Godværsoperatørene

drone_cropped.jpg

Foto: Jon Schärer.

I 10 år har droner med avanserte kameraer svevet over åkeren hos NIBIO på Apelsvoll for å samle data til forskningsformål. Målet er å redusere miljøbelastningen, produsere mer mat og bedre bondens økonomi.

Hvor stor er avlingen før høsting, og hvor god er kvaliteten? Hvor i åkeren befinner ugraset seg? Trenger plantene mer eller mindre vann, gjødsel eller plantevernmidler?

Satellittbilder kan brukes for å få oversikt over større arealer. Sensorer og kamera montert på droner og bakkegående roboter kan gi detaljert informasjon om små områder innenfor samme åker.

Ved å kombinere flere sensorer er det mulig å finne ut hva som er status i åkeren og hva plantene trenger. Til slutt sendes prøver av avling fra aktuelle steder i åkeren til analyse i laboratorium.

0000.1994.jpeg
Droner kan blant annet brukes ta bilder av åkeren slik at forskerne kan se hvor ugraset er. Da kan traktoren programmeres med GPS-koordinater til å sprøyte akkurat der ugraset er, istedenfor å sprøyte hele åkeren. Foto: Krzysztof Kusnierek.

For eksempel kan droner med termiske kamera påvise soner i åkeren som er varmere enn omgivelsene. Plantene blir nemlig varme ved sykdom og stress. Informasjon fra andre sensorer kan bidra til å skille mellom ulike stressfaktorer som påvirker plantene.

- Det å ta i bruk ny teknologi for å gjøre ting miljøvennlig, samtidig som vi øker produksjonen er helt klart et viktig element i det grønne skiftet, sier seniorforsker og avdelingsleder for landbruksteknologi og systemanalyse, Audun Korsæth. Han har vært med siden starten.


Billigere og bedre teknologi

De siste årene har det blitt både enklere og billigere å skaffe informasjon fra lufta. Dessuten har dataene blitt mye mer detaljerte.

- Løftekapasisteten til helikopterdronene har økt, samtidig som det tekniske utstyrets vekt er mindre. Vi har nå mulighet til å fly med flere sensorer samtidig slik at vi får mye mer informasjon når vi først flyr, sier Korsæth.

I dag benytter forskerne på Apelsvoll for eksempel to hyperspektrale snapshot kamera som kan måle henholdsvis 32 og 25 fargebånd, mot vanlige fargebilders tre RGB-bånd.

- Det gir oss enormt mye mer informasjon i hver eneste piksel i bildet, sier Korsæth.

2014-06-09 12.01.04.jpg
Det er mye å tenke på før en dag ute i felt med droner. Alt det tekniske utstyret må sjekkes, kobles og transporteres. Foto: Tove Sundgren.

Godværslogistikk

Bruk av droner er en del av forskninga innen såkalt presisjonsjordbruk, et område som i Norge hadde sin spede start på Apelsvoll i 2001. Det oppsto tidlig et behov for å supplere målinger med håndholdt utstyr, med målinger fra større høyde.

I begynnelsen ble det gjort registreringer med en sensor montert i et Cessna-fly, der piloten kom hele veien fra Sverige for å gjennomføre oppdraget. Det gav gode oversiktsbilder men det var både dyrt og lite fleksibelt. Det var ofte vanskelig å få til en overflyvning akkurat når forskerne ville ha bilder av åkeren på bestemte stadier i vekstfasene til plantene. I tillegg var værmeldingen avgjørende for når flyet kunne bestilles. Været er fortsatt viktig, men nå er det som regel kortere vei fra forskerens kontor til målinger i åkeren. 

- Vi er godværsoperatører. Det må være finvær og riktig tid på dagen. Ikke fordi vi er fine på det og vil sole oss, men fordi vi er ute etter minst mulig «støy» i målingene. Det hender at det er skyer høyt oppe som vi nesten ikke ser, men de ser dessverre sensorene og da får vi skiftende lysforhold som påvirker dataene, sier Korsæth.

I felt markerer forskerne opp fysiske sorte og hvite kontrollpunkter i åkeren, deretter markeres disse som GPS-punkter i et dataprogram. Etter at dronen har samlet inn informasjon om feltet så kobles dataene sammen med GPS-koordinater. Slike GPS-koblede data kan for eksempel brukes til å få en nøyaktig oversikt over hvor i åkeren ugraset er. På den måten reduseres bruken av plantevernmidler, fordi det sprøytes presist der behovet er, og ikke over hele åkeren.

Flyr_over_korn.JPG
Sensorene som henger på dronen er sensitive for skiftende lysforhold. Skiftende skydekke er utfordrende. Da er det bedre med en tung grå dag, men det aller beste er klar himmel. Her en MD4-200 i 2007. Foto: Audun Korsæth.

Presisjonslandbruk er framtida

Presisjonslandbruk handler om nettopp presisjon. Det vil si å tilpasse behandlingen av jord og vekst etter behovet. Forskerne jobber med å estimere avlingsmengde, bekjempe rotugras (fleråring ugras), og sørge for mer presis vanning, gjødsling og bruk av plantevernmidler. Det forskes også på utvikling av plukkeroboter som kan høste bær og grønnsaker på en effektiv måte. Presisjonslandbruk handler om å skåne miljøet, produsere mer mat og bedre bondens økonomi.

Gjødsling etter behov øker utnyttelsesgraden av nitrogenet, noe som bidrar til en reduksjon av både klimagassutslipp og vannforurensing. Tilsvarende, når det gjelder plantevernmidler så sprøyter man bare akkurat der behovet er.

drone demo 2010 Audun_cropped.jpg
Audun Korsæth og Stein Ivar Øvergaard med en MD4-1000 i 2010. Foto: Jon Schärer.

Vannstress eller nitrogenmangel

En vanskelig problemstilling innen presisjonsjordbruk har vært å skille mellom når kornplanter trenger mer eller mindre nitrogen, og når den har fått for mye eller for lite vann. Vannstressede planter endrer fysisk karakter og ligner på planter som har fått for mye eller lite nitrogen. 

- Når kornplantene er utsatt for vannstress, for mye eller for lite vann, påvirkes spektralsignaturen. Det vil si hvordan planten ser ut når vi analyserer lysrefleksjoner fra åkeren, forklarer Korsæth.

I 2014 fant forskerne ved NIBIO Apelsvoll metoder for å skille mellom vannstress og behovet for nitrogengjødsel, ved hjelp av multispektrale målinger, både med og uten termisk kamera. Nå testes metodene videre, på flere steder og i flere kornarter. Dette kan bli viktig kunnskap i utviklingen av neste generasjons gjødselsensorer. Det vil si gjødselspredere som justerer gjødselmengden etter nitrogenbehovet, uten å bli lurt av om det er noen form for vannstress i åkeren ved gjødslingstidspunktet.

Målet er at mye av teknologien til slutt skal ende opp på bondens traktor, slik at sensorer skanner åkeren i sanntid og riktige tiltak settes inn umiddelbart. Slike sensorer finnes allerede for gjødselspredning, men forskerne jobber med å gjøre gjødslingen enda mer presis, få til riktigere sprøyting med plantevernmidler og bedre ugrashåndtering i åkeren.   

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.