Kezelésizóna-lehatárolási módszerek összehasonlítása hozamtérképpel és ellenőrzése talajmintavétellel

Precíziós gazdálkodás alatt már rég nem a technikáról, gépekről vagy eszközökről beszélünk, hanem az egész folyamatot átölelő technológiáról, amely adatgyűjtéssel kezdődik és a tőszámbeállításon, helyspecifikus kijuttatáson át az elérhető legnagyobb tápanyagprofittal zárul. A precíziós mezőgazdasági rendszerek egyik kulcskomponense a változékonyság mérése és megértése. Már egy adott táblán belül is beszélhetünk térbeli és időbeli változókról, melyek jelentős hatással lehetnek a mezőgazdasági termelésre. A hozam, a tábla topográfiai adottságai, a talaj termékenysége, fizikai és kémiai tulajdonságai, a növény változékonysága, a különböző nemkívánatos faktorok, mint a betegségek vagy egyéb károk, illetve a kezelések különbözősége mind befolyásolják a termelés eredményességét. A különféle precíziós módszerek sikeressége is a megfelelő mennyiségű és minőségű információn alapul, minél több információ van a birtokunkban, annál eredményesebben használhatjuk ki a precíziós gazdálkodás eszközeit. Mivel számos különböző módszertan található jelenleg a precíziós piacon, így jogosan merülhet fel a kérdés, hogy melyik módszert válasszuk, illetve mit is takarnak tulajdonképpen az egyes technológiák?

Kísérleti eredmények

Ennek megválaszolására tettünk kísérletet, amikor is hat különböző zónalehatárolási, mintavételezési és vizsgálati technológiát hasonlítottunk össze egy 36,5 hektáros mezőgazdasági táblán Somogy-megyében.

A tábla kiválasztásánál fontos szempont volt a heterogenitás, így egy meglehetősen változékony tábla került mintázásra, mind talajtípusbeli mind pedig domborzatbeli különbségekkel.

1. ábra: Különböző módszereken alapuló zónalehatárolások

A vizsgálat 6 különböző módszeren alapult; műholdképeken alapuló 1, illetve 5 éves átlag vegetációs index, kontakt és két nem kontakt elektromágneses indukción alapuló készülékek által mért vezetőképesség, aktuális évi hozamtérkép, valamint a hagyományos 5 hektáros rácsháló alapú talaj mintavételezés.

A különböző zónalehatárolási módszereket egybevetve az eredmények igen változatosnak bizonyultak, így az összehasonlíthatóság érdekében mindegyik módszert a 2017-es hozamtérképpel hasonlítottuk össze. Az ábrán a 6 különböző zónalehatárolási módszer látható, melyek alá a 2017-es hozamtérkép adatai kerültek, kivéve a kontakt talajszkenner esetében ahol is a mért vezetőképesség látható.

2. ábra: Domborzat térképe, pirossal a magasan fekvő területek1

Általánosságban elmondható, hogy szinte mindegyik módszer hasznos adatokat szolgáltatott a tábla változékonyságának megismerésében, azonban fontos, hogy helyesen tudjuk értelmezni, illetve kezelni a kapott információt.

Az egy éves hozamtérképen alapuló zónalehatárolás legnagyobb hiányossága, hogy csak az adott évet reprezentálja, így a 2017-es kultúrát és a tavalyi száraz évet lehet elsősorban elemezni vele. Azt viszont megfigyelhetjük, hogy a hozamadatok jól visszaadják a domborzat változékonyságát. A magasabb fekvésű területeken alacsonyabb, míg a tábla mélyen terülő részein jóval magasabb hozamot mérhetünk.

3. ábra: Kontroll talajminták a táblán belül

A hagyományos 5 hektáros zónalehatárolás során képzett rácsháló alapú mintavételezés nem bizonyult precíziós tápanyaggazdálkodás tervezéshez megfelelő módszernek, a rácsháló által lehatárolt zónák egyáltalán nem adják vissza a hozam által kialakított különbözőségeket a tábla egyes részei között. A módszer legnagyobb problémája, hogy nem veszi figyelembe a táblán belüli változatosságot, ami azt eredményezi, hogy egymástól igen különböző tulajdonságú részek is egy zónán belülre kerülnek. Mivel a zónák eredményei átlagolásra kerülnek így az abból számolt tápanyag igények is egy átlagos értékeket reprezentálnak. Ezen sok esetben tovább ront a rácsháló centroidjaihoz hozzárendelt tápanyagigény majd annak egyszerű geostatisztikai módszerrel való kiterjesztése, mely az alacsony mintaszám miatt a legtöbb esetben pontatlan adatokat szolgáltat.

4. ábra: Átlag vegetációs indexen alapuló lehatárolás a kontroll talajmintákkal

A műholdképekből számolt NDVI értékeken alapuló zónalehatárolás megvalósult mind az adott év adatait, mind pedig az elmúlt öt év átlag adatait felhasználva. A management zónák kialakítása a hasonló NDVI értékkel rendelkező foltok lehatárolásával valósult meg. Ha összevetjük az éves hozamtérképpel, lényegesen jobb korrelációt figyelhetünk meg.

