I.

Mät

Monitorering av inomfältsvariationen på åkern med hjälp av teknologi

Vi kan följa åkerns tillstånd med hjälp av modern mätteknologi. Teknologin kommer ändå inte inom någon nära framtid att kunna ersätta odlarens egen odlingskunskap. Mätningarna ger odlaren en bättre uppfattning om den rådande situationen på åkern, vilket gör det lättare att fatta rätt beslut. Genom mätningarna kan odlaren också se effekten av de genomförda åtgärderna. En av de viktigaste uppgifterna i inledningsskedet är att bestämma var på åkerskiftet mätningarna ska göras. I det här avsnittet presenteras olika metoder för mätning ovanpå och nere i marken, samt hur de kan kombineras för att utveckla odlingen. I avsnittet nämns olika företag och märken på utrustning som exempel. Det lönar sig dock för odlare att själva bekanta sig med alla tillgängliga tjänster och produkter för att få en helhetsbild av utbudet.

Bild 1. När odlarna diskuterar precisionsodling, smart farming eller digitalteknik pratar de troligtvis inte om precis samma sak. Det som trasslar till diskussionen allra mest är att största delen av det digitala inte alls har något med åkermarken eller med platsspecifik observation och skötsel att göra – till och med våra telefonsamtal är ju numera digitala. Bild: Soja Sädeharju.
Bild 1. När odlarna diskuterar precisionsodling, smart farming eller digitalteknik pratar de troligtvis inte om precis samma sak. Det som trasslar till diskussionen allra mest är att största delen av det digitala inte alls har något med åkermarken eller med platsspecifik observation och skötsel att göra – till och med våra telefonsamtal är ju numera digitala. Bild: Soja Sädeharju.

Bild 1. När odlarna diskuterar precisionsodling, smart farming eller digitalteknik pratar de troligtvis inte om precis samma sak. Det som trasslar till diskussionen allra mest är att största delen av det digitala inte alls har något med åkermarken eller med platsspecifik observation och skötsel att göra – till och med våra telefonsamtal är ju numera digitala. Bild: Soja Sädeharju.

Missförstånd uppstår också till följd av att termerna är översättningar av engelskspråkiga uttryck, som ofta redan från början är diffusa. Största delen av jordbrukselektroniken handlar snarare om automation än digitalteknik, och automationen har i sig på olika sätt varit en central och oersättlig del av jordbruksarbetet redan i hundratals år. Automatstyrning är exempelvis som sådan inte platsanpassad odling och inte heller en förutsättning för precisionsodling, även om en odlare som fått smak på automatstyrningen knappast mera går med på att avstå från den. En digital eller mekanisk våg i torken ger däremot observationer som kan kopplas till en viss del av åkerskiftet för att därigenom utveckla de platsanpassade odlingsåtgärderna.

Även gamla metoder kan enkelt omvandlas till precisionsodling, och här är markkarteringen ett bra exempel. När ett jordprov samlas ihop från hela skiftet suddas variationerna ut, men prover som medvetet tas på olika ställen kan avslöja någonting väsentligt om situationen på skiftet.

Innan vi går igenom de olika mätteknikerna och metoderna finns det därför skäl att definiera själva ämnet lite noggrannare.

Varför mäter vi?

Den första orsaken till att vi mäter är för att utveckla odlingen. Varje odlare som utvecklar sin produktion strävar efter att odlingen ska bli bättre och hållbarare med tanke på miljön. Förbättringen kan ha att göra med skördenivån, skördens kvalitet eller odlingens lönsamhet.

Varje åker kan på sätt och vis ses som ett problem. När ett toppskifte kontinuerligt ger sju tons spannmålsskördar, är problemet att få ut det åttonde tonnet. Ett annat problem kan vara osäkerhet i fråga om hur nödvändig en viss åtgärd är, och att samma skörd eventuellt kunde produceras mer kostnadseffektivt.

Många odlare har som mål att maximera tillväxten och skörden. När en så stor skörd som möjligt produceras med regenerativa odlingsmetoder maximerar man samtidigt också kolbindningen. Det här förutsatt att det inte samtidigt försvinner mer kol från skiftet än vad som binds. Det organiska kolet förbättrar på samma gång markstrukturen, vattenhållningsförmågan och näringsförråden. I ett större perspektiv kan produktionen av en bra skörd på de befintliga åkrarna minska behovet av att röja ny odlingsmark i fjärran länder.

