Koeajojen analytiikka

Agronomit käyttävät koetulosten analytiikkaa arvioidakseen eri kasvilajikkeiden, viljelymenetelmien ja panoskäytäntöjen suorituskykyä, mukaan lukien muuttuvan annostelun (VRA) tulokset tarkkuusmaataloudessa. Keräämällä, analysoimalla ja tulkitsemalla peltokokeista syntyvää dataa tutkimajat saavat tietoa genetiikan, ympäristön ja johtamiskäytäntöjen vuorovaikutuksesta. Tämä tieto ohjaa kasvinhoitostrategioiden kehitystä, jotka optimoivat satopotentiaalin samalla kun minimoivat panoskäytön. Lisäksi koetulosten analytiikka mahdollistaa tarkkuusmaatalouskäytäntöjen tehokkuuden arvioinnin ja auttaa tunnistamaan sitkeitä kasvilajikkeita, jotka menestyvät monenlaisissa ja haastavissa olosuhteissa, mikä edistää ruokaturvaa.

Datan valmistelu

Tehokkaaseen koeanalytiikkaan tarvitaan muutamia tärkeitä aineistoja:

1. Satoaineisto: Tämä aineisto tallentaa sadon tiedot. Voimme tuoda tämän JohnDeere Operation Centeristä tai ladata sen manuaalisesti shapefile-muodossa tai konevalmistajan omassa formaattissa.

2. Käyttöaineisto (Application Dataset): Tämä on ratkaisevan tärkeä ymmärtääksemme pellolla toteutettua levitystä. Vähintään se sisältää attribuutteja kuten TargetRate, AppliedRate ja joitain koneeseen liittyviä mittareita. Kuten Satoaineiston kanssa, voimme tuoda sen myös JohnDeere Operation Centeristä tai ladata sen manuaalisesti shapefile-muodossa tai konevalmistajan omassa formaattissa.

3. vyöhykkeet/kokeet/plotit: Nämä näyttävät koesuunnitelman mukaiset levitysnopeudet, tarjoten näkymän kokeen suunnitteluun. Jos tällainen datakerros on saatavilla, lataamme sen shapefile-muodossa AsApplied/AsPlanted- tai Yield-kontrolleihin. Tämä varmistaa yhteensopivuuden EquationMapsien rakentamisen yhteydessä ja sujuvoittaa koeanalytiikkaa. Jos tällaista datakerrosta ei ole, Application-aineiston TargetRate-attribuutti voi toimia korvikkeena koekenttien arvioinneissa.

4. Historialliset pellon tuotantopotentiaalivyöhykkeet: Nämä vyöhykkeet on luonut GeoPard (yksityiskohdat ovat TÄSSÄ). Ne ovat hyödyllisiä analysoitaessa kokeita, jotka sijoittuvat alueille, joilla on johdonmukainen historiallinen tuottavuus. Tämä on erityisen hyödyllistä, kun kokeet ovat jakautuneet eri tuotantotasoltaan vaihteleville alueille.

Kun olemme koonneet nämä aineistot, seuraava vaihe on käynnistää koe-arviointiprosessi.

Datan yleiskatsaus

Seuraavat aineistot ovat käytettävissä talvehtivan vehnän 2023 kasvukaudelta:

• Satoaineisto, joka korostaa märkäpainon jakautumaa (Kuva 1)

Kuva 1 Alkuperäinen Satoaineisto

• Typpisuunnitelma (N34) VRA (150 kg/ha) sisältäen 2 koelohkoa (120 kg/ha ja 180 kg/ha)(Kuva 2)

Kuva 2 Typpisuunnitelma (N34) VRA koelohkoilla

• Käyttöaineisto, joka esittelee levitystilastoja (Kuva 3)

Kuva 3 Käyttöaineisto

• Historiallinen pellon tuottavuus (Kuva 4)

Kuva 4 Historiallinen pellon tuottavuus

Satoaineistoa ei ole kalibroitu: siellä toimi useita leikkuupuimureita, on käännöksiä ja puuttuvan datan jälkiä, ja kohinaa esiintyy. Suositellaan suorittamaan Sato-kalibrointi ja puhdistus parhaan tuloksen saavuttamiseksi. Vaiheittainen opas löytyy osoitteesta LINKKI.

Satoaineisto kalibroinnin ja puhdistuksen jälkeen on esitetty Kuva 5, yhdessä päivitettyjen tilastojen kanssa. Tätä aineistoa käytetään seuraavissa vaiheissa.

Kuva 5 Kalibroitu ja puhdistettu Satoaineisto

Konsepti

Tässä koeanalytiikan tavoitteena on määrittää pellolle tehokkain Typpimäärä (N34). On tunnistettu alueet, joilla typpimäärät ovat 120 kg/ha, 150 kg/ha ja 180 kg/ha. Tämä data on peräisin osittain Käyttöaineistosta ja osittain kalibroidusta Satoaineistosta.

Keskitymme analyysissämme kolmeen erilliseen vyöhykkeeseen:

• 120 kg/ha (merkitty koekenttäväyläksi)

• 150 kg/ha (pidetään päävyöhykkeenä)

• 180 kg/ha (toinen koekenttävyöhyke)

Lähestymistapamme sisältää seuraavat arvioinnit:

1. Suunnitelmaperusteinen: käyttäen suunniteltua muuttuvan annostelun levitystä (VRA) yhdistettynä kalibroituun satoon.

2. Toteutukseen perustuva: vertailu toteutuneen levitysdatan ja kalibroidun sadon välillä.

3. Toteutukseen perustuva ja historiallinen tuottavuus: vertailu toteutuneen levitysdatan ja kalibroidun sadon välillä päällekkäin historiallisten tuotantovyöhykkeiden kanssa.

Tämä systemaattinen lähestymistapa mahdollistaa typpikäsittelyn vaikutuksen kattavan arvioinnin sekä suunnitellun että toteutuneen levitysdatan perusteella.

Suunnitelmaperusteinen

Vaikutus levitetyn suunnitellun typen (N34) vaikutus satojakautumaan on visuaalisesti nähtävissä seuraavissa kuvakaappauksissa (Kuva 6, Kuva 7, Kuva 8). Tässä tiivistetty yhteenveto havainnoista:

• Päävyöhyke, jonka typpimäärä on 150 kg/ha, kattaa 45,8 ha ja sen keskimääräinen sato on 4,99 t/ha (Kuva 6).

• Ensimmäinen koekenttävyöhyke, jossa käytettiin 180 kg/ha typpeä, kattaa 1,76 ha ja sen keskimääräinen sato on 6,5 t/ha (Kuva 7).

• Toinen koekenttävyöhyke, jossa typpeä oli 120 kg/ha, käsittää 1,86 ha ja sen keskimääräinen sato on 6,39 t/ha (Kuva 8).

Tulokset herättävät merkittävän kysymyksen: Miksi alhaisempi levitysmäärä näyttää olevan tehokkaampi kuin korkeampi? Syvempien näkemysten saamiseksi seuraava vaihe on arvioida kokeet käyttäen todellista toteutettua dataa.

Kuva 6 Päävyöhyke N34 150 kg/ha

Kuva 7 Koekenttävyöhyke N34 180 kg/ha

Kuva 8 Koekenttävyöhyke N34 120 kg/ha

Alla on yksityiskohtainen keskustelu arvioinnissa käytetyistä kaavoista ja asetuksista.

Syventääksesi Equation-lähestymistapaa ja sen toteutusta, katso opetusohjeemme sekä käyttöliittymälle ja API:lle.

Tässä ovat yhtälöt, jotka ajetaan laskelmien toistamiseksi.

1. Päävyöhyke 150 kg/ha: Yield_Main = np.where(Zone==1, Yield_WetMass, np.nan)

2. Koekenttä 120 kg/ha: Yield_Zone = np.where(Zone==3, Yield_WetMass, np.nan)

3. Koekenttä 180 kg/ha: Yield_Zone = np.where(Zone==2, Yield_WetMass, np.nan)

On tärkeää aktivoida Numpy (Kuva 9) ja poistaa käytöstä Interpolointi (Kuva 10).

Kuva 9 Aktivoi "Numpy"

Kuva 10 Sammuta "Interpolated"-datan käyttö

Toteutukseen perustuva

Merkittävä havainto on, että koekokeen aikana toteutunut levitysmäärä ei aina vastaa suunniteltua (tavoite) määrää. Jakautuma ulottuu erityisesti 120 kg/ha:sta jopa 189 kg/ha:han (Kuva 11). Tämän vaihtelun vuoksi oli tärkeää asettaa virhetoleranssin kynnys. Näin ollen ±5 % tarkkuus määriteltiin hyväksyttäväksi rajaksi, jolla koe katsotaan soveliaaksi arvioitavaksi.

Seuraavissa kuvakaappauksissa esitetään (Kuva 12, Kuva 13, Kuva 14) ) sadon tilastollinen jakauma, keskittyen todellisiin levitysmääriin typellä (N34). Alla ovat tiivistetyt tilastot, ottaen huomioon ±5 % tarkkuuden hyväksynnän:

• Päävyöhyke 150 kg/ha:lla oli toteutunut pinta-ala 43,5 ha ja sen keskimääräinen sato oli 4,9 t/ha (Kuva 12).

• Ensimmäinen koekenttävyöhyke 180 kg/ha:lla kattoi 1,47 ha:n alueen ja tuotti keskimäärin 6,5 t/ha (Kuva 13).

• Toinen koekenttävyöhyke 120 kg/ha:lla ulottui 1,44 ha:iin ja sen keskimääräinen sato oli 6,3 t/ha (Kuva 14).

Kuva 11 Toteutuneet levitysmäärät kokeissa

Kuva 12 Päävyöhyke N34 150 kg/ha ±5%

Kuva 13 Koekenttävyöhyke N34 180 kg/ha ±5%

Kuva 14 Koekenttävyöhyke N34 120 kg/ha ±5%

Menetelmän ja tulosten yksityiskohtien ymmärtämiseksi käytetyt yhtälöt ovat alla:

1. Kokeen todellinen levitetty typpi: Applied_Trial = np.where((Zone == 3) | (Zone == 2), Applied_Value, np.nan)

2. Päävyöhyke 150 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän: Yield_Main = np.where((Zone == 1) & (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5), Yield_WetMass, np.nan)

3. Koekenttä 120 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän: Yield_Trial = np.where((Zone == 3) & (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), Yield_WetMass, np.nan)

4. Koekenttä 180 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän: Yield_Trial = np.where((Zone == 2) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

Toteutukseen perustuva ja historiallinen tuottavuus

Kokeiden satoarvot ylittävät johdonmukaisesti koko pellon keskimääräisen sadon. Yksi keskeinen tekijä tämän eron taustalla näyttää olevan historiallisesti korkean tuottavuuden vyöhyke, jossa kokeet suoritettiin, kuten visualisoitu kuvassa Kuva 15 ja Kuva 16. Kokeiden tarkempaa arviointia varten on tärkeää ottaa tuloksia analysoitaessa huomioon tuottavuusvyöhykkeet.

Kuva 15 Historialliset pellon tuottopotentiaalivyöhykkeet

Kuva 16 Historialliset pellon tuottopotentiaalivyöhykkeet Satoaineistona

Seuraavissa kuvakaappauksissa esitetään (Kuva 17, Kuva 18, Kuva 19) on sadon tilastollinen jakauma, keskittyen todellisiin levitysmääriin typellä (N34) päällekkäin historiallisten tuottavuusvyöhykkeiden kanssa (luotu GeoPardilla). Alla ovat tiivistetyt tilastot, ottaen huomioon ±5 % tarkkuuden hyväksyntä levitysmäärille:

• Päävyöhyke 150 kg/ha:lla oli toteutunut pinta-ala 2,65 ha ja sen keskimääräinen sato oli 6,34 t/ha (Kuva 17).

• Ensimmäinen koekenttävyöhyke 180 kg/ha:lla kattoi 1,08 ha:n alueen ja tuotti keskimäärin 6,41 t/ha (Kuva 18).

• Toinen koekenttävyöhyke 120 kg/ha:lla ulottui 1,78 ha:iin ja sen keskimääräinen sato oli 6,33 t/ha (Kuva 19).

Kuva 17 Päävyöhyke N34 150 kg/ha päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa

Kuva 18 Koekenttävyöhyke N34 180 kg/ha ±5% päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa

Kuva 19 Koekenttävyöhyke N34 120 kg/ha ±5% päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa

Menetelmän ja tulosten yksityiskohtien ymmärtämiseksi käytetyt yhtälöt ovat alla:

1. Päävyöhyke 150 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa: Yield_Main = np.where((Application_Zone == 1) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5), Yield_WetMass, np.nan)

2. Koekenttä 120 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 3) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), Yield_WetMass, np.nan)

3. Koekenttä 180 kg/ha sisältäen 5 % hyväksynnän päällekkäin historiallisten tuottavuuksien kanssa: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 2) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

missä

• osa Productivity_SubZone == 51 heijastaa korkeatuottavia vyöhykkeitä, joissa kokeet on tehty,

• osat (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5) , (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0) sisältävät ±5 % tarkkuuden annetuille annoksille 150, 120, 180 kg/ha.

Yhteenveto

Kokeiden sadon tulokset vastaavat läheisesti päävyöhykkeen (pellon historiallisesti korkea tuottavuus) keskimääräistä satoa. Toisin sanoen kokeellinen N34-tuotteen levitys annoksilla 120 kg/ha - 150 kg/ha - 180 kg/ha, johti keskimääräisiin satoihin 6,33 t/ha - 6,34 t/ha - 6,41 t/ha vastaavasti, eikä sillä ollut merkittävää vaikutusta korjatun sadon määrään korkeatuottovisella vyöhykkeellä.