Полное руководство по борьбе с сорняками и лазерной борьбе с сорняками

Complete guide to weed control and laser weed control

За последние годы сельскохозяйственные технологии значительно продвинулись вперед. С появлением точного земледелия лазерная прополка стала важным этапом в современном сельском хозяйстве. В частности, автоматизированные лазерные машины для уничтожения сорняков - это технология, которая должна привести к трансформации борьбы с сорняками в том виде, в котором мы ее знаем.

Определение борьбы с сорняками и лазерной прополки

Борьба с сорняками(также называемая прополкой или управлением сорняками) - это вид борьбы с вредителями, направленный на прекращение или снижение роста сорняков, в частности, неместных видов сорняков, с целью уменьшения их конкуренции с культурными растениями и животными, особенно в условиях фермерского хозяйства, где выращиваются культурные растения. В растениеводстве эффективная борьба с сорняками способствует здоровому росту культур, повышает производительность сельского хозяйства и защищает биоразнообразие. Борьба с сорняками имеет решающее значение, поскольку сорняки конкурируют с сельскохозяйственными культурами за основные ресурсы, такие как вода, питательные вещества и свет. Неконтролируемый рост сорняков чаще всего приводит к значительному снижению урожайности, но также может стать причиной снижения качества урожая, уменьшения количества питательных веществ или увеличения производственных затрат. Главная цель борьбы с сорняками - создать защищенную экосистему, в которой выращиваемые культуры смогут процветать при минимальной конкуренции и приносить максимальную прибыль.

Интересно, что последние достижения в области технологий и инноваций, в частности появление синих лазерных прополочных машин, позволяют поднять рентабельность сельского хозяйства на невиданный ранее уровень. Прополка синим лазером - это вид лазерной борьбы с сорняками, при которой лазеры используются для уничтожения популяций сорняков со скоростью до 100 000 сорняков в час.

Лазерная прополка- это подтип борьбы с сорняками, в котором используется автоматическое распознавание сорняков, сбор данных, которые затем используются для того, чтобы нацелиться на распознанные сорняки с точной точностью и выстрелить в них лазерным лучом, уничтожая их на уровне корней в процессе. Распознавание сорняков может осуществляться путем сканирования уровня активного хлорофилла (специфично для разных видов), сканирования невидимой инфракрасной флуктуации (также специфично для разных видов сорняков) или распознавания изображений с помощью искусственного интеллекта (с разными уровнями достоверности). Лазерная борьба с сорняками - это общая родительская категория для таких тем, как лазерная прополка и лазерные прополочные машины.

Что еще более важно, лазерная борьба с сорняками - это технология точного земледелия, которая позволяет удалять сорняки без вреда для окружающих культур и окружающей среды и соответствует стратегии Farm To Fork. Эта технология не только обеспечивает высочайшую урожайность и является самым экологичным методом прополки, но и отличается высокой энергоэффективностью. Фактически, голубые лазерные прополочные машины потребляют в 4-5 раз меньше электроэнергии, чем CO2-лазерные, для получения лазерного луча заданной мощности. Таким образом, борьба с сорняками с помощью синих лазеров отлично подходит для системы IWM (Integrated Weed Management), являясь устойчивым нехимическим вариантом, который не только обеспечивает исключительные результаты, но и делает это безвредно для окружающей среды.

Интегрированное управление сорняками (IWM) - это целостный подход к прополке, который включает в себя несколько методов борьбы с сорняками для достижения устойчивого и долгосрочного управления сорняками. Методы, используемые в IWM, варьируются от фермы к ферме, но обычно они объединяют различные физические, химические, механические, культурные и биологические методы. IWM не полагается исключительно на какой-то один метод, чтобы свести к минимуму риск развития устойчивости сорняков к такому одному методу, а также для поддержания экологического баланса. Исследования показали, что IWM повышает урожайность на 15 % при одновременном снижении производственных затрат на 20 %.

