การบริหารการให้ปุ๋ยไนโตรเจนโดยใช้ภาพถ่ายทางอากาศและภาพถ่ายดาวเทียม

สำนักงานข่าวเทคโนโลยีฝรั่งเศส : ภาพแปลงเพาะปลูกธัญพืชหรือต้นเรพ (หรืออีกชื่อคือต้นโคลซ่าซึ่งเป็นพืชให้ น้ำมันชนิดหนึ่ง) ที่ถ่ายโดยดาวเทียมหรือเครื่องบินสามารถนำมาใช้ในการประเมินระดับคลอโรฟีลด์หรือมวลของใบพืชที่ปลูกได้ ข้อมูลสำคัญเหล่านี้เมื่อนำไปประมวลผลด้วยโปรแกรมโมเดลคอมพิวเตอร์ จะทำให้เกษตรกรรู้ถึงปริมาณความต้องการปุ๋ยใน แปลงเพาะปลูก กระบวนตรวจสอบความต้องการปุ๋ยดังกล่าวนี้พัฒนาขึ้นโดยบริษัท EADS Astrium และ Arvalis – l’Institut du V?g?tal (อะวาริซ – สถาบันวิจัยพืชในฝรั่งเศส) และมีการนำไปใช้แล้วกับพื้นที่เพาะปลูกจำนวน 40,000 เฮกตาร์ ในปี 2546 ที่ผ่านมา

ในปีที่ผ่านมา สมาชิกสหกรณ์ Cerena ทางตะวันออกเฉียงเหนือของกรุงปารีสและสหกรณ์อื่นๆ อีก 12 สหกรณ์ได้นำ แผนที่ที่สร้างจากภาพถ่ายทางอากาศและภาพถ่ายดาวเทียมไปใช้ในการกำหนดปริมาณการให้ปุ๋ยไนโตรเจนในแปลงข้าวสาลี
และต้นเรพ

ในประเทศฝรั่งเศส เกษตรกรให้ความสำคัญกับการให้ปุ๋ยในปริมาณที่เหมาะสมกับความต้องการของพืชเพื่อป้องกัน ไม่ให้ปุ๋ยส่วนเกินซึมลงไปสู่แหล่งน้ำใต้ดินหรือถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำ อันที่จริงแล้ว ระดับความต้องการปุ๋ยของพืชเปลี่ยนแปลง ไปทุกปี โดยขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ปริมาณปุ๋ยที่เหลือจากการเพาะปลูกครั้งก่อนหน้า ลักษณะการเจริญเติบโตของพืชใน ช่วงต้นการเพาะปลูก และภัยต่างๆ ที่พืชต้องเผชิญ “เพื่อหลีกเลี่ยงการให้ปุ๋ยมากเกินไป เราจึงหาวิธีตรวจสอบความต้องการ ปุ๋ยโดยรวมของพืชในปีหนึ่งๆ และพยายามให้ปุ๋ยต่ำกว่าความต้องการเล็กน้อยในช่วงต้นการเพาะปลูก จากนั้นคอยตรวจสอบ อย่างต่อเนื่องเพื่อดูว่าพืชยังมีความต้องการปุ๋ยอีกหรือไม่” ฌอง-ปิแอร์ วาตี ผู้บริหารฝ่ายเทคนิคการขายและผู้จัดการด้าน เกษตรกรรมและสิ่งแวดล้อมบริษัท Cerena กล่าว อย่างไรก็ตาม กระบวนดังกล่าวต้องอาศัยการวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งจึงจะ ได้ข้อมูลมาใช้ประโยชน์และการดำเนินงานมีความยุ่งยากซับซ้อนอยู่มาก

ปริมาณคลอโรฟิลด์ในใบพืช

EADS Astrium เป็นบริษัทผู้เชี่ยวชาญด้านการตรวจสอบจากระยะไกล (Remote detection) และภาพถ่ายจาก ดาวเทียม บริษัทร่วมมือกับสถาบันวิจัยพืช Arvalis ซึ่งเป็นองค์กรที่ได้รับเงินทุนสนับสนุนจากกลุ่มเกษตรกรผู้ผลิตธัญพืช ศึกษา ความเป็นไปได้ในการใช้ภาพถ่ายจากดาวเทียมในการวิเคราะห์ความต้องการปุ๋ยของพืชตามระยะการเจริญเติบโตช่วงต่างๆ งานวิจัยเริ่มต้นในปี 2539 และหลังจากทำการทดลองขั้นต่างๆ มาเป็นเวลาหลายปี ในที่สุด ก็สามารถพัฒนากระบวนการ ตรวจสอบความต้องการปุ๋ยไนโตรเจนของพืชเป็นผลสำเร็จ

โดยเบื้องต้นสามารถนำไปใช้กับข้าวสาลี หลังจากนั้น จึงได้กระบวน การตรวจสอบสำหรับต้นเรพ โดยได้รับความร่วมมือจาก Cetiom หรือศูนย์วิจัยพืชน้ำมัน กระบวนการดังกล่าวจำหน่าย ภายใต้ชื่อ Farmstar “ภาพที่บันทึกโดยดาวเทียม Spot ทั้งสามดวงทำให้เราได้ข้อมูลคลื่นที่มีความถี่ต่างๆ กันที่สามารถนำ มาใช้ในการประเมินค่าตัวแปรหลายตัว ตัวอย่างเช่น ปริมาณคลอโรฟิลด์ในแปลงเพาะปลูก มวลอินทรีย์สารของพืช หรือ ปริมาณความหนาแน่นของใบพืช (พื้นที่ของใบหารด้วยพื้นที่ดิน)” แบร์นาร์ด โกกิล เจ้าหน้าที่ผู้ดูแลฝ่ายเทคนิคประยุกต์บริษัท EADS Astrium กล่าว

รูปถ่ายนอกจากจะได้จากดาวเทียมแล้ว ยังสามารถถ่ายจากเครื่องบินได้อีกด้วย ซึ่งขนาดของพื้นที่ ที่ถ่ายจะมีขนาดเล็กกว่ามาก “จากภาพถ่ายที่ถ่ายในช่วงเพาะปลูกต่างๆ กัน ทำให้เราสามารถวิเคราะห์ปริมาณคลอโรฟิลด์ ในมวลใบพืช เราจึงสามารถคาดการณ์ความต้องการปุ๋ยของพืชโดยเฉพาะปุ๋ยไนโตรเจนได้” ฌอง-ปอล บอร์ด วิศวกรประจำ สถาบันวิจัยพืช Arvalis กล่าวเสริม

ประโยชน์สำหรับสหกรณ์

“ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศฝรั่งเศส เราให้ความสำคัญกับการปกป้องแหล่งน้ำเป็นอย่างมาก ดังนั้น จึงเป็น ธรรมดาที่เราจะให้ความสนใจวิธีบริหารการให้ปุ๋ยไนโตรเจนด้วยการใช้ภาพถ่ายจากทางอากาศหรือจากดาวเทียมที่ทาง EADS Astrium และสถาบันวิจัยพืช Arvalis นำเสนอ” ฌอง-ปิแอร์ วาตี กล่าว ทั้งนี้ Cerena เป็นหนึ่งในสี่สหกรณ์ฝรั่งเศสที่ได้ทดลอง ใช้ระบบเมื่อปีที่ผ่านมา “ในปี 2545 เราซื้อรูปถ่ายทางอากาศที่ถ่ายครอบคลุมพื้นที่กว้าง 4 กิโลเมตร ยาว 30 กิโลเมตร คิดเป็น เนื้อที่ 500 เฮกตาร์ ครอบคลุมพื้นที่เพาะปลูกเกษตรกรจำนวน 26 ราย (ข้าวสาลี 1 แปลง ต่อ สมาชิก 1 ราย) ซึ่งเราพอใจ กับผลลัพธ์ที่ได้เป็นอย่างมาก” ฌอง-ปิแอร์ วาตี กล่าว “ปีนี้ พื้นที่จะเพิ่มขึ้นเป็นอันมาก เราตกลงซื้อภาพถ่ายจากดาวเทียม ขนาด 60 x 60 กิโลเมตร พร้อมภาพถ่ายทางอากาศขนาด 40 x 3 กิโลเมตรอีกสามชุด ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด 3,500 เฮกตาร์

โมเดลสำหรับคำนวณความต้องการไนโตรเจนของพืช

ในการปฏิบัติจริง หลังจากที่ทำการหว่านเมล็ดพืชแล้ว เกษตรกรจะต้องกรอกเอกสารบันทึกรายละเอียดสายพันธุ์ วันที่ และความหนาแน่นของการหว่านเมล็ดพืช ชนิดของดิน ความลึก ฯลฯ แล้วส่งข้อมูลดังกล่าวไปยังที่ทำการสหกรณ์ทาง ไปรษณีย์ ข้อมูลจะถูกส่งต่อไปให้กับสถาบัน Arvalis เพื่อป้อนเข้าสู่โมเดลคอมพิวเตอร์

“เราสามารถให้ข้อมูลกับเกษตรกร ได้หลายรูปแบบ ภาพชุดแรกเป็นภาพถ่ายปลายฤดูหนาวเพื่อบอกปริมาณไนโตรเจนที่พืชดูดซึมไว้แล้ว ความหนาแน่นของต้นไม้ ต่อพื้นที่หนึ่งตารางเมตร และปริมาณผลผลิตต่อหนึ่งแปลงที่คาดว่าจะได้ อาศัยรูปถ่ายและข้อมูลที่ได้จากแต่ละแปลง โมเดล คอมพิวเตอร์จะคำนวณปริมาณไนโตรเจนที่ต้องเสริมลงไปในแต่ละพื้นที่การเพาะปลูก” เกษตรกรจึงใส่ปุ๋ยตามปริมาณโดยรวม ที่แนะนำมา โดยหักออก 30-40 ยูนิต “ภาพที่ถ่ายหลังจากนั้นในช่วงระหว่างต้นเดือนเมษายนถึงกลางพฤษภาคม จะบอกให้ ทางเกษตรกรรู้ว่ามีความจำเป็นต้องให้ปุ๋ยไนโตรเจนเพิ่มหรือไม่” ฌอง-ปอล บอร์ด กล่าวเพิ่มเติม

การวิเคราะห์ที่มีความแม่นยำสูงมาก

“จนถึงทุกวันนี้ ผลลัพธ์การใช้ภาพถ่ายในการคาดการณ์ปริมาณปุ๋ยที่พืชต้องการให้ผลดีเป็นอย่างมาก ในแต่แปลง เราเปรียบเทียบข้อมูลที่ได้จากภาพถ่ายกับการวิเคราะห์ด้วยวิธีอื่น เราพบว่าผลลัพธ์ที่ได้นั้นเหมือนกัน แต่ด้วยภาพถ่ายจาก ทางอากาศหรือภาพถ่ายจากดาวเทียม เราสามารถทำการวิเคราะห์ได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องลงไปในแปลงเพื่อเก็บตัวอย่าง พืชมาทำการวิเคราะห์ ที่สำคัญ รูปถ่ายสามารถให้ข้อมูลรายละเอียดของแปลงปลูกทั้งแปลง แต่การนำตัวอย่างพืชมา วิเคราะห์จะได้ข้อมูลเฉพาะจุดที่ถอนพืชออกมา มีเกษตรกรผู้ปลูกข้าวสาลีคนหนึ่งหว่านปุ๋ยไปไนโตรเจนไปแล้วรวม 180 ยูนิต ก่อนที่จะถึงเวลาให้ปุ๋ยรอบที่สาม การวิเคราะห์ภาพถ่ายพบว่า ควรจะเพิ่มปุ๋ยไนโตรเจนอีก 40-90 ยูนิต แตกต่างกันไปตาม จุดต่างๆ หรือเฉลี่ยทั้งแปลงอยู่ที่ 60 ยูนิต ซึ่งจะทำให้ทั้งปีใส่ปุ๋ยไนโตรเจนรวม 240 ยูนิต เกษตรกรดังกล่าวปฏิบัติตาม คำแนะนำและได้ผลผลิตดีมาก ซึ่งถ้าปราศจากการวิเคราะห์จากภาพถ่าย เกษตรกรรายนี้คงไม่กล้าที่จะใส่ปุ๋ยเป็นปริมาณสูง ถึงขนาดนี้” ฌอง-ปิแอร์ วาตี กล่าว

40000 เฮกตาร์ในปี 2546

“ในปี 2546 ด้วยความร่วมมือของสหกรณ์ 13 แห่ง เราสามารถครอบคลุมพื้นที่เพาะปลูก 40,000 เฮกตาร์ ค่าใช้จ่าย ของเกษตรกรอยู่ที่ราวๆ 13 ยูโรต่อเฮกตาร์ (ประมาณ 630 บาท) สำหรับข้าวสาลี และ10 ยูโร (ประมาณ 490 บาท) สำหรับ ต้นเรพ ปีหน้า เราจะพยายามทำให้เกษตรกรหันมาสนใจการใช้ภาพถ่ายจากดาวเทียมมากขึ้น เรามีโครงการลดราคาค่าใช้จ่าย ให้เหลือ 10 ยูโรต่อเฮกตาร์ สำหรับข้าวสาลี และ 8 ยูโรสำหรับต้นเรพ และถึงแม้ว่าจะต้องจ่ายสูงถึง 13 ยูโรต่อเฮกตาร์ แต่เกษตรกรก็สามารถถึงจุดคุ้มทุนภายในระยะเวลาไม่นาน เพราะการวิเคราะห์ด้วยภาพถ่ายดังกล่าวช่วยให้เกษตรกร ประหยัดปุ๋ยไนโตรเจนได้โดยเฉลี่ย 20 ยูนิต หรือคิดเป็นเงินประมาณ 20 ยูโรต่อเฮกตาร์นั่นเอง” ฌอง-ปอล บอร์ด กล่าว

ทั้งนี้ เห็นได้ชัดเจนว่า ภาพถ่ายจากทางอากาศหรือจากดาวเทียมช่วยให้เกษตรกรทุกรายสามารถเข้าถึงข้อมูลข่าวสาร เกี่ยวกับการทำเกษตรกรรมที่เที่ยงตรงแม่นยำ โดยไม่จำเป็นต้องมีคอมพิวเตอร์หรือระบบจีเอสพี เพราะสหกรณ์สามารถใช้ รูปถ่ายในการวิเคราะห์ข้อมูลที่ต้องการและส่งให้กับเกษตรกรได้โดยตรง

ทุกวันนี้ การวิเคราะห์ภาพถ่ายสามารถนำไปใช้กับข้าวสาลีและต้นเรพเท่านั้น แต่ทางสถาบัน Arvalis-L’Institut du V?g?tal และ L’Institut Technique de la Betterave (สถาบันวิจัยบีทรูท) กำลังขยายการวิจัยไปยังข้าวโพดและหัวบีท ส่วน บริษัท EADS Astrium ก็ร่วมมือกับบริษัท Syngenta จากอังกฤษในการประยุกต์กระบวนการให้เหมาะสมกับสภาพภูมิศาสตร์ ในอังกฤษและกำลังทำการทดลองสำหรับนำไปใช้ในสหรัฐอเมริกาเช่นเดียวกัน

อัตราเสี่ยงการเกิดต้นข้าวล้มและการคาดการณ์ผลผลิต

ภาพถ่ายจากทางอากาศและจากดาวเทียมมิได้มีประโยชน์เฉพาะกับเรื่องการให้ปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังสามารถคาดการณ์ ปัญหาต้นข้าวล้ม โดยอาศัยข้อมูลความอ่อนไหวของสายพันธุ์และการวัดปริมาณพื้นผิวของใบ ซึ่งจะทำให้เกษตรกรรู้ว่าจะต้องให้ สารควบคุมการเจริญเติบโตหรือไม่

ในระดับสหกรณ์ ประมาณวันที่ 10 มีนาคม หรือราวหนึ่งเดือนก่อนก่อนเก็บเกี่ยวบริษัท EADS Astrium และสถาบัน Arvalis – L’Institut du V?g?tal จะให้ข้อมูลคาดการณ์ผลผลิตและปริมาณโปรตีนของผลผลิตในพื้นที่ที่ถ่ายภาพไว้ “ในปี 2546 แม้จะมีปัญหาภัยหนาวและภัยแล้ง การคาดการณ์ปริมาณผลผลิตโดยใช้ภาพถ่ายจากดาวเทียมก็ใกล้เคียงกับปริมาณผลผลิต ที่วัดได้จริงหลังการเก็บเกี่ยวเป็นอย่างมาก” ฌอง-ปอล บอร์ด กล่าว

** แปลจากบทความเรื่อง Managing nitrogen fertilisation by way of aerial photos and satellite images ของ Blandine Cailliez