Buğday Tanesi Analizi için On-Biçerdöver NIR Spektroskopisinin Saha Doğrulaması

Gerçek hasat koşulları altında doğruluk değerlendirmesi

Hasatta tahıl kalitesinin karakterizasyonu geleneksel olarak ayrı örnekleme ve ardından laboratuvar analizine dayanmaktadır. Bu yaklaşım numune düzeyinde doğru ölçümler sağlarken, çoğu tarım alanını karakterize eden mekansal değişkenliği yakalamakta doğal olarak başarısız olmaktadır. Sonuç olarak, elde edilen veriler genellikle hasat edilen ürünün gerçek heterojenliğinden ziyade ortalama bir durumu temsil etmektedir.

Bu bağlamda, doğrudan tarım makinelerineentegre edilen yakın kızılötesi spektroskopi (NIR) bir paradigma değişimini temsil etmektedir. Tahıl akışının sürekli ve gerçek zamanlı analizini mümkün kılarak, biçerdöver NIR sistemleri çok daha yüksek bir veri yoğunluğu ve tarla değişkenliğinin daha temsili bir tanımını sağlar.

Bu çalışma, EVONIR sisteminin performansını gerçek hasat koşulları altında doğrulamayı ve hat içi ölçümleri referans laboratuvar analizleri ile karşılaştırmayı amaçlamaktadır.

Materyaller ve Yöntemler

Saha testi Temmuz 2022’de Kuzey Almanya’da New Holland CR8.90 biçerdöver kullanılarak hasat edilen bir buğday mahsulü üzerinde gerçekleştirilmiştir. EVONIR sensörü , hasat işlemleri sırasında tüm tahıl akışının doğrudan analiz edilmesini sağlayacak şekilde tahıl elevatörüne monte edilmiştir . EVONIR, ISOBUS aracılığıyla biçerdöverin VT ‘sine bağlanmıştır.

Veri toplama işlemi hasat süreci boyunca sürekli olarak gerçekleştirilmiş ve toplam 1.190 NIR veri noktası elde edilmiştir. Buna paralel olarak, 23 tahıl numunesi tarla boyunca coğrafi referanslı konumlarda manuel olarak toplanmış ve referans yöntem olarak hizmet veren akredite bir laboratuvar (LUFA) tarafından analiz edilmiştir.

Bu çalışmada değerlendirilen parametreler arasında kuru madde (DM), ham protein (CP), kül ve ham yağ (CF) yer almaktadır. Her bir örnekleme noktası için, NIR ölçümleri ilgili uzamsal pencere üzerinde toplanmış ve iki yöntem arasındaki sapmayı ölçmek için laboratuvar sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.

Kutudan çıkan sonuçlar

EVONIR sisteminden elde edilen sürekli ölçümler, önemli tarla içi değişkenliğin varlığını açıkça vurgulamaktadır. Nem ve protein içeriği gibi parametreler hasat yolu boyunca gözle görülür dalgalanmalar sergileyerek tahıl kalitesinin tarla içinde eşit bir şekilde dağılmadığını doğrulamıştır.

Tipik örnekleme ızgarasından çok daha küçük bir uzamsal ölçekte meydana gelen bu varyasyonlar, geleneksel örnekleme yaklaşımlarıyla yeterince yakalanamaz. Sonuç olarak, NIR sistemi tarafından üretilen veri seti, hasat edilen mahsulün çok daha zengin ve ayrıntılı bir tanımını sağlar .

Standart fabrika kalibrasyonu kullanılarak NIR ölçümleri laboratuvar sonuçları ile karşılaştırıldığında, ortalama sapmalar kuru madde için -0,63, ham protein için -0,88, kül için -0,75 ve ham yağ için +0,79 olarak bulunmuştur. Bu değerler, özellikle bu aşamada sahaya özgü bir kalibrasyon uygulanmadığı düşünüldüğünde, tüm parametrelerde nispeten düşük bir sapmaya işaret etmektedir.

Özgeçmiş tablosu: Dinamica Generale standart kalibrasyonu ile laboratuvar ve EVONIR arasındaki ortalama sapma, sonuçları bir LAB ile karşılaştırarak ayarlanmamıştır.

Kalibrasyon sonrası sonuçlar

Bu çalışmanın sonuçları, biçerdöver NIR spektroskopisinin genel bir kalibrasyon modeli kullanıldığında bile operasyonel karar verme ile tamamen uyumlu bir doğruluk seviyesine ulaşabileceğini göstermektedir. Gözlenen sapmalar, hat içi spektroskopik ölçümler için tipik beklentilerle tutarlıdır ve yerel kalibrasyon ayarlamaları ile daha da azaltılabilir.

Sınırlı sayıda laboratuvar numunesine dayalı bir ince ayar prosedürü uygulandıktan sonra, NIR ve laboratuvar verileri arasındaki mesafe önemli ölçüde iyileşti ve küresel kalibrasyon modellerini yerel iyileştirme ile birleştirmenin etkinliğini doğruladı.

Tabloya devam edin: İnce ayar sonrası LAB ve EVONIR arasındaki ortalama sapma

Doğrulukla ilgili hususların ötesinde, bu çalışmanın en önemli sonucu, NIR sisteminin tarlanın gerçek değişkenliğini yakalama kabiliyetinde yatmaktadır. Laboratuvar analizleri kesin ancak seyrek bilgiler sağlarken, NIR ölçümlerinin sürekli doğası , tarımsal ve lojistik karar verme için doğrudan kullanılabilecek yüksek çözünürlüklü kalite haritalarının oluşturulmasına olanak tanır.

Agronomik açıdan bakıldığında bu, azot dağılımı ve protein değişkenliğinin daha kesin bir şekilde anlaşılmasını sağlayarak sonraki sezonlarda değişken oranlı gübreleme stratejilerini destekler. Lojistik açıdan bakıldığında, gerçek zamanlı kalite izleme, operatörlerin tahıl akışlarını belirli kalite eşiklerine göre ayırmasına, depolamayı optimize etmesine ve ekonomik değeri en üst düzeye çıkarmasına olanak tanır.

Sonuç

Bu tarla doğrulaması, EVONIR sisteminin hasat işlemleri sırasında doğrudan tahıl kalitesinin güvenilir ve tutarlı ölçümlerini sağlayabildiğini doğrulamaktadır. Standart bir kalibrasyonla bile sistem, laboratuvar verileriyle iyi düzeyde bir uyum göstermektedir ve bu uyum, minimum kalibrasyon ayarlamalarıyla daha da geliştirilebilir.

Daha da önemlisi, bu çalışma sürekli ölçümün ayrık örneklemeye göre temel avantajını vurgulamaktadır. İzole numuneler yerine tüm tahıl akışını analiz ederek, biçerdöver NIR sistemleri saha koşullarının daha doğru ve kapsamlı bir temsilini sağlar.