В борьбе с сорняками индекс сорняков - это показатель, по которому оценивается эффективность того или иного метода прополки по сравнению со сценарием отсутствия сорняков. Более конкретно, индекс сорняков - это разница между урожаем по сценарию "без сорняков" и урожаем по конкретному методу борьбы с сорняками, деленная на урожай по сценарию "без сорняков". Он также обычно выражается в процентах, а не в долях. Таким образом, если конкретный метод борьбы с сорняками (например, прополка синим лазером) высокоэффективен, то индекс сорняков имеет низкое значение. И наоборот - высокий индекс сорняков означает, что конкретный метод борьбы с сорняками неэффективен. Например, отсутствие какого-либо метода борьбы с сорняками может привести к тому, что индекс сорняков составит 46,8 %, как сообщается в научной литературе. Индекс сорняков позволяет фермерским компаниям определять приоритеты в борьбе с сорняками, основываясь на экономическом пороге - уровне, при котором тот или иной метод прополки оправдывает затраты на внедрение технологии.

Тем не менее, индекс сорняков не учитывает питательную ценность урожая, а также устойчивость (и органичность) выращивания культур, которые были основными факторами, определяющими подход Farm To Fork. Прополка с помощью голубого лазера исключает необходимость использования химических гербицидов, сводя к минимуму загрязнение окружающей среды и защищая полезные почвенные организмы, а также экосистему. Кроме того, он снижает степень нарушения почвы, сохраняя ее здоровье и структуру. Поскольку исследования и разработки в этой области постоянно развиваются, лазерная борьба с сорняками, несомненно, сыграет важную роль в будущем устойчивого сельского хозяйства.

Как Opt Lasers сотрудничает с партнерами в области AgriTech и лазерной прополки

Opt Lasers разрабатывает и производит высокопроизводительные источники синего лазера для автоматизированной лазерной прополки органических растений. По сравнению с системами CO₂/IR наши решения с длиной волны 450 нм отличаются высокой электрической эффективностью, компактностью и малым весом, а также более чем 99-процентным пропусканием через поверхностные слои воды - идеальное решение для реальных полевых условий. Мы работаем напрямую с производителями сельскохозяйственной техники и исследовательскими институтами, подбирая мощность, оптику и поддерживая проекты от проверки концепции до развертывания вместе с 7+ партнерами-интеграторами.

Узнать больше о синих лазерах для лазерной прополки

Индивидуальные лазерные решения

Мы предлагаем синие лазеры мощностью от 30 до 300 Вт, способные удовлетворить самые разные требования. Наша продукция включает почти готовые к использованию лазерные модули, такие как S-60-B и S-120-B, идеально подходящие для создания прототипов в системах лазерной прополки. Для индивидуальных нужд мы можем разработать лазеры с нуля, обеспечив их соответствие конкретным эксплуатационным требованиям.

Технические консультации и поддержка

Помимо производства, мы предоставляем обширные технические консультации. Наша команда экспертов консультирует по параметрам лазерного луча, стандартам безопасности и потенциальным решениям. Эти рекомендации упрощают процесс разработки продукции для компаний, внедряющих лазерную технологию в свои системы контроля сорняков, обеспечивая рациональный и эффективный этап проектирования.

Механическая экспертиза и устойчивость к воздействию окружающей среды

Наш значительный опыт в области механики позволяет нам консультировать по решениям для крепления лазеров, обеспечивая их устойчивость к влаге и пыли. Эти рекомендации очень важны для разработки надежной сельскохозяйственной техники, способной работать в суровых полевых условиях.

Передовые лабораторные и производственные мощности

Благодаря хорошо оснащенной лаборатории и производственным мощностям, включая необходимое испытательное оборудование и цех механической обработки деталей, мы можем быстро разрабатывать и производить лазерные решения на заказ. Такие возможности ускоряют инновационный цикл для компаний, внедряющих лазерные технологии, что позволяет быстрее выйти на рынок.

Безопасное сотрудничество

Мы уделяем первостепенное внимание конфиденциальности и безопасности. Все совместные проекты осуществляются в рамках строгих соглашений о неразглашении (NDA), что обеспечивает защиту инновационных идей и технологий.

