(Tekst in het Nederlands onderaan)

WATER JOINT PROGRAMMING INITIATIVE
WATER CHALLENGES FOR A CHANGING WORLD
ERA-NET COFUND WATERWORKS 2015




"Variable rate irrigation and nitrogen fertilization in Potato; engage the spatial variation."

POTENTIAL


Improving farm water and nitrogen use efficiencies and minimizing losses and pollution of fresh water resources

Agricultural irrigation consumes huge amounts of fresh water and even in north Europe often account for more than 50% of withdrawals in dry summers. Savings of even small proportions of these withdrawals are therefore important with respect to improving environmental water flows and the supply for human consumption. However, not only quantity but also quality of our water resources is impacted by farming operations. Better assessment of crops' uptake and optimal supply of nitrogen (N) to avoid over-fertilization should substantially reduce losses and subsequent N pollution of soil and aquifers. Improved spatial and temporal application of water and nitrogen and especially co-scheduling of the two growth factors is possible by better sensing, ICT and improved application devices and strategies.

Objectives
The objective of the proposed POTENTIAL project is to increase N and water use efficiency in potato by co-scheduling of N and irrigation water. This objective implies the reduction of water percolation and N leaching out of the soil profile. Innovative sensing solutions and application technologies are used to meet this objective. Four specific goals are set:
  1. Assess spatio-temporal variation in water and N deficit in potato fields using various data sources (satellite, drone, EMI, tractor-mounted sensors to collect information on crop and soil state variables).
  2. Distinguish between water stress and nitrogen deficiencies and quantify these in potato crops through sensor technology.
  3. Integrate information about the spatial variation in operational services for co-scheduling irrigation and N fertilization.
  4. Develop, apply and assess variable rate irrigation and N fertilization based on this integrated service.


Consortium partners
  • Soil Service of Belgium (SSB) has a track record of participatory research in farmer recommendation for irrigation and fertilization. Project results will permit SSB to elaborate current fertilization, and irrigation guidelines for its committed potato growers. SSB will assist the consortium with its state-of-the-art expert models for N and irrigation recommendation.
  • VITO has a long experience in
    1. Deriving vegetation indices and biophysical parameters (LAI, fAPAR, fCover, biomass) from aerial and satellite images ranging from centimeter to kilometer scale, and
    2. In using this information for crop monitoring. The intra-field variability that is visible from the images will be further linked with observed patterns of water and N-deficit in potato trials.
  • ULg has built up international visibility with the application of geophysical methods to monitor soil-plant interactions. Next to extensive use of electrical resistivity tomography (ERT) and electro-magnetic induction (EMI) in lab and/or field conditions by the Water-Soil-Plant team in Gembloux Agro-Bio Tech, the Applied Geophysics unit has extensive experience with a range of geophysical methods, such as EMI, ERT, GPR, NMR, etc. in a variety of contexts.
  • FZJ (Forschungszentrum Jülich) has extensive experience in the development of EMI and GPR imaging and inversion methodologies and their application for non-invasive imaging of the subsurface in several multi-disciplinary projects with a special focus on hydrogeophysics.
  • AU (Aarhus University) has a strong record in irrigation research with a focus on potato crops and the interaction between water and N as well as site specific management of these growth factors.
  • Fasterholt is the leading Danish manufacturer of rainguns with a current development focus on variable rate application.
  • PPO-AGV (Wageningen Applied Plant Research) has been involved in research and development of DSS for irrigation planning and more recently on split Nitrogen application in ware potatoes based on crop sensing (in the testing phase). The group working on precision agriculture within Wageningen has also wide experience with all kind of crop and soil sensing. PPO-AGV always works in close cooperation with farmers and extension services as well as agricultural software providers.



AGENTSCHAP INNOVEREN EN ONDERNEMEN ANNEX AAN WATERWORKS ERANET




"Variable rate irrigation and nitrogen fertilization in Potato; engage the spatial variation."

POTENTIAL


Verbeteren van water- en stikstofefficiëntie op perceelsniveau en reduceren van het verlies en de vervuiling van water

Met een areaal van 45 000 ha verspreid over 8100 aardappeltelers (Bergen et al., 2015) neemt de aardappelteelt een belangrijke plaats in binnen de Vlaamse akkerbouw. 80% van het aardappelareaal wordt ingenomen door aardappelen die verwerkt worden tot afgeleide producten. België is wereldwijd de grootste exporteur van diepgevroren verwerkte aardappelproducten. Ondanks het feit dat bijna 1 op 3 landbouwbedrijven in Vlaanderen aardappelen teelt is de rentabiliteit voor de teler niet verzekerd. De enige zekerheid die de teler heeft is dat hij een hoger bedrijfsrendement kan behalen door zijn opbrengst per hectare te verhogen. Dit kan door de productiemiddelen stikstof (N) en water op een beredeneerde manier te gebruiken. Aardappelen nemen 200 tot 250 kg N/ha op (Bries et al., 1995) en hebben een hoge vochtvraag en droogtegevoeligheid (Allen et al., 1998). Per mm transpiratie mag gerekend worden op een meeropbrengst van 200 kg/ha (Elsen et al., 1995). De hoge input aan N zorgt echter ook voor een belasting op het milieu. Op aardappelpercelen wordt, vergeleken met andere teelten, een zeer hoog nitraatresidu gemeten (VLM, 2015). Bovendien is het wortelstelsel ondiep waardoor het risico op uitspoeling van nitraat naar oppervlakte- en grondwater groot is. Het project "Variable rate irrigation and nitrogen fertilization in Potato; engage the spatial variation.-POTENTIAL" heeft als belangrijkste doelstelling het verhogen van de productie per hectare door stikstofbemesting en irrigatie af te stemmen op de aanwezige variabiliteit binnen het landbouwperceel.

Objectieven
Door middel van proefveldonderzoek worden onderstaande objectieven nagestreefd:
  1. Blootleggen van het belang van de variatie in een aardappelperceel, gebruik makende van diverse databronnen (satelliet, drones, bodemscanners, sensoren op de trekker).
  2. Gebruik van spectrale informatie die duidelijk water- en stikstoftekorten aanduiden.
  3. Integratie van spatiale informatie in gangbare methodes om N-bemesting en irrigatie te optimaliseren.
  4. Variabele bemesting en irrigatie demonsteren op een aardappelperceel.

Meer efficiënte inzet van water en N

 ⇒  Hoger rendement op perceelsniveau
 ⇒  Efficiëntere irrigatie
 ⇒  Efficiënter bemesting
 ⇒  Betere beheersing van waterkwantiteit en kwaliteit


Projectpartners
  • Bodemkundige Dienst van België vzw. (Pieter Janssens en Sofie Reynaert)
    → Bodemstaalname en analyse, irrigatie en bemestingsonderzoek en advizering

  • VITO (Isabelle Picard en Klaas Pauly)
    → Onderzoek naar vegetatieindexen op basis van satelliet en drone beelden

  • Universit&eaigu; de Liège (Sarah Garrè)
    → Onderzoek naar bodemvariabiliteit (EMI bodemscanner)

  • Forschungszentrum Jülich (Christian von Hebel)
    → Onderzoek naar bodemvariabiliteit (EMI bodemscanner)

  • Aarhus University (Prof. Mathias N. Andersen)
    Onderzoek naar irrigatie en bemesting in aardappel, onderzoek naar precisiehaspels ism Fasterholt

  • Van den borne Aardappelen (Jacob Van Den Borne)
    pilootbedrijf precisie landbouw, beschikt over apparatuur plaatsspecifieke N bemesting/ plaatsspecifieke beregening