Vsebina projekta

Pojav tehnologij, kot so inteligentni senzorski sistemi, GPS in Internet je spodbudil razvoj uspešnejšega in okolju prijaznejšega kmetijstva, ki kmetijskim proizvajalcem omogoča, da spoznajo in s tem izpopolnijo razlike med variacijami znotraj polja z upravljanjem virov in vložkov gnojil tako, da se prilagodi dognojevanje realnim potrebam, da se zmanjšajo negativni vplivi na okolje ter da se poveča produktivnost. Za lažje upravljanje pomembnih kmetijskih virov, raziskovalci Univerze v Ljubljani razvijajo laboratorijske postopke analize NPK elementov v zemlji in laboratorijski senzor hranil, ki ga lahko zakopljemo v približno globino korenin kje z uporabo metode spektralne impedance lahko izmeri vsebnost želenih elementov v zemlji. Ta senzor, ki deluje na principu impedančne spektroskopije, lahko v realnem času meri tudi vlago v tleh in koncentracije hranil, ustrezne podatke pa prenaša po brezžičnem omrežju na mobilno platformo uporabnika.

Tovrstna senzorska platforma je lahko v primerni konfiguraciji uporabna kot vozlišče v omrežju senzorjev, ki se razprostirajo na velikem območju kmetijskih površin. Merjenje biokemijskih parametrov zemljin ali organskih materialov z bioimpedančnimi in drugimi spektroskopskimi metodami pridobiva na pomenu na področju pridelave hrane zaradi svoje sprotne in neinvazivne narave.

Precizno kmetijstvo predstavlja koncept upravljanja kmetijskih površin, ki temelji na opazovanju, merjenju in odzivov na spremenljivost polj z zasajenimi poljščinami. Variabilnost poljskih pridelkov vsebuje tipično prostorsko in časovno komponento, ki omogočata zajemanje časovno in prostorsko spremenljivih podatkov, njihovo računalniško obdelavo kot tudi statistično analizo. Cilj precizne kmetijske proizvodnje je v sposobnosti optimizacije donosov glede na vložke, hkrati pa ohranja osnovne vire, kot so voda, gnojila itd. Trenuten razvoj znanosti omogoča razvoj digitalnih senzorskih tehnologij, uporabnih na celotnem področju pridelave hrane, saj omogočajo sprotne meritve in prenos podatkov v center, ki analizira potrebe po dodajanju fosfatov, nitratov ali kalija v zemljo. Sposobnost sistema za sprotno določanje in lociranje potreb, omogoča določanje vsebnosti hranil zemlje z vidika prostorsko / časovne variabilnosti hranil, kar omogoča specifično upravljanje pridelave pridelkov, manj odvisno od kmetijskih zemljišč, drevesnic ali rastlinjakov, itd.

Merjenje prostorske in časovne spremenljivosti hranilnih snovi zemlje, je ključnega pomena za določanje pametnih strategij in za učinkovito rabo virov in trajnostno rast. Namen tega projekta je sprotno spremljanje hranil v zemlji zaradi kvalitetnejšega in optimalnejšega pridelka. Za to moramo razviti algoritme za prepoznavanje vsebnosti vzorcev zemlje z uporabo elektrokemijske impedančne spektroskopije in vis-NIR spektroskopije. Danes z rastjo in razpoložljivostjo spektralnih knjižnic vzorcev zemelj iz celega sveta in s številnimi laboratoriji, ki razvijajo po meri kvantitativne kalibracijske modele za razlago in uporabo spektra za analizo tal, postaja hitra in natančna karakterizacija tal na kraju samem resničnost. Kvantitativni modeli omogočajo umerjanje na podlagi kar 100 izbranih označenih vzorcev, ki jih je treba uporabiti za hitro analizo tisočih vzorcev, na terenu ali v laboratoriju. Uporaba te tehnologije s hiperspektralnimi posnetki in naprednimi prostorskimi statističnimi metodologijami omogoča sprotno oceno vsebnosti NPK in Mg elementov na velikih poljskih površinah. Za doseganje tega cilja moramo v prenosni platformi zagotoviti model vezja, ki ustreza podatkom spektralne informacije o komponentah vsebnosti vzorcev zemlje.

Predlagani projekt se bo osredotočil na tri glavne faze aktivnosti:

1. Opredelitev postopka obdelave vzorca za optimizacijo pridelka
2. Stanje hranil v zemlji z uporabo impedančne spektroskopije
3. Spremljanje rezultatov in dopolnjevanje metodologije.

Cilj projekta

Cilj sodobne, precizne kmetijske proizvodnje in tudi tega projekta je v sposobnosti optimizacije donosov glede na vložke, hkrati pa ohranjanje osnovnih virov, predvsem vode in gnojila. Trenuten razvoj znanosti omogoča razvoj digitalnih senzorskih tehnologij, uporabnih na celotnem področju pridelave hrane, saj omogočajo sprotne meritve in prenos podatkov v center, ki analizira potrebe po dodajanju fosfatov, nitratov ali kalija v zemljo. Sposobnost sistema za sprotno določanje in lociranje potreb, omogoča določanje vsebnosti hranil zemlje z vidika prostorsko / časovne variabilnosti hranil, kar omogočal specifično upravljanje pridelave pridelkov, manj odvisno od samih lokacij pridelave. Merjenje prostorske in časovne spremenljivosti hranilnih snovi zemlje, je ključnega pomena za določitev pametnih strategij in za učinkovito rabo virov in trajnostno rast.