Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Target-N: Sentinel-2-baserad kväveoptimering i höstvete och maltkorn

Status: Avslutat
Projektnummer: O-18-20-162
Kategori: Focus area | Food & feed
Branschområden: Växtodling
Ansökningsår: 2018
Datum för slutrapport: 6 mars 2023
Huvudsökande: Kristin Piikki
Organisation: Kristin Piikki
E-postadress: kristin.piikki@slu.se
Telefon: 0511-67222
Medsökande: Henrik Stadig
Medsökande: Mats Söderström
Beviljade medel: 2 618 918 SEK

The goal is models for translating satellite data from the time of supplementary fertilisation directly to nitrogen (N) recommendation maps. The crops are winter wheat (Triticum aestivum L.) and malting barley (Hordeum vulgare L.). A new multispectral camera for drones, with nine bands of the same specifications as Sentinel-2 in the 400-900 nm spectral range, will be used to collect reflectance data in Swedish trial series L3-2299 and L3-2302. Robust models for economically optimal N rates will be developed and evaluated. If successful, models can be implemented in satellite-based decision support systems for precision agriculture, such as CropSAT. Key results will be implemented in a ‘Focus on Nutrients’ (national programme to improve nutrient use efficiency) module on precision agriculture. Potential benefits of the models can be large, by enabling wide application of more accurate N fertilisation. The project spans the knowledge chain from needs-driven research to evaluation.

Målet är prediktionsmodeller som direkt översätter satellitdata från tiden för tilläggsgödsling till kväverekommendationskartor. Grödorna är höstvete (Triticum aestivum L.) och maltkorn (Hordeum vulgare L.). En ny drönarburen multispektral kamera med nio våglängdsband med samma specifikationer som Sentinel-2 i det spektrala området 400-900 nm ska användas för att samla in reflektansdata i försöksserierna L3-2299 och L3-2302. Från insamlade data ska robusta modeller för ekonomiskt optimal kvävegiva utvecklas och utvärderas. Om dessa bedöms tillförlitliga ska de tillhandahållas fritt för implementering i satellitbaserade beslutsstödsystem för precisionsodling (t.ex. CropSAT). Viktiga resultat från projektet ska implementeras i Greppa Näringens precisionsodlingsmodul. Nyttan för näringen bedöms som stor då man möjliggör bred tillämpning av mer träffsäker kvävegödsling och projektet spänner över hela kunskapskedjan från behovsdriven forskning till produktutveckling och utvärdering.

I projektet utvecklades Target-N, en strategi för satellitbaserad modellering av platsspecifikt optimala givor för kvävekomplettering i sen stråskjutningsfas i höstvete (Triticum aestivum L.) och maltkorn (Hordeum vulgare L.). Först modelleras optimal medelgiva för fältet baserat på skördepotential, N-upptag i nollrutor mm. Sedan modelleras en relativ kvävegiva (ökning/minskning) som läggs till medelgivan baserat på fjärranalysbaserade vegetationsindex, även dessa uttryckta i relation till fältgenomsnittet. För modelleringen användes reflektansdata från en drönarkamera med nio våglängdsband som matchar Sentinel 2-satelliternas band (tio fältförsök per gröda under tre år i södra Sverige). I en korsvalidering som utelämnade ett helt försök i taget, hade de satellitbaserade kompletteringsgivorna ett genomsnittligt absolutfel på 17 kg N ha-1 i höstvete och 20 kg N ha-1 i vårkorn. Modeller från projektet testas för närvarande i CropSAT och tillgängliggörs därmed för bred användning.

Syftet med Target-N-projektet var att ta fram praktiskt tillämpbara satellitbaserade modeller för platsspecifik kompletteringsgödsling med kväve (N) under stråskjutningen i höstvete och maltkorn. Precisionskomplettering med N görs för närvarande antingen genom sensorer monterade på traktorer (vanligast Yara N-Sensor) eller genom webbaserade beslutsstödsystem som bygger på satellitdata (t ex CropSAT.se). Det har saknats fritt tillgängliga modeller för hur man fördelar N inom fält med hjälp av spektrala data i form av vegetationsindexkartor från fjärranalys. Det här projektet fyller en viktig funktion genom att ta fram robusta modeller som kan förbättra den här typen av satellitbaserade system som används i lantbruket.

