Feltforsøksanalyse

Agronomer bruker prøveanalyse for å vurdere ytelsen til forskjellige kulturvarianter, dyrkingsteknikker og innsatsmidler, inkludert resultatene av variable doseringer i presisjonsjordbruk. Ved å samle inn, analysere og tolke data fra feltforsøk får forskere innsikt i samspillet mellom genetikk, miljø og forvaltningspraksis. Denne kunnskapen ligger til grunn for utvikling av avlingsstyringsstrategier som maksimerer avlingspotensialet samtidig som innsatsbruk minimeres. Videre gjør prøveanalyse det mulig å evaluere effektiviteten av presisjonsjordbrukspraksiser og bidra til å identifisere robuste sort(er) som kan trives under ulike og utfordrende forhold, og dermed styrke matsikkerheten.

Datapreparering

For effektiv prøveanalyse er noen få essensielle datasett nødvendige:

1. Avlingsdatasett: Dette datasettet fanger opp avlingsdataene. Vi kan importere dette fra JohnDeere Operation Center eller laste det opp manuelt som shapefile eller som produsentspesifikt maskinformat.

2. Gjødslings-/påføringsdatasett: Dette er avgjørende for å forstå den faktiske utførte påføringen på feltet. Minst inneholder det attributter som TargetRate, AppliedRate og noen maskinrelaterte måleverdier. Som med avlingsdatasettet har vi mulighet til å importere det fra JohnDeere Operation Center eller laste det opp manuelt som shapefile eller som produsentspesifikt maskinformat.

3. Soner/plott med forsøk/eksperimenter: Disse viser planlagte påføringsrater for våre forsøk og gir innsikt i forsøksdesignet. Hvis et slikt datalag er tilgjengelig, laster vi det opp som shapefile inn i AsApplied/AsPlanted- eller Yield-kontrollen. Dette sikrer kompatibilitet ved bygging av likningskart (EquationMaps) og forenkler prøveanalyseprosessen. Hvis et slikt datalag ikke er tilgjengelig, kan TargetRate-attributtet fra applikasjonsdatasettet tjene som erstatning for prøveevalueringer.

4. Historiske feltsonepotensialer: Disse sonene genereres av GeoPard (detaljer er HER). De er nyttige for å analysere forsøk med konsistent historisk produktivitet. Dette er særlig til fordel når forsøk er fordelt over områder med varierende historisk produktivitet.

Når vi har samlet disse datasettene, er neste steg å starte prøveevalueringsprosessen.

Dataoversikt

Følgende data finnes for vekstsesongen 2023 for vinterhvete:

• Avlingsdatasett som viser fordeling av våtmasse (Fig.1)

Fig.1 Originalt avlingsdatasett

• Nitrogen (N34) VRA-plan (150 kg/ha) med 2 prøveplott (120 kg/ha og 180 kg/ha)(Fig.2)

Fig.2 Nitrogen (N34) VRA-plan med prøveplott

• Applikasjonsdatasett som viser utførte statistikker (Fig.3)

Fig.3 Applikasjonsdatasett

• Historisk feltproduktivitet (Fig.4)

Fig.4 Historisk feltproduktivitet

Avlingsdatasettet er ikke kalibrert: flere skurtreskere opererte der, det finnes snu- og manglende dataspor, og støy er synlig. Det anbefales å bruke Kalibrer og Rens avlingsoperasjoner i tillegg for optimale resultater. En trinnvis veiledning finnes på LINK.

Avlingsdatasettet, etter kalibrering og rensing, vises i Fig.5, sammen med oppdaterte statistikker. Dette datasettet vil bli brukt i de påfølgende stegene.

Fig.5 Kalibrert og renset avlingsdatasett

Konsept

Her er målet med prøveanalysen å fastslå den mest effektive nitrogenraten (N34) for feltet. Det er identifiserte områder med nitrogennivåer på 120 kg/ha, 150 kg/ha og 180 kg/ha. Disse dataene kommer fra applikasjonsdatasettet på den ene siden og det kalibrerte avlingsdatasettet på den andre.

Vi fokuserer analysen på tre distinkte soner:

• 120 kg/ha (angitt som prøveområde)

• 150 kg/ha (annet som hovedsone)

• 180 kg/ha (et annet prøveområde)

Vår tilnærming vil inkludere følgende evalueringer:

1. Basert på plan: bruk av den planlagte variable påføringen (VRA) koblet til det kalibrerte avlingsdataet.

2. Basert på utført: Sammenligning av faktisk utførte applikasjonsdata mot det kalibrerte avlingsdataet.

3. Basert på utført og historisk produktivitet: Sammenligning av faktisk utførte applikasjonsdata mot det kalibrerte avlingsdataet overlappet med historiske feltpotensialsoner.

Denne metodiske tilnærmingen gir en omfattende evaluering av nitrogens påvirkning på avling, basert på både planlagte og faktiske påføringsdata.

Basert på plan

Innflytelsen av utført planlagt nitrogen (N34) på avlingsfordelingen er visuelt fanget i følgende skjermbilder (Fig.6, Fig.7, Fig.8). Her er en kort oppsummering av funnene:

• Hovedsonen, med nitrogenrate på 150 kg/ha, dekker 45,8 ha og har en gjennomsnittlig avling på 4,99 t/ha (Fig.6).

• Det første prøveområdet, med 180 kg/ha nitrogenpåføring, dekker 1,76 ha og gir et snitt på 6,5 t/ha (Fig.7).

• Det andre prøveområdet, med 120 kg/ha nitrogen, omfatter 1,86 ha og gir en gjennomsnittlig avling på 6,39 t/ha (Fig.8).

Resultatene reiser et betydelig spørsmål: Hvorfor ser det ut til at lavere påføringsrate er mer effektiv enn den høyere? For å få dypere innsikt innebærer neste fase å evaluere forsøkene ved å bruke de faktisk utførte applikasjonsdataene.

Fig.6 Hovedsone med N34 150 kg/ha

Fig.7 Prøveområde med N34 180 kg/ha

Fig.8 Prøveområde med N34 120 kg/ha

Nedenfor finner du en grundig diskusjon av formlene og konfigurasjonene som ble brukt under evalueringen.

For å fordype deg i likningsmetoden og dens utførelse, vennligst se våre veiledninger for både Brukergrensesnittet og API.

Her er likningene som må kjøres for å reprodusere beregningene.

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

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

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

Det er viktig å aktivere Numpy (Fig.9) og slå av Interpolasjon (Fig.10).

Fig.9 Aktiver "Numpy"

Fig.10 Slå av bruk av "Interpolerte" data

Basert på utført

En bemerkelsesverdig observasjon er at den faktisk påførte raten under forsøket ikke alltid samsvarer med den planlagte (målte) raten. Spesifikt varierer fordelingen fra 120 kg/ha til så høyt som 189 kg/ha (Fig.11). Gitt denne variabiliteten ble det viktig å sette en terskel for feilmargin. Derfor ble ±5 % aksept etablert som et rimelig toleransenivå for å anse forsøket som egnet for evaluering.

Presentert i følgende skjermbilder (Fig.12, Fig.13, Fig.14) er den statistiske fordelingen av avlingene, med fokus på de faktisk påførte nitrogenmengdene (N34). Her er de oppsummerte statistikkene, med ±5 % akseptgrense for øye:

• Hovedsonen ved 150 kg/ha hadde et påført areal på 43,5 ha, med en gjennomsnittsavling på 4,9 t/ha (Fig.12).

• Det første prøveområdet ved 180 kg/ha dekket et areal på 1,47 ha og ga en gjennomsnittlig avling på 6,5 t/ha (Fig.13).

• Det andre prøveområdet satt til 120 kg/ha strakte seg over 1,44 ha, med en gjennomsnittlig avling på 6,3 t/ha (Fig.14).

Fig.11 Faktiske påførte rater i forsøk

Fig.12 Hovedsone med N34 150 kg/ha ±5%

Fig.13 Prøveområde med N34 180 kg/ha ±5%

Fig.14 Prøveområde med N34 120 kg/ha ±5%

For en dypere forståelse av metodikken og detaljene i disse resultatene, er de brukte likningene nedenfor:

1. Faktisk påført nitrogen i forsøkene: Applied_Trial = np.where((Zone == 3) | (Zone == 2), Applied_Value, np.nan)

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

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

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

Basert på utført og historisk produktivitet

Avlingstallene fra forsøkene overstiger jevnt og trutt gjennomsnittsavlingen for hele feltet. En viktig faktor som driver denne forskjellen ser ut til å være den historisk høye produktivitetssonen der forsøkene fant sted, som visualisert i Fig.15 og Fig.16. For en mer nyansert evaluering av forsøkene er det avgjørende å ta produktivitetszonene i betraktning når man analyserer resultatene.

Fig.15 Historiske feltpotensialsoner

Fig.16 Historiske feltpotensialsoner som avlingsdatasett

Presentert i følgende skjermbilder (Fig.17, Fig.18, Fig.19) er den statistiske fordelingen av avlingene, med fokus på de faktisk påførte nitrogenmengdene (N34) overlappet med historiske produktivitetssoner (opprettet i GeoPard). Her er de oppsummerte statistikkene, med ±5 % aksept for påførte tall:

• Hovedsonen ved 150 kg/ha hadde et påført areal på 2,65 ha, med en gjennomsnittsavling på 6,34 t/ha (Fig.17).

• Det første prøveområdet ved 180 kg/ha dekket et areal på 1,08 ha og ga en gjennomsnittlig avling på 6,41 t/ha (Fig.18).

• Det andre prøveområdet satt til 120 kg/ha strekker seg over 1,78 ha, med en gjennomsnittlig avling på 6,33 t/ha (Fig.19).

Fig.17 Hovedsone med N34 150 kg/ha overlappet med historisk produktivitet

Fig.18 Prøveområde med N34 180 kg/ha ±5% overlappet med historisk produktivitet

Fig.19 Prøveområde med N34 120 kg/ha ±5% overlappet med historisk produktivitet

For en dypere forståelse av metodikken og detaljene i disse resultatene, er de brukte likningene nedenfor:

1. Hoved med 150 kg/ha med 5 % aksept overlappet med historisk produktivitet: Yield_Main = np.where((Application_Zone == 1) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5), Yield_WetMass, np.nan)

2. Prøve med 120 kg/ha med 5 % aksept overlappet med historisk produktivitet: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 3) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), Yield_WetMass, np.nan)

3. Prøve med 180 kg/ha med 5 % aksept overlappet med historisk produktivitet: Yield_Trial = np.where((Application_Zone == 2) & (Productivity_SubZone == 51) & (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0), Yield_WetMass, np.nan)

hvor

• delen Productivity_SubZone == 51 reflekterer de høye produktivitetszonene hvor eksperimentene ble utført,

• delene (Applied_Value >= 142.5) & (Applied_Value <= 157.5) , (Applied_Value >= 114.0) & (Applied_Value <= 126.0), (Applied_Value >= 171.0) & (Applied_Value <= 189.0) inkluderer ±5 % nøyaktighet fra ratene 150, 120, 180 kg/ha.

Sammendrag

Avlingsresultatene fra forsøkene stemmer godt overens med gjennomsnittsavlingen observert i den høye historiske produktivitetszonen på feltet. Med andre ord hadde den eksperimentelle påføringen av N34-produktet ved ratene 120 kg/ha - 150 kg/ha - 180 kg/ha, som resulterte i gjennomsnittsavlinger på 6.33 t/ha - 6.34 t/ha - 6.41 t/ha henholdsvis, ikke en betydelig effekt på høstet avling innen den høye produktivitetszonen.