A hagyományos, illetve a műholdas módszerek mellett a másik igen elterjedt, talaj vezetőképességen alapuló zónalehatárolásokat is kipróbáltuk, a kontakt és a nem-kontakt elektromágneses indukción alapuló technológiák segítségével. Az utóbbi nem kontakt megoldás két azonos típusú berendezés segítségével valósult meg. A két azonos elven működő berendezés által kirajzolt térképeket a két különböző időpontban tett mérés ellenére igen hasonló mintázatot eredményezett, azonban igen csekély hasonlóságot mutat a hozamtérképpel. A kialakított zónák mérete nagyon változatos a két mérés alapján, egészen a 0,22 hektártól a 17,14 hektáros zónáig terjed. A módszer alapján a tábla körülbelül fele egy homogén egység, melyen belül azonos kijuttatás és beavatkozás szükséges.

5. ábra: Nem-kontakt szkenner által egy zónába sorolt talajminták

A kontakt módszer esetében a mért elektromos vezetőképesség mintázata már sokkal jobban kirajzolja a hozamtérkép alapján is kimutatott eltéréseket a táblán belül. Azt azonban érdemes megfigyelni, hogy mind a sekély, mind a mély mérés esetében a tábla hozam szempontjából legjobb és leggyengébb területe egy kategóriába esik. A talajszkenneres megoldások legnagyobb hátránya, hogy csupán pár talaj paraméter alapján alakítja ki a zónákat és nem komplex környezetként kezeli a területet, holott például a domborzati tulajdonságok fontos információkat hordoznak magukban. Utalhatnak a táblán belüli nedvességgazdálkodásra, így akár a magasabb terméspotenciálú területekről, ahol a talajnedvesség egy szárazabb évben is rendelkezésre áll a növények számára, továbbá a domborzatmodell és a hozamtérkép számos hasonlóságot mutat.

A különböző talajmintavételezések mellett az adatok értelmezése érdekében 2 katéna mentén 10 db a táblán belül kiválasztott talajszelvény került megvizsgálásra. Ezáltal megfigyelhetővé vált, hogy egy adott zónán belül, mennyire változatos talajok fordultak elő. Ez még egy plusz forrás a különböző zónalehatárolások helyességének megítélésében, illetve a módszerek még jobb, alaposabb megértésének érdekében.

Mind típusában, mind fizikai és kémiai tulajdonságaiban igen eltérő talajok kerültek a felszínre a mintázás során. A domborzat és ennek következményeként jelentkező erózió a táblán belül kolluviális talaj akkumulációt eredményezett a lejtő alján elterülő részeken. A vállakon, illetve a legmeredekebb lejtőkön földeskopár típusokat lehetett fellelni. A képen szembetűnő vöröses árnyalatú rétegek agyagbemosódásos genetikai szintek. Ezek mellet a tábla jelentős részén a löszös alapkőzeten kialakult mezőségi jellegű talajok találhatók, melyek különböző mértékben erodálódtak.

Az átlag NDVI értékeken alapuló térkép sikeresen elkülönítette az egymástól igen eltérő talajtípusokat, mely az ábrán is jól megfigyelhető.

A talajszkennerek által lehatárolt zónákban igen nagy eséllyel találkoztunk egymástól eltérő talajtípusokkal, amint azt a következő talajminták is mutatják. A képen található talajok a talajszkenneres térképek egy ugyan azon zónáin belülről származnak.

Jól látható, hogy jelentős különbségek voltak talajtípus tekintetében az egyes zónákon belül. Mely vélhetően a termőképességet is jelentősen befolyásolja, mint ahogy azt a hozamtérkép is mutatja.

A kontakt berendezéssel mért elektromos vezetőképesség már sokkal jobban kirajzolja a hozamtérkép alapján is kimutatott eltéréseket a táblán belül. Az eszköz mind a sekély, mind a mélyebb rétegekben elvégezte a vezetőképesség mérését. Ha ismét megvizsgáljuk a talajszelvényeinket láthatjuk, hogy a kontakt EC mérő esetében is megfigyelhető lényegesen eltérő talajtípusok egy kategóriába sorolása, melyek egy több paraméter mérésére képes kontakt eszköz esetében valószínűleg helyesen elkülönültek volna.

A helyspecifikus kijuttatáson alapuló precíziós mezőgazdaság alapja az adat. A helyesen megválasztott adatforrás és az abból származtatott információ pontossága határozza meg a későbbi kijuttatás sikerességét. A jelenleg szolgáltatási szinten rendelkezésre álló adatgyűjtési módszerek különböző mértékben alkalmasak arra, hogy kiinduló adatként szolgáljanak a rendszer felépítésére. A hagyományos 5 hektáros mintavétel, illetve annak gyakorlati megvalósítása, mely tradicionálisan nem a modern precíziós rendszerekhez lett kifejlesztve igen korlátozottan alkalmas precíz kijuttatás tervezéshez, ez alól kivétel lehet a nagy méretű, talajtípus és mikrodomborzat szempontjából is homogén területek, melyek a tapasztalat szerint korlátozottan fordulnak elő hazánkban.

6. ábra: Kontakt talajszkenner és a kontroll talajminták

A hozamtérképek több éves adatsor és jól beállított, kalibrált hozamtérképező esetén a leghasznosabb elemei a precíziós gazdálkodásnak, nem csupán a tervezési fázisban, hanem a zóna szintű profit elemzés esetén is. Sok esetben azonban nem áll rendelkezésre ilyen mennyiségű, vagy minőségű adat, azonban ez a műholdképek felhasználásával helyettesíthető, így kisebb anyagi ráfordítással és az archív adatoknak köszönhetően, viszonylag rövid idő alatt kiépíthető egy precíziós tápanyag-utánpótlási rendszer.

Veres Zsófia, Bűdi Károly, Tóth Gergely, Dr. Láng Vince