Новаторский лазерный контроль сорняков

Opt Lasers - первая компания в мире, которая с 2020 года предлагает различные решения по использованию лазерных источников для борьбы с сорняками на основе имеющихся технологий. Мы самостоятельно разрабатываем продукты в этом направлении, чтобы предлагать все более совершенные решения. Opt Lasers не занимается алгоритмами искусственного интеллекта или визуальным распознаванием, что делает нас идеальным партнером для поставки надежных лазерных источников, не конкурируя с нашими партнерами в разработке процессов сканирования, систем визуального распознавания, камер и робототехники.

Широкий спектр услуг

Предлагая готовые решения, лазеры, разработанные на заказ, и полную техническую поддержку, компания Opt Lasers стремится содействовать инновациям в сельскохозяйственных технологиях. Наши комплексные услуги поддерживают компании в достижении высокоэффективных решений по борьбе с сорняками, способствуя устойчивому ведению сельского хозяйства и повышению его производительности.

Сотрудничая с Opt Lasers, компании получают доступ к передовым лазерным технологиям и экспертную поддержку, способствуя разработке передовых, эффективных и экологически безопасных систем борьбы с сорняками.

Влияние стратегии "от фермы до вилки" на фермерскую отрасль

Инициатива ЕС "От фермы к вилке" (FTF) является одной из основных стратегий ЕС по преобразованию экономики Европейского союза в современную, ресурсосберегающую и высококонкурентную экономику. Цель инициативы Farm to Fork - сократить потери питательных веществ не менее чем на 50 %, обеспечить продовольственную безопасность, укрепить здоровье населения, снизить использование пестицидов, обратить вспять утрату биоразнообразия, а также уменьшить последствия изменения климата или повысить приспособляемость человека к нему. Инициатива Farm to Fork, заложенная в рамках европейской программы Green Deal, которая была представлена 11 декабря 2019 года, в принципе направлена на создание устойчивых продовольственных систем с положительным или нейтральным воздействием на окружающую среду. Инициатива FTF направлена на решение проблем на различных этапах пищевой промышленности - от производства продуктов питания до их распределения и потребления. Она также направлена на максимальное повышение эффективности управления посевами, борьбы с сорняками/вредителями и использования ресурсов.

На пути к пестицидной свободе

Одна из ключевых целей стратегии Farm to Fork - увеличить количество ферм, которые могут быть маркированы как органические, на 25 % к 2030 году по всему ЕС за счет продвижения технологий точного земледелия, которые улучшают здоровье почвы и растений. Примером таких технологий точного земледелия являются прополочные машины с голубым лазером, которые в зависимости от системы интеграции могут либо минимизировать, либо свести на нет вред, наносимый нецелевым растениям и почве. Электромобиль (EV) или беспилотник не выделяет выхлопных газов, и лазерная прополка с помощью синих лазеров, интегрированных в такие системы, является органическим решением для борьбы с сорняками. В отличие от лазерной прополки с CO2, прополка с синим лазером не требует много электроэнергии и может легко питаться от аккумулятора электромобиля.

В отличие от традиционных химических гербицидов, таких как глифосат (C3H8NO5P) и атразин (C8H14ClN5), они вызывают загрязнение почвы и воды и оказывают негативное воздействие на нецелевые виды, а также на здоровье человека.

Глифосат обладает высокой растворимостью в воде - 12 г/л при 25 °C (что обеспечивает его высокую мобильность), а также способен адсорбироваться на частицах почвы. Влияние глифосата на нецелевые виды весьма существенно. Прежде всего, он ингибирует шикиматный путь, который, простыми словами, является жизненно важным путем биосинтеза ароматических аминокислот в растениях и полезных почвенных микроорганизмах. Нарушение этого пути может затормозить круговорот питательных веществ, а также привести к 50-процентному сокращению популяции полезных почвенных микроорганизмов. Во-вторых, в 2015 году Международное агентство по изучению рака (IARC) отнесло глифосат к "вероятным канцерогенам человека" (класс 2A). Эта классификация была основана на результатах исследований, связавших профессиональное воздействие глифосата с неходжкинской лимфомой, а также на достаточных доказательствах канцерогенности глифосата у животных.

