افزایش 8 درصدی راندمان برنج با 20 درصد کود کمتر: کوددهی با نرخ متغیر بر اساس داده های پهپاد چند طیفی

افزایش راندمان برنج با پهپادهای کشاورزی DJI

برنج، یکی از غلات اصلی و پایه و اساس رژیم غذایی بیش از نیمی از جمعیت جهان، نقشی حیاتی در امنیت غذایی و اقتصاد جهانی ایفا می کند. در میان انواع مختلف برنج، برنج کوشیهیکاری ژاپنی به دلیل طعم و کیفیت استثنایی خود به عنوان “مروارید سفید” شناخته می شود. با این حال، کاشت این نوع برنج با چالش هایی همراه است، از جمله عملکرد پایین تر در مقایسه با برخی از انواع دیگر برنج. در این مقاله کوددهی با نرخ متغیر مزارع برنج به کمک پهپادهای چند طیفی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

در این میان، برنج هوشيجيرى به عنوان جایگزینی مقرون به صرفه تر برای برنج کوشیهیکاری ظهور کرده است. این نوع برنج علاوه بر مقاومت بیشتر در برابر بیماری ها، از عملکرد بالاتری نیز برخوردار است. با این حال، مانند هر محصول کشاورزی، بهینه سازی روش های کاشت و کوددهی با نرخ متغیر متناسب با نیاز برای دستیابی به حداکثر عملکرد و کیفیت ضروری است.

راه کار نوآورانه: استفاده از پهپاد چند طیفی

در اینجا، کوددهی با نرخ متغیر با استفاده از پهپادهای کشاورزی DJI به عنوان راه حلی نوآورانه برای افزایش راندمان برنج هوشيجيرى و سایر انواع برنج معرفی می شود. این روش نوین با استفاده از فناوری های پیشرفته، کود را به طور دقیق و متناسب با نیازهای خاص هر بخش از مزرعه اعمال می کند، به طوری که نه تنها به افزایش عملکرد و کیفیت برنج کمک می کند، بلکه مصرف کود را نیز به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

مطالعات متعدد نشان داده اند که کوددهی با نرخ متغیر با پهپادهای کشاورزی DJI می تواند منجر به افزایش 8 درصدی راندمان برنج با 20 درصد کود کمتر شود. این امر نه تنها به نفع کشاورزان و افزایش سود آنهاست، بلکه به حفظ محیط زیست نیز کمک می کند، زیرا مصرف بیش از حد کود می تواند منجر به آلودگی آب و خاک شود.

در ادامه این مقاله، به بررسی جزئیات این روش نوین، از جمله مزایای آن، نحوه عملکرد و نتایج مطالعات انجام شده در این زمینه می پردازیم. همچنین، به بررسی چالش های پیش رو و چشم انداز آینده این فناوری در صنعت کشاورزی خواهیم پرداخت.

مطالعه موردی: افزایش راندمان برنج هوشيجيرى در شهر کایزو، استان گیفو، ژاپن

برای بررسی اثربخشی کوددهی با نرخ متغیر با پهپادهای کشاورزی DJI، مطالعه ای در شهر کایزو، استان گیفو، ژاپن انجام شد. این منطقه به دلیل تولید برنج هوشيجيرى با کیفیت بالا شناخته شده است. در این مطالعه، دو قطعه زمین با اندازه مشابه برای مقایسه دو روش کوددهی انتخاب شدند.

قطعه زمین اول:

• مساحت: 3.11 هکتار
• روش کوددهی: نرخ متغیر
• کود مورد استفاده: MIX20، کود مرکب با 20 درصد نیتروژن
• روش اعمال کود: پهپاد کشاورزی DJI T30
• پارامترهای کوددهی:
  • نرخ پاشش متغیر:
    • نرخ رشد خوب: 75 کیلوگرم در هکتار
    • نرخ متوسط: 100 کیلوگرم در هکتار
    • نرخ رشد ضعیف: 125 کیلوگرم در هکتار
  • سرعت پرواز: 13.8 کیلومتر در ساعت
  • سرعت چرخش پره: 700 دور در دقیقه
  • ارتفاع پرواز: 2 متر

قطعه زمین دوم:

• مساحت: 3.43 هکتار
• روش کوددهی: نرخ ثابت
• کود مورد استفاده: MIX20، کود مرکب با 20 درصد نیتروژن
• روش اعمال کود: پهپاد کشاورزی DJI T30
• پارامترهای کوددهی:
  • حداکثر نرخ پاشش: 100.1 کیلوگرم در هکتار
  • سرعت پرواز: 25.2 کیلومتر در ساعت
  • سرعت چرخش پره: 700 دور در دقیقه
  • ارتفاع پرواز: 2 متر

نقشه برداری از زمین

در اولین مرحله، از پهپاد چند طیفی DJI P4M برای نقشه برداری دقیق از هر دو قطعه زمین استفاده شد. این پهپاد مجهز به دوربین های تخصصی است که می توانند تصاویر با وضوح بالا را در طیف های مختلف نوری، از جمله نور مرئی، مادون قرمز نزدیک و باندهای طیفی دیگر، ثبت کنند.

