Agricultura de precizie - o cale pentru eficientizarea producţie de cartof

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare
pentru Cartof şi Sfeclă de Zahăr (INCDCSZ)
Braşov
Agricultura de precizie -
o cale pentru eficientizarea
producţie de cartof
Gh. OLTEANU, Isabela PUIU, A. BEKÖ, A. GHINEA

Tendinţe importante în societatea modernă
• Globalizarea
• Individualizarea (specializarea)
• Utilizarea căilor moderne de comunicare (ICT)
• Accentul pe societatea civilă
• Promovarea intereselor consumatorilor
• Accentul pe etică şi valori

Omenirea se confruntă cu trei probleme majore,
generatoare de conflicte
- Creşterea demografică;
- Limitarea resurselor de hrană;
- Schimbările climatice globale;
- Poluarea şi deteriorarea mediului
înconjurător.
Agricultura ultimilor ani, performanţele realizate în
ţările dezvoltate, tehnologiile puse în joc,
prefigurează agricultura viitorului.
Agricultura de precizie se înscrie ca o metodologie
nouă (un nou sistem de agricultură), care ar putea
fi cheia rezolvării multor probleme actuale.

Pericolele semnalate în cultura plantelor
care justifică promovare Agriculturii de Precizie
Utilizarea soiurilor neadaptate condiţiilor specifice din ţara noastră,
Desfiinţarea unităţilor specializate,
Dereglarea sistemului naţional de producere a seminţelor,
Utilizarea de către producătorii particulari, într-o proporţie
însemnată a unui material de sămânţă necertificat.
Nivelul ridicat al preţurilor la inputurile din agricultură
(îngrăşăminte, pesticide, carburanţi, echipamente, utilaje agricole,
dobânzi bancare ridicate)
Producătorii nu finanţează cultura pentru producţii optime
economic.
Mutaţiile climatice produse în ultima vreme în ţara noastră.
Desconsiderarea variaţiei spaţiale a resurselor de climă şi sol în
zonarea culturilor agricole.
Trecerea culturii plantelor în proporţie de 94% la producătorii
particulari nespecializaţi.

PRINCIPALII FACTORI DE PRODUCŢIE
1. Factorii biologici legaţi de:
A = planta de cultură cu cele două componente:
• soiul; calitatea materialului de plantat.
B = organismele concurente din mediul de cultură:
• buruieni, agenţi patogeni (viruşi, bacterii, ciuperci);
• dăunători animali (nematozi, insecte, etc.).
2. Factori de creştere – mediul în care plantele cresc şi se
dezvoltă:
A = factori climatici:
• radiaţia solară; temperatura; precipitaţiile.
B = factori de sol:
• structura; umiditatea; fertilitatea solului
3. Factori socio-economici şi tehnologici legaţi de:
A = sistemul de producţie:
• Forma de organizare; Motivaţia pe care o avem
pentru producţie,
B = starea economică:
• posibilităţile materiale de investiţii; profitabilitatea
culturii.
C = cunoaşterea şi posibilităţile de aplicare a tehnologiilor

1. Variabilitatea spaţială
- Schimbările fizice în câmp
(Tipul de sol, producţia, buruienile)
2. Variabilitatea temporală
- Schimbările fizice de la un an la altul
(Producţia, vremea)
3. Variabilitatea prognozată
- Prognoza diferă de realitate
(Producţia totală, bolile, vremea)
Definirea variabilităţii

Factorii care influenţează variabilitatea
spaţială şi temporală a solului
Topografia
Orografia
Starea Solului:
- Textura
- Compactarea
- Materia Organică
- pH
-Fertilitatea
- Umiditatea
* Precipitaţii
* Irigaţii / Desecări
* Rezerva de apă din sol

Factorii care influenţează variabilitatea
spaţială si temporală a producţilor
Soiuri / Hibrizi
Data de plantare
Bolile
Insectele
Buruienile
Radiaţia Solară
Stresul climatic
Perioada de uscăciune
Vântul
Ingheţul
Topografia
Starea Solului:
- Textura
- Compactarea
- Materia Organică
- pH
-Fertilitatea
- Umiditatea
* Precipitaţii
* Irigaţii / Desecări
* Rezerva de apă din sol