Genom att mäta får man fram någonting som man inte annars skulle se. Produktionen av åkerväxter är full av faktorer som är svåra att observera, såsom näringssituationen i åkern eller fukthalten i marken.

Den andra orsaken till att vi mäter är vår strävan efter att följa utvecklingen över tid. Fosforhalten sjunker eller stiger så småningom och fukthalten i marken förändras kontinuerligt till följd av avdunstning, nederbörd, avrinning och växternas vattenupptag. Bägge de ovannämnda faktorerna kan åtgärdas på olika sätt, men utan mätningar är det svårt att avgöra om åtgärderna är nödvändiga, för att inte tala om att konstatera effekterna av åtgärderna.

Inomfältsvariationen i växtligheten på en åker är i allmänhet stor, men samtidigt mycket svår att observera. En huvudregel är att en synnerligen svag del av växtbeståndet kan urskiljas med blotta ögat, medan en utomordentligt bra del ser likadan ut som en genomsnittlig. För att identifieringen av områden med olika skördenivå på åkern ska lyckas krävs i praktiken därför alltid teknologiska metoder.

Du kan inte styra det du inte mäter.

Peter Druckers motto om sambandet mellan att mäta och styra passar utmärkt som ledstjärna för en åkerodling som baserar sig på mer än bara gissningar. Om man till exempel vill förbättra skörden på sina skiften, kan man omöjligt veta vad som fungerar eller inte utan att mäta skördenivån.

Druckers motto innehåller också ett annat budskap: enbart mätningen förbättrar ännu ingenting, om den inte leder till förbättrade åtgärder. Ännu skarpare uttryckt lönar det sig inte att mäta sådant som man ändå inte tänker göra någonting åt, eftersom också mätningarna kostar. Själva mättekniken är en investering, men att behandla och dra slutsatser av mätresultaten kräver minst lika stora insatser. Om resurserna inte räcker till för det här, lönar det sig inte heller att skaffa mätutrustningen.

Hur borde mätningarna inriktas?

För att överföra mätningarna till praktiska åtgärder kan man se på inomfältsvariationen i skördenivån. Genom att inrikta mätningarna på de delar av skiftet som man redan vet är utmärkta, genomsnittliga och problematiska kan man jämföra resultaten omgående.

Bild 2. Ett objekt för mätningen kan vara till exempel det tryck som traktorn eller den bogserade utrustningen orsakar på marken. Bild: Soja Sädeharju.
Bild 2. Ett objekt för mätningen kan vara till exempel det tryck som traktorn eller den bogserade utrustningen orsakar på marken. Bild: Soja Sädeharju.

Bild 2. Ett objekt för mätningen kan vara till exempel det tryck som traktorn eller den bogserade utrustningen orsakar på marken. Bild: Soja Sädeharju.

Om man till exempel misstänker att åkermarkens densitet försvårar tillväxten, kan det vara besvärligt att jämföra ett enskilt mätresultat med normvärden i guiderna. Om man gör fler mätningar märker man att resultaten varierar mellan olika delar av åkern, och situationen blir än mer komplicerad. Följande tanke blir att man borde göra ett stort antal mätningar med jämna avstånd, men hur ska kartan över resultaten sedan tolkas?

En bättre metod är att identifiera områden där det växer bra, genomsnittligt och dåligt, och mäta densiteten separat för dessa. Om det visar sig att problemställena har högre densitet än de ställen där det växer bra, har man redan ringat in problemet. Det är också möjligt att de sämre delarnas densitet är jämbördig med de bättre, vilket i sin tur visar att densiteten inte är det primära problemet. Det här resultatet är också nyttigt, eftersom det styr fokus på de väsentliga faktorerna.

Inomfältsvariationen i skördenivå beror på faktorer i marken

För att växa behöver växterna fyra faktorer, förutom att det självfallet är till fördel om de får vara fria från sjukdomar och skadegörare. Ovanpå marken tar växterna till sig 1) solens strålning och 2) gaser (koldioxid och syre). Ur marken tar rötterna upp 3) vatten och 4) näringsämnen. Hela åkerskiftet får samma strålningsdos från solen (med undantag av skuggning från terrängen) och halterna av gaser ovanpå marken varierar inte nämnvärt, vilket betyder att orsakerna till skördevariationen måste hittas nere i marken.