Несмотря на то, что период полураспада глифосата составляет от 2 до 197 дней, исследования показали, что в настоящее время он присутствует в поверхностных водах в концентрациях до 0,7 мкг/л, что значительно превышает допустимую концентрацию Европейского союза (для отдельных пестицидов) в 0,1 мкг/л в питьевой воде. Между тем, хроническое воздействие глифосата также было связано с токсичностью почек и печени, а также с проблемами развития и репродуктивной функции у лабораторных животных, которые были выбраны из-за их генетического, биологического и поведенческого сходства с человеком. Наблюдаемые эффекты на этих животных позволяют исследователям сделать вывод о потенциальном риске для человека.

С другой стороны, атразин известен своей устойчивостью в окружающей среде и способностью загрязнять прямые источники питьевой воды. Сообщалось, что он присутствует в поверхностных и грунтовых водах в концентрациях до 40 мкг/л, что значительно превышает нормативные пределы. Например, он превышает установленный Агентством по охране окружающей среды США максимальный уровень загрязнения (MCL) в 3 мкг/л. Воздействие атразина было связано с повышенным риском рака простаты и яичников. Эпидемиологические исследования также связывают атразин с врожденными дефектами, низким весом при рождении и преждевременными родами из-за его эндокринно-разрушающих свойств. Кроме того, было установлено, что концентрация атразина до 0,1 мкг/л вызывает активность ароматазы, что приводит к увеличению выработки эстрогена и феминизации самцов лягушек. Дополнительные побочные эффекты включали изменение соотношения полов и репродуктивные неудачи.

Эти открытия свидетельствуют о более широкой опасности для окружающей среды и здоровья, которую представляют химические методы борьбы с сорняками. Поэтому важно переходить к менее инвазивным методам борьбы с сорняками, таким как прополка с помощью голубого лазера.

Преимущества органического земледелия с использованием голубых лазерных прополочных машин

Как уже говорилось, метод борьбы с сорняками с помощью синего лазера имеет ряд преимуществ. Синие лазерные прополочники выполняют работу по прополке на месте, точно выбирая сорняки, не повреждая посевы, не нарушая почву и окружающую среду, обеспечивая повышение эффективности. Благодаря высокому КПД, они также могут питаться от аккумуляторов электромобиля (или дрона), превращая неорганическую ферму в ферму, которая может быть маркирована как органическая. Если говорить более конкретно, то прополка с помощью голубого лазера может сделать ферму значительно более прибыльной.

Подробнее о синих лазерах для лазерной прополки

В США медианный доход от продажи урожая для неорганических растениеводческих ферм сильно варьируется в зависимости от таких факторов, как тип выращиваемых культур, размер фермы или даже географическое положение. Тем не менее, согласно недавнему отчету Министерства сельского хозяйства США, медианный доход от продажи сельскохозяйственных культур для неорганических ферм составляет около 200 000 долларов в год. В ЕС, по данным Европейской комиссии, медианный доход от продажи сельскохозяйственных культур для неорганических ферм составляет около 70 000 евро (82 000 долларов) в год, но значительно отличается в разных странах ЕС.

Мультипликатор рыночной цены на органические прополотые культуры

Ценовая премия для органических культур: Органические культуры продаются по более высокой цене, чем неорганические. Эта надбавка к цене сильно зависит от выращиваемых культур, их качества и рыночных условий, но обычно она составляет от 20 до 100 %. Также предполагается, что все процессы на ферме, связанные с выращиванием культур, выполняются органическим способом, например, с использованием электромобилей (EV) и голубых лазерных прополок. Для этой оценки мы используем среднюю ценовую надбавку в 50 %.

Повышение эффективности при использовании прополочных машин с синим лазером: Использование голубых лазерных прополочных машин снижает затраты на борьбу с сорняками и повышает урожайность за счет минимизации повреждения культур и нарушения почвы. Этот прирост эффективности, составляющий около 10-20 %, происходит за счет снижения затрат на борьбу с сорняками и повышения урожайности. Для оценки мы будем использовать среднее значение эффективности в 15 %.

