PowerPoint Presentation Janssens.pdf · Title: PowerPoint Presentation Author: Jarl Vaerten Created...

Hoe zal innovatie de watervoetafdruk van gewasproductie verkleinen? Wereldwaterdag - 22 maart 2019

Hoe ver staat de technologie voor irrigatieaansturing?

Pieter Janssens, Jarl Vaerten, Sofie Reynaert, Frank Elsen, Hilde

Vandendriessche


Inhoud

• Waarom nadenken over de aansturing van irrigatie?

• Wanneer is irrigatiesturing efficiënt?

• Hulpmiddelen?


Investering in beregeningsinstallatie, variabele kosten per beregeningsbeurt

Optimale productie (kwalitatief en kwantitatief), beperken van de

nitraatdoorspoeling


Irrigatie verzekert een continue groei, en mineralenopname

vb Proefperceel Aardappel, (Fontane) Bree in het kader van VLAIO ERANET Potential

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

5/15/2018 6/14/2018 7/14/2018 8/13/2018 9/12/2018

kg N

O3

-N/h

a

GEEN IRRIGATIE NO3-N Bodemprofiel 0-90 cm

IRRIGATIE NO3-N Bodemprofiel 0-90 cm

Irrigatie Geen irrigatie

Export aan N door de knollen (kg/ha) 202 87

Nitraatresidu (kg/ha) 71 208

In samenwerking met

En 7 Europese partners


Een beregeningsbeurt kost tussen 50 en 500 euro per hectare Grote variatie tussen bedrijven, (bv of de kost van watertransport al dan niet moet worden meegenomen) Spreadsheet in het kader van demo project ttps://www.pcgroenteteelt.be/nl-nl/Actueel-nieuws/ArtMID/1169/ArticleID/2259/Wat-kost-beregening

In samenwerking met:

https://www.pcgroenteteelt.be/nl-nl/Actueel-nieuws/ArtMID/1169/ArticleID/2259/Wat-kost-beregening












Meeropbrengst per beregeningsbeurt

Teelt

Marktbare meeropbrengst (ton/ha) per beregeningsbeurt van 25 mm* Prijs per ton

Meeropbrengst per beregeningsbeurt van 25 mm

Aardappel 2.3 € 100 € 230 Spinazie 4 € 100 € 400 Boon 2.2 € 80 € 176 Ui 3.3 € 100 € 330 Prei 2 € 200 € 400

*Op basis van proefveldresultaten BDB. PCG, Inagro, pskw (1990-2005)


Teelt: aardappel Bodem: Droge leem Periode: 2007-2017 Beregening met haspel, geboorde put Meteo: centrum van het land

-300

-200

-100

0

100

200

300

0

25

50

75

100

125

150

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Me

ero

pb

ren

gst

(eru

o)

Irri

gati

eb

eh

oef

te (

mm

)

Aandeel van de jaren tussen 2007-2017

Beregeningsbehoefte

Meeropbrengst

Vaste Kost

Enkel irrigatie op het juiste moment verzekert rendabele bedrijfsvoering VB berekening irrigatiebehoefte en meerjaarlijkse meeropbrengst Aardappel op leem in het centrum van het land (Travail fin d’étdude Michaël Vandermeir, 2018)

Gemiddelde meeropbrengst: 44.6 euro/ha per jaar


Irrigatiesturing? Aanduiding van tijdstip vanaf wanneer een irrigatiebeurt rendabel wordt ≠ aanduiden vanaf wanneer een gewas droogtestress ervaart

Irrigatiesturing betekent voorspellen wanneer een irrigatiebeurt nodig is ≠ een knipperlicht dat aanduidt dat een gewas droogte ervaart

Irrigatiesturing vraagt om een nauwkeurigheid hoger dan de expertkennis van de boer


Aanpak BDB

Maximaal comfort voor de bedrijfsleider, advies gebaseerd op de berekening van de vochtinhoud met de bodemwaterbalans

Irrigatiesturing

Aan :

Bodemkundige Dienst van België vzw.

