Practice Abstract - Research and innovation

Using soil electrical conductivity and NDVI to idenitify distinct fertilizing areas in a vineyard

Uso da condutividade elétrica aparente do solo e de NDVI para o delineamento de zonas de gestão numa vinha

The intensification of agriculture has greatly enhanced crop productivity, much needed with the present population growth, but its potential environmental impact also increased. Precision Agriculture has potential to tackle this challenge and the present work is framed within that context, as it intends to study the spatial variability of soils in order to precisely apply organic fertilizers. For this, three distinct zones were defined in a 6.77 ha vineyard based on high and low values of 1) apparent soil electrical conductivity (ECap), measured using an indirect sensor (Geonics EM38®), and 2) normalized difference vegetation index (NDVI), obtained from satellite images. Soil samples from each zones were then collected and chemically analysed. Most of the selected soil chemical properties, such as nutrients concentration, varied significantly among zones, showing a potential for differential application of fertilizers. Regarding soil mineralogy, significant differences were also observed between zones, as zones defined with high ECap showed higher percentage of clay and lower percentage of sand, with the opposite also true. Another reassuring but expectable outcome was the fact that zones with high NDVI presented the highest concentration of soil nitrogen and phosphorus. Both indicators are non-destructive, cost less and require less labour and, as seen, has showed efficiency in the delineation of distinct zones and in providing information about soil properties. With this information, the farmer knows which areas lack or have an excess of a specific nutrient and manage soil and crop fertilization in accordance, thus applying only the necessary amount or providing higher amounts in the poorer areas, resulting in a more evenly production.

A intensificação da agricultura aumentou consideravelmente a produtividade das culturas, contudo, o impacto associado também aumentou. A Agricultura de Precisão tem potencial para enfrentar este desafio e o presente trabalho insere-se neste contexto, visto que pretende estudar a variabilidade espacial do solo de forma a aplicar com precisão os fatores de produção, nomeadamente fertilizantes. Assim, numa vinha de 6,77 ha foram definidas três zonas distintas, com base em valores altos e baixos de 1) condutividade elétrica aparente do solo (ECap), medida através de um sensor (Geonics EM38®), e 2) índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), obtido a partir de imagens de satélite. Amostras de solo dessas zonas foram então colhidas e analisadas. A maioria das propriedades químicas do solo estudadas, como a concentração de nutrientes, variou significativamente entre zonas, evidenciando potencial para a aplicação diferenciada de fertilizantes. Em relação à mineralogia do solo, foram também observadas diferenças significativas entre zonas, onde zonas definidas com alto ECap apresentaram maior percentagem de argila no solo e menor percentagem de areia, e o contrário também se observou. Outro resultado otimista, mas expectável, foi o fato de as zonas com alto NDVI apresentarem as maiores concentrações de azoto e fósforo no solo. Ambos os indicadores são não-destrutivos, mais económicos e requerem menos mão de obra e foram eficazes no delineamento de zonas distintas e no fornecimento de informações sobre as propriedades do solo. Dessa forma, o agricultor consegue aplicar fertilizantes de acordo com a carência ou excesso de nutrientes de um dado local, aplicando apenas o necessário ou reforçando as áreas mais pobres, o que resulta numa produção mais homogénea.

Source Project
Transition towards a more carbon and nutrient efficient agriculture in Europe
Ongoing | 2018-2022
Main funding source
Horizon 2020 (EU Research and Innovation Programme)
Geographical location
Belgium
Project details

Project Keywords