Расчет стоимости нового урожая

Текущий средний доход неорганических ферм в США: $200 000

Текущий средний доход для неорганических ферм в ЕС: €70 000 (~$82 000)

Расчет увеличения дохода:
США:
  • Премия к цене: $200 000 * 1,50 (50% премии) = $300 000
  • Прирост эффективности: $300 000 * 1,15 (15% прироста эффективности) = $345 000
  • Множитель прополки синего лазера: $345 000 / $200 000 = 1,725
ЕС:
  • Премия к цене: €70,000 * 1.50 (50% премии) = €105,000
  • Прирост эффективности: €105 000 * 1,15 (15% прироста эффективности) = €120 750
  • Множитель прополки голубым лазером: €120 750 / €70 000 ≈ 1,725

Возможности для роста компании по прополке

Помимо очевидных преимуществ для фермерских компаний, рынок гербицидов для борьбы с сорняками сам по себе весьма ценен. Только в США, Европе и Канаде он оценивается в 7,2 млрд долларов, 4,8 млрд евро (5,5 млрд долларов) и 1,1 млрд канадских долларов (870 млн долларов) в год соответственно. Если учесть фунгициды и инсектициды, то эти показатели вырастут соответственно до $12,4 млрд, $12,7 млрд и $1,9 млрд. Причем синие лазеры можно использовать и вместо фунгицидов и инсектоцидов.

Рынок пестицидов уверенно захватывается технологиями прополки с помощью синих лазеров, что делает его привлекательным как для уже существующих компаний, так и для новых стартапов в области прополки с помощью синих лазеров. Борьба с сорняками с помощью голубого лазера - это отличный путь для устоявшихся компаний, которые хотят развивать отрасль прополки с помощью голубого лазера, чтобы значительно превзойти отстающих конкурентов, которые могут даже не остаться на рынке из-за этого.

Opt Lasers разрабатывает и производит высококачественные источники синего лазера, разработанные с учетом конкретных потребностей компаний, занимающихся прополкой. Мы также являемся лидерами в разработке и тестировании лазерных технологий, которые устанавливают стандарты в отрасли. Если вы заинтересованы в прополке синим лазером, почему бы вам не связаться с нами прямо сейчас?

Свяжитесь с нами

Рост использования робототехники в сельском хозяйстве

Точное земледелие, ставшее доступным благодаря интеграции робототехники, кардинально меняет сельскохозяйственный ландшафт. Технологии автоматизированного земледелия решают некоторые из наиболее актуальных проблем сельского хозяйства, таких как нехватка рабочей силы, необходимость применения устойчивых методов ведения сельского хозяйства и растущий спрос на продовольствие. Роботизированное сельское хозяйство способно автоматизировать трудоемкие задачи, позволяя фермерам сосредоточиться на стратегических аспектах ведения хозяйства и повышая эффективность до высокого уровня.

Что еще более важно, роботизированное сельское хозяйство может выполнять свои обязанности с точностью и последовательностью, поэтому его часто называют точным земледелием. Роботы точного земледелия могут автономно перемещаться по сельскохозяйственным полям, выполняя сложные задачи. Например, роботы-прополки, оснащенные синими лазерами, используют точное нацеливание для уничтожения сорняков без сопутствующего ущерба для окружающих культур. Такая точность исключает необходимость использования химических гербицидов, снижает эксплуатационные расходы и способствует оздоровлению окружающей среды. Автоматизированные прополочные машины с голубыми лазерами более эффективны, поскольку они способны выполнять борьбу с сорняками в масштабах предприятия и работать непрерывно, не уставая.

Автоматизированные процессы точного земледелия

В целом точное земледелие охватывает различные типы машин, которые могут высаживать семена, проводить точную борьбу с сорняками, вносить органические и неорганические удобрения или собирать выращенный урожай. Например, машины для точной посадки используют GPS и датчики, чтобы обеспечить оптимальное расстояние и глубину посадки семян, а машины для точного внесения удобрений вносят питательные вещества в зависимости от состояния почвы. С другой стороны, точные уборочные машины, оснащенные системой машинного зрения, способны собирать спелые фрукты и овощи, сводя к минимуму количество отходов. Борьба с сорняками, однако, является областью особого улучшения благодаря технологиям точного земледелия. При точной борьбе с сорняками голубые лазеры автоматизируют процесс прополки с непревзойденной эффективностью. Эти автоматизированные системы способствуют повышению производительности, более рациональному использованию ресурсов и снижению трудозатрат.

