Дымный солнечный день на люцерновом поле в штате Нью-Йорк, июнь 2023 года. Дым от лесных пожаров не повлияет на оценку урожайности и качества люцерны, полученную на основе спутниковых данных.

Определение сроков скашивания люцерны - важнейшая хозяйственная практика, позволяющая максимизировать потенциал урожайности, качество и рентабельность. Висконсинский университет, Университет Пердью и Корнельский университет разрабатывают финансируемую Министерством сельского хозяйства США (USDA) веб-программу Alfadvisor, которая предоставит люцерноводам экономически оптимальные рекомендации по сбору урожая.

Платформа будет оценивать изменения роста и качества люцерны, темпы сушки и риски, связанные с погодными условиями, возникающие во время уборки. Онлайн-платформа предоставит простые в использовании инструменты для оценки различных вариантов скашивания и разработки планов, наиболее полно отвечающих предпочтениям каждого фермера в плане оценки рисков.

Команда инженеров, экономистов и агрономов со Среднего Запада и Северо-Востока объединила свой опыт для разработки этой программы, которая станет доступна в ближайшее время. Это будет бесплатная общедоступная киберплатформа, объединяющая спутниковое дистанционное зондирование, машинное обучение и экономическое моделирование для своевременной оценки урожайности и качества люцерны в масштабах поля. Программа также позволит оптимизировать планирование сбора урожая, учитывая компромиссы между урожайностью и качеством люцерны, скоростью сушки и погодными рисками.

Спутниковые мультиспектральные данные использовались для оценки урожайности различных полевых культур, включая кукурузу, сою и пшеницу. Это одна из первых попыток оценить урожайность и качество кормовых культур с несколькими урожаями за сезон с помощью спутниковых снимков. Различные типы спутников (оптические или радарные) собирают разные данные в разные временные интервалы. Данные, полученные из нескольких спутниковых источников, были успешно объединены для улучшения прогнозов урожайности и качества люцерны.

Пользователи могут легко очертить поле люцерны в AlfAdvisor, чтобы получить текущие оценки урожайности и качества.

Образцы люцерны были собраны в южном Висконсине и центральном Нью-Йорке в течение вегетационных сезонов 2022 и 2023 годов. Перед каждым из четырех урожаев в течение сезона отбирали от четырех до пяти образцов с двух-четырехдневными интервалами между ними. Пять участков отбирались на одном поле в любой день и записывались координаты ГИС для каждого участка. Все образцы анализировались на урожайность и качество. Данные образцов использовались для калибровки спектральных данных, полученных со спутников.

Был разработан сложный метод объединения данных, позволяющий совместить сведения с разных спутников с различным пространственным и временным разрешением. Несколько моделей машинного обучения сравнивались на предмет их полезности для объединения спутниковых изображений, факторов окружающей среды и наземных данных для оценки урожайности и качественных характеристик люцерны. Урожайность люцерны и ее качественные характеристики были точно спрогнозированы с помощью объединенных спутниковых данных из разных источников.

Данные о скорости высушивания люцерны собирались в течение нескольких сезонов с использованием как автоматизированных, так и ручных сушильных стендов и служили для построения кривых скорости высушивания при различных погодных условиях. Был разработан инструмент для определения границ полей, позволяющий легко наносить границы полей на интерактивную карту. После определения границ поля автоматически загружаются данные прогноза погоды NOAA для конкретного участка.

В экономическом плане пользователю необходимо указать некоторые предпочтения, такие как тип хранения, предполагаемое использование в качестве корма или срочность сбора урожая. Оценивается время сушки, а также вероятность того, что в период сушки вероятность дождя может превысить определенный порог. Данные прогноза погоды, а также модели урожайности и качества и модели скорости сушки объединяются, чтобы предоставить набор вариантов уборки урожая с подробными ожиданиями качества и риска.

Одна из потенциальных проблем, связанных с использованием спутниковых данных, проявилась в 2023 году. Дым от канадских лесных пожаров в течение нескольких недель окутывал район отбора проб, что могло повлиять на спутниковые снимки. Спутники могут измерять аэрозольную оптическую глубину, которая определяет влияние частиц дыма в воздухе. Этот эффект можно вычесть из данных отражения поверхности, полученных со спутника, что устраняет проблему.

Хотя программа изначально была разработана для люцерны, она может быть достаточно точной для оценки урожайности и качества в посевах с небольшим количеством травы. Уборка смешанных посевов, состоящих в основном из люцерны, обычно основывается на зрелости/качестве люцерны. В смешанных посевах, содержащих до 20 процентов травы в сухом весе, может быть всего три-пять процентов травы, видимой сверху. На таких полях при спутниковом сканировании должна быть видна/проанализирована чистая люцерна.

AlfAdvisor не зависит от размера фермы; все, что нужно, - это компьютер и хотя бы одно люцерновое поле. Эта программа может заменить многочисленные проекты по оценке качества люцерны в регионе, предоставляя мгновенную оценку качества для конкретного поля. Первоначально параметры модели для этой программы будут характерны для Среднего Запада и Северо-Востока, с возможностью расширения по всей стране.

Автор: сотрудники AlfAdvisor
Публикация: 12 марта 2024  

Адаптация: Эксперт Молоко

Редактор: Ульяна Лычак 

Оригинал статьи здесь:

https://www.agproud.com/articles/59313-alfadvisor-a-program-to-assist-with-alfalfa-harvest-management-decisions