מערכת תומכת החלטה בזמן אמת לקביעת מינון השקיה והזנת חנקן בגידולים חקלאיים מבוססת מידע ממקורות שונים

    מחבר:
  • אנה ברוק
  • קרן סלינס
  • רון סגל
  • אודי ברנהולץ
  • עמנואל לויטין

מיזם שפותח על ידי המעבדה לספקטרוסקופיה וחישה מרחוק באוניברסיטת חיפה וחברת אגרידע משלב מידע מהשדה בזמן אמת עם מדדי אקלים ומידע מהמגדל, למערכת קבלת החלטות ומתן המלצה למגדל על מינון השקיה והזנת חנקן

הצרכים המיידים בתחום החקלאות בארץ ובעולם הם: הבטחת מזון, שמירה על סביבה מקיימת, טיוב של התוצרת הראשונית, ניצול אפקטיבי של משאבי מים ושיפור ממשק השקיה ודישון חנקני.

ייעודי המוצר הם: לזהות את המינון המיטבי של השקיה ודישון חנקני התורמים ליבול, שיפור הגידול, תזמון מושכל של ההשקיה, שמירה על המשאבים (לרבות פוריות הקרקע ושמירה על המגוון הביולוגי), הפחתת עתודות חנקן והפחתת סיכון לזליגתו מהשדות.

המטרה העיקרית של המיזם היא שילוב מידע מהשדה בזמן אמת (חיישני קרקע ואמצעי חישה מרחוק על גבי רחפנים) עם מדדי אקלים ומידע מהמגדל, למערכת קבלת החלטות ומתן המלצה למגדל על מינון השקיה והזנת חנקן, באמצעות פיתוח אלגוריתם להערכת כמות המים והדשן המיטביים בכל זמן נתון. האלגוריתם ישמש לחישוב מינון הזנה המיטבי בשילוב עם הנחייה אגרונומית וניתוח נתוני פוריות הקרקע בגידולים הבאים: תירס, עגבניות לתעשייה, תפוח אדמה, כותנה ובצל.

האפליקציה מספקת מפת תכולת מים זמינים לצמח ומפת תכולת חנקן בקרקע ברזולוציה יומית לכל אורך עונת הגידול וברזולוציה מרחבית גבוהה מאוד, ובהתאם לנתונים שנקלטו מהשדה תחשב את המינון המיטבי של המים והחנקן לגידול, (תוך אופטימיזציה ליבול הצפוי) ותספק המלצות למגדל.

הטכנולוגיות העומדות בבסיס המוצר הן: אלגוריתם לאיסוף נתוני תכולת המים בקרקע, מידת מוליכות חשמלית, ומדדי אחוזי רטיבות וטמפרטורה בקרקע, לניבוי התפתחות הגידול לפי תובנות אגרונומיות, אלגוריתם (מבוסס מודל לניתוח אותות) לחישוב תכולת מים בקרקע ובצמח וריכוז חומרי ההזנה בצמח בכלים ספקטרליים, ללא פגיעה בגידול בתנאי השדה, מודל לתכולת המים בקרקע, אלגוריתם לשילוב נתונים ממקורות שונים למערכת קבלת החלטות DSS, המנוהלת באינטרנט.

מרכיבי המוצר: חיישני קרקע למדידת מתח מים בעומקים שונים, תחנות ניידות למדידת תנאים אקלימיים, רחפן עם מצלמת RGB, ממשק אינטרנטי להזנת נתוני שדה על ידי המגדל.

למיטב ידיעתנו, אין היום מערכות DSS המבוססות על חיישני שטח (חיישני קרקע ואמצעי חישה מרחוק). המערכות הקיימות מבוססות על איסוף נתונים שמקורם באמצעי מדידה מרוחקים מהשדה, כמו צילומי לוויינים (מוגבל ברזולוציה מרחבית וטמפורלית), תחנות מטאורולוגיות אזוריות וחיזוי מזג אוויר. כולם חסרים את המידע מהשדה, מהקרקע והגידול בזמן אמת, כך שההחלטה מבוססת על שילוב מדדים משלימים אחד לשני, ואלה עוברים ניתוח ועיבוד באמצעות האלגוריתם המהווה בסיס למערכת המוצעת.

החדשנות במיזם זה היא: יצירת מערכת אינטגרטיבית לנתוני שדה (חיישני קרקע), מדדי אקלים (הנמדדים בשטח השדה ועל הקרקע), נתוני חישה מרחוק (בעיקר האלגוריתם הייחודי להערכת מים ודשן בגידול), ומודל לתכולת מים בקרקע. המערכת מעבירה את הידע האגרונומי הרחב שקיים באגרידע ל-DSS אינטרנטי המבוסס על נתוני אמת מהשדה (משוב רציף מהקרקע ומדי אקלים וצילום ברזולוציה יומית המבוצע על ידי המגדל) ותומך המלצה למגדל בזמן אמת.