För att ta fram modellerna använde vi data från fältförsök i höstvete och maltkorn utförda 2019-2021 (serierna L7-150 och L7-426). Vi flög med drönare som utrustats med en sensor som har nio våglängdsband inom det synliga till infraröda området som motsvarar viktiga band hos de Sentinel-2-satelliterna. Med detta upplägg kunde vi skapa modeller som passar för Sentinel-2-satelliterna trots att försöksrutor är för små för att direkt kunna kopplas till dessa satellitdata. Flygning med drönare gjordes över fyra försök per år och gröda, vid tre tillfällen per år (i början respektive slutet av stråskjutningen, samt i slutet av blomningen). Försöken fanns i Skåne, Halland, Västergötland, Östergötland och Närke. Veteförsöken innefattade tio sorter och sex kvävenivåer per år. Maltkornsförsöken omfattade sex sorter med fem kvävenivåer per år. Kalibrerade reflektansvärden från drönarkameran kopplades samman med information om gödsling, skörd och proteinhalt i de olika försöksrutorna. Med detta som underlag byggdes modeller för att förutsäga optimal kvävegiva baserat på spektral information om grödans status.

I projektet fann vi bland annat följande: skördepotential samt kväveupptag i ogödslade rutor, som ger information om markens egen kväveleverans, var viktigast för att bestämma fältets medelgiva. För att sammanfatta reflektansdata från fjärranalys av grödor beräknas ofta olika vegetationsindex. När man sedan ska bestämma hur mycket kväve som ska läggas till eller dras ifrån medelgivan i olika delar av fältet fungerar multispektrala vegetationsindex, som inkluderar något längre våglängder (mellan 700 och 870 nm; de s.k. rededge- och NIR-områdena) betydligt bättre än vegetationsindex som enbart baseras på grödans reflektans av synligt ljus (vilket exempelvis kan registreras med en vanlig drönarburen digitalkamera). Dessa resultat stämmer överens med tidigare forskning på området. I en utvärdering av strategin att först modellera optimal medelgiva, och sedan modellera den rumsliga variationen kring denna baserat på det bästa indexet för respektive gröda, kunde ett lägsta medelfel på 17 kg N ha-1 för höstvete respektive 20 kg N ha-1 för maltkorn erhållas. Att som i denna strategi använda relativa reflektansdata snarare än absoluta värden, bedömdes vara en bra metod då det gör överföringen mellan drönare och satellit säkrare.

Modellerna som togs fram har delvis redan publicerats vetenskapligt samt implementerats i CropSAT. En förenklad modell har testats sedan 2021, och inför 2023 kommer en mer avancerad funktion att utvecklas i det systemet. Optimering av kväveanvändningen så att tilldelningen anpassas till det faktiska behovet på fältets olika delar är grundläggande för att kunna höja skördar och erhålla önskad kvalitet. Dessutom är överoptimal kväveanvändning starkt kopplad till förluster av N till atmosfären eller sjöar och vattendrag. Metoden som användes här, där man snabbt kan överföra resultat från fältförsök till slutanvändare genom att kombinera avancerade drönarsensorer med satellitdata och digitala beslutsstödsystem bör vara mycket intressant att tillämpa framöver.

