marken. För att bättre förstå vad satellitbilden egentligen visar samarbetade vi med ett tjugotal lantbrukare som har ett mätinstrument som mäter i grödan monterat på taket på sin traktor. Denna apparat heter Yara N-Sensor, och mäter också ljus reflekterat från grödan samtidigt som man kvävegödslar. De mätvärdena räknas direkt om till ett kvävebehov i en dator i traktorn och styr sedan gödningsspridaren. Vi gjorde jämförelser mellan kartor från sådana sensorer och vegetationsindexkartorna från satellit och kunde se att satellitkartorna ofta visade samma mönster som traktorkartorna, även om detaljeringsgraden var högre i traktorkartona. Dessutom jämförde vi satelliternas data med mätningar som gjordes med olika handburna sensorer som mäter ungefär samma egenskaper hos grödan. Vi jämförde också med en del data från gödslingsförsök där man tar prov på grödan och analyserar olika egenskaper på laboratorium. Det var tydligt att det fanns användbara samband mellan det som satelliten mäter och viktiga egenskaper som till exempel hur mycket kväve som grödan tagit upp.
Det här tvååriga SLF-projektet startade 2013 och resultaten blev så intressanta att vi redan innan projektslutet fick med andra intressenter som hjälpte oss att komma vidare. Greppa Näringen, som drivs av Jordbruksverket och andra aktörer i lantbruksbranschen, såg till så att CropSAT kunde sjösättas och drivas 2015 tillsammans med oss i projektet. Vår förhoppning och målsättning är att systemet ska vidareutvecklas och bli ett viktigt verktyg för effektivare växtodling framöver.