Koneviestin viljelymenetelmä­koekentällä on käytössä moderni mittauslaitteisto – mittaustiedon hyödyntäminen viljelyssä on seuraava kehitysaskel

Osana tarkentuvaa peltotuotantoa pystytään erilaisin olosuhdemittauksin seuraamaan ja hallitsemaan sekä itse viljelyä että myös tuotannosta aiheutuvia ympäristövaikutuksia. Sensoritekniikan huima kehitysvauhti avaa uusia mahdollisuuksia, mutta soveltaminen on vasta alussaan.
Viljelymenetelmäkokeeseen koottu Davis-mittalaitepaketti sisältää normaalia enemmän osioita. Toki alkuun lähdettiin vain perussääasemalla. CO2-mittauksen 3-kerroksellisuudella pyritään parempaan kaasujen virtauksen (flux) mittaukseen. Lehtikosteuden mittaus auttaa lehtilaikkutautien ennustamisessa. Sentek-maaperäanturit auttavat monien maaperäreaktioiden seurannassa. Watch Dog -miniloggerit ovat mukana useammalla ruudulla verrokkidatan keruussa.
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Tässä artikkelissa esiteltävät Loimaan Viljelymenetelmäkokeessa käytössä olevat mittalaitteet ja niillä saadut tulokset tullaan tarkemmin esittelemään Koneviestin sivuilla lähitulevaisuudessa.

Pellon olosuhteita mitattaessa nousee ensimmäisenä esiin termi sääasema. Käytännössä tämä ymmärretään säätilan mittauksena – sateet, lämpötilat, tuulet ja suhteellinen ilmankosteus. Näillä päästääkin jo pitkälle ja tarjontaa sääasemista on runsaasti. Perussääasemien hintataso on kohtuu edullinen ja mukana on myös nykytyyliin istuva vuokrausvaihtoehto, jossa aseman kk-maksu kattaa osan investoinnista.

Moderni olosuhdemittaus:

  • Sääasemat toimivat myös olosuhdemittareina
  • Kasvihuonekaasujen mittaus tulossa mukaan
  • Maaperä- ja valumavesimittaus kuuluvat kokonaisuuteen
  • Anturitietoa on helppo kerätä, mutta viljelyä ohjaavan tiedon hallinta on vasta alussaan
Solvita Healt Suitessa mitataan CO2-hengityksen taso joko kuvan tavalla suoraan pellosta tai laboratorionäytteestä. Tulos on sovellettavissa hehtaarikohtaiseksi CO2-hengitykseksi (kg/ha/vuorokausi). Mittauksella voidaan verrata esimerkiksi viljelymenetelmien tai maalajien eroja CO2-hengityksen osalta, tai maaperän biologista kuntoa, sekä typen mineralisoitumis-potentiaalia. Kokonaisuuteen kuuluu myös orgaanisen typen ja murukestävyyden testit.
Solvita Healt Suitessa mitataan CO2-hengityksen taso joko kuvan tavalla suoraan pellosta tai laboratorionäytteestä. Tulos on sovellettavissa hehtaarikohtaiseksi CO2-hengitykseksi (kg/ha/vuorokausi). Mittauksella voidaan verrata esimerkiksi viljelymenetelmien tai maalajien eroja CO2-hengityksen osalta, tai maaperän biologista kuntoa, sekä typen mineralisoitumis-potentiaalia. Kokonaisuuteen kuuluu myös orgaanisen typen ja murukestävyyden testit. Kuva: Jussi Knaapi

Ilma, vesi, maa

Sääasemien mittausrepertuaari on laajenemassa säätilan mittaamisesta kohti täydempää olosuhdemittausta. Olemme Loimaan Viljelymenetelmäkokeessa varustaneet kentän Davis-sääasemakalustoa tähän suuntaan. Perusasemaan on lisätty pilottina CO2-antureita (3 kpl), todellisen haihdunnan laskenta (ET eli evapotranspiraatio), auringon tulosäteilyn (W/m2), lehtikosteuden, sekä maaperän kosteuden, lämpötilan ja suoloväkevyyden (EC) mittaukset.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Anturipaketin keräämän tiedon pohjalta voidaan jo nykyisellään seurata todella runsaasti sekä agronomisia että ympäristöön vaikuttavia ilmiöitä. Seuranta-applikaatio voi olla joko kännykässä tai muussakin päätelaitteessa. Tieto varastoidaan valmistajan pilvipalvelimeen.

Haasteeksi nouseekin tiedon käsittely käyttökelpoisiksi tuloksiksi. Varusohjelmien kyky tietojen älykkääseen yhdistelyyn on toistaiseksi rajallinen.