ИИ в сельском хозяйстве

Технология искусственного интеллекта в сельском хозяйстве может еще больше расширить возможности точного земледелия. Системы на базе ИИ могут анализировать данные с датчиков и камер, чтобы получить дополнительные сведения о распознавании сорняков. ИИ также может следить за состоянием здоровья отдельных растений в режиме реального времени, выявляя любые развивающиеся проблемы на ранней стадии. В этой конкретной области системы ИИ используют мультиспектральные и гиперспектральные изображения для обнаружения ранних признаков заболеваний, недостатка питательных веществ или водного стресса. Такие системы ИИ также могут анализировать данные об отражении растений, чтобы выявить любые аномалии.

ИИ также может управлять посадкой культур, оптимизировать орошение, внесение удобрений и борьбу с вредителями. При борьбе с сорняками передовые алгоритмы машинного обучения обучаются на больших массивах данных о видах сорняков, а затем способны различать культуры и сорняки с точностью 95+ %. Такая точность позволяет ИИ применять средства борьбы с сорняками только тогда, когда это выгодно, и экономить при этом ресурсы.

Оптимизация управления сельскохозяйственными культурами - еще одна область, где может применяться ИИ. Благодаря интеграции данных метеостанций, почвенных датчиков и моделей сельскохозяйственных культур, платформы ИИ могут давать рекомендации по прополке и графику полива, нормам внесения удобрений и стратегиям борьбы с вредителями. Такой подход, основанный на данных, гарантирует, что культуры всегда будут получать необходимое количество питательных веществ, воды и защиты.

Виды борьбы с сорняками в зависимости от среды обитания

Наземные

Наземная борьба с сорняками (TWC) направлена на борьбу с сорняками, растущими на земле, и включает в себя стратегии, разработанные для решения уникальных проблем наземной среды. Наземная борьба с сорняками - это первый вид борьбы с сорняками, разработанный человеческой цивилизацией. В результате существует множество физических, механических, химических, биологических и культурных методов борьбы с наземными сорняками.

Одним из основных соображений в TWC является влияние борьбы с сорняками на структуру и здоровье почвы. Эффективные методы борьбы с наземными сорняками должны обеспечивать (или максимизировать) целостность почвы для обеспечения долгосрочной продуктивности сельского хозяйства. Чрезмерное нарушение почвы приводит к ее эрозии, потере органического вещества и истощению плодородия почвы. Еще один уникальный аспект борьбы с наземными сорняками - влияние условий окружающей среды на рост сорняков. Уровень влажности и температура меняются гораздо быстрее и случайнее, чем, например, в морской среде обитания. Кроме того, в наземном земледелии наблюдается большее разнообразие типов почв, чем в морском. Понимание факторов, определяющих рост сорняков на конкретном участке земли, крайне важно для разработки эффективной стратегии борьбы с сорняками.

Морские/водные

Борьба с морскими сорняками (MWC) (также известная как борьба с водными сорняками) относится к борьбе с сорняками в водной среде обитания, такой как прибрежные морские фермы, резервуарные парки, озера, пруды и реки. Борьба с морскими сорняками отличается от борьбы с наземными, поскольку вода менее восприимчива к колебаниям температуры. Тем не менее, в водной среде меньше кислорода, что делает эту среду обитания высококонкурентной и восприимчивой к агрессивным морским видам сорняков. Одним из примеров борьбы с морскими сорняками является борьба с такими инвазивными видами, как евразийский водяной тысячелистник (Myriophyllum spicatum) и гидрилла (Hydrilla verticillata), которые разрушают и переполняют водные экосистемы. Борьба с этими видами водных сорняков необходима для сохранения открытых водных путей и поддержки коммерческой и рекреационной деятельности.

