Слишком много хорошего может быть плохим. Это, безусловно, верно для азотных удобрений.
Без достаточного количества азота урожай плохо растет. Урожайность значительно снижается.
С другой стороны, применение слишком большого количества азотных удобрений может нанести вред окружающей среде. Азот может попадать в водораздел, загрязняя водные экосистемы. Микробы также могут преобразовывать избыток азота в закись азота, парниковый газ, вызывающий изменение климата.
«Управление азотом имеет жизненно важное значение для глобальной продовольственной безопасности», - говорит Юсинь Мяо, агроном из Университета Миннесоты. «Это также имеет решающее значение для уменьшения загрязнения и изменения климата».
Мяо и его коллеги изучают способы эффективного использования азота в сельском хозяйстве. Они сравнили несколько подходов. Исследователи обнаружили, что один из подходов, активное управление азотом на основе датчиков растительного покрова, является наиболее эффективным.
Управление азотом на основе датчиков использует световые датчики для активного мониторинга здоровья и жизнеспособности сельскохозяйственных культур. Датчики измеряют различные длины волн света, исходящего от листьев урожая. Эти измерения служат показателем здоровья урожая.
Основываясь на полевых измерениях, программное обеспечение датчиков может рассчитать, сколько азота нужно сельскохозяйственным культурам. Фермеры могут использовать эти данные для внесения оптимального количества азота в сельскохозяйственные культуры.
Цель состоит в том, чтобы «соответствовать поставкам азота потребностям сельскохозяйственных культур», - говорит Мяо. Это позволяет сельскохозяйственным культурам получать доступ к азотным удобрениям именно тогда, когда они больше всего в них нуждаются. В свою очередь, это может повысить урожайность.
Этот подход имеет ряд преимуществ по сравнению с другими стратегиями управления азотом. «Это сократило общее применение азотных удобрений», - говорит Мяо. «Это также уменьшило потери азота в окружающую среду и снизило выбросы закиси азота».
Системы на основе датчиков Canopy имеют и ряд других преимуществ. «Использование датчиков быстрое и неразрушающее», - говорит Мяо. «Нет никаких дополнительных затрат, кроме покупки датчиков».
Кроме того, на последние модели датчиков не влияет окружающее освещение. Это означает, что производители могут получать точные измерения независимо от погоды - облака не должны рассеяться.
Также могут быть денежные выгоды. «Эта технология может сократить использование азотных удобрений», - говорит Мяо. «Фермеры могут снизить производственные затраты и увеличить экономическую отдачу».
Чтобы проверить различные стратегии управления азотом, Мяо и его коллеги провели полевые эксперименты с 2008 по 2012 год. Место проведения исследований находилось в провинции Хэбэй на севере Китая. Исследователи проверили различные стратегии на системе севооборота озимой пшеницы и яровой кукурузы.
Некоторые из других стратегий управления азотом, протестированных Мяо, также позволили сократить использование удобрений. Но у всех были недостатки. Например, одна система требовала проверки почвы на содержание азота. «Однако у этой системы были ограничения по труду, времени и стоимости», - говорит Мяо.
Miao сейчас работает над улучшением. Некоторые из новых систем больше подходят для высокоурожайных систем земледелия. Другие могут быть более эффективными, чем нынешние портативные устройства.
Мяо надеется, что эти сенсорные системы будут иметь глобальный охват. «Эта стратегия управления азотом будет работать с основными культурами во многих странах».
Но Мяо считает, что фермеры не могут справиться в одиночку. Фермеры, исследователи и поставщики услуг должны будут работать вместе. «Это может способствовать широкому внедрению этой системы, особенно в развивающихся странах», - говорит он.
Мяо представил эти результаты на собрании Американского общества агрономии и растениеводства Америки в ноябре 2018 года в Балтиморе, штат Мэриленд.