Perussensorien antama mittatieto on siis kunnossa ja sinällään luotettavaa. Mutta kun uutta haetaan ja on pysyteltävä tilatason budjetissa, tulee myös yllätyksiä. Meille yllätyksenä tuli Davisin suositteleman CO2-anturien epäluotettavuus. Atlas Scientificin CO2-anturit eivät olleet sopivia tarkkuutta vaativiin mittauksiin ja kaudelle 2022 etsimmekin toimivampaa ratkaisua.

DatasenSen automatisoitu tekniikka nostaa CO2-virtauksen (fluksien) mittauksen uudelle tasolle. Mittaus pohjautuu Vaisalan CO2-anturiteknologiaan. Avattava katto pitää olosuhteet kammion sisällä ulkoilmaa vastaavina. Vakiomittausjakso kestää pilottivaiheessa 24 h, jolloin saadaan tietoa myös illan ja yön olosuhteista. Maaperähengityksen erillismittaus pimeäkammiolla kuuluu mallinnusohjelmaan. Kesällä hiilensidontaa voi tapahtua jossain määrin myös yöllä.
DatasenSen automatisoitu tekniikka nostaa CO2-virtauksen (fluksien) mittauksen uudelle tasolle. Mittaus pohjautuu Vaisalan CO2-anturiteknologiaan. Avattava katto pitää olosuhteet kammion sisällä ulkoilmaa vastaavina. Vakiomittausjakso kestää pilottivaiheessa 24 h, jolloin saadaan tietoa myös illan ja yön olosuhteista. Maaperähengityksen erillismittaus pimeäkammiolla kuuluu mallinnusohjelmaan. Kesällä hiilensidontaa voi tapahtua jossain määrin myös yöllä. Kuva: Jussi Knaapi

Datasense kammiomittaus

Tarkkaa CO2-mittausta on onneksi jo saatavilla salolaisen Datasensen mittauspalvelun kautta. Valokammioperiaatteeseen pohjautuva palvelu on herättänyt ansaittua mielenkiintoa, ja myös Loimaan Viljelymenetelmäkokeessa saimme ensimmäisiä mittauksia tehtyä.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Tarve moderneille valokammiomittauksille on huutava, koska pelkkään maahengitykseen ja mallinnukseen perustuvat mittaukset eivät enää täytä nykyajan vaatimuksia. Valokammioiden kohdalla kehitys on myös mennyt eteenpäin. Tuoreet tulokset korostavat erilaisten viljelymenetelmien ja hoitotapojen merkittävää vaikutusta CO2-reaktioiden tasapainoon.

Viljelymenetelmäkokeen valokammiomittauksia tullaan jatkamaan kasvukaudella 2022.

EHP V -patoaukkokaivot edustavat alan parasta tekniikkaa. Vedenkorkeus-, pH-, turbiditeetti-, nitraatti- ja suolaväkevyysanturit sekä referenssinäytteet antavat tietoa myös liukoisen fosfaatin valumista. Jo karttunut tieto vahvistaa ravinnevalumien olevan hyvin kohtuullisia. Sänkipeitteisyys vaikuttaa ravinnetasoja alentavasti. Kuvassa koekentän isäntä Tuomas Levomäki (vas), Aino Launto-Tiuttu (V-S MTK) ja Pasi Valkama (SYKE).
EHP V -patoaukkokaivot edustavat alan parasta tekniikkaa. Vedenkorkeus-, pH-, turbiditeetti-, nitraatti- ja suolaväkevyysanturit sekä referenssinäytteet antavat tietoa myös liukoisen fosfaatin valumista. Jo karttunut tieto vahvistaa ravinnevalumien olevan hyvin kohtuullisia. Sänkipeitteisyys vaikuttaa ravinnetasoja alentavasti. Kuvassa koekentän isäntä Tuomas Levomäki (vas), Aino Launto-Tiuttu (V-S MTK) ja Pasi Valkama (SYKE). Kuva: Jussi Knaapi
LähikuvaEHP V -patoaukkokaivosta
LähikuvaEHP V -patoaukkokaivosta Kuva: Jussi Knaapi

Tietoa valumavesistä

Olemme mitanneet Viljelymenetelmäkokeen valumavesien ravinnepitoisuuksia jo usean vuoden ajan pistemittauksina. Kasvukaudelle 2021 saimme asennettua kaksi EHP V-patoaukkokaivoa asianmukaisin on-line mittasensorein. Olemme jo tähänkin mennessä voineet todeta, että ravinnevalumat salaojista eivät ole olleet hälyttäviä. Savimaiden voimakas kutistuminen ja paisuminen aiheuttaa kuitenkin piikkejä virtaamiin, joten on-line mittaus on tarpeen oikean kokonaiskuvan saamiseksi

