Kvælstof er det vigtigste plantenæringsstof, og over halvdelen af verdens landbrugsafgrøder er afhængige af at få kvælstof tilført i form af gødning. Gødningen er ikke i sig selv et miljøproblem, men problemet er, at effektiviteten i udnyttelsen af kvælstoffet ofte er for lav. Kvælstofeffektiviteten er forholdet mellem den mængde kvælstof, der tilføres marken og den mængde, der fjernes igen ved høst. Det fører i sidste ende til højere omkostninger og større tab af kvælstof til miljøet.  

”Som det ser ud lige nu, så er det på verdensplan kun ca. en tredjedel af det tilførte kvælstof, der bliver fjernet ved høst af kornafgrøder. Og det er et stort problem i forhold til udvaskning af kvælstof til det omkringliggende vandmiljø,” forklarer ph.d.-studerende Vita Antoniuk fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

Vurderer næringsstofindhold på fotografier

I et forsøg på at finde nye metoder til at vurdere kvælstofindholdet i vinterhvede har forskerne arbejdet med et langvarigt forsøg i Kina. Her har de undersøgt tre forskellige metoder for at finde frem til den mest effektive og pålidelige måde at vurdere kvælstofmangel hos afgrøder.

1. Dronefotografering med et multispectral kamera
2. Bladenes kvælstofindhold med klorofyl-måler (SPAD)
3. Smartphone-billeder

For at kunne vurdere kvælstofindholdet gjorde forskerne brug af såkaldte vegetationsindeks, heraf blev to udvalgt specifikt, da de fungerer godt med fotografier fra henholdsvis droner og smartphones:

• Green Normalised Difference Vegetation Index (GNDVI)
• Visible Atmospherically Resistant Index (VARI)

”Når planter ikke får nok kvælstof, ses det tydeligt i deres struktur og i deres klorofylindhold. Klorofyl er et stof, der absorberer blåt og rødt lys, hvilket giver planter deres grønne farve. Man kan altså med andre ord se en forskel i farven på planterne. Det er en forskel, som kan ses med det blotte øje, men når man anvender vegetationsindeks til at vurdere forskellen, så bliver den endnu tydeligere. Ved hjælp af vegetationsindeks kan man ud fra billederne vurdere kvælstofbeholvet for forskellige marker. Vi fandt dog, at metoden ikke fungerer optimalt, hvis afgrøden er under svær mangel på andre vigtige næringsstoffer, såsom fosfor, så der er også andre forhold, der skal tages i betragtning,” fortæller Vita Antoniuk.

Landmandens smartphone kan blive et vigtigt værktøj

Forsøget er indtil nu kun foretaget i Kina, hvor markerne er relativt små og få, hvilket gør det lettere at bruge en smartphone til at vurdere behovet for yderligere kvælstoftilførsel. Ifølge forskerne er smartphoneløsningen måske ikke vejen frem, hvis man har store marker, fordi der så kan være store forskelle i kvælstofindholdet fra det ene hjørne til det andet, og det kan ikke fanges på et enkelt smartphonebillede.

”I det tilfælde vil man kunne bruge droner eller satellit. Det er bare heller ikke helt sikre løsninger, da for eksempel skyer kan hindre satellitten i at fotografere og opløsningen kan ganske enkelt være for lav til at kunne bruges. Droner kan bruges næsten ligeså effektivt som smartphones med den forskel, at der i hver pixel på dronebilleder kan være et miks af afgrøder, jord og måske også ukrudt, som kommer til at forstyrre målingen en smule, og det kan man undgå med smartphones,” fortæller Vita Antoniuk.

Indtil nu er teknologien kun testet ved det langvarige forsøg i Kina, men forskerne er fortrøstningsfulde, og selvom man ikke kan føre resultatet direkte over på andre marker, afgrøder eller klimaforhold, så er der håb for teknologien alligevel.

”Mit håb er, at der vil blive udviklet en app, som kan gøre det muligt for landmænd over hele verden at bruge deres smartphone til at vurdere indholdet af kvælstof i deres afgrøder. Men der er stadig et stykke vej, til det bliver muligt,” siger Vita Antoniuk.

Bag om forskningen