För drygt 25 år sedan, en massflödessensor parad med GPS skulle för alltid förändra hur bönder såg på sina åkrar. Äktenskapet gav dem möjligheten att relatera skördad spannmål till ett område på en åker och börja generera
avkastningskartor.
"Eftersom bönder insåg hur mycket avkastningsvariation som verkligen förekom på deras fält, plötsligt tog precisionsjordbruk fart, säger Scott Shearer, professor, Ohio State University.
Ungefär vid samma tidpunkt, produktutveckling baserad på intresse för att känna av markens bördighet när du var på väg fick också fart.
"Vår första produkt var en pH-mätare för jorden som mätte fläckar på fältet där majs var hämmat och stressat, säger Mike Thurow, som grundade Spectrum Technologies 1987. "Genom åren, mycket har förändrats i branschen."
I dag, sensorer – både på och av utrustning – mäter otaliga attribut för att hjälpa jordbrukare att maximera avkastningen med minimala resurser. Över och under marken, sensorer kan avgöra när mer downforce behövs, definiera när en gröda är törstig, upptäcka en sjukdom innan lesioner ens dyker upp på bladen, eller vägleda hur kemikalier appliceras.
"Sensorer ger fler ögon i kritiska områden, säger Jesse Haecker, global planter, besprutning, och näringsämnesapplikator affärschef för John Deere. "Till exempel, de 300 sensorerna på John Deeres självgående sprutor mäter temperatur, vindhastighet, markhastighet, spruttryck, flöde, och förändringar i terrängen för att rikta kemiska tillämpningar under varierande förhållanden."
En känsla för sensorer
Jordbruk baserat på sensorer blir allt viktigare. Att ha förmågan att exakt övervaka variationer i fält och fatta beslut baserade på data förändrar hur bönder sköter sin verksamhet.
"Förtroendet för att ha data för att fatta beslut är en enorm värdepunkt, säger John Gates, VP för produkt, CropX. "Vi kan i princip utöka en bondes upplevelse så att när han råkar ut för en ovanlig situation som är mindre bekant, han har en pålitlig, gissningsfri informationskälla om hur man hanterar det."
Med Internet of Things (IoT)-strategier tar form, maskin- och fältinformation som kommer från otaliga sensorer utvecklas snabbt. Den första frågan Matt Darr ställer kring IoT är, "Försöker vi lära oss om vetenskapen om växtodling eller påverka växtodlingen under en enda säsong?
"Att kunna förutsäga och reagera under säsong är ett helt annat värdeförslag än att kunna visa varför ett resultat inträffade i slutet av året, ” säger professorn vid Iowa State University. "Producenter har röstat med sitt checkhäfte om och om igen. De kommer att betala för resultatbaserade lösningar men är tveksamma till att betala för lösningar som bara levererar kunskap utan åtgärd.”
Haecker säger att det definitivt finns fler tekniker på marknaden som samlar in data än det finns de som förstår informationen. "Vi måste gå bortom 'Sensorn säger detta' till 'Vad ska jag vidta?' "
En bondes beslut att anta, Gates säger, handlar ofta om hur han kan använda teknik som en möjliggörare för att bli mer lönsam. "Det kommer alltid att finnas intressanta verktyg på marknaden, men vad kommer att drabba en bondes plånbok just nu?" han frågar.
Det är något Shearer tror att markavkänningsindustrin har brottats med. "Områden som nära infraröd reflektanssensorer har mognat till där vi kan mäta innehållet av organiskt material på språng, " han säger. "Tyvärr, Hittills har vi inte upplevt samma start när det gäller att mäta marknäringsnivåer."
Darr kämpar med värdet av fältinstallerade sensorer för ledningsbeslut. "De har en konkurrerande fråga om skalbarhet för att komma till samplingsupplösningar som är viktiga samtidigt som de bekämpar verkliga problem med logistik kring placering och fysik förknippade med kraftbehov i stående grödor."
Innovationer som Teralytics trådlösa sond, Shearer säger, kan vända på det. Dess 26 sensorer ger detaljerad jordkvalitetsdata, inklusive jordfuktighet, salthalt, och NPK på tre olika djup, samt luftning, andning, lufttemperatur, ljus, och fuktighet. "Över tid, Jag tror att det kommer att ge bönderna en bra uppskattning av näringshalterna i deras jord, " han säger.