W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee België

0473 31 02 96 (Pieter Janssens)

E-mail: Web: http://www.bdb.be

Datum: 24/08/2018 E-mail [email protected]

Perceel en teelt: Beurt Datum: Dosis: Uit te stellen met 1 dag per X mm neerslag:

Heidestraat schorseneer

Beurt 4 gestart op 23/8 (35 mm)

5 31/8 25 mm 1 dag per 3 mm

Yacon – aan bedrijf

Beurt 4 gestart 6/8 (25 mm)

5

30/8 25 mm 1 dag per 3 mm

Asperge – aan huis

Beurt 5 gestart 4/8

(7u20min)

Volgende beurt

26/8 6 uur

elke 5 dagen

1 dag per 3 mm

Boon Cuppens

Beurt 3 gestart 23/8 (25 mm)

4 Niet voor 5/9 25 mm 1 dag per 3 mm

Nota : Houdt ook nog rekening met 13 mm neerslag in de nacht van donderdag 16/8

Weersverwachting:

De komende dagen wordt het fris en wisselvallig met af een toe een bui. Vooral morgen en maandag is de kans op neerslag groot. Dit wisselvallige weer zal ook begin volgende week aanhouden, hoewel de temperatuur wel terug stijgt. De gewasverdamping schommelt rond 3 mm per dag.


Technologische evoluties

• Plant en bodemsensoren

• Zelflerende modellen

• Spatiale informatie


Plant- en bodemsensoren

• Kostprijs daalt en de dataverbinding wordt performanter (bijvoorbeeld via LoRa)

• Sensoren meten enkel, geven geen voorspelling en ijking is in veel gevallen noodzakelijk


VB bodemsensor, nood tot ijking Meetcampagne te Overpelt (2014-2015), ondergrond zand,

landgebruik grasland

0

10

20

30

40

50

60

volu

met

risc

h v

och

tge

hal

te [

%]

CS616 15 cm [vol%]

EasyAG 10 cm [vol%]

EasyAG 20 cm [vol%]

EasyAG 30 cm [vol%]

vochtstaal 0-30 cm [vol%]

FC 0-30 cm [%]

SAT 0-30 cm [%]


Vb Bodemwaterpotentiaal (Ψsoil) gemeten met Watermark sensor ten opzichte van bodemstalen

(meetcampagne te Kinrooi, 2015, ondergrond zand, landgebruik asperge, Janssens et al. 2015)

y = 0.9873x R² = 0.1623

y = 0.6459x - 22.804 R² = 0.3853

-200

-150

-100

-50

0

-200 -150 -100 -50 0

Ψso

il (k

Pa)

Wat

erm

ark

Ψsoil (kPa) berekend uit bodemstaal en pF-curve

Watermark

1:1



Plantsensoren tonen mooi de fysiologische reactie op droogte

Een goed geïrrigeerd referentieobject is soms nodig VB sapfluxmeting (Jp) in een perenboomgaard te pcfruit vzw (Sint-Truiden, juli 2011) (Janssens et al. 2013)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 July 2011 04 July 2011 05 July 2011 06 July 2011 07 July 2011 08 July 2011 09 July 2011

Jp (

cm³

/cm

² s

)

Date

(b) After start irrigationCI NI

Irrigatie

Geen Irrigatie



Ook plantsensoren worden gebruiksvriendelijker

VB Yara Zim probe

Meting van de dagelijkse

schommeling in turgordruk,

welke afneemt bij beginnende

droogte


Zelflerende modellen

• Principe is gelijkaardig als bij Irrigatiesturing: een gekalibreerd model wordt gebruikt om verwachtingen te maken

• Irrigatiesturing: kalibratie door expert van BDB

• Zelflerend model: automatische kalibratie


Automatische kalibratie door data-assimilatie, schematische voorstelling van J. Vrugt

trueinput

trueresponse

observedinput

simulatedresponse

measurement

outp

ut

timef

parametersprior info

observedresponse

optimizeparameters


Zelflerende modellen Voorbeeld in Citrus, Spanje, Li et al. 2018 (Agricultural Water

Management)


Zelflerende modellen gekoppeld aan weersverwachting kunnen de teler inzicht geven over de kans dat een

irrigatiebeurt nodig is

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vo

chtr

ese

rve

in w

ort

elz

on

e (

mm

)

Neerslag 50% kans Neerslag 30% kansNeerslag 10% kans 50% zekerheid vochtverloop70% zekerheid vochtverloop 90% zekerheid vochtverloopstressdrempel

actuele vocht-reserve 55 mm

Prognose vochtverloop

Prognose neerslag

Advies starten op dag 7 (50% kans) Niet voor dag 6 (30% kans)

Mogelijk is irrigatie niet nodig (10% kans)


Spatiale databronnen

• VB vegetatiebeelden verzameld van op drone of satelliet, thermale beelden, bodemscans, …

• Geven een mooi overzicht van de heterogeniteit over het perceel (hoge spatiale resolutie)

• Zijn zelden dagelijks beschikbaar (lage temporele resolutie)


VB proefperceel POTENTIAL project Locatie Geel Teelt Aardappel (Zorba) Seizoen 2018 Ondergrond zand

In samenwerking met


EC via VERIS Bodemscan (voor seizoen)

NDVI vanop Sentinel-2 Satelliet 17/07/2018

NDVI vanop Drone 15/07/2018


Bodemwaterbalans proefperceel aardappel in Geel, 7 irrigatiebeurten, nog maar net genoeg in 2018

25

3027 27 27 27 27

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1/4 11/4 21/4 1/5 11/5 21/5 31/5 10/6 20/6 30/6 10/7 20/7 30/7 9/8 19/8

(mm

)

Field

Capacity

Irrigation

Threshold

7 irrigation events

Calculated

Soil water content

Measured soil

Water content

Rainfall


VB proefperceel POTENTIAL project Locatie Geel Teelt Aardappel (Zorba) Seizoen 2018

In samenwerking met


y = 0.4472x - 2.8764 R² = 0.306 p <0.05

0

10

20

30

40

50

60

10 15 20 25

Op

bre

ngs

t (t

on

/ha)

Gemiddeld bodemvocht (g/g)

y = 4.496x + 33.666 R² = 0.7145 p<0.05

0

10

20

30

40

50

60

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

Op

bre

gnst

(to

n/h

a)

Electrische Conductivitieit (EC) bepaald met VERIS bodemscanner (mS/m)

Relatie tussen vochtgehalte en opbrengst, en ook een relatie tussen Electrische Conductivitieit van de ondergrond en opbrengst


Relatie tussen vochttekort en vegetatie-index (gebaseerd op drone informatie, gelijkaardig patroon

vanop satelliet)

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

20/05 19/06 19/07 18/08

Co

rre

lati

e (

R)

met

ge

mid

de

ld

voch

tge

hal

te (

g/g)

Cigreen

CIred

ReNDVI

NDVI

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

20/05 19/06 19/07 18/08

Co

rre

lati

e (

R)

met

ge

mid

de

ld

voch

tge

hal

te

Clgreen Clred

NDVI ReNDVI

Correlatie (R) bodemvocht met drone

Correlatie (R) bodemvocht met satelliet


-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

12/05 01/06 21/06 11/07 31/07 20/08

Co

rre

lati

e (

R)

met

ge

mid

de

lde

NO

3-N

(0

-30

cm

) in

de

ob

od

em

Clgreen

Clred

NDVI

ReNDVI

Relatie tussen N-tekort en vegetatie-index kan echter gelijkaardig zijn

Bijbemesting was nodig op 2 van de 10 observatieplots

In samenwerking met



Conclusies • Irrigatie is enkel rendabel indien ze wordt uitgevoerd

op het juiste moment • Sensoren geven inzicht in het vochtverloop, worden als

maar toegankelijker, maar vragen kalibratie, en geven zelden advies

• Zelflerende modellen kunnen actueel irrigatie-advies geven, met indicatie van de onzekerheid, maar vragen betrouwbare input

• Spatiale databronnen geven zelden een indicatie van het optimale irrigatietijdstip maar duiden wel aan welke plaats op het perceel het meest representatief is, of maken in de toekomst variabele dosering mogelijk?


Dank voor u aandacht

Pieter Janssens, Jarl Vaerten, Sofie Reynaert, Frank Elsen, Hilde

Vandendriessche

PowerPoint Presentation Janssens.pdf · Title: PowerPoint Presentation Author: Jarl Vaerten Created...

Documents

Transcript of PowerPoint Presentation Janssens.pdf · Title: PowerPoint Presentation Author: Jarl Vaerten Created...