با استفاده از تصاویر جمع آوری شده، نرم افزار DJI Terra برای پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها به کار گرفته شد. این نرم افزار با به کارگیری الگوریتم های پیشرفته، نقشه های دقیقی از سلامت و رشد گیاهان در هر نقطه از مزرعه ایجاد کرد. این نقشه ها به عنوان مبنای تعیین نرخ پاشش کود در هر بخش از مزرعه در روش کوددهی با نرخ متغیر مورد استفاده قرار گرفتند.

پهپاد چند طیفی: چشم بینای کشاورزی نوین

پهپادهای چند طیفی، ابزارهای قدرتمندی هستند که در قلب انقلاب کشاورزی نوین قرار دارند. این پهپادها با مجهز بودن به دوربین های تخصصی، قادر به جمع آوری داده های دقیق و با جزئیات بالا از مزارع و باغ ها هستند. این داده ها، که در طیف های مختلف نوری از جمله نور مرئی، مادون قرمز نزدیک و باندهای طیفی دیگر ثبت می شوند، اطلاعات ارزشمندی در مورد سلامت و رشد گیاهان، وجود آفات و بیماری ها، وضعیت خاک و سایر پارامترهای کلیدی برای کشاورزان ارائه می دهند.

مزایای استفاده از پهپادهای چند طیفی در کشاورزی

• نقشه برداری دقیق از مزارع: پهپادهای چند طیفی می توانند در مدت زمان کوتاهی مساحت های وسیعی را نقشه برداری کنند و تصاویری با وضوح بالا از کل مزرعه ارائه دهند. این تصاویر به کشاورزان کمک می کند تا به طور دقیق از وضعیت هر بخش از مزرعه خود آگاه شوند.
• تشخیص زودهنگام آفات و بیماری ها: با تجزیه و تحلیل تصاویر جمع آوری شده توسط پهپادهای چند طیفی، می توان آفات و بیماری ها را در مراحل اولیه شناسایی کرد. این امر به کشاورزان کمک می کند تا اقدامات پیشگیرانه لازم را انجام داده و از خسارات ناشی از این عوامل جلوگیری کنند.
• بهینه سازی مصرف کود و سموم: با استفاده از اطلاعات به دست آمده از پهپادهای چند طیفی، می توان میزان کود و سموم مورد نیاز هر بخش از مزرعه را به طور دقیق تعیین کرد. این امر به کشاورزان کمک می کند تا از مصرف بیش از حد این مواد جلوگیری کرده و در عین حال، حداکثر بهره برداری را از آنها داشته باشند.
• مدیریت آبیاری: پهپادهای چند طیفی می توانند به کشاورزان در مدیریت آبیاری مزارع خود کمک کنند. با استفاده از تصاویر جمع آوری شده توسط این پهپادها، می توان میزان رطوبت خاک را در هر بخش از مزرعه اندازه گیری کرد و از هدر رفتن آب جلوگیری کرد.
• افزایش راندمان و سودآوری: استفاده از پهپادهای چند طیفی می تواند به طور قابل توجهی راندمان و سودآوری کشاورزی را افزایش دهد. این امر به دلیل صرفه جویی در زمان، هزینه، و منابع، و همچنین افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی است.

کاربردهای پهپادهای چند طیفی در کشاورزی

• نقشه برداری از سلامت گیاهان: این نقشه ها به کشاورزان کمک می کند تا به طور دقیق از وضعیت رشد گیاهان در هر بخش از مزرعه خود آگاه شوند.
• تشخیص آفات و بیماری ها: پهپادهای چند طیفی می توانند آفات و بیماری ها را در مراحل اولیه شناسایی کنند و به کشاورزان در کنترل آنها کمک کنند.
• بهینه سازی مصرف کود و سموم: پهپادها می توانند به کشاورزان در تعیین دقیق میزان کود و سموم مورد نیاز هر بخش از مزرعه کمک کنند.
• مدیریت آبیاری: پهپادها می توانند به کشاورزان در مدیریت آبیاری مزارع خود و جلوگیری از هدر رفتن آب کمک کنند.
• محاسبه شاخص های گیاهی: پهپادها می توانند شاخص های مختلف گیاهی مانند NDVI و GNDVI را محاسبه کنند که اطلاعات ارزشمندی در مورد سلامت و رشد گیاهان ارائه می دهند.
• نظارت بر رشد محصولات: پهپادها می توانند به طور مداوم بر رشد محصولات نظارت کرده و به کشاورزان در شناسایی و حل مشکلات احتمالی کمک کنند.

پهپادهای چند طیفی، ابزاری ضروری برای کشاورزی آینده

با توجه به مزایا و کاربردهای گسترده پهپادهای چند طیفی، این فناوری به عنوان ابزاری ضروری برای کشاورزی آینده شناخته می شود. استفاده از این پهپادها می تواند به کشاورزان در افزایش راندمان، سودآوری و پایداری فعالیت های خود کمک کند و در نهایت منجر به تولید غذای بیشتر و باکیفیت تر برای جمعیت رو به رشد جهان شود.

کوددهی با نرخ متغیر با پهپاد

با استفاده از اطلاعات به دست آمده از نقشه برداری، پهپاد کشاورزی DJI T30 برای پاشش کود به صورت دقیق و متناسب با نیازهای هر بخش از مزرعه برنامه ریزی شد. در قطعه زمین با نرخ متغیر، نرخ پاشش کود بر اساس نقشه های سلامت گیاهان تنظیم شده بود، به طوری که مناطق با رشد ضعیف کود بیشتری دریافت می کردند و در مقابل، در مناطق با رشد خوب، میزان کود کمتری پاشیده می شد.

این روش در مقابل روش سنتی کوددهی با نرخ ثابت، که در آن میزان کود به طور یکنواخت در کل مزرعه پاشیده می شود، مزایای قابل توجهی داشت. در روش سنتی، بخش هایی از مزرعه که به طور طبیعی از سلامت و رشد بالایی برخوردار بودند، بیش از حد کود دریافت می کردند، که نه تنها اتلاف منابع بود، بلکه می توانست منجر به آلودگی محیط زیست نیز شود.

نتایج کود دهی با نرخ متغیر

دو هفته پس از انجام کوددهی، تفاوت قابل توجهی در ظاهر و سلامت گیاهان در دو قطعه زمین مشاهده شد. در قطعه زمین با نرخ متغیر، رنگ گیاهان در تصاویر RGB، NDVI و GNDVI به طور یکنواخت تر توزیع شده بود، که نشان دهنده رشد و یکنواختی بیشتر گیاهان بود.

در زمان برداشت، نتایج شگفت انگیز بود. با وجود استفاده از 20 درصد کود کمتر در قطعه زمین با نرخ متغیر، این مزرعه 8 درصد برنج بیشتر از قطعه زمین با نرخ ثابت تولید کرد.

جدول مقایسه نتایج

پارامتر	قطعه زمین با نرخ متغیر	قطعه زمین با نرخ ثابت
مساحت	3.11 هکتار	3.43 هکتار
روش کوددهی	نرخ متغیر	نرخ ثابت
کود مورد استفاده	MIX20 (20% نیتروژن)	MIX20 (20% نیتروژن)
روش اعمال کود	پهپاد DJI T30	پهپاد DJI T30
میزان کود مصرفی	302.8 لیتر	371.9 لیتر
هزینه کود	22296 ین	24829 ین
عملکرد	31591 کیلوگرم (10157.88 کیلوگرم در هکتار)	32176 کیلوگرم (9380.76 کیلوگرم در هکتار)
تاریخ برداشت	2022.09.28	2022.09.29

مزایای کوددهی با نرخ متغیر

• کاهش مصرف کود: 20 درصد کود کمتر در مقایسه با روش سنتی
• افزایش عملکرد: 8 درصد برنج بیشتر
• بهبود کیفیت برنج: رنگ و طعم بهتر
• کاهش آلودگی محیط زیست: مصرف کمتر کود، آلودگی آب و خاک را کاهش می دهد
• افزایش کارایی: صرفه جویی در زمان و هزینه
• کاهش کار بدنی: نیاز به نیروی کار کمتر

نتیجه گیری

مطالعه موردی انجام شده در شهر کایزو، استان گیفو، ژاپن، به طور قاطع نشان داد که کوددهی با نرخ متغیر با استفاده از پهپادهای کشاورزی DJI می تواند به طور قابل توجهی راندمان برنج هوشيجيرى را افزایش دهد. این روش نه تنها به نفع کشاورزان و افزایش سود آنهاست، بلکه به حفظ محیط زیست نیز کمک می کند.

با توجه به نتایج مثبت این مطالعه، انتظار می رود که استفاده از این فناوری نوین در آینده در صنعت کشاورزی به طور فزاینده ای گسترش یابد.

مرجع