Новое исследование изучает использование роботизированной прополки для борьбы с суперсорняками

Большинство полей кукурузы и сои в США засеяны устойчивыми к гербицидам сортами культур. Однако эволюция суперсорняков, у которых развилась устойчивость к обычным гербицидам, ставит под угрозу нынешние стратегии борьбы с сорняками. Сельскохозяйственная робототехника для механической прополки — это новая технология, которая потенциально может предложить решение.

Новое исследование Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне рассматривает типы фермеров и полей, которые с большей вероятностью будут использовать роботов для прополки, и на какой стадии развития сопротивления. Исследование опубликовано в журнале Экономика сельского хозяйства.

«Исключительная зависимость от гербицидов для борьбы с сорняками привела к появлению суперсорняков, и у нас нет ничего в разработке с точки зрения новых способов действия. Если химические методы борьбы с сорняками потерпят неудачу, это может привести к миллионам долларов в год». в потерях урожая», — сказал автор-корреспондент Мадху Кханна, профессор экономики сельского хозяйства и потребления в Колледже сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) и директор Института устойчивого развития, энергетики и окружающей среды в Иллинойсе.

Небольшие, легкие роботы, работающие под навесом, высокоэффективны, имеют низкую трудоемкость и экологически безопасны. Они работают, протаскивая мотыги через почву, тем самым препятствуя прорастанию семян сорняков. Роботы, которые еще не коммерчески доступны для выращивания кукурузы и соевых бобов, полагаются на искусственный интеллект для автоматизации и навигации.

Исследование было сосредоточено на борьбе с коноплей обыкновенной (Amaranthus Tuberculatus) на посевах кукурузы. Водяная конопля представляет собой постоянную угрозу пахотным землям Среднего Запада, и этот сорняк уже выработал устойчивость к множеству гербицидов.

Исследователи изучили влияние двух различных типов стратегий борьбы с сорняками, которые могли бы использовать фермеры: близорукое управление, которое учитывает один год за раз, и дальновидное управление, которое учитывает будущие последствия. Они также рассмотрели плотность сорняков, устойчивость к сорнякам и экономические пороги, которые повлекут за собой внедрение роботизированной прополки на уровне фермы.

«Мы обнаружили, что для лечения близорукости важны как плотность семян, так и уровень устойчивости. Для дальновидного подхода плотность семян не имеет значения, потому что устойчивые семена, вероятно, будут распространяться в будущем. Эта точка зрения действительно учитывает уровень устойчивости, но практически любого уровня достаточно, чтобы вызвать внедрение», — сказал соавтор Шади Аталлах, доцент ACE.

«Предполагая, что робот стоит 20 000 долларов, фермеры с дальновидным подходом к управлению, скорее всего, примут его, если 0,0001% семян устойчивы, тогда как тот, кто придерживается ежегодного подхода к управлению, будет ждать, пока уровень устойчивости не превысит 5%». «, — отметил Аталлах.

«Следовательно, если вы заботитесь о будущем, даже не утруждайте себя взглядом на плотность семян, просто посмотрите на уровень сопротивления. И независимо от того, насколько он низок, вам следует пойти дальше и внедрить роботов».

Исследователи также изучили скорость и интенсивность внедрения с течением времени. Их расчеты показали, что фермеры с близорукими взглядами на управление вообще не будут использовать роботов в первые шесть лет. Эти фермеры будут продолжать применять гербициды до тех пор, пока они не перестанут быть эффективными, а затем перейдут на 100% роботизированное управление на седьмом году, когда они исчерпают возможности применения химикатов.

Напротив, дальновидные фермеры начали бы внедрять роботов гораздо раньше и нуждались бы в них в меньшем количестве. Они будут внедрять их постепенно и не выходить за рамки четырех на акр. Они будут использовать роботов в дополнение к обработке гербицидами, тем самым гарантируя, что ее эффективность не будет исчерпана. На седьмой год они будут использовать роботов на 75% своей земли, а 25% будут обработаны гербицидами.

«Мы обнаруживаем, что близорукий менеджмент изначально приводит к более высоким прибылям, потому что они не инвестируют в роботов. Дальновидное руководство поначалу оказывается в худшем положении, потому что они покупают роботов. выше», — сказал Аталлах.

«Фермеры могут занять близорукую точку зрения, например, если они арендуют свою землю и должны продлевать ее каждый год, поэтому они не могут по-настоящему планировать будущее. Но даже для тех, кто управляет на ежегодной основе, наступит момент, когда необходимо внедрять роботов, поскольку другие возможности управления исчерпаны», — добавил он.

Различные стратегии имеют последствия за пределами уровня фермы, поскольку устойчивые семена могут распространиться на соседние поля. Дальновидный подход может помочь уменьшить количество устойчивых семян и, возможно, способствовать обращению вспять устойчивости.

Аталла предупредил, что устойчивость не является обратимой для всех видов сорняков, но в случае с водяной коноплей существует компромисс, когда семена развивают устойчивость; скорость их воспроизводства становится меньше. В результате устойчивые семена, скорее всего, будут вытеснены неустойчивыми, если давление отбора будет уменьшено, отметил он.

Исследователи сосредоточились на максимизации прибыли на уровне фермы, но в предстоящем исследовании будут рассмотрены две соседние фермы, чтобы понять побочный эффект устойчивых семян. Они также планируют провести анализ на уровне ландшафта, чтобы оценить воздействие на более крупные территории, что будет иметь дальнейшие последствия для политиков.

Аталла представила результаты исследования, а также результаты опроса фермеров на ежедневном вебинаре Farmdoc.