Forskarna som utvecklade det kallar sitt innovativa genombrott Scheduling Supervisory Control and Data Acquisition, eller ISSCADA. Det kan mycket väl kallas automatisk bevattning, eftersom systemet tillåter "tillföra rätt mängd vatten vid rätt tidpunkt och på rätt plats på ett fält, " förklarar Susan O'Shaughnessy, en jordbruksingenjör vid ARS Soil and Water Management Research Unit i Bushland, Texas.
O'Shaughnessy var en del av ett team av ingenjörer som skapade det trådlösa sensorbaserade beslutsstödssystemet som kunde hjälpa till att automatisera spridningsmängder till specifika områden på ett odlingsfält i farten med hjälp av realtidsdata på pivoter utrustade med variabel- rate irrigation (VRI) teknologi.
Bestäm vattningshastigheten efter plantans behov
Stor variation kan finnas inte bara i fältets terräng och jordsammansättning utan också i de enskilda växternas vattenbehov, påpekar Paul Colaizzi, som också ingick i ARS utvecklingsteam. Att applicera för mycket vatten kan uppmuntra läckage av näringsämnen under rotzonen, placera dem utanför växternas räckhåll och närmare underjordiska vattenförråd. Ovan jord, överskottsvatten skapar förutsättningar för ogräs och skadedjur att frodas. Övervattnade växter är benägna att stanna (falla omkull) och är mer sårbara för röta och andra sjukdomar.
"Bevattning med variabel hastighet kan göra det lättare att sprida vatten, utan onödig risk för undervatten, eller för att koncentrera vatten med mindre risk för övervattning, säger O’Shaughnessy.
Även om VRI-teknik är kommersiellt tillgänglig, det finns fortfarande kostnader, inlärningskurvor, och andra frågor i samband med att anta det, konstaterar forskarna.
"Dessa barriärer inkluderar behovet av höghastighetsinternet på landsbygden och mobiltjänst, avancerade jord-växt-atmosfär-modeller, lämpliga beslutsstödssystem, tillräckligt kraftfulla handdatorer, och trådlösa sensorer som kan överleva svåra fältförhållanden, säger O’Shaughnessy. "Dessa har kanske varit de mest svårlösta tekniska barriärerna hittills."
Hur de fick autovatten att fungera
ARS-teamets automatiserade system är kulmen på en mångfacetterad ansträngning för att övervinna dessa hinder. Teamets ansträngningar inkluderar inte bara att utveckla nya, trådlösa jordvattensensorer och växtkronatermometrar men även matematiska algoritmer. Med hjälp av data som erhållits från sensorerna, Algoritmerna skapar dagliga odlingsstressindex och tröskelnivåer som kan integreras med färgkodade, kartor för geografiska informationssystem (GIS). GIS-kartorna visar var, när, och hur mycket du ska bevattna eller om du ska avstå från bevattning.
I fältförsök med majs, bomull, durra, och sojabönor, ISSCADA-kontrollerade pivoter utförda såväl som pivoter som hade programmerats manuellt av teamet. Tester av ISSCADA under olika förhållanden pågår också på andra ARS-forskningsplatser i Missouri, Mississippi, och South Carolina.
Forskarna samarbetar med tre företag (Valmont, Dynamax, och Acclima) för att förfina det bevattningsschemaläggningssystem som de har utvecklat och för att integrera det med befintliga VRI-system. Enligt ett kooperativt forsknings- och utvecklingsavtal, "vi utvecklar ett mjukvarupaket som integrerar sensornätverkssystemen med VRI-hårdvara så att bönder enkelt kan använda systemet för precisionsbevattning, ” förklarar O’Shaughnessy. Ett anslag från USDA National Institute of Food and Agriculture finansierar också detta arbete.
Colaizzi förväntar sig att denna förmåga kommer att bli viktig, med tanke på den ökande konkurrensen utanför gården om vatten för bostäder, rekreation, kommunal, och andra användningsområden.
Med rätt verktyg till hands, du kan fatta bästa möjliga beslut.
"Så länge du odlar grödor och måste äta, vatten kommer att vara en av de viktigaste variablerna som ska hanteras – oavsett om det är mer skörd per droppe eller mindre droppe per gröda, säger Colazzi.
av Jan Suszkiw och Dave Mowitz, Chefredaktör