 

Antal träffar i projektbanken: 1745

Vägen mot klimatneutral och miljösmart nöt-och lammproduktion- uppdaterade miljöavtryck och kvantifierade förbättringsåtgärder
Serina Ahlgren

Projektnummer: O-20-23-473 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 15 mars 2023

Meat

The carbon footprint for ruminants is high compared to other food products of animal origin but grazing animals such
as beef and lamb have other positive effects on the environment such as increased biodiversity and carbon
sequestration. Beef- and lamb producers need clear guidelines on how to …

Läs mer

Genomisk selektion för effektivare avel i nötköttsraserna
Susanne Eriksson

Projektnummer: O-18-20-175 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 14 mars 2023

Kött

The project aims to lay the foundation for genomic selection in Swedish beef cattle populations. Genomic selection has revolutionized animal breeding and much increased genetic progress in e.g. dairy cattle. Improved animal breeding increases production efficiency and genomic selection enables …

Läs mer

Karbohydrater i gres og grovfôr til hest - Den gode, den onde og den grusomme
Rasmus Bovbjerg Jensen, NMBU - Norges miljø- og biovitenskapelige universitet

Projektnummer: H-17-47-287 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 7 mars 2023

Grass for grazing or forage production contains variable amounts of carbohydrates, which often are described as the good (fiber), the bad (sugar) and the ugly (fructans) in relation to prevention, and development of diseases like insulin resistance and laminitis. There is a large variation in …

Läs mer

Blad som sporfällor för förbättrade prognostiseringsmetoder
Anna Berlin

Projektnummer: O-16-20-767 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 6 mars 2023

Växtodling

Knowledge of disease development in wheat is a prerequisite for good advice on economically and environmentally
adapted control strategies. This project is based on knowledge from a previous SLF project about molecular detection
and spore traps, which showed that the different spore traps catch …

Läs mer

Target-N: Sentinel-2-baserad kväveoptimering i höstvete och maltkorn
Kristin Piikki

Projektnummer: O-18-20-162 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 6 mars 2023

Växtodling

The goal is models for translating satellite data from the time of supplementary fertilisation directly to nitrogen (N) recommendation maps. The crops are winter wheat (Triticum aestivum L.) and malting barley (Hordeum vulgare L.). A new multispectral camera for drones, with nine bands of the same …

Läs mer

Jordartsanpassad strukturkalkning för effektivare fosforretention
ARARSO ETANA

Projektnummer: O-18-23-160 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 21 februari 2023

Växtodling

The purpose of this project is to define the amount of slaked lime needed for a given clay soil. We hypothesise that the amount of slaked lime needed for minimal phophorus loss is dependent on the clay content of the soil. The study will be conducted in a field with a drainage system and measuring …

Läs mer

Precisionsodlingsmästaren – ett projekt för att fånga in och utvärdera teknik och kunskapsläget inom lantbrukets digitalisering på växtodlingssidan
Håkan Schroeder, SLU

Projektnummer: R-19-62-182 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 3 februari 2023

Digitization in agriculture sweeps like a tsunami over Swedish agriculture. Knowledge of its components and, above all, the profitability of investing in digitization is very low. The purpose of the project is to hold a competition in digitizing plant cultivation. The competition will be carried …

Läs mer

Översikt över djurvälfärd för mjölkkor i lösdriftsstall inomhus
Gillian Petrokofsky, Oxford Systematic Reviews

Projektnummer: S-21-20-640 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 25 januari 2023

A systematic review of health and welfare of dairy cows associated with loose housing systems. The review will follow best practice for systematic evidence evaluation established by the Collaboration for Environmental Evidence. The review will incorporate stakeholder engagement and will be guided …

Läs mer

Hur kommer vi dit? Hållbar skörd och kvalité hos tunnel producerade jordgubbssorter
Sammar Khalil, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-18-25-147 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 13 januari 2023

Strawberry is an important horticultural crop with an annual production of 566 MSEK. A higher competitiveness of the Swedish strawberry industry is paramount in order to sustain and develop it for the future. To secure high yields of good quality, superior cultivars and optimal management are …

Läs mer

Förmedling av kunskap om markpackning: från mätningar till utveckling av beslutsstödsystem
Thomas Keller

Projektnummer: O-17-23-959 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 12 januari 2023

Socker
Växtodling

Soil compaction is a threat to soil ecosystem services and negatively affects crop productivity, causing huge costs to farmers and society. The main aim of the project is to raise awareness of soil compaction. We will i) refine the freely accessible soil compaction decision support tool …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev