Tábla kísérlet elemzése

Elemezze a gazdasági kísérleteket térstatisztikával a kezelések összehasonlításához, a megtérülés méréséhez és az ajánlások javításához.

Az agronómusok a Trial Analytics-t használják különböző növényfajták, művelési technikák és inputkijuttatások teljesítményének értékelésére, beleértve a Precíziós Mezőgazdaságban végzett változó dózisú kijuttatások (VRA) eredményeit is. A szántóföldi kísérletekből származó adatok gyűjtésével, elemzésével és értelmezésével a kutatók betekintést nyernek a genetika, a környezet és a gazdálkodási gyakorlatok közötti kölcsönhatásokba. Ez a tudás megalapozza olyan növénytermesztési stratégiák kialakítását, amelyek optimalizálják a terméspotenciált, miközben minimalizálják az inputfelhasználást. Emellett a Trial Analytics nemcsak a precíziós gazdálkodási gyakorlatok hatékonyságának értékelését teszi lehetővé, hanem segít az ellenálló növényfajták azonosításában is, amelyek változatos és kihívást jelentő körülmények között is jól teljesítenek, ezáltal hozzájárulva az élelmiszerbiztonsághoz.

A GeoPard támogatja a kétfaktoros elrendezésű osztott parcellás kísérleteket is, például amikor ugyanazokat a dózisokat különböző hibrideknél alkalmazzák. Értékelje mind a főhatásokat, mind a dózis × hibrid kölcsönhatást ugyanazon a georeferált kísérleti rétegen.

Adatelőkészítés

A hatékony kísérletelemzéshez néhány alapvető adathalmaz szükséges:

1. Hozamadatbázis: Ez az adathalmaz tartalmazza a hozamadatokat. Ezt importálhatjuk a JohnDeere Operation Centerből vagy kézzel feltölthetjük shapefile formátumban vagy gépspecifikus saját formátumban.

2. Kijuttatási adatbázis: Ez kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogy mi történt ténylegesen a táblán végrehajtott kijuttatás során. Legalább olyan attribútumokat tartalmaz, mint a TargetRate, AppliedRate, valamint néhány géphez kapcsolódó mutatót. A Hozamadatbázishoz hasonlóan itt is van lehetőségünk importálni a JohnDeere Operation Centerből vagy kézzel feltölthetjük shapefile formátumban vagy gépspecifikus saját formátumban.

3. Kezelési zónák/parcellák a kísérletekkel/kísérletekkel: Ezek mutatják a tervezett kijuttatási dózisokat a kísérleteinkhez, betekintést adva a kísérleti elrendezésbe. Ha ilyen adatréteg rendelkezésre áll, feltöltjük shapefile az AsApplied/AsPlanted vagy Yield vezérlésbe. Ez biztosítja a kompatibilitást az EquationMap-ek készítésekor, és gördülékenyebbé teszi a kísérletelemzést. Ez lehet egydimenziós elrendezés vagy osztott parcellás elrendezés egy második kezelési dimenzióval, például hibriddel vagy fajtával. Ha ilyen adatréteg nem áll rendelkezésre, akkor a kijuttatási adatbázis TargetRate attribútuma használható helyettesítőként a kísérlet értékeléséhez.

4. Történeti táblapotenciál zónák: Ezeket a zónákat a GeoPard generálja (a részletek ITTtalálhatók). Hasznosak az olyan kísérletek elemzéséhez, ahol a történeti termelékenység állandó. Ez különösen előnyös, amikor a kísérletek eltérő történeti termelékenységű régiókban helyezkednek el.

Miután ezeket az adathalmazokat összegyűjtöttük, a következő lépés a kísérlet értékelési folyamatának elindítása.

Adatáttekintés

A 2023-as őszi búza szezonra a következő adatok állnak rendelkezésre:

• Hozamadatbázis, amely a nedves tömeg eloszlását mutatja (1. ábra)

1. ábra Eredeti Hozamadatbázis

• 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 adatbázis, amely a végrehajtott statisztikákat mutatja (3. ábra)

3. ábra Kijuttatási adatbázis

• Történeti táblatermelékenység (4. ábra)

4. ábra Történeti táblatermelékenység

A Hozamadatbázis nincs kalibrálva: több kombájn dolgozott ott, forduló- és hiányzóadat-nyomok vannak, és a zaj is jól látható. Az optimális eredmény érdekében ajánlott a Hozam kalibrálása és tisztítása műveleteket elvégezni rajta. Lépésről lépésre útmutató található a LINKEN.

A kalibrált és tisztított Hozamadatbázis a 5. ábránlátható, a frissített statisztikákkal együtt. Ezt az adathalmazt használjuk a következő lépésekben.

5. ábra Kalibrált és tisztított Hozamadatbázis

Koncepció

A Trial Analytics célja itt annak meghatározása, hogy a táblán melyik Nitrogén (N34) dózis a leghatékonyabb. Vannak kijelölt területek 120 kg/ha, 150 kg/ha és 180 kg/ha nitrogéndózissal. Ezek az adatok egyrészt a kijuttatási adatbázisból, másrészt a kalibrált hozamadatbázisból származnak.

Elemzésünket három különálló 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 foglalja magában:

1. Terv alapú: a kalibrált hozammal összekapcsolt tervezett változó dózisú kijuttatás (VRA) használatával.

2. Tényleges kijuttatás alapú: A tényleges kijuttatási adathalmazok összehasonlítása a kalibrált hozammal.

3. Tényleges kijuttatás alapú és történeti termelékenység: A tényleges kijuttatási adathalmazok összehasonlítása a kalibrált hozammal, amelyre rá vannak fedve a történeti táblapotenciál zónák.

Ez a módszeres megközelítés lehetővé teszi a nitrogén termésre gyakorolt hatásának átfogó értékelését a tervezett és a ténylegesen kijuttatott adatok alapján egyaránt.

Terv alapú

A kijuttatott tervezett nitrogén (N34) hozameloszlásra gyakorolt hatása a következő képernyőképeken látható (6. ábra, 7. ábra, 8. ábra). Íme a megállapítások rövid összefoglalása:

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

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

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

Az eredmények felvetnek egy fontos kérdést: Miért tűnik úgy, hogy az alacsonyabb dózis hatékonyabb, mint a magasabb? A mélyebb betekintéshez a következő fázis a kísérletek értékelése a ténylegesen kijuttatott adatok alapján.

6. ábra Fő zóna N34 150 kg/ha

7. ábra Kísérleti zóna N34 180 kg/ha

8. ábra Kísérleti zóna N34 120 kg/ha

Az alábbiakban részletesen bemutatjuk az értékelés során használt képleteket és beállításokat.

Az Equation megközelítés és annak végrehajtása mélyebb megértéséhez kérjük, tekintse meg útmutatóinkat mind a felhasználói felülethez és az API-hoz.

Itt vannak a futtatandó egyenletek a számítások reprodukálásához.

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

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

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

Fontos aktiválni a Numpy t (9. ábra) és kikapcsolni az interpolációt (10. ábra).

9. ábra A "Numpy" aktiválása

10. ábra Az "Interpolált" adatok használatának kikapcsolása

Tényleges kijuttatás alapú

Egy figyelemre méltó megfigyelés, hogy a kísérlet során a tényleges kijuttatási dózis nem mindig egyezik a tervezett (Target) dózissal. Pontosabban az eloszlás 120 kg/ha-tól egészen 189 kg/ha-ig terjed (11. ábra). Ezt a változékonyságot figyelembe véve kulcsfontosságú volt hibatűrési küszöböt meghatározni. Így a ±5% pontosságot elfogadható határértéknek tekintették ahhoz, hogy a kísérlet megfelelő legyen az értékeléshez.

A következő képernyőképeken (12. ábra, 13. ábra, 14. ábra) a hozam statisztikai eloszlása látható, a ténylegesen kijuttatott Nitrogén (N34) mennyiségre fókuszálva. Íme az összefoglalt statisztikák, figyelembe véve a ±5% pontossági elfogadási küszöböt:

• A fő zóna 150 kg/ha-nál 43,5 ha kijuttatott területet fedett le, átlagosan 4,9 t/ha hozammal (12. ábra).

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

• A második kísérleti zóna 120 kg/ha-nál 1,44 ha területet ölelt fel, átlagosan 6,3 t/ha hozammal (14. ábra).

11. ábra Tényleges kijuttatási dózisok 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 és ezeknek az eredményeknek a részleteinek mélyebb megértéséhez az alkalmazott egyenletek alább láthatók:

1. A kísérlet ténylegesen kijuttatott nitrogénje: Applied_Trial = np.where((Zone == 3) | (Zone == 2), Applied_Value, np.nan)

2. Fő zóna 150 kg/ha-val, 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-val, 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-val, 5% elfogadással: Yield_Trial = np.where((Zone == 2) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

Tényleges kijuttatás alapú és történeti termelékenység

A kísérletekből származó hozamadatok következetesen meghaladják a teljes táblán megfigyelt átlaghozamot. A különbség egyik fő oka láthatóan az a történetileg magas termelékenységű zóna, ahol a kísérleteket végezték, ahogy a 15. ábrán és az 16. ábránlátható. A kísérletek árnyaltabb értékeléséhez kulcsfontosságú a termelékenységi zónák figyelembevétele az eredmények elemzésekor.

15. ábra Történeti táblapotenciál zónák

16. ábra Történeti táblapotenciál zónák mint Hozamadatbázis

A következő képernyőképeken ((17. ábra, 18. ábra, 19. ábra) a hozam statisztikai eloszlása látható, a ténylegesen kijuttatott Nitrogén (N34) mennyiségre fókuszálva, amely rá van fedve a történeti termelékenységi zónákra (GeoPardban létrehozva). Íme az összefoglalt statisztikák, figyelembe véve a tényleges mennyiségekre alkalmazott ±5% pontossági elfogadást:

• A fő zóna 150 kg/ha-nál 2,65 ha kijuttatott területet fedett le, átlagosan 6,34 t/ha hozammal (17. ábra).

• Az első kísérleti zóna 180 kg/ha-nál 1,08 ha területet fedett le, és átlagosan 6,41 t/ha hozamot adott (18. ábra).

• A második kísérleti zóna 120 kg/ha-nál 1,78 ha területet ölelt fel, átlagosan 6,33 t/ha hozammal (19. ábra).

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

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

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

A módszertan és ezeknek az eredményeknek a részleteinek mélyebb megértéséhez az alkalmazott egyenletek alább láthatók:

1. Fő zóna 150 kg/ha-val, 5% elfogadással, a történeti termelékenységgel átfedésben: 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-val, 5% elfogadással, a történeti termelékenységgel átfedésben: 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-val, 5% elfogadással, a történeti termelékenységgel átfedésben: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 2) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

ahol

• az a rész Productivity_SubZone == 51 a magas termelékenységű zónákat jelöli a végrehajtott kísérletekkel,

• 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) ±5% pontosságot foglalnak magukban a dózisokhoz képest 150, 120, 180 kg/ha.

Összegzés

A kísérletekből származó hozameredmények szorosan igazodnak a tábla magas történeti termelékenységű zónájában megfigyelt átlaghozamhoz. Más szóval az N34 termék 120 kg/ha - 150 kg/ha - 180 kg/hadózisokkal végzett kísérleti kijuttatása esetén az átlagos hozamok 6,33 t/ha - 6,34 t/ha - 6,41 t/ha voltak, és ez rendre nem gyakorolt jelentős hatást a betakarított hozamra a magas termelékenységű zónán belül.