Scienziati dell'Università dell'Illinois, con l'aiuto dei membri dell'Illinois Corn Growers Association, hanno sviluppato un nuovo, metodo scalabile per stimare la produttività delle colture in tempo reale. La ricerca, pubblicato in Telerilevamento dell'ambiente , combina misurazioni sul campo, un'esclusiva rete di telecamere sul campo, e ad alta risoluzione, dati satellitari ad alta frequenza, fornendo stime di produttività altamente accurate per i raccolti in tutto l'Illinois e oltre.

"Il nostro obiettivo finale è fornire informazioni utili agli agricoltori, soprattutto a livello di campo o di sottocampo. In precedenza, la maggior parte dei dati satellitari disponibili aveva una risoluzione spaziale e/o temporale grossolana, ma qui approfittiamo dei nuovi prodotti satellitari per stimare l'indice di area fogliare (LAI), un proxy per la produttività delle colture e la resa del grano. E sappiamo che le stime satellitari sono accurate perché le nostre misurazioni al suolo concordano, "dice Hyungsuk Kimm, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Risorse Naturali e Scienze Ambientali (NRES) presso l'U of I e autore principale dello studio.

Kimm e i suoi colleghi hanno utilizzato dati di riflettanza superficiale, che misura la luce che rimbalza sulla Terra, da due tipi di satelliti per la stima dei LAI nei campi agricoli. Entrambi i set di dati satellitari rappresentano importanti miglioramenti rispetto alle vecchie tecnologie satellitari; possono "vedere" la Terra su una scala fine (risoluzione di 3 o 30 metri) ed entrambi ritornano nello stesso punto sopra il pianeta su base giornaliera. Poiché i satelliti non catturano direttamente il LAI, il team di ricerca ha sviluppato due algoritmi matematici per convertire la riflettanza superficiale in LAI.

Durante lo sviluppo degli algoritmi per la stima dei LAI, Kimm ha lavorato con gli agricoltori dell'Illinois per installare telecamere in 36 campi di mais in tutto lo stato, fornendo un monitoraggio continuo a livello del suolo. Le immagini delle telecamere hanno fornito informazioni dettagliate sul terreno per perfezionare le stime derivate dal satellite di LAI.

Il vero test delle stime satellitari è venuto dai dati LAI che Kimm ha misurato direttamente nei campi di mais. Due volte alla settimana durante la stagione di crescita 2017, ha visitato i campi con uno strumento specializzato e ha misurato a mano l'area delle foglie di mais.

Alla fine, le stime LAI del satellite dai due algoritmi concordavano fortemente con i dati "verità sul terreno" di Kimm dai campi. Questo risultato significa che gli algoritmi forniti sono altamente accurati, informazioni LAI affidabili dallo spazio, e può essere utilizzato per stimare in tempo reale i LAI nei campi di qualsiasi parte del mondo.

"Siamo i primi a sviluppare scalabili, alto temporale, dati LAI ad alta risoluzione che gli agricoltori possono utilizzare. Questi metodi sono stati completamente convalidati utilizzando una rete di telecamere senza precedenti per terreni agricoli, "dice Kaiyu Guan, professore assistente presso il Dipartimento di NRES e professore di Blue Waters presso il National Center for Supercomputing Applications. È anche il principale investigatore dello studio.

Avere dati LAI in tempo reale potrebbe essere strumentale per una gestione reattiva. Per esempio, il metodo satellitare potrebbe rilevare campi o segmenti di campi con prestazioni insufficienti che potrebbero essere corretti con pratiche di gestione mirate come la gestione dei nutrienti, applicazione di pesticidi, o altre strategie. Guan prevede di rendere disponibili i dati in tempo reale agli agricoltori nel prossimo futuro.

"La nuova tecnologia LAI sviluppata dal team di ricerca del Dr. Guan è un progresso entusiasmante con il potenziale per aiutare gli agricoltori a identificare e rispondere ai problemi sul campo in modo più rapido ed efficace che mai, "dice Laura Gentry, direttore della ricerca sulla qualità dell'acqua per l'Illinois Corn Growers Association.

"Misurazioni più accurate di LAI possono aiutarci a essere più efficienti, tempestivo, e prendere decisioni che alla fine ci renderanno più redditizi. Gli ultimi anni sono stati particolarmente difficili per gli agricoltori. Abbiamo bisogno di tecnologie che ci aiutino ad allocare il nostro tempo limitato, soldi, e lavora più saggiamente. L'Illinois Corn Growers Association è lieta di collaborare con il team del Dr. Guan, e i nostri membri agricoltori sono stati felici di assistere i ricercatori nell'accesso alle loro colture per convalidare il lavoro del team. Siamo orgogliosi del progresso rappresentato da questa nuova tecnologia e siamo entusiasti di vedere come il team di ricerca di Guan la utilizzerà per apportare valore direttamente agli agricoltori dell'Illinois, " aggiunge Gentili.