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
Microbiometer-testi hyödyntää kännykkäkameran kuvankäsittelyn tekniikkaa ja laskenta-algoritmia. Applikaatio tunnistaa bakteerien ja sienten ominaisvärit, jonka perusteella määräarviot saadaan sekä mikrogrammoina että myös prosenttiosuuksina. Maanäyte preparoidaan koeputkessa sakkauttamalla kivenäismaalajitteet. Multaosio jää kellumaan ja mikrobinäyte imaistaan koeputken keskiosasta. Tulokset vastaavat n. 90 prosenttisesti PLFA-laboratoriotestiä.
Microbiometer-testi hyödyntää kännykkäkameran kuvankäsittelyn tekniikkaa ja laskenta-algoritmia. Applikaatio tunnistaa bakteerien ja sienten ominaisvärit, jonka perusteella määräarviot saadaan sekä mikrogrammoina että myös prosenttiosuuksina. Maanäyte preparoidaan koeputkessa sakkauttamalla kivenäismaalajitteet. Multaosio jää kellumaan ja mikrobinäyte imaistaan koeputken keskiosasta. Tulokset vastaavat n. 90 prosenttisesti PLFA-laboratoriotestiä. Kuva: Jussi Knaapi

Maaperän rakenne ja biologia

Käytämme Viljelymenetelmäkokeessa kahta maaperän terveyttä ja rakennetta määrittävää kenttätestiä.

Soil Healt Suite koostuu kolmesta osamittauksesta. Ne ovat maaperän CO2-hengitys, orgaanisen typpivarannon määrä, sekä murujen kestävyys. CO2-hengitys on maan mikrobielävyyden mittari ja samalla se kertoo myös ravinteiden – etenkin typen – mobilisoitumispotentiaalista.

Orgaanisesti sitoutuneen typpivarannon testi (SLAN, eli Solvita labile amino nitrogen) määrä kertoo esimerkiksi karjanlannan käytön määristä ja viljelyhistoriasta. Yhdistettynä nitraattimuotoisen typen määriin saadaan kuva myös pellon ympäristövaikutuksien tasosta typen osalta. Nitraattitypen testi on tulossa Solvitan pakettiin lähitulevaisuudessa.

Murukestävyys eli VAST-testi (Volumetric aggregate stability test) kertoo, miten viljelyhistoria on vaikuttanut maamurujen kestävyyteen sateita ja ylipäätään mekaanista rasitusta vastaan.

Näiden kolmen laatutestin ja maan kemiallisen ravinnetason yhdistelmästä muodostuu pellon terveysarvio – Soil Healt Score.

Maaperämikrobien määrä ja bakteerien, sekä sienten suhde saadaan selville fotogrammetrisellä Microbiometer-testillä. Tulos saadaan valokuvaamalla näyte kännykkäkameran applikaatiolla. Tulosta arvioidaan sekä mikrobien määrän että suhteen perusteella.

Yhdessä sekä Soil healt suite, että Microbiometer-testi antavat kuvan pellon biologisesta kunnosta, jolla on kokonaisuudessa iso merkitys.

FieldSence on ollut markkinoilla jo muutaman vuoden. Perussääaseman vahvuutena on hinnan ohella näppärä applikaatio, josta on koettu olevan hyötyä esimerkiksi ruiskutusajankohtien valinnassa.
FieldSence on ollut markkinoilla jo muutaman vuoden. Perussääaseman vahvuutena on hinnan ohella näppärä applikaatio, josta on koettu olevan hyötyä esimerkiksi ruiskutusajankohtien valinnassa. Kuva: Jussi Knaapi
Paul-Tech on uusin tulokas, jonka sensorointi koostuu kahdesta maa-anturista, joissa on kosteuden, suoloväkevyyden ja lämpötilan mittaukset. Järjestelmä kerää tiedot pilveen ja logiikka perustuu anturitietojen älykkääseen vertailuun. Juha Granlund esittelee laitteistoa.
Paul-Tech on uusin tulokas, jonka sensorointi koostuu kahdesta maa-anturista, joissa on kosteuden, suoloväkevyyden ja lämpötilan mittaukset. Järjestelmä kerää tiedot pilveen ja logiikka perustuu anturitietojen älykkääseen vertailuun. Juha Granlund esittelee laitteistoa. Kuva: Jussi Knaapi
Soil Scout rakentuu myös kosteus-, suoloväkevyys- ja lämpötila-anturien mittauksen varaan. Järjestelmän etuna on laajennettavuus. Anturien joustava sijoittelu pellolle ja eri syvyyksiin on mahdollista langattoman tiedonsiirron ansiosta. Pilveen data siirtyy mobiiliverkon kautta. Maa-antureissa ei ole johtoja, joten muokkaus- ja hoitotoimet voidaan suorittaa maahan haudattujen antureiden yli ajaen. Antureiden toimintaiän luvataan olevan kymmeniä vuosia.
Soil Scout rakentuu myös kosteus-, suoloväkevyys- ja lämpötila-anturien mittauksen varaan. Järjestelmän etuna on laajennettavuus. Anturien joustava sijoittelu pellolle ja eri syvyyksiin on mahdollista langattoman tiedonsiirron ansiosta. Pilveen data siirtyy mobiiliverkon kautta. Maa-antureissa ei ole johtoja, joten muokkaus- ja hoitotoimet voidaan suorittaa maahan haudattujen antureiden yli ajaen. Antureiden toimintaiän luvataan olevan kymmeniä vuosia. Kuva: Jussi Knaapi