OPORTUNITĂŢILE CARE AU FAVORIZAT APARIŢIA
AGRICULTURII DE PRECIZIE
Capacitatea de înţelegere a complexităţii sistemelor agricole;
(abordarea sistemică şi holistică)
Capacitatea de monitorizare a fenomenelor şi proceselor;
(automatizarea achiziţiilor de date)
Realizările în tehnicile de calcul
(hardware, software, fineware şi baze de date)
Perfecţionarea metodelor de calcul şi interpretarea;
(statistică, modelarea, simularea,
sistemele suport pentru decizie)
Dezvoltarea sistemelor informaţionale geografice; (GIS)
Apariţia şi dezvoltarea analizei statisticii spaţiale; (geostatistică)
Progresele în tehnicile spaţiale; (teledetecţia, GPS)
Realizările tehnice în perfecţionarea maşinilor agricole; (VRT)

Ce este
Agricultura de precizie ?
Managementul terenurilor agricole ţinând cont
de variaţia naturală, specifică a solurilor şi nu de
împărţirea administrativă a acestora
Farming by soil,
Soil-specific crop management,
Site-specific management for agricultural system,
Precision farming,
High-tech sustainable agriculture,
Farming by satellites,
Computer aided farming,
Spatially prescriptive farming

Scopul agriculturii de precizie:
De a optimiza utilizarea resurselor de sol, apă şi a
inputurilor chimice (îngrăşăminte şi pesticide) pe baze
specifice locale şi are ca obiective:
Obţinerea de producţii mari şi de calitate
Optimizarea profiturilor economice
Realizarea integrată a protecţiei mediului
Mărirea durabilităţii sistemelor agricole

Modele de simulare, Sisteme
Suport pentru Decizie şi
Sistemul Informatic Geografic
(GIS)
Componentele agriculturii de precizie:
Teledetecţia şi Sistemul de
Poziţionare Globală (GPS)
Hărţi de producţie şi
Aplicarea de precizie a
produselor chimice

FACTORII LIMITATIVI AI PRODUCŢIEI
(Resursele climatice, edafice, biologice, nutriţionale,
bolile, dăunătorii, buruieniele etc.)
AU O DISTRIBUŢIE (VARIABILITATE) SPAŢIALĂ
CONSECINŢĂ
MANAGEMENTUL DE PRECIZIE IMPUNE:
- Cunoaşterea
- Monitorizarea
- Modelarea
-Conducerea
VARIABILITĂŢII SPAŢIALE A RESURSELOR

Tipuri de senzori
Din punct de vedere al modului de măsurare:
- Senzori de contact
- Senzori de distanţă
Din punct de vedere al ţintei de măsurare:
- Senzori pentru monitorizarea stării
culturilor
- Senzori de climă
- Senzori pentru monitorizarea solului

Utilizarea senzorilor
în Agricultura de Precizie
1. MANAGEMENTUL DE PRECIZIE
- resurse de sol (fizice, chimice)
- starea culturilor în dinamică
2. AMELIORAREA DE PRECIZIE.
- Descrierea genitorilor fenotipic şi
metabolic în sistemul de selecţie bazat
pe markeri (MAS)

Clorofil Metru SPAD si HNT

CropScan

LCi Portable Photosynthesis System

Cercetarea, experimentarea si echiparea unui laborator mobil
si a sistemului de achizitie si prelucrarea automata a datelor de
fitoclimat din cultura cartofului

Cercetarea, experimentarea şi echiparea unui laborator mobil
şi a sistemului de achiziţie şi prelucrarea automată a datelor de
fitoclimat din cultura cartofului
1. Uşă acces
2, 3, 4, 5. Geamuri protecţie solară
6. Spălător condiţionat probe
7. Frigider păstrat probe
8. PC, monitor, imprimantă, sistem
achiziţie
9. Balanţă evapotranspiraţie
10. Spaţiu aparatură fiziologia
cartofului
11. Senzori (umiditate atmosferică,
durata de strălucire a soarelui,
direcţie şi viteză vânt, temperaturi
sol şi aer etc.)

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării
hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
OBIECTIVE:
• Realizarea unui sistem complex de măsurare în flux continuu a
conductivităţii electrice a solului în vederea trasării hărţilor de
electroconductivitate;
• Crearea unui sistem mecanic independent, portabil, suport al
dispozitivului electronic de măsurare a electroconductivităţii;
• Crearea sistemului de achiziţie şi procesare a datelor pentru
realizarea hărţilor de electroconductivitate a solului;
• Elaborarea metodei de măsurare a conductivităţii solului,
tehnologia de trasare a hărţilor de conductivitate electrică,
interpretarea agrochimică a rezultatelor şi utilizarea acestora în
managementul de precizie a culturii cartofului.