Följande kedja av slutsatser sammanfattar det som vi inledningsvis har antagit:

  1. I växtbeståndet finns skördevariationer som inte kan observeras sensoriskt

  2. Skillnaderna mellan de bättre och sämre delarna av ett skifte beror på faktorer nere i marken

  3. Med hjälp av teknologin kan man identifiera goda, genomsnittliga och svaga områden i växtbeståndet

  4. Genom att inrikta mätningarna i marken på de här ställena kan man reda ut vad problemet är

Utgående från inomfältsvariationen i skördenivå kan man ta reda på hur de svaga områdena borde åtgärdas för att bli lika bra som de bästa, eller hur man kan sluta använda onödiga produktionsinsatser på dem. Variationen beror på faktorer nere i marken. Genom att observera växtbeståndet ovanpå marken får man reda på var på åkern mätningarna i marken borde göras. Teknologierna för observation av växtbeståndet och för mätning av markens egenskaper är därför kompletterande och inte konkurrerande.

Observation av växtbeståndet för att identifiera områdena

Genom att reda ut varför någon del av åkern producerar betydligt mer skörd än en annan, kan man alltså få reda på hur den svagare delen borde förbättras. Det första steget är därför att lokalisera de bättre och sämre delarna, och vem kan ge bättre information om den saken än växtligheten själv?

För att identifiera de bästa ställena behöver vi som sagt mätteknologi. Även om all teknik för identifiering av variationen i växtbeståndet sist och slutligen är användbar, finns det väsentliga skillnader mellan de olika metoderna.

Skördekartering

Skördekartering somgenomförs i samband med tröskningen är den överlägset bästa metoden för att mäta inomfältsvariationen, eftersom den bärgade skörden är just det som vi vill producera. Sett i relation till vad en ny skördetröska kostar är 3 000–8 000 euro för en skördemätare ingen orimlig kostnad. Man måste dock komma ihåg att mätningen medför extra arbete i samband med tröskningen, och att materialet dessutom ska behandlas och analyseras.

För att ge sig in på skördekartering måste odlaren ha en sann vilja att testa och experimentera med behandlingar, sorter och inställningar på sina åkrar. Skördekarteringen utgör dock grunden för den precisionsodling som snabbt blir allt allmännare, och där majsodlarna i USA går i spetsen för utvecklingen. Av dem använder redan 80 procent skördekartor som grund för sin odlingsplanering.

Bild 3. Sensorer som mäter skörden under tröskningen ger de bästa och mest exakta skördekartorna, men förutom den initiala kostnaden måste man också vara beredd på ett extra arbetsskede för mätningen och behandlingen av materialet. Bilder: Johannes Tiusanen.
Bild 3. Sensorer som mäter skörden under tröskningen ger de bästa och mest exakta skördekartorna, men förutom den initiala kostnaden måste man också vara beredd på ett extra arbetsskede för mätningen och behandlingen av materialet. Bilder: Johannes Tiusanen.

Bild 3. Sensorer som mäter skörden under tröskningen ger de bästa och mest exakta skördekartorna, men förutom den initiala kostnaden måste man också vara beredd på ett extra arbetsskede för mätningen och behandlingen av materialet. Bilder: Johannes Tiusanen.

Satellitbilder

Både grödsensorer och satelliter producerar ett vegetationsindex (NDVI) som baserar sig på hur vissa våglängder i solljuset absorberas i eller reflekteras från växtbeståndet. Klorofyll absorberar mycket av det synliga ljuset. Däremot reflekterar cellstrukturen i bladen bort nära infrarött ljus (NIR). Endast friska växtdelar reflekterar infrarött ljus: torra eller sjuka växter slutar använda sig av det synliga ljuset och börjar i stället absorbera det infraröda ljuset. Genom att jämföra mängden infrarött ljus som reflekteras från vegetationen och mängden synligt ljus, får man en uppskattning om mängden klorofyll, vilket ger en uppskattning om både växtbeståndets storlek och hälsa.

Prismässigt är materialet från den europeiska rymdorganisationens satelliter Sentinel-2 helt oslagbart, eftersom källmaterialet från de skattemedelsfinansierade satelliterna är gratis. Satellitbilderna och biomassakartor som sammanställts enligt informationen från det infraröda området kan studeras i gratistjänster som Sentinel Playground. Det finns också många avgiftsbelagda tjänster som baserar sig på samma material, men där materialet har förädlats till en mer lättanvänd form.

Fördelen med den här datakällan är att material redan har samlats in i mer än fem års tid. Det är därför möjligt att gå flera växtperioder bakåt i skiftets historia för att kontrollera om de sämre och bättre ställena är bestående, eller om de varierar enligt förhållandena under växtperioden.

Den bästa metoden för att identifiera avvikande delar av skiftet är att söka fram satellitbilden från den molnfria dag som ligger närmast höjdpunkten för biomassan. För spannmål är det här typiskt flaggbladsstadiet, och för vallväxter dagarna just före foderskörden. När växtbeståndet börjar mogna blir bilderna från det infraröda området snabbt och ojämnt blekare. En bild som har tagits under den frodigaste tiden är därför ett bättre alternativ än en bild från när axgången redan har inletts.

Bild 4. Biomassakartorna från de skattemedelsfinansierade satelliterna Sentinel-2 erbjuder en gratis metod för att identifiera inomfältsvariationen. Förutom att materialet är gratis finns det också att tillgå från flera växtperioder tillbaka. Bild: apps.sentinel-hub.com.
Bild 4. Biomassakartorna från de skattemedelsfinansierade satelliterna Sentinel-2 erbjuder en gratis metod för att identifiera inomfältsvariationen. Förutom att materialet är gratis finns det också att tillgå från flera växtperioder tillbaka. Bild: apps.sentinel-hub.com.

Bild 4. Biomassakartorna från de skattemedelsfinansierade satelliterna Sentinel-2 erbjuder en gratis metod för att identifiera inomfältsvariationen. Förutom att materialet är gratis finns det också att tillgå från flera växtperioder tillbaka. Bild: apps.sentinel-hub.com.

I jämförelse med skördekartering vid tröskningen har satellitbilderna vissa brister. För det första förbättrar en kraftig ogräsväxtlighet biomassan, trots att den sänker skörden. På satellitbilderna kan ogräsväxtligheten inte urskiljas. För det andra kan högsommaren vissa år vara mycket mulen, och de användbara bilderna är då begränsade till början av växtperioden. Trots att beståndet ser bra ut när flaggbladen har kommit fram, finns det ännu många faktorer som kan förstöra skörden. Om bildandet av fröskörd till exempel störs av växtsjukdomar i slutet av växtperioden, beror det här inte på produktivitetsfaktorer i marken.

Spannmålen behöver en betydande mängd vatten ännu när kärnorna mognar, och torka på sensommaren kan därför påverka skördebildningen mycket ojämnt. Inte heller det här kan observeras på biomassabilderna, men genom att kombinera satellitobservationerna med kartan från skördekarteringen kan man identifiera skiftesdelar där potentialen från högsommaren inte förverkligas i skörden. Den här observationen är i vilket fall som helst nyttig. Satellitbildernas kontinuitet över tid samt skördekartornas omutliga exakthet gör att de två teknikerna kompletterar varandra.

Grödsensorer

De optiska utrustningarna befinner sig i gränslandet mellan satellitbilder och skördekartering. Huvuddelen av de grödsensorer som monteras på åkerarbetsmaskinerna baserar sig på en motsvarande infraröd fotografering som satelliterna, men kan producera växtbeståndskartor med högre upplösning. Dessutom fungerar de också trots att himlen är mulen.

Den mest kända grödsensorn är N-sensor, som används vid ytspridning av gödsel för att reglera spridningsmängden enligt växtligheten under körning. Trots att N-sensorn ibland uppfattas som en synonym till precisionsodling, är det snarare fråga om automation än ett sätt att identifiera platsspecifika problem på åkern. Om odlaren till exempel anlitar en entreprenör för kompletteringsgödslingen, men inte gör sig besvär att begära och analysera de kartor som produceras, underlättar grödsensorerna inte på något sätt identifieringen av problemställena.

