Hommeltuie help De Rust

Watergestres en warm

Transpirasie is die proses waardeur bome water met hulle wortels opneem en deur hulle blare verloor. Verdamping by die blaaroppervlakte is die primêre drywer van transpirasie. Elke watermolekule wat na die atmosfeer verloor word, word vervang deur een wat teen swaartekrag opgetrek word.

Die watermolekules wat die wortels opneem sluit dus agter aan die transpirasiestroom aan. Droë toestande stres bome omdat onvoldoende water die transpirasiestroom vertraag of stop. Plante vertraag of stop dus verdampingsverliese deur hulle huidmondjies te sluit. Huidmondjiesluiting het twee nadelige gevolge.

Die eerste is dat plante oop huidmondjies benodig vir effektiewe fotosintese en respirasie. Die tweede is dat plante transpirasie gebruik om af te koel – verdamping gaan met hitteverlies gepaard. Bome wat hulself nie kan afkoel nie sal warmer as die omliggende lugtemperatuur word vanweë die sonstraling wat hulle absorbeer. Oorverhitting kan bydra tot kleiner vrugte en meer vrugkwaliteitprobleme, soos byvoorbeeld sonbrand.

’n Groter gereedskapkis

Produsente mik om besproeiingskedulering te optimaliseer om oor- en onderbesproeiing te vermy. De Rust Estate gebruik reeds tegnologieë soos grondwatermeters, weerstasies en afstandswaarneming wanneer hulle skeduleringsbesluite neem. “Infrarooi-beeldvorming vervang nie enige hiervan nie,” sê Clüver.

“Dit maak net ons gereedskapkis groter.” Sy verduidelik dat infrarooi-beeldvorming temperatuurdata verskaf om die gewaswaterstresindeks (CWSI) te bereken. Hierdie indeks is ’n relatiewe maatstaf van transpirasie wat vir verskillende omgewingstoestande genormaliseer is.

Die gewaswaterstresindeks (CWSI) formule CWSI =
Tc – Tw
____________
Td – Tw

Waar CWSI = crop water stress index of gewaswaterstresindeks Tc = looftemperatuur in °C Tw = temperatuur in °C van ’n blaar wat maksimaal transpireer Td = temperatuur in °C van ’n blaar wat nie transpireer nie. Wanneer die plant optimaal transpireer en nie gestres is nie, is Tc = Tw en CWSI = 0. Wanneer die plant glad nie transpireer nie, is Tc = Td and CWSI = 1.

Die CWSI is nuttig omdat dit ’n intydse blik op boomstres bied. “Die voordeel om jou eie hommeltuig te hê, is dat jy enige tyd vlugte kan doen,” sê Clüver. “Jy kan die looftemperature tydens die warmste deel van die dag meet, wanneer die verskil tussen gestresde en ongestresde bome die duidelikste is.”

Meeste afstandswaarnemingsatelliet- en hommeltuigstelsels verskaf ’n genormaliseerde indeks van die verskil in plantegroei (normalised difference vegetation index of NDVI). Hierdie indeks is gegrond op lesings van gereflekteerde sigbare en na-infrarooi-lig. Gesonde plante absorbeer meestal sigbare maar nie na-infrarooi-lig nie.

So die hoeveelheid gereflekteerde sigbare en na-infrarooi-lig korreleer met die hoeveelheid plantegroei. Kroniese waterstres is een moontlike rede vir ’n vermindering in plantegroei. Clüver wys egter daarop dat NDVI die verlede weerspieël. Dit meet die plant se langtermyn strukturele eerder as sy korttermyn fisiologiese stresrespons.

Daarby reflekteer termiese beelde die hele boord se status. “Ons gebruik grondwatermeters, maar ’n grondwatermeter is in een plek in ’n blok,” sê Clüver. Sy dink hommeltuigtegnologie is ’n koste-effektiewe opsie om die eng fokus van grondwater- meters te verbreed.

CWSI validasie in appelboorde

“Ons wou ’n vinnige manier hê om praktiese data te verskaf, intyds, sodat ons ’n probleem vandag kan oplos,” sê Clüver, “maar die tegnologie moet in wetenskap gegrond wees.”

Haar soektog na relevante wetenskaplike inligting het haar na Poblete-Echeverría, die koördineerder van die Digitale Navorsingsgroep by Universiteit Stellenbosch, gelei. Poblete-Echeverría het uitgebreide ervaring van infrarooi-beeldvorming en het vantevore op proksimale- en afstandswaarnemingprojekte in appelboorde gewerk.

Clüver het gevind dat verdere navorsing nodig was om die CWSI in Suid-Afrikaanse appelboorde te valideer. “Hoe meer ek daaroor gedink het, hoe meer het ek besef dat ek die werk kon doen. Ek het uiteindelik ’n MSc daaroor gedoen,” sê sy. “Gelukkig akkommodeer SAGWRI mense sonder ’n wingerdkunde-agtergrond, omdat presisielandbou een van hulle fokusareas is.”

Sy het vir twee seisoene ’n protokol ontwikkel en valideer om waterstres in appelboorde te meet deur die CWSI met behulp van infrarooi-hommeltuigbeelde te bereken. Haar navorsing is in ’n voldraende kommersiële Cripps Red blok by De Rust gedoen. Watergestresde en -ongestresde bome is vergelyk – waterstres is deur ’n besproeiingstekort teweeg gebring.

Die CWSI van spesifieke bome is met hul stamwaterpotensiaal vergelyk. Stamwaterpotensiaal is ’n erkende metode om waterstres te meet. In die tweede seisoen is data vanaf 26 Desember tot 13 Maart versamel. Clüver het gevind dat die CWSI en die stamwaterpotensiaal sterk gekorreleer was, wat aandui dat die looftemperatuur wel waterstres reflekteer.

Dit is egter arbeidsintensief en tydrowend om die tradisionele verwysingstemperature vir CWSI vas te stel, omdat nat en droë blaartemperature gebruik moet word om die temperatuurlesings vir die huidige omgewingstoestande te norma- liseer. Hierdie metode is onprakties, veral vir hommeltuigbeelde.

Sy het dus alternatiewe metodes en materiale, insluitende kunsmatige oppervlaktes, ondersoek om verwysingstemperature te bepaal, met die doelwit om die toepassing van CWSI in kommersiële boorde vinniger en makliker te maak. Die verwysingstemperature en die temperature van alternatiewe en kunsmatige oppervlaktes was sterk gekorreleer oor ’n wye reeks omgewingstoestande, en bied ’n meer praktiese en effektiewe metode om CWSI in boorde te bereken.

Gevallestudies

Buiten haar MSc-navorsing het Clüver ook gekyk na maniere om die hommeltuig vir alledaagse boordbestuur te gebruik. Sodoende het hommeltuigbeelde reeds gehelp om verskeie probleme by De Rust te identifiseer en op te los.

Besproeiingsprobleme

Die hommeltuig is veral nuttig om besproei- ingsprobleme te identifiseer. Figuur 1 wys ’n voorbeeld waar die hommeltuigbeeld ’n warm kol in die middel van ’n Braeburn-blok opgetel het. Verdere ondersoek het ’n verstopte besproeiingspyp blootgelê. Die hommeltuigbeeld in Figuur 2 wys ’n rooiwarm area aan die linkerkant.

Toe Jacques van Dyk, De Rust se produksiebestuurder, gaan ondersoek instel het, het hy ontdek dat iemand die outomatiese besproeiingskraan vir daardie deel van die blok toegedraai het. “Ons probeer al lank ’n manier vind om te sien of elke kraan oopgaan,” sê Clüver. “Ons het selfs gekyk of ons drukmeters op elkeen kan sit, maar dis baie duur en gee slegs gedeeltelike inligting.”

Ander hommeltuigbeelde (nie gewys nie) het ontwerpsfoute in die besproeiingstelsels van sommige blokke uitgewys. Byvoorbeeld het té hoë druk in sekere dele van ’n blok newelvorming en gepaardgaande swak waterdeposisie deur die mikrospuite veroorsaak, terwyl ander dele van dieselfde blok weer oorbesproei was.

Oorverhitte Grannies

Clüver het in een boord opgemerk dat hele rye aansienlik warmer as die res van die boord was. Hierdie rye het geblyk om die Granny Smith-kruisbestuiwers te wees. De Rust het die Grannies met drapeer-nette bedek – die gevolg kan in Figuur 3 gesien word.

Herhaalde temperatuurlesings gedurende verskillende tye van die dag het gewys dat die temperature onder die nette nooit die algemene lugtemperatuur buite die boord oorskry nie. Daarenteen word blootgestelde Grannies baie warmer, wat hulle in die gevaarsone vir sonbrand plaas. “Daar is tot 10 °C verskil in looftemperature in die oopte en onder drapeernette tydens die warmste deel van die dag,” sê Clüver.

Sy bevestig dat die infrarooi-hommeltuigbeelde nie deur die nette geaffekteer word nie. Die hommeltuie kan die looftemperature deur die nette meet terwyl hulle bokant die nette vlieg.

Songebakte grond

De Rust het landerye, boorde en wingerde, wat die geleentheid skep om te meet hoe verskillende tipes plantegroei temperatuur beïnvloed.

Een geval was ’n pas-gesaaide oop landery aangrensend aan ’n wingerdblok met ’n winterdekgewas. Hommeltuigbeelde het gewys dat die grondoppervlaktemperatuur in die saailand tot 20 °C warmer as die wingerdvloer was.

Dit dui daarop dat meerjarige dekgewasse in boorde dalk kan help om uiterste temperature te versag sodat bome vir langer hulle fotosintese op warm dae kan volhou.

Gekombineerde tegnologie

Elke fisiese stuk gereedskap, hetsy ’n hamer of ’n skroewedraaier, het sy sterk en swak punte, en sy spesifieke gebruike. Dieselfde geld vir digitale gereedskap. Die beste strategie om probleme reg te maak bly dus ’n welvoorsiene gereedskapkis. De Rust kombineer NDVI-data van satellietbeelde met frekwensiekartering van blomme en vrugte deur grondgebaseerde visuele beelde om kunsmis- en spuittoediening te karteer.

Hulle GPS-toegeruste kunsmisstrooiers en spuitmasjiene gebruik hierdie kaarte om veranderlike toedienings te doen. Gedurende oestyd teken die plukkers met behulp van ’n selfoon elke gevulde krat in die boord aan, wat ’n frekwensiekaart van opbrengs genereer.

Byvoorbeeld, die frekwensiekaart van een Braeburn-boord het ’n variasie in opbrengs van 47–79 ton per hektaar getoon. Opbrengsvariasie gaan dikwels met ander variasies gepaard, onder andere in vruggrootte, kleur en rypheid. “As jy suksesvol met kernvrugte wil boer, moet jy ’n eenvormige boord hê,” sê Clüver.

“Ons het al hierdie lae data, maar is dit moontlik om die volledige prentjie te sien en om die oorsake van variasie te identifiseer, en te besluit wat jy daaromtrent kan doen.” In een Royal Beaut-blok het die frekwensiekaarte van blomme, oesskatting en opbrengs almal ’n skerp afname in produktiwiteit van een kant na die ander gewys.

Die minder produktiewe kant was ook warmer. Die patroon het egter nie die besproeiingstelselontwerp gevolg nie. Dit het as gevolg van verskillende grondtipes ontstaan en kon deur differensiële fosfaattoediening opgelos word. Grondvariasie in ’n ander blok het tot warmer areas gelei omdat die waterhoudingsvermoë verskil het, en die droër area 2–3 dae minder bufferkapasiteit gehad het.

De Rust het die probleem aangespreek deur verdampingsverliese in die warmer areas met ’n deklaag te bekamp. Infrarooi-hommeltuigbeelde is nie net handig om bestaande probleme te identifiseer nie. Clüver gebruik ook die hommeltuig proaktief om pulsbesproeiing in warmer blokke te prioritiseer.

Hommeltuie in praktyk

Clüver se hommeltuig het kameras vir sigbare en infrarooi-fotografie. Die hommeltuig kan met ’n draagbare beheerpaneel bestuur word, of geprogrammeer word om ’n sending outonomies uit te voer. Dis nie nodig om ’n lisensie te hê om jou eie hommeltuig op jou eie eiendom te vlieg nie. Mense kan nie infrarooi-lig sien nie. Die hommeltuig se sagteware omskep die infrarooi-data in ’n sigbare prentjie deur die temperature as verskillende kleure weer te gee. Die gebruiker kan die kleure spesifiseer.

Vir deurlopende monitering by De Rust gaan die hommeltuig op ’n sending om aaneenlopende stelle beelde te versamel. Clüver gebruik vrylik beskikbare, gratis sagteware om beelde te kombineer. Van Dyk het toegang tot die gekombineerde boordbeelde op sy selfoon. Hy gebruik dit om sy besproeiingskedulering aan te pas en probleemareas aan te spreek. “Ek kan binne drie ure die hommeltuig oor ons hele 140 hektaar vlieg,” sê Clüver. In die buiteland word volle outonome hommeltuie reeds in boorde gebruik.

Hierdie hommeltuie gaan daagliks op sendings om data te versamel en keer dan na hul stasies in die boorde terug. Ongelukkig sou vrylewende hommeltuie in SA waarskynlik slagoffers van stropers word. Infrarooi-beelde is baie kleiner datalêers as visuele beelde, so relatief vinnig om te verwerk. Clüver verwerk slegs die visuele beelde indien sy ’n moontlike probleem op die infrarooi-beelde waarneem. Nietemin is die resultate binne minder as 24 uur beskikbaar. “Daar is enorme voordele as ons presisielandbou kan toepas om water meer effektief te gebruik en die resultate bykans intyds kan moniteer,” sê Clüver. “Die hommeltuig laat jou met ander oë sien en dis ’n bekostigbare tegnologie wat enigeen kan gebruik.”

BOX :

New technology in fruit production From satellite images to genome editing, new technologies are revolutionising agriculture. The articles in this package cover practical applications currently used by growers, as well as future possibilities for cultivar development.

Some of these articles were first published in English in Fresh Quarterly, Hortgro’s technical magazine for growers. For more on new technology, visit www.freshquarterly.co.za to download a free copy.

Nuwe tegnologie in vrugteproduksie Tegnologiese ontwikkeling, van satellietbeelde tot genetiese manipu- lasie, is besig om ’n omwenteling in landbou te veroorsaak. Hierdie groep artikels dek praktiese aanwendings tans in gebruik sowel as toekomstige moontlikhede vir kultivar-ontwikkeling.

Sommige van hierdie artikels het oorspronklik in Engels in Fresh Quarterly, Hortgro se tegniese tydskrif vir produsente, verskyn. Vir meer oor tegnologie, besoek www.freshquarterly.co.za om ’n gratis uitgawe af te laai.