Porozitatea
Conţinutul
în apă
Conductibilitatea electrică
influenţată de următoarele proprietăţi ale solului:
Temperatura Capacitatea
de schimb
Conductibilitate
electrică
Nivelul
de salinitate
cationic

Veris ® 3100

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării
hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
s — distanţa dintre barele dispuse sub
pământ;
h — adâncimea sondelor îngropate;
I — curentul introdus între barele 1 şi 4;
U — tensiunea între barele 2 şi 3.

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării
hărîilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
Schema bloc a sitemului de achiziţii,
procesare date şi trasare hărţi
Sistem hidraulic de
asigurare a presiunii pe
electrozi
Laborator
procesare date şi
trasare hărţi
Tractor
Cadru
mobil
Sisteme cu electrozi de
măsurare
Sistem de achiziţii şi
stocare date
Generator
c.a. 400 Hz,
400 V
GPS

Măsurarea conductivităţii electrice a solului în vederea trasării
hărţilor CE prin utilizarea sistemului GPS, de achiziţie şi
prelucrare a datelor
• 1, 4. electrozi pentru
alimentarea cu energie electrică;
• 2, 3 - electrozi pentru
măsurarea tensiunii;
• 5, 6 - electrozi de măsurare a
tensiunii electrice la fundul cutiei.
S
Model experimental
1 2
v
v
A
d d d
I
3 4
o o
5 6
h
150 mm

Frequency
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conductibilitatea electrică (CE)
14
12
10
8
6
4
2
0
2,0
Min=1.49
Max=14.5
Med=9.73
DS=2.25
CV=28.6
3,0
4,0
Electric conductibility (EC) [mS]
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0

Frequency
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conţinutul de argilă
30
20
10
0
16,0
Min=16.9
Max=36.0
Med=31.4
DS=2.56
CV=
18,0
20,0
22,0
Clay content (%)
24,0
26,0
28,0
30,0
32,0
34,0
36,0

Frequency
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conţinutul de humus
14
12
10
8
6
4
2
0
Min=3.18
Max=5.33
Med=4.3
DS=0.56
CV=
3,25
3,50
3,75
Humic matter (HM) %
4,00
4,25
4,50
4,75
5,00
5,25

Frequency
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conţinutul de azot
10
8
6
4
2
0
Min=2.75
Max=4.77
Med=9.73
DS=0.53
CV=
Nitrogen %
2,75 2,88 3,00 3,13 3,25 3,38 3,50 3,63 3,75 3,88 4,00 4,13 4,25 4,38 4,50 4,63 4,75

Frequency
20
15
10
5
0
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conţinutul de fosfor
30,0
40,0
50,0
Phosphorus P-AL ppm
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
Min=26.0
Max=130.
0
Med=57.8
DS=22.89
CV=
110,0
120,0
130,0

Frequency
30
20
10
0
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Conţinutul de potasiu
100,0
110,0
120,0
Potassium K-AL ppm
130,0
140,0
150,0
160,0
Min=100.
0
Max=194.
0
Med=129.
0
DS=18.32
CV=
170,0
180,0
190,0

Frequency
12
10
8
6
4
2
0
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Suma bazelor
20,0
21,0
Total exchageable bases (SB) me/100 g soil
22,0
23,0
24,0
25,0
26,0
27,0
28,0
29,0
30,0
Min=19.7
Max=33.8
Med=9.73
DS=25.2
CV=
31,0
32,0
33,0
34,0

Frequency
40
30
20
10
0
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Hidrogenul schimbabil
Total exchangeable hydrogen (SH) me/100 g soil
Min=2.3
Max=4.6
Med=3.7
DS=0.43
CV=
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50

Frequency
14
12
10
Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Gradul de saturaţie în baze
8
6
4
2
0
81,0
Min=81.1
Max=91.5
Med=86.8
DS=2.14
CV=
82,0
83,0
Base-saturation percentage (V) %
84,0
85,0
86,0
87,0
88,0
89,0
90,0
91,0
92,0

Indici statistici şi interpolările Spline şi Kriging
pentru
Producţie

Compararea hărţilor obţinute prin interpolare
Kriging
PRODUCTIA CONDUCTIBILITATE
EL.
ARGILA HUMUS.
AZOT. FOSFOR POTASIU GRAD SATURATIE
BAZE

AEGIS
Analiza spaţială a datelor georeferenţiate
G I S
podo.
MODELE DE
SIMULARE
Hărţi
agrochimice
SISTEME SUPORT PENTRU
DECIZIE (DSS)
Hărţi
topo.
Hărţi utilizare teren
Hărţi
HARTA CU SCHEMA DE
FERTILIZARE
Producţie
Utilizare NPK
Factorii de risc
Date Topo
Date utilizare
Date pedo
Date agroch.

MulŢumesc