기술 혁신으로 비료 효율성 향상

Jul 26, 2023

계절별 항공 이미지와 센서 기반 시스템을 사용하여 작물의 질소 요구량을 관리하는 것이 획기적인 변화가 되었습니다.

2023년 3월 16일

특히 질소와 인과 같은 환경 문제와 함께 비료 가격과 가용성으로 인해 농부들은 인색한 접근 방식으로 작물 영양분을 관리하게 되었습니다. 생산자는 모든 방울이 중요하기를 원합니다.

이러한 영양 관리는 관개 옥수수의 경우 더욱 중요해집니다. 그러나 고맙게도 지난 몇 년 동안 이전에는 볼 수 없었던 수준으로 관수 효율성을 높이기 위해 획기적인 새로운 기술이 개발되었습니다.

Jackson Stansell이 설립한 네브래스카 기반 Sentinel Fertigation과 같은 센서 기반 비료 관리 시스템을 사용하는 것은 오늘날 일부 생산자가 실제로 적용되는 총 질소를 거의 절반으로 줄이면서 여전히 유사한 수확량을 얻을 수 있을 정도로 발전했습니다.

Nebraska Extension 정밀 농업 엔지니어인 Joe Luck은 비료 가격을 고려하면 큰 문제라고 말합니다. 지난 4년 동안 약 20개 분야에 걸쳐 연구한 결과, 분야를 통과하는 고청소 기계에 장착된 센서와 비교해도 중앙 피벗을 사용한 관비를 통해 질소를 적용하는 센서 기반 시스템은 질소 사용량을 0.55~0.65파운드로 줄였습니다. 생산된 옥수수 1부셸당 N(비료로 적용)이 발생한다고 Luck은 말합니다.

Luck은 “우리가 이를 가능하게 한 것은 반드시 변동금리 때문은 아닙니다.”라고 말합니다. “현재 작물 N 상태를 타이밍과 측정하는 것입니다. 우리는 종종 예측된 비율에 초점을 맞추는데 이는 괜찮습니다. 하지만 제 생각에는 작물 수요와 흡수량을 더 잘 맞추기 때문에 시간을 더 잘 맞추고 센서를 사용하면 더 많은 이점을 얻을 수 있다고 생각합니다.”

수년 동안 연구자들은 제철에 작물에 숟가락으로 영양분을 공급하는 것이 가을이나 성장 시즌 초기에 비료를 미리 투입하는 것보다 훨씬 우수하다는 것을 알고 있었습니다. 왜냐하면 식물에 필요한 것만 적용하기 때문입니다.

센서 기반 관비 또는 제철 영양분 적용은 기본적으로 식물을 모니터링 도구로 사용하여 생산자에게 영양분이 필요할 때를 알려준다고 Luck은 말합니다. “이제 우리는 격일로 항공 이미지를 얻을 수 있으므로 질소 스트레스가 어떤 것인지 알 수 있습니다.”라고 그는 말합니다.

예를 들어 작년에 V6와 R3 사이의 질소가 필요할 때 운영자에게 알려주기 위해 식물을 생물학적 센서로 사용하면 단지 96파운드의 비료를 적용한 N으로 에이커당 277부셸의 옥수수를 생산할 수 있다고 Luck은 말합니다.

“사람들은 충격을 받았습니다.”라고 그는 말합니다. 수확량을 포기하지 않고도 “일부 밭에서는 에이커당 최대 95달러를 절약했습니다”. 이제 Central Platte NRD와 같은 천연자원 지구에서도 이러한 기술이 해당 지역의 질소 사용을 줄이고 지하수 품질을 보호하는 데 도움이 될 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.

Sentinel Fertigation의 개발로 정점에 도달한 연구는 20년 이상 진행되어 왔습니다. 초기 연구는 휴대용 센서를 사용하여 개별 식물의 질소 스트레스를 결정했으며 프로젝트 SENSE로 알려진 것을 통해 발전했습니다.

Luck은 “오랫동안 이 방법은 노동 집약적이라는 장벽이 있었습니다.”라고 말했습니다. "그리고 포인트 데이터를 수집했기 때문에 측정한 옥수수 식물에 따라 판독값이 상당히 달라질 수 있었습니다."

그러나 2018년에 연구자들은 다중 스펙트럼 이미지를 제공하는 UAV 센서 또는 위성 데이터를 사용하여 퍼즐의 원격 감지 조각을 이해하기 시작했습니다. 이제는 기술의 진정한 혁신을 가능하게 하는 옥수수 벨트 위로 매일 비행이 이루어지고 있습니다.

Stansell은 2017년 네브래스카 대학에서 여름 인턴십을 하면서 현장 평가를 통해 호밀 덮개 작물에 따른 작물 질소 요구량을 관리하는 일을 했습니다. 이 연구에서는 Luck이 언급한 휴대용 센서와 드론에 장착된 카메라를 사용했습니다.

이 연구는 그의 개념에 대한 아이디어를 Stansell에 심었습니다. 그의 석사 학위 연구에는 농장 연구를 통해 전 Nebraska Extension 토양 교육자였던 Brian Krienke의 상당한 공헌으로 개발된 센서 기반 관수 관리 프레임워크의 개발 및 검증이 포함되었습니다.