В прибрежных морских хозяйствах морские водоросли, такие как ламинария, и различные виды водорослей являются высокорентабельными растениями, которые выращиваются для производства продуктов питания, биотоплива и косметической продукции. Борьба с инвазивными видами чрезвычайно важна для обеспечения процветания этих ценных культур. Выращивание морских водорослей - особенно интересный сектор. Мировой коммерческий рынок морских водорослей, объем которого в настоящее время составляет 18,39 миллиарда долларов в 2024 году, вырастет до 34,56 миллиарда долларов к 2032 году. В самом ЕС рынок морских водорослей, по прогнозам, будет стоить 9 млрд евро (10,3 млрд долларов) в 2030 году, а прогнозируемый спрос в ЕС вырастет с 270 000 тонн в 2019 году до 8 000 000 тонн в 2030 году.

Среди стран, где выращивают морские водоросли, - США, страны-члены Европейского союза, а также Канада. В ЕС морские водоросли выращивают в основном в Ирландии, Норвегии и Франции. В США морские водоросли выращивают в штатах Мэн и Аляска, а в Канаде - в провинции Британская Колумбия.

Что касается борьбы с сорняками, то существует 4 основных вида сорняков, которые конкурируют с водорослями ламинария на прибрежных морских фермах. К ним относятся ульва (морской салат), виды красных водорослей Gracilaria и Polysiphonia, а также вид бурых водорослей Ectocarpus. Любопытно, что виды водорослей демонстрируют пик поглощения в районе длины волны синего лазера, в то время как спектр поглощения ульвы выше для синих лазерных лучей, чем для более длинных волн. Это означает, что синие лазеры будут наиболее эффективным методом борьбы с сорняками для этих видов. Однако стоит отметить, что ульва (морской салат) также является культивируемым видом морских водорослей, но прибрежные и резервуарные фермы должны производить определенный вид морских водорослей с постоянством. Борьба с морскими водорослями обеспечивает постоянство продукции и не позволяет другим видам отнимать питательные вещества или пространство на участке, отведенном для конкретного вида водорослей.

Интересно, что вода также прозрачна для синих лазерных лучей, которые могут проходить прямо сквозь нее и осуществлять лазерную прополку водной среды на месте. Благодаря небольшому энергопотреблению их можно устанавливать на лодки и подводные дроны. Увы, по состоянию на июль 2024 года не существует ни одной компании, предлагающей решения для борьбы с водной сорняковой растительностью с помощью синего лазера.

В настоящее время коммерческие методы борьбы с водными сорняками включают механическое удаление и химическую обработку, что весьма проблематично. Механическое удаление достаточно хорошо для немедленного избавления от сорняков, но его необходимо проводить часто. Химические обработки, с другой стороны, проводятся гербицидами, разрешенными для использования в водной среде, но ухудшают качество воды и представляют риск для нецелевых видов. Биологический контроль (интродукция рыб или насекомых) - это естественное решение, но оно может привести к нарушению экосистемы.

Авиационный

Авиационная борьба с сорняками (AWC) - это вид борьбы с сорняками, который осуществляется с помощью машин, работающих в воздухе. Как правило, борьба с сорняками с воздуха направлена на контроль популяций паразитических или гемипаразитических сорняков, растущих на деревьях и кустарниках. Борьба с сорняками с воздуха уникальна, поскольку паразитические или гемипаразитические растения гораздо меньше зависят от плодородия почвы и наличия влаги. Кроме того, такие часто встречающиеся виды сорняков, как омела, наладили партнерские отношения с птицами, чтобы распространять свои семена далеко и широко.

Борьба с сорняками с помощью авиации позволяет точно бороться с такими проблемными сорняками, как омела европейская, повилика японская и повилика полевая. Омела европейская распространена в Европе и поражает яблони, липы и тополя. Японская повилика, распространенная в США, поражает цитрусовые и гранатовые деревья. Полевая повилика, распространенная в США, Канаде и Европе, поражает различные виды сельскохозяйственных растений - от томатов до люцерны.

Обычно для борьбы с этими паразитическими растениями используются вертолеты или специализированное воздушное оборудование, гербициды, применяемые с воздуха и с земли, или ручная обрезка. Ни один из этих методов не является особенно хