Adroddiad Prosiect Pantyderi: Defnyddio cysylltedd LoRaWAN i fonitro lefelau nitrad pridd amser real mewn cnwd gwenith gaeaf
Safle: Pantyderi
Swyddog Technegol: Dr Delana Davies
Teitl y Prosiect: Defnyddio cysylltedd LoRaWAN i fonitro lefelau nitrad pridd amser real mewn cnwd gwenith gaeaf
Amcanion y prosiect
- Archwilio'r defnydd o'r porth LoRaWAN presennol ar safle arddangos Pantyderi i gasglu a monitro darlleniadau nitradau pridd amser real. Cydweithiodd y prosiect â phrosiect Innovate UK sy'n datblygu'r defnydd o synwyryddion nitrad yn y pridd wedi'i leoli yng Nghanolfan John Innes yn Norwich.
- Adeiladu cronfa ddata o wybodaeth am lefelau amser real nitrad yn y pridd a faint y maent yn newid dros amser mewn perthynas â thymheredd pridd, glawiad, twf a datblygiad cnydau, a thrwy hynny wella gwybodaeth am fesurau posibl i gynyddu effeithlonrwydd defnydd nitrogen yn y cnwd sy'n tyfu.
Beth a wnaed
Roedd y cae lle cafodd hyn ei dreialu’n 8 hectar (ha) wedi'i hau â gwenith gaeaf lle tyfwyd cnwd o bys a ffa o'r blaen. Gan ei fod yn gnwd codlysiau, mae'r cnwd hwn yn cefnogi cnepynnau â’r gallu i sefydlogi nitrogen ar ei wreiddiau, sydd â pherthynas symbiotig â'r planhigyn lletyol lle maen nhw’n cael carbohydrad ohono, ac yn cyflenwi nitrogen yn gyfnewid am hynny. Ni ddefnyddiwyd unrhyw wrtaith nitrogen i dyfu'r pys a'r ffa, a bydd nitrogen gweddilliol hefyd yn cael ei adael yn y pridd i'w ddefnyddio gan y cnwd gwenith gaeaf.
Gosodwyd tair set o synwyryddion nitrad, ynghyd â synwyryddion tymheredd a lleithder, ar dop, canol a gwaelod y cae ar ddyfnder pridd o 15cm a'u cysylltu â throsglwyddydd LoRaWAN. Parhaodd cofnodi data o ddiwedd mis Hydref hyd at gynhaeafu’r cnwd ym mis Gorffennaf.
Ffigwr 1: Set o synwyryddion nitrad, tymheredd a lleithder pridd gyda throsglwyddydd LoRaWAN
Cysylltedd LoRaWAN
Roedd lleoliad cychwynnol porth LoRaWAN ar wal ochr adeilad ar fuarth y fferm ond cafodd y signal ei effeithio trwy beidio â chael llwybr gweledol uniongyrchol i gae’r synhwyrydd. Symudwyd y porth i ben talcen yr adeilad, gan glirio llwybr signal uwchben y toeon, a oedd yn gwella cryfder y signal mewn ffordd fesuradwy.
Gyda chysylltiad porth â'r rhyngrwyd, roedd yn bosibl rhannu'r data a gasglwyd mewn amser real gyda’r holl gyfranogion a datblygwyd ap dangosfwrdd i'r ffermwr weld darlleniadau amser real ar ei ffôn symudol. Profodd hyn i fod yn llawer mwy cyfleus na'r defnydd blaenorol gan brosiect Innovate UK o liniadur a gymerwyd i'r cae i lawrlwytho'r darlleniadau cofnodydd data.
Roedd lleoliad cychwynnol y trosglwyddydd cae yn agos at y ddaear a helpodd i wrthsefyll tywydd stormus mis Chwefror, ond wrth i'r cnwd ddatblygu yn y gwanwyn, daeth cryfder y signal yn wannach unwaith y cafodd ei orchuddio gan y cnwd ac roedd angen i’r tri throsglwyddydd gael eu codi ar byst hirach i uchder oedd uwchben y cnwd.
Darlleniadau synwyryddion nitrad yn y pridd
Ar ôl eu gosod, dangosodd y synwyryddion nitrad ddarlleniadau ddwy i dair gwaith yn uwch na'r disgwyl ar gyfer lefelau gwaelodol arferol y pridd a rhagdybiwyd bod hyn yn cynrychioli'r nitrogen sydd ar gael a sefydlogwyd gan y cnwd pys a ffa blaenorol. Y cyngor a roddwyd gan yr Athro Tony Miller oedd aros nes bod lefelau nitradau wedi gostwng 20% cyn defnyddio gwrtaith nitrogen, ond nid oedd tystiolaeth o hyn yn digwydd dros gyfnod y gaeaf (ffigur 2).
Ffigwr 2: Darlleniadau synhwyrydd nitradau o fis Rhagfyr i fis Mawrth
Defnyddiwyd gwrtaith nitrogen 25% gyda 5% o sylffwr ddiwedd mis Mawrth ar gyfradd o 150kg/ha, er na chofnodwyd unrhyw ymateb sylweddol gan y synwyryddion. Profwyd samplau pridd a dail am nitrogen ym mis Ebrill a chanfuwyd bod nitrogen dail y cnwd yn ddigonol. Nid yw mesuriadau nitrogen a echdynnwyd yn y pridd yn cyfateb yn union ag allbynnau synwyryddion nitrad gan mai nitrad dŵr pridd yw'r brasamcan agosaf at y gwerthoedd a adroddir gan y synwyryddion nitrad. Fodd bynnag, roedd SMN (nitrogen mwynol y pridd) ym mhroffil y pridd yn isel, sy'n dangos bod y cnwd wedi defnyddio'r holl nitrogen oedd ar gael.
Yn dilyn y diffyg ymateb a welwyd gan y synwyryddion nitrad ar ddefnyddio gwrtaith nitrogen, awgrymwyd gan dîm y prosiect y dylid eu cloddio a'u disodli, a dychwelwyd yr hen synwyryddion i'w graddnodi. Wrth brofi, dangosodd yr hen synwyryddion sensitifrwydd gwael i nitrad, yn enwedig yn y crynodiadau is lle canfyddir newidiadau mwy manwl, a gadarnhaodd amheuaeth eu bod yn dirywio dros amser a bod ganddynt fywyd yn y pridd o ddim mwy na 4-5 mis.
Ffigwr 3: Amnewid y synwyryddion nitrad ar 26 Mai
Darlleniadau tymheredd a lleithder pridd
Roedd y gallu i gasglu data bob dwy awr ar nodweddion pridd ar ddyfnder o 15cm yn rhoi cipolwg gwerthfawr ar y cae agored hwn sydd 230m uwch lefel y môr. Mae tymereddau pridd o 6-7ºC yn ofynnol ar gyfer mwyneiddiad a defnydd nitrogen, gan gyd-fynd â mwy o weithgarwch biolegol yn y pridd a thwf planhigion, ac ni chofnodwyd hyn yn gyson tan ganol mis Ebrill.
Mae lleithder y pridd hefyd yn hanfodol i effeithlonrwydd defnyddio nitrogen a dechreuodd priddoedd sychu ganol mis Mawrth a pharhau yn y modd hwn drwy'r haf. Felly, taenwyd nitrogen yn ddiweddarach gan chwistrell dail gan dynnu sylw at y ffaith y gallai synwyryddion lleithder pridd ar ddyfnder gwreiddiau planhigion fod yn fuddiol wrth gyflwyno gwybodaeth i sicrhau'r canlyniad gorau ar gyfer y mewnbwn drud hwn.
Casgliadau
Mae cysylltedd LoRaWAN wedi gweithio'n dda i gasglu a throsglwyddo llawer iawn o ddata amser real ac mae tîm prosiect Innovate UK yn cael eu hannog ddigon gan y canlyniadau i ymchwilio i'r taeniad hwn ymhellach yn eu gwaith.
Gall defnyddio synwyryddion nitrad roi mewnwelediad gwerthfawr i sut mae lefelau nitrad sy'n hydoddi mewn dŵr yn newid yn y pridd ar ddyfnder gwreiddiau planhigion, gyda'r potensial i gynyddu effeithlonrwydd defnyddio nitrogen. Cafodd y synwyryddion a ddefnyddiwyd eu datblygu a'u graddnodi mewn labordy ac yn amlwg mae angen mwy o sylw arnynt i ddatblygu eu cadernid o dan amodau cae.
Roedd cnwd gwenith gaeaf yn cynhyrchu 9.7t/ha a chanlyniadau Meincnodi Maetholion Grawn YEN yn dangos nad oedd y cnwd yn ddiffygiol mewn nitrogen er ei fod yn derbyn tua 50% yn llai o nitrogen wedi’i roi na'r lefel a argymhellir ar gyfer cnwd arferol.
Mae synwyryddion tymheredd a lleithder pridd yn rhad i'w defnyddio, ac ynghyd â chasglu data'n awtomatig gan ddefnyddio porth LoRaWAN, mae ganddynt y potensial i roi gwybodaeth benodol i ffermwyr a all wella pryd a faint o nitrogen i’w roi ar gyfer cae penodol. Efallai y bydd hefyd yn helpu i roi syniad o amodau lle byddai rhoi nitrogen drwy’r dail yn rhoi canlyniad gwell na’i roi ar y pridd mewn sefyllfa ble mae lleithder yn ddiffygiol.