Bild 5. Den platsanpassade kompletteringsgödslingen genererar också en biomassakarta över växtligheten vid spridningstidpunkten. Kartan är lika pålitlig när det gäller att identifiera bättre och sämre områden som den övriga tekniken för optiska observationer av växtligheten. Kartan är nästan identiskt med den ovanstående Sentinel-2-satellitbilden från samma dag. Bild: Martti Yli-Kleemola och Johannes Tiusanen.
Bild 5. Den platsanpassade kompletteringsgödslingen genererar också en biomassakarta över växtligheten vid spridningstidpunkten. Kartan är lika pålitlig när det gäller att identifiera bättre och sämre områden som den övriga tekniken för optiska observationer av växtligheten. Kartan är nästan identiskt med den ovanstående Sentinel-2-satellitbilden från samma dag. Bild: Martti Yli-Kleemola och Johannes Tiusanen.

Bild 5. Den platsanpassade kompletteringsgödslingen genererar också en biomassakarta över växtligheten vid spridningstidpunkten. Kartan är lika pålitlig när det gäller att identifiera bättre och sämre områden som den övriga tekniken för optiska observationer av växtligheten. Kartan är nästan identiskt med den ovanstående Sentinel-2-satellitbilden från samma dag. Bild: Martti Yli-Kleemola och Johannes Tiusanen.

Drönare

De fjärrstyrda drönarna utgör en brokig och heterogen grupp av utrustning för fotografering av växtligheten. Autonoma robotflygplan är ännu inte tillåtna i Europa. En förmånlig drönare med filmkamera som kostar några hundralappar ger en grov översiktsbild ur fågelperspektiv, medan tyngre utrustning som är avsedd för multispektral kartläggning av stora områden kan kosta tiotusentals euro. Den allmänna uppfattningen är ändå att man på fotografier av det synliga ljusets spektrum endast kan identifiera problemställena, men för att identifiera en god växtlighet behövs observationer av det nära-infraröda området (NIR), som endast är möjliga med specialtillverkade kameror.

För närvarande pågår projekt där man samlar in exakta bilder av växtligheten genom att flyga lågt med en fotograferingshelikopter, och tillämpar maskininlärning för att identifiera de enskilda växternas utseende och deras samband med skördepotentialen. Sådana kommersiella tjänster får vi dock ännu vänta på.

De sämre ställena på ett skifte kan identifieras ungefärligt med blotta ögat, men de bästa ställena ser likadana ut som de genomsnittliga. Skördekartering på tröskan ger den bästa kartan över inomfältsvariationen, men satellit-, grödsensor- eller drönarbilder i det infraröda spektret, som tagits vid höjdpunkten för biomassan eller i flaggbladsstadiet, ger en lika bra bild av växtförhållandena på försommaren. Genom att kombinera skördekartering med fotografering får man dessutom information om på vilka delar av skiftet den slutliga utvecklingen av skörden brukar misslyckas.

Mätningar i åkermarken

Mätningsmetoderna kan grovt indelas i fyra olika grupper: 1) Provtagning, 2) Handmanövrerade mätare, 3) Markskanning och 4) Utrustning för kontinuerlig mätning, dvs. monitorering.

Provtagning

Provtagningen, markkarteringsproverna och den sensoriska bedömningen av jordhälsan behandlas i Kapitel 5 Sätt åkern i skick, avsnitt I. Att identifiera problemen samt nedan i avsnittet II. Observera. Provtagningen och den sensoriska bedömningen av åkermarken blir en del av de platsspecifika observationerna om man, i stället för det prov från hela skiftet som miljöersättningen förutsätter, tar en större mängd markkarteringsprover. Proverna inriktas på de växtplatser som enligt observationer av växtligheten har bedömts som goda, genomsnittliga och dåliga. Av markkarteringsresultaten kan man konstatera om det på de sämre växtplatserna förekommer sådana låga mullhalter eller näringsbrister som inte finns på de bättre platserna.

Om man till exempel noterar att platserna med högre fosforklass ger en bättre skörd, är det här inte enbart ett tecken på att fosforsituationen på de sämre platserna borde förbättras. Det kan också tyda på att det aktuella skiftet ger en god skörderespons av fosfor, vilket kan betyda att också de bättre platserna skulle gynnas av en ännu bättre fosforsituation. Det gäller att vara försiktig i sina tolkningar och diskutera slutsatserna med kolleger och sakkunniga.

Handmanövrerade mätare

Ett nyttigt mätinstrument på åkern är penetrometern. Den består av ett speciellt utformat spjut som mäter markens konindex, dvs. penetrationsmotstånd, när konen i spjutets spets trycks ner i marken. I sitt enklaste utförande har penetrometern bara en visare som visar det största motståndet. Ett allmänt riktvärde är att om konindex i fuktig mark överstiger 2 MPa, är marken så hård att det försvårar rottillväxten. Detta gäller dock inte för en direktsådd åker, eftersom det i mark som länge varit obearbetad finns stora porer, maskgångar och rotkanaler som går igenom det hårda skiktet.

Bild 6. En mekanisk Imants penetrometer och en elektronisk Fieldscout EC-900. Bilder: NH-Koneet Oy och Ammeenmäki Oy.
Bild 6. En mekanisk Imants penetrometer och en elektronisk Fieldscout EC-900. Bilder: NH-Koneet Oy och Ammeenmäki Oy.

Bild 6. En mekanisk Imants penetrometer och en elektronisk Fieldscout EC-900. Bilder: NH-Koneet Oy och Ammeenmäki Oy.

En elektronisk penetrometer registrerar automatiskt motståndet på olika djup och registrerar mätningens koordinater med hjälp av satellitbaserad positionsbestämning. Genom att undersöka de växtplatser som har bedömts som goda, genomsnittliga och dåliga kan man lätt ta fram material som visar eventuella skillnader i packningsgrad mellan de bättre och sämre delarna, och på vilket djup packningarna finns. Om packningen är lika stor på de respektive delarna kan den ändå utgöra ett problem i sig, men förklarar inte skillnaderna i skördenivå.

De handmanövrerade fuktsensorerna som till exempel TDR-sensorerna är vanliga inom trädgårdsproduktionen och vid skötseln av gräsmattor för idrottsändamål, men används tämligen sparsamt inom frilandsodlingen. En del av de här mätarna är också försedda med satellitbaserad positionsbestämning. Mätarens pris utgör inte ett hinder för att den skulle bli vanligare, men mätningen av ett stort område för hand är ansträngande, och ger dessutom bara en situationsbild av inomfältsvariationen i fukthalt. Fuktsituationen före och efter mätningen förblir höljd i dunkel, och den viktiga rotzonen är svår att komma åt med en handmanövrerad utrustning. En handmanövrerad fuktmätare kan ändå vara användbar till exempel för att kontrollera att åkern torkar upp jämnt på våren, om man misstänker att dräneringen inte fungerar.

Bild 7. Handmanövrerad Fieldscout TDR 150 markfuktmätare. Bild: Ammeenmäki Oy.
Bild 7. Handmanövrerad Fieldscout TDR 150 markfuktmätare. Bild: Ammeenmäki Oy.

Bild 7. Handmanövrerad Fieldscout TDR 150 markfuktmätare. Bild: Ammeenmäki Oy.

Mobil analysteknik för mätning av åkermarkens bördighet är på kommande. En del är så kallade mobila laboratorier, dvs. utrustning för att analysera ett jordprov direkt på åkern utan att det behöver skickas någonstans. Exempel på sådana är Agrocares.com och Nordetect.com. Andra fungerar så att ett mäthuvud trycks ned i marken och analysen sker utan att provet tas upp från åkern, till exempel Chrysalabs.com. Teknologin har utvecklats främst för industriella trädgårdar, där analyser görs dagligen, samt för utvecklingsländer där analysering av proverna på plats i praktiken är det enda möjliga alternativet.

I sporadisk användning är de här utrustningarna ännu inte kostnadseffektiva i jämförelse med att posta några jordprover per år. Inom en nära framtid kan de dock tänkas bli ett verktyg till exempel för växtodlingsrådgivare, som då genom att gå över åkern en gång kan göra en kartering av näringssituationen och mullhalten för de olika delarna. Den största fördelen med den här metoden kommer att vara möjligheten att lägga till mätpunkter redan under arbetets gång vartefter att mätningarna börjar ge information om åkerns platsspecifika egenskaper.

Markskanning

Mätning av markens egenskaper under körning kan göras med en mängd tekniker som länge har utvecklats i forskningsvärlden, men som först nu börjar överföras till den praktiska odlingen. Till skillnad från telemetrin, som bygger på satelliter och flygbilder, är markskannrarna utrustning som ska köras systematiskt över åkern.

Note

Tre slags skannrar

Ovanför marken: markradar eller spektrometer

Kräver markkontakt: elektrisk ledningsförmåga eller impedansmätningar

Bearbetar marken: skiv- eller mätbill

Genom att regelbundet mäta åkern med markradar får man reda på hur markskikten med avvikande elektrisk ledningsförmåga är placerade på skiftet. En gammastrålningsspektrometer kartlägger absorptionen av markens naturliga gammastrålning i ytskiktet på 20–30 cm. Analysen av de båda materialen innefattar alltid provtagning från lämpliga punkter, så att de egenskaper som observerats genom mätningen kan kalibreras mot exakta data om näringsämnen, mullhalt, jordart eller pH. Resultatet blir en karta över variationen hos den faktor som mätts, skillnader i matjordslagrets tjocklek eller urbergets djup.

Impedansmätning är en lite motsvarande mätmetod. Den kan genomföras genom att en mätkälke med hjul som är försedda med metallspetsar dras över åkern. Genom att mäta den elektriska ledningsförmågan mellan spetspar på olika avstånd kan man få motsvarande data om såväl ytjordens som alvens elektriska egenskaper som med en markradar.

Bild 8. Geocartas impedansmätning på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.
Bild 8. Geocartas impedansmätning på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.

Bild 8. Geocartas impedansmätning på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.

En markskanner som använder en mätbill kan ha funktioner för att mäta såväl de elektriska som de optiska egenskaperna i marken. Mellan skivorna eller sliderna mäts impedansen på samma sätt som ovan, men den optiska linsen som glider fram nere i marken kan också mäta kemiska egenskaper som motsvarar markens bördighet genom UV-, VIS- och/eller NIR-spektroskopi. En del av maskinerna är också försedda med system som tar jordprover med jämna mellanrum och analyserar dem under körningen.

Bild 9. En Veristech-markskanner i arbete på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.
Bild 9. En Veristech-markskanner i arbete på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.

Bild 9. En Veristech-markskanner i arbete på en stubbåker. Bild: Johannes Tiusanen.

Oavsett vilken teknik man använder är det bra att komma ihåg att markskanningen endast genererar en karta, som i sig inte är till någon större nytta. Om det till exempel visar sig att någon del av åkern har en högre elektrisk ledningsförmåga – är det bra eller dåligt? Är det till skada om någon del har högre lerhalt? Den egentliga nyttan av markskanningskartorna kommer först när man jämför dem med bilder av växtligheten och kan identifiera sambanden.

Monitorering

Mätare i kontinuerlig drift upphöjer mätningarna till en helt ny, mera dynamisk nivå. I stället för att enbart ge ett punktvärde genererar mätningen då en kurva, vars utveckling över tid ger en mycket större förståelse för åkermarkens situation och det som händer nere i marken.

De gårdsspecifika väderstationerna har länge kunnat kombineras med en fukthalts- eller temperatursensor i marken. Exempel på sådana är bland annat Meter Groups sensorer som säljs av Datasense. Av fukthaltskurvan framgår tydligt hur åkern värms upp på våren, hur den torkar upp och blir redo för bearbetning samt huruvida vattentillgången begränsar tillväxten. En enda mätpunkt per gård eller skifte ger ändå ingen bild av inomfältsvariationen.

För att få reda på inomfältsvariationen kan man använda s.k. loggers, dvs. dosor som ansluts till marksensorerna och registrerar data. En del av dessa måste tömmas på mätdata manuellt till exempel med Spectrum WatchDog, medan andra är försedda med radio som överför mätdata kontinuerligt. Exempel på en sådan är Onset HOBOnet. Dessa loggers måste oberoende installeras och tas bort två gånger under växtperioden för att möjliggöra åkerarbetena, eftersom monitoreringen ska göras inne i skiftet på ställen som identifierats utgående från växtligheten.

Bild 10. Spectrum WatchDog 1000 logger. Bild: Ammeenmäki Oy.
Bild 10. Spectrum WatchDog 1000 logger. Bild: Ammeenmäki Oy.

Bild 10. Spectrum WatchDog 1000 logger. Bild: Ammeenmäki Oy.

Genom att gräva ned trådlösa sensorer i marken på ställen som valts utgående från observationer av växligheten kan man kombinera fördelarna hos mätare i kontinuerlig drift och skanningar som ger ett stillbildsliknande resultat, och få en bild av skillnaderna mellan olika delar av åkern i realtid. Sensorerna kan dessutom lämnas kvar i marken i upp till tiotals år utan att de normala åkerarbetena påverkas, vilket gör att arbetskostnaderna för mätningarna faller bort. Åkrar har till och med alvluckrats med hjälp av automatstyrning utan att sensorerna har avlägsnats. En representant för sådana trådlösa sensorer är till exempel Soil Scout.

Sensorer som placerats på olika djup avslöjar bland annat skillnader i vattenuppsugningshastigheten, dikningens funktion, ansamlingen av smältvatten samt packningsrisken på grund av våta förhållanden. Planen för tilläggsgödslingen kan lätt justeras under växtperioden, om mätningarna visar att en del av skördepotentialen redan har förlorats till följd av torka. Temperaturdata kan användas för att tajma vårarbete såsom sådd och vårgödsling. Konstbevattning är så gott som omöjlig att utföra optimalt på basis av väderobservationerna, utan att man har en verklig bild av situationen i marken.

Via en webbtjänst kan mätdata också styras vidare till andra datasystem, förutsatt att de kan ta emot data från mätningarna i marken och kombinera dem med annat material.

Bild 11. Kurvorna från fukthaltssensorer som på basis av skördekartan har placerats på genomsnittliga, goda och svaga växtplatser visar under växtperioden huruvida fukthalten begränsar tillväxten, om dräneringen fungerar samt om markens ytprofil håller kvar regnvatten. På det aktuella skiftet förklarades den svaga skördebildningen på de svaga områdena av bristen på fukt i juli och augusti. Bilder: Soil Scout Oy.
Bild 11. Kurvorna från fukthaltssensorer som på basis av skördekartan har placerats på genomsnittliga, goda och svaga växtplatser visar under växtperioden huruvida fukthalten begränsar tillväxten, om dräneringen fungerar samt om markens ytprofil håller kvar regnvatten. På det aktuella skiftet förklarades den svaga skördebildningen på de svaga områdena av bristen på fukt i juli och augusti. Bilder: Soil Scout Oy.

Bild 11. Kurvorna från fukthaltssensorer som på basis av skördekartan har placerats på genomsnittliga, goda och svaga växtplatser visar under växtperioden huruvida fukthalten begränsar tillväxten, om dräneringen fungerar samt om markens ytprofil håller kvar regnvatten. På det aktuella skiftet förklarades den svaga skördebildningen på de svaga områdena av bristen på fukt i juli och augusti. Bilder: Soil Scout Oy.

Man uppskattar att cirka 200 företag runt om i världen år 2021 utvecklar system för administration av gårdsdata, och av dess arbetar cirka hälften med variable rate application (VRA), dvs. inomfältsvariation. Innan hanteringen av inomfältsvariationen kan bli en rutinmässig del av jordbruket på samma sätt som den skiftesvisa markkarteringen, måste dessa företag lyckas skapa en enkel tjänst som automatiskt jämför odlarens alla kartor och material sinsemellan och producerar konkreta resultat som stöd för iståndsättningen av åkern och regleringen av insatserna.

Det här betyder inte att arbetet inte redan nu skulle kunna göras manuellt. Tvärtom: den teknik som här beskrivits är kommersiellt tillgänglig och såtillvida färdig att tas i bruk, att man genom att jämföra resultaten med beståndsobservationer eller skördekartor kan identifiera de allvarligaste problemställena och själv klargöra hur de lämpligast kan åtgärdas. Även om utvecklingen inom en nära framtid kommer att göra den platsspecifika analysen ännu enklare, är det ändå värt att ta itu med det här arbetet så snart som möjligt.

Vissa av de ovannämnda teknikerna kan testas genom entreprenörer, andra kräver i sin tur investeringar i utrustning. Allt utmynnar i analyseringen av resultaten. Det är svårt att på förhand identifiera en enda metod som skulle vara mest kostnadseffektiv. När man som odlare har siktet inställt på framtiden gäller det i stället alltid att fundera på vilken ny teknik som är den nästa att prova på.

Next section
II. Observera