Kísérleti parcellák analitikája

A agronómusok Próbaanalitikát (Trial Analytics) alkalmaznak különböző növényfajták, művelési technikák és inputalkalmazások, beleértve a precíziós gazdálkodásban végzett változó adagolású (VRA) alkalmazások eredményeinek értékelésére. Mezőkísérletekből gyűjtött, elemezett és értelmezett adatok segítségével a kutatók betekintést nyernek a genetika, a környezet és a gazdálkodási gyakorlatok közötti kölcsönhatásokba. Ez a tudás hozzájárul olyan növénytermesztési stratégiák kidolgozásához, amelyek optimalizálják a hozampotenciált, miközben minimalizálják az inputfelhasználást. Továbbá a Próbaanalitika nemcsak a precíziós gazdálkodási gyakorlatok hatékonyságának értékelését teszi lehetővé, hanem segít olyan reziliens fajták azonosításában is, amelyek sokféle és kihívást jelentő körülmények között is jól teremnek, ezáltal hozzájárulva az élelmiszer-biztonsághoz.

Adatelőkészítés

A hatékony próbaanalitikához néhány alapvető adatkészlet szükséges:

1. Hozam adatkészlet: Ez az adatkészlet rögzíti a hozamadatokat. Ezt importálhatjuk a JohnDeere Operation Centerből vagy manuálisan feltölthetjük shapefile-ként vagy gépek saját formátumában.

2. Kijuttatási adatkészlet: Ez kulcsfontosságú a ténylegesen a mezőn végrehajtott kijuttatás megértéséhez. Legalább olyan attribútumokat tartalmaz, mint a TargetRate, AppliedRate és néhány géphez kapcsolódó mérőszám. A Hozam adatkészlethez hasonlóan ezt is importálhatjuk a JohnDeere Operation Centerből vagy manuálisan feltölthetjük shapefile-ként vagy gépek saját formátumában.

3. Zónák/Parcellák kísérletekkel: Ezek mutatják a próbáink tervezett kijuttatási adagjait, betekintést adva a kísérleti tervbe. Ha ilyen adatréteg rendelkezésre áll, feltöltjük azt shapefile-ként az AsApplied/AsPlanted vagy a Hozam vezérlőbe. Ez biztosítja az összhangot az EquationMap-ek építésekor, egyszerűsítve a próbaanalitika folyamatát. Ha ilyen adatréteg nem áll rendelkezésre, az Application adatkészlet TargetRate attribútuma helyettesítőként használható a kísérletek értékeléséhez.

4. Történeti mező potenciál zónák: Ezeket a zónákat a GeoPard generálja (részletek a ITT). Hasznosak a konzisztens történeti termelékenységű kísérletek elemzéséhez. Különösen előnyös ez akkor, ha a kísérletek olyan régiókban vannak szétosztva, ahol változó a történeti termékenység.

Miután összegyűjtöttük ezeket az adatkészleteket, a következő lépés a próbaértékelés megkezdése.

Adatáttekintés

A 2023-as tavaszi/őszi gazdasági év téli búza adatai a következők:

• Hozam adatkészlet, amely a nedves tömeg eloszlást kiemeli (1. ábra)

1. ábra Eredeti HozamAdatkészlet

• Nitrogén (N34) VRA terv (150 kg/ha) 2 kísérleti parcellával (120 kg/ha és 180 kg/ha)(2. ábra)

2. ábra Nitrogén (N34) VRA terv kísérleti parcellákkal

• Kijuttatási adatkészlet, amely a kijuttatott statisztikákat mutatja (3. ábra)

3. ábra Kijuttatási adatkészlet

• Történeti mezőtermelékenység (4. ábra)

4. ábra Történeti mezőtermelékenység

A HozamAdatkészlet nincs kalibrálva: több kombájn is dolgozott ott, vannak fordulási és hiányos adatnyomok, valamint zaj is látható. Ajánlott a Hozam kalibrálás és tisztítás (Yield Calibrate and Clean) alkalmazása a legjobb eredmény érdekében. Lépésről lépésre útmutató található a LINK.

A HozamAdatkészlet kalibrálás és tisztítás után megjelenik a 5. ábra, valamint az frissített statisztikák. Ezt az adatkészletet használjuk a további lépésekben.

5. ábra Kalibrált és Tisztított HozamAdatkészlet

Konceptus

Itt a Próbaanalitika célja annak megállapítása, hogy melyik Nitrogén (N34) adag a leghatékonyabb a táblán. Meg vannak határozva a pontszerű területek 120 kg/ha, 150 kg/ha és 180 kg/ha nitrogén-adagokkal. Ezek az adatok részben az ApplicationAdatkészletből, részben a kalibrált HozamAdatkészletből származnak.

Elemzésünket három külön zónára fókuszáljuk:

• 120 kg/ha (kísérleti zónaként jelölve)

• 150 kg/ha (fő zónának tekintve)

• 180 kg/ha (egy másik kísérleti zóna)

Megközelítésünk a következő értékeléseket fogja tartalmazni:

1. Terv alapú: a tervezett változó adagolású (VRA) kijuttatás használata a kalibrált hozamhoz kapcsolva.

2. Kijuttatás alapú: A ténylegesen kijuttatott adatkészletek összehasonlítása a kalibrált hozammal.

3. Kijuttatás alapú és történeti termelékenységgel kombinálva: A ténylegesen kijuttatott adatkészletek összehasonlítása a kalibrált hozammal, történeti mező potenciál zónákkal átfedésben.

Ez a módszeres megközelítés lehetővé teszi a nitrogén hatásának átfogó értékelését a hozamra nézve, mind a tervezett, mind a ténylegesen kijuttatott adatok alapján.

Terv alapú

Hatása a kijuttatott tervezett Nitrogén (N34) hozeloszlásra vizuálisan megjelenik a következő képernyőképeken (6., 7., 8. ábra). Itt egy rövid összefoglaló az eredményekről:

• A fő zóna, 150 kg/ha nitrogénnel, 45,8 ha-t fed le, és átlagosan 4,99 t/ha hozamot produkál (6. ábra).

• Az első kísérleti zóna, 180 kg/ha nitrogén alkalmazásával, 1,76 ha-t fed le, és átlagban 6,5 t/ha hozamot ad (7. ábra).

• A második kísérleti zóna, 120 kg/ha nitrogénnel, 1,86 ha-t fed le és átlagosan 6,39 t/ha hozamot produkál (8. ábra).

Az eredmények egy jelentős kérdést vetnek fel: Miért tűnik hatékonyabbnak az alacsonyabb kijuttatási adag a magasabbnál? A mélyebb betekintés érdekében a következő fázis magában foglalja a kísérletek értékelését a ténylegesen kijuttatott adatok alapján.

6. ábra Fő zóna N34 150 kg/ha értékkel

7. ábra Kísérleti zóna N34 180 kg/ha értékkel

8. ábra Kísérleti zóna N34 120 kg/ha értékkel

Alább részletesen megtalálja az értékelés során használt képletek és beállítások tárgyalását.

Ha mélyebben szeretne elmerülni az Equation megközelítésben és annak végrehajtásában, kérjük, tekintse meg oktatóanyagainkat mind a Felhasználói felületre és API-ra.

Íme azok az egyenletek, amelyeket futtatni kell a számítások reprodukálásához.

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

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

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

Fontos aktiválni a Numpy-t (9. ábra) és kikapcsolni a Interpolációt (10. ábra).

9. ábra "Numpy" aktiválása

10. ábra "Interpolált" adatok használatának kikapcsolása

Kijuttatás alapú

Fontos megfigyelés, hogy a ténylegesen kijuttatott adag a kísérlet során nem mindig esik egybe a tervezett (cél) adaggal. Konkrétan az eloszlás 120 kg/ha-tól egészen 189 kg/ha-ig terjedhet (11. ábra). E változékonyság miatt kulcsfontosságú volt egy hibamegengedés küszöb meghatározása. Így ±5% pontosság került meghatározásra elfogadható határként a próba értékelhetőségének megítéléséhez.

A következő képernyőképeken bemutatva (12., 13., 14. ábra) a hozam statisztikai eloszlása látható, a ténylegesen kijuttatott Nitrogén (N34) értékekre fókuszálva. Az alábbiakban összefoglalt statisztikák találhatók, szem előtt tartva a ±5%-os elfogadási tartományt:

• A fő zóna 150 kg/ha-nál 43,5 ha kijuttatott területet mutatott, átlaghozam 4,9 t/ha (12. ábra).

• Az első kísérleti zóna 180 kg/ha-nál 1,47 ha területet fedett, átlaghozam 6,5 t/ha (13. ábra).

• A második kísérleti zóna 120 kg/ha-nál 1,44 ha-t fedett, átlaghozam 6,3 t/ha (14. ábra).

11. ábra Ténylegesen kijuttatott adagok a kísérletekben

12. ábra Fő zóna N34 150 kg/ha ±5%

13. ábra Kísérleti zóna N34 180 kg/ha ±5%

14. ábra Kísérleti zóna N34 120 kg/ha ±5%

A módszertan mélyebb megértéséhez és az eredmények specifikumaihoz az alkalmazott egyenletek az alábbiak:

1. Kísérleti ténylegesen kijuttatott nitrogén: Applied_Trial = np.where((Zone == 3) | (Zone == 2), Applied_Value, np.nan)

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

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

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

Kijuttatás alapú és történeti termelékenységgel kombinálva

A kísérletek hozamadatai következetesen meghaladják a teljes táblára vonatkozó átlaghozamot. Ennek a különbségnek egyik fő oka látszólag az a történetileg magas termelékenységű zóna, ahol a kísérletek zajlottak, ahogy az a 15. ábrán és 16. ábránlátható. A kísérletek árnyaltabb értékeléséhez fontos figyelembe venni a termelékenységi zónákat az eredmények elemzésekor.

15. ábra Történeti mező potenciál zónái

16. ábra Történeti mező potenciál zónái HozamAdatkészletként

A következő képernyőképeken bemutatva (17., 18., 19. ábra) a hozam statisztikai eloszlása látható, a ténylegesen kijuttatott Nitrogén (N34) értékekre fókuszálva, átfedésben a GeoPard által létrehozott történeti termelékenységi zónákkal. Az alábbiakban összefoglalt statisztikák találhatók, figyelembe véve a kijuttatott értékek ±5%-os elfogadási tartományát:

• A fő zóna 150 kg/ha-nál 2,65 ha kijuttatott területet mutatott, átlaghozam 6,34 t/ha (17. ábra).

• Az első kísérleti zóna 180 kg/ha-nál 1,08 ha-t fedett, átlaghozam 6,41 t/ha (18. ábra).

• A második kísérleti zóna 120 kg/ha-nál 1,78 ha-t fedett, átlaghozam 6,33 t/ha (19. ábra).

17. ábra Fő zóna N34 150 kg/ha átfedésben a történeti termelékenységgel

18. ábra Kísérleti zóna N34 180 kg/ha ±5% átfedésben a történeti termelékenységgel

19. ábra Kísérleti zóna N34 120 kg/ha ±5% átfedésben a történeti termelékenységgel

A módszertan mélyebb megértéséhez és az eredmények specifikumaihoz az alkalmazott egyenletek az alábbiak:

1. Fő 150 kg/ha esetén, 5% elfogadással, átfedésben a történeti termelékenységgel: Yield_Main = np.where((Application_Zone == 1) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5), Yield_WetMass, np.nan)

2. Kísérlet 120 kg/ha esetén, 5% elfogadással, átfedésben a történeti termelékenységgel: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 3) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), Yield_WetMass, np.nan)

3. Kísérlet 180 kg/ha esetén, 5% elfogadással, átfedésben a történeti termelékenységgel: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 2) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

ahol

• a rész Productivity_SubZone == 51 a magas termelékenységű zónákat tükrözi, ahol alkalmazták a kísérleteket,

• a részek (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5) , (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0) a ráfordítások értékeiből ±5% pontosságot foglalnak magukban 150, 120, 180 kg/ha.

Összefoglalás

A kísérletek hozameredményei nagyban megegyeznek a tábla magas történeti termelékenységű zónájában megfigyelt átlaghozammal. Másképp fogalmazva, az N34 termék kísérleti alkalmazása az adagokkal 120 kg/ha - 150 kg/ha - 180 kg/ha, átlaghozamokat eredményezve: 6,33 t/ha - 6,34 t/ha - 6,41 t/ha ezekben az esetekben nem gyakorol számottevő hatást a betakarított hozamra a magas termelékenységű zónán belül.