Dalam tempoh tertentu musim penanaman, penanam kentang mesti sentiasa memantau status nitrogen tanaman mereka untuk menggunakan baja dengan cara yang paling cekap.
Amalan biasa ialah mengumpul daun daripada tumbuhan di setiap ladang dan kemudian menghantarnya ke makmal untuk analisis nitrat. Dalam masa beberapa hari, penanam menerima hasil yang menunjukkan sama ada lebih banyak baja nitrogen diperlukan atau jika prestasinya normal. Sistem ini berfungsi, tetapi proses ini boleh dipercepatkan, kata I. Wang, docent Universiti Wisconsin-Madison, Jabatan Hortikultur.
"Mengumpul daun memerlukan banyak masa dan usaha," kata Wang.
"Dan kadangkala hasilnya boleh mengelirukan, kerana jumlah nitrat dalam daun boleh dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti keadaan cuaca atau masa pensampelan. Di samping itu, keputusan tidak mengambil kira perbezaan spatial [keperluan nitrogen] dalam bidang."
Projek dibiayai Institut Makanan dan Pertanian Kebangsaan USDA, melibatkan pengumpulan dan pemprosesan data daripada kamera hiperspektral. Ia dipasang pada UAV (kenderaan udara tanpa pemandu) atau pesawat terbang rendah yang terbang di atas kawasan kentang yang dikaji.
Pasukan Wang sedang membangunkan model komputer untuk memautkan imej kepada status nitrogen tumbuhan dalam musim, hasil, kualiti dan pulangan ekonomi akhir musim.
"Kakitangan saya dan saya berharap untuk membangunkan program dalam talian yang akan menukar imej hiperspektral kepada maklumat tentang bila dan berapa banyak untuk menyuburkan supaya penanam dapat memaksimumkan keuntungan dengan kesan alam sekitar yang minimum," kata Wang.
"Faktor yang menyebabkan perubahan dalam keadaan kanopi, seperti status nutrien, kehadiran dan ketiadaan kelembapan atau penyakit, dikaitkan dengan pemantulan spektrum dan oleh itu boleh divisualisasikan dalam imej hiperspektral," kata Trevor Crosby, seorang pelajar siswazah di Wang's makmal.
Dalam satu penerbangan dalam bidang penyelidikan 70 kali 150 meter, berpuluh-puluh imej boleh dikumpulkan, setiap satu mengandungi ratusan jalur spektrum. Untuk mempercepatkan pemprosesan imej, Wang mengupah dua pekerja utama. Phil Townsend, Profesor Ekologi Hutan dan Hidupan Liar, ialah peneraju dalam teknologi penderiaan jauh. Paul Mitchell, Profesor dan Pakar di Jabatan Pertanian dan Ekonomi Gunaan, menjalankan analisis ekonomi dari mana model komputer membuat pengesyoran untuk aplikasi nitrogen.
Crosby, yang memimpin dalam pengukuran tanah, mengumpul data dari tapak tinjauan lapangan pada pelbagai peringkat pertumbuhan kentang. Ini termasuk indeks luas daun, jumlah kepekatan nitrogen dalam daun dan batang, bilangan ubi dan berat ubi individu, dan faktor persekitaran seperti kelembapan dan suhu tanah, sinaran suria, dan kelajuan angin. Semasa menuai, ia mengukur hasil keseluruhan ubi dan saiznya.
Crosby kemudiannya membangunkan model yang lebih baik yang menghubungkan imej hiperspektral kepada pengukuran berasaskan tanah. Matlamatnya adalah untuk meramalkan status nitrogen tanaman dalam masa nyata dan meramalkan hasil ubi pada akhir musim. Pada ketika ini, kerja lapangan dan pemprosesan imej selesai, dan Crosby memfokuskan pada pembangunan model.
Wang berkongsi penyelidikannya secara meluas dengan penanam kentang dan sayur-sayuran negeri itu. Beliau mempunyai hubungan baik dengan petani di seluruh negeri dan ramai yang menantikan hasil penyelidikannya.