Tarjonta lisääntyy

Markkinoille on tullut ja tulossa lisääkin mielenkiintoista tekniikkaa. Hyvinä esimerkkeinä voi mainita Fieldsence-sääaseman (Hankkija). Itse asema on perustasoa, eikä sisällä maaperäantureita tai laajennettavuutta verrattuna joihinkin muihin mittareihin. Fieldsencen käyttökelpoisuutta kohottaakin sovellutusohjelmistoon panostaminen ja se, että hintataso on varsin edullinen, kun paketti on osa Hankkijan kokonaiskonseptia.

Aivan uutena tulokkaana on syksyllä lanseerattu Paul-Tech Maa-asema. Se perustuu maankosteuden, suoloväkevyyden (EC) ja lämpötilan mittaukseen. Pilvipalveluun kertyvä mittadata jalostuu Paul-Techin kehittämän mallin mukaisesti. Kahteen syvyyteen asennettavat anturit seuraavat lannoituksen tasoa, sekä suhteita pinta- ja pohja-anturin kautta. Ohjelman antamat suositukset pohjautuvat kehittäjien pitkäaikaiseen kokemukseen maaperätieteiden sektorilla.

Pioneerina maaperän olosuhdemittauksissa toimii kotimainen Soil Scout. Se pitää sisällään myös samat perusmittaukset, eli lämpötilan, kosteuden ja suoloväkevyyden (EC). Soil Scoutin erityisominaisuutena on langattomuuden mahdollistama antureiden vapaa sijoiteltavuus ja anturien lukumäärän edullinen lisäysmahdollisuus.

Smear-Agri:

Meteorologista EDDY Covariant -sääasemaa monipuolisempi Smear-Agri olosuhdemittausasema on nyt käyttöönottovaiheessa Helsingin Yliopiston Viikin pellolla. Kasvihuonekaasujen (CO2, CH4 ja N2O) ohella voidaan mitata erilaisia hiukkaspitoisuuksia. Lisäksi maaperästä kerätään olosuhdetietoa liittyen esimerkiksi eri ravinteiden liukoisuuksiin. Myös valumavesien mittaus on ohjelmassa. Koska asema sijaitsee Viikin navetan vieressä ja lisäksi kaupunkiliikenteen ja kosteikkoalueen läheisyydessä, on mahdollista tutkia näitäkin päästölähteitä. Kokonaisuus on tullut mahdolliseksi Maa- ja Vesitekniikan Tuki ry:n merkittävän lahjoituksen ansiosta.

Lue myös artikkeli Paul-Tech-mittaustekniikasta:

Paul-Tech-maaperäsensori mallintaa pellon tilannetta – maaperätietojen ohella sensori mittaa myös ilman lämpötilaa ja suhteellista kosteutta

Sinua saattaa kiinnostaa myös kesän 2021 videokuulumiset Koneviestin viljelykoemenetelmäkentältä:

Kasvustoja tarkkaillaan Loimaan koulutilan viljelymenetelmäkentällä pitkin kasvukautta – multispektrikameran viisi eri aallonpituutta kertovat yhteyttämisaktiivisuudesta

Valumavesien määrään ja nitraattipitoisuuksiin nyt jatkuva seuranta läpi kasvukauden – katso video EHP-mittauskaivoista

Helleaalto alkaa vaivata – Brix-mittauksessa korkeat sokeriarvot kertovat kasvin yhteyttämisaktiivisuudesta, jota kuivuus heikentää

Mikrobiologinen pikamittaus kertoo maan terveydentilasta – bakteerien ja sienien keskinäinen suhde maanäytteessä keskeistä