Det största steget framåt kommer att ske under marken, säger Tomer Tzach, CropX VD. "Det finns fortfarande mycket mer att lära sig om faktorer som bidrar till markens hälsa, " han säger, och tillägger att han också känner den skalbarheten, samt kostnad, är ett problem.
Slutspelet, Darr tror, är maskinmonterade lösningar som fångar och reagerar på data i realtid.
"Detta gör handlingsbar data walk-up redo för producenter och mycket lättare att implementera, " han säger, lägga till det medan maskinbaserad avkänning
är svårare än alternativen, i slutändan ger det mer värdefulla möjligheter att direkt påverka ekonomin för en gård under ett givet år.
Snart, Trimbles Wade Stewart antar att den största adoptionen vi kommer att se är i realtidsjustering. Några exempel är möjligheten att justera ditt planteringsdjup när du är på språng baserat på tillgänglig fukt, att ha ett sätt att dynamiskt ändra jordbearbetning baserat på packning, och att kunna ändra vinkeln på din skiva baserat på mängden rester.
"Det här är metoder som verkligen gör verksamheten bättre, men de är klara bakom kulisserna, ” säger ag divisionens marknadschef.
Sensorer på jobbet
Informationen som Brandon Hunt samlar in på sin gård i västra Kentucky hjälper inte bara att identifiera effektivitet som leder till högre produktivitet och lönsamhet utan också sänker insatskostnaderna och optimerar användningen av gödningsmedel. "Jag vet att tekniken kommer att göra oss bättre, men det är mycket enklare samtal när det är integrerat i vårt befintliga system."
Han gör också många "röktester" för att utvärdera en teknik innan han hoppar ombord. Till exempel, han tillbringade fem år med att testa Trimbles GreenSeeker på vete. Börjar med några hektar, Hunt lade till fler tunnland bara när tekniken validerades. (Se "Sensing Across the Acres" för att lära dig hur Hunt använder andra sensorer.)
"Det handlar om att bevisa att tekniken gör en operatör så effektiv som möjligt, och varje dollar som investeras i verksamheten maximeras, säger Stewart. "Det kommer aldrig att förändras."
Att förstå avkastningen på investeringen för sensorer som försöker få information om grödor kan vara svårfångade, säger Darr. "Inom växtskydd, vi måste producera en ROI som genererar tillräcklig avkastning för att övervinna både produkt- och applikationskostnader."
IoT-lösningar för att identifiera ogräs, insekt, och sjukdomsproblem måste inte bara vara tillräckligt exakta för att upptäcka utbrottet, men också tillräckligt specifik för att förutsäga om behandlingen kommer att skapa en positiv ROI. "Inom många områden saknar vi helt enkelt den grundläggande agronomiska expertisen för att exakt identifiera dessa brytpunkter mellan skadedjurstryck och garanterad positiv ROI om de behandlas, säger Darr.
Vi måste också komma till en punkt där vi kan utföra på återkommande basis, säger Shearer. "Det enda jokertecknet har alltid varit vädret. Om jag visste vad vädret skulle bli, det skulle göra det mycket lättare att hantera kväve.”
Det är också därför en väderstation på gården har blivit ett viktigt verktyg.
"Det ger verkligen en bonde makt, säger Thurow. "Vi ser mer intensiva regnhändelser, och ett åskväder kan förändra spelet. En väderstation på gården ger honom ett annat perspektiv på vad Moder Natur levererar och hur han kan ändra sina planer."
Ansluta prickarna
När sensortekniken fortsätter att utvecklas, det är osannolikt att en mätning kommer att kunna svara på alla frågor som en bonde kan ha. "Kraften kommer från att kombinera information på nya sätt, säger Gates.
För att uppnå det, anslutning är nyckeln.
"När det gäller att koppla all denna information via morgondagens internet, vår bransch har en enorm utmaning framför sig, " säger Haecker. "Sensorer som finns på utrustningen eller ombord, bearbetningsförmåga, och molninfrastruktur … det är många saker som måste gå ihop.”
Känner över tunnlanden
Planteringsmaskin:DeltaForce
Brandon Hunts planteringskärl (Case IH 2140, Case IH 2150, och Kinze 3660) är utrustade med Precision Planting-teknik. Medan data från planteringsmaskinerna låter honom veta hur bra var och en presterar, Hunt tar det mesta ifrån DeltaForce. Downforce-systemet styr och justerar trycket direkt baserat på förändrade markförhållanden. Detta ger rätt plantdjup varje gång oavsett fältförhållanden.
Planteringsmaskin:TrueTracker
På grund av de böljande kullarna och sidosluttningarna har Brandon Hunt att kämpa med i västra Kentucky, hålla sig på sin vägledning när man planterar majs i remsan kan vara
en utmaning.
Ett redskaps efterföljande fel kan vara fem till tio gånger traktorns styrningsfel, enligt Scott Shearer, professor, Ohio State University. "Beroende på operationen, det redskapet kan vandra från sida till sida en hel del, " han säger.
Genom att använda TMX-2050 TrueTracker, aktiva styrbara drag, och CenterPoint RTX, Hunt kan upprepade gånger placera planteringsmaskinen till inom 1 tum varje gång.
"Vi gör allt vi kan för att hålla den planteringsmaskinen i mitten av remsan 100 % av tiden, " han säger.
Dock, Shearer noterar, implementera styrsystem är verkligen ännu inte en stöttepelare i ag främst på grund av kostnaden.
Väderstation:WatchDog 2900ET
En WatchDog 2900ET väderstation matar data direkt in i Hunt Farms bevattningskontrollplattform.
Mittpivoter:AquaSpy
Brandon Hunt har använt både vattenmärkes- och kapacitansbaserade sensorer för att mäta markfuktigheten på sina bevattnade hektar. Till skillnad från vattenstämpelsensorn, som mäter markfuktigheten på en enda plats, den kapacitansbaserade sensorn mäter markfuktighet och marktemperatur var fjärde tum längs sondens längd.
"Medan vattenstämpelsensorerna, som placerades vid 12, 24, och 36 tum, fungerade bra, Jag letade efter något annat, " han säger.
För ett par år sedan började Hunt använda AquaSpy-sonder på 13 mittpunkter. AquaSpy är en 48-tums sond utrustad med sensorer var fjärde tum som utvärderar fukt, näringsämnen, och temperatur. Sonden skickar realtidsdata till Hunt, som han kan komma åt via en smartphone, läsplatta, eller bärbar dator.
"Det finns ett par saker jag trodde att vi fick bättre genom att gå med AquaSpy, säger Hunt. "Först, Jag får se rotdjupet när det växer under hela säsongen eftersom den kapacitansbaserade sensorn ser var rötter transporterar bort fukt. Jag vet om rötter är grunda eller om de är djupt i jorden som de borde vara.”
Andra, realtidsdata är mycket enkel. "Jag behöver inte gräva mycket eller interpolera, säger Hunt. "Eftersom informationen är lätt att förstå, Jag kan fatta mer lägliga beslut om när jag ska bevattna baserat på vad jag visas."
Kombinera:Avkastningsdata
"Vi har samlat in avkastningsdata under lång tid. Det är fortfarande ganska kraftfull information eftersom det är vår måttenhet vid skörd, säger Brandon Hunt. "Bra avkastningsdata kvantifierar alla saker vi gör."
Avkastningsdata är ytterligare ett lager av information som hjälper till att avgöra vilka hybrider som kommer att planteras nästa säsong. Det hjälper också Hunt att utvärdera vinsterna i strip-till och verifiera hur bra han klarade av att hantera fuktsonder och sina 13 centrumpivoter.
Exakt positionering
När Brandon Hunt arbetar för att förbättra lönsamheten, strip-till har blivit en god lösning. Förutom att optimera avkastningen, praktiken sänker bränsle- och arbetskostnaderna. Det finns också agronomiska fördelar.
Strip-till låter Kentucky-bonden placera näringsämnen precis där de behövs. Det håller skörderester på plats över mycket av jorden,
vilket minskar erosion och ökar vatteninfiltrationen. Mer organiskt material bevaras, och koldioxid finns kvar i jorden.
"Vatteninfiltration är verkligen viktigt vid odling av majs, säger Hunt, som också odlar sojabönor och vete. "Varhelst vi inte har vattenhållande kapacitet på grund av grund matjord, strip-till har gjort det möjligt för mig att göra en större
bensintank."
Övningen kräver också en hög nivå av noggrannhet och repeterbarhet.
"Ett syfte med strip-till är att skapa en kvalitetssåbädd. Det är önskvärt att placera fröet längs mitten av bädden för att maximera avkastningspotentialen, säger John Fulton, professor, Ohio State University. "Forskning visar att frö som placeras i kanten av remsan eller utanför remsan minskar skörden. Så det är viktigt att använda samma AB-linjer och en GNSS-korrigeringstjänst med hög precision."
Blandar RTK och RTX
Hunt Farms började använda RTK och installerade basstationer 2003 när det gick över till autostyrning. I dag, den sub-tums noggrannhet säkerställer att hans yield-till HDC strip-till-maskin och planteringsmaskiner är exakt inriktade, så frö placeras i mitten av remsan.
Medan RTK har bevisat sitt värde, Hunt började nyligen uppleva
signalförlust i vissa delar av sin operation. För att kompensera problemet, han prenumererade på Trimbles CenterPoint RTX. I dag, han använder båda.
"Med den satellitlevererade korrigeringstjänsten, du har en sub-tums noggrannhet på mindre än två minuter, säger Michael Bruno, kanalprogramledare, Trimble.
När Hunt arbetar för att banda gödselmedel i remsan, pålitlig noggrannhet är ännu viktigare. "Det finns en avkastningsstraff beroende på var den raden är planterad i förhållande till var centrum av fertilitetsbandet är, " han förklarar.
Exakt positionering är hörnstenen i precision ag. Men hur exakt är tillräckligt korrekt?
"Det handlar verkligen om operatörens uppfattning. Beroende på vilken operation du utför, vi har rekommendationer om hur noggrann du bör vara, säger Bruno. ”Jordbruk handlar om marginal. Det som verkar vara en marginell ökning av noggrannheten kan verkligen påverka resultatet."
Till exempel, om du kombinerar vete och 6 tum av knivbalken inte skär skörden, det är ingen stor sak i ett pass. Om du gör 100 pass under fem säsonger, det lägger sig.
"Över tid, att avfall skulle ha mer än kompenserat kostnaden för högre noggrannhet samtidigt som verksamheten effektiviserats. Du kan använda samma exempel på en spruta, en gödselapplicering, eller någon del av jordbearbetningsutrustning. Jordbearbetning är förmodligen den största, speciellt om du tränar konventionell till, säger Bruno. "När bönder försöker mer exakta tjänster, det är osannolikt att de kommer att flytta tillbaka ner i noggrannhetskedjan. Noggrannhet är beroendeframkallande."
I sista hand, om du vill göra mer intensiv förvaltning, det är där högre noggrannhet kommer att löna sig.
"Målet är att få varje bonde i den lösning som bäst passar hans verksamhet och budget, säger Wade Stewart, marknadschef, ag division, Trimble.
Revolutionerande anläggningsförvaltning
Bildbaserade sensorer med artificiell intelligens bakom sig är ett koncept som Scott Shearer tror kan revolutionera hur bönder sköter sina grödor. See &Spray är det första tecknet på en påtaglig applikation inom jordbruket, säger professorn vid Ohio State University.
Utvecklad av Blue River Technology, Se &Spray sammanför kameror, datorer, och artificiell intelligens för att känna igen varje växt och bestämma rätt behandling för varje, ständigt lärande allt eftersom. Med stor noggrannhet, robotmunstycken riktar sig mot oönskade växter i realtid när sprutan passerar genom fältet, applicera en herbicid samtidigt som man undviker grödan eller områden utan ogräs.
Förvärvades av John Deere 2017, Tekniken identifierar för närvarande skillnaderna mellan bomullsväxter och ogräs av många arter och storlekar. Den har även testats i sojabönor.
Deere vill ha en bred uppsättning exempel för att den artificiella intelligensen ska lära sig hur ett ogräs ser ut och hur det inte ser ut, så See &Spray testas för närvarande i mellanvästern såväl som andra delar av världen på ytterligare grödor. Denna rika intelligens kommer att påskynda distributionen på flera marknader, säger Julian Sanchez, direktör, framväxande teknologi, John Deere.
"Ett system som kan vara mycket selektivt och bara träffa ett område som verkligen behöver det kan leda till 50 % till 60 % besparingar enbart på kemikalier, säger Sanchez. "När vi kommer dit vi kan göra det efter uppkomsten, vi kommer att se en besparing på 90 %.”
"Om du tittar på värdet av genetiskt modifierade grödor, det är i herbicidresistens, säger Shearer. "Om John Deere framgångsrikt implementerar tekniken i stor skala, 50 % av värdet av genetiskt modifierade grödor kan avdunsta. Det är en game changer."
När väl bevisat, Shearer tror att John Deere kommer att flytta tekniken till områden som näringsbrist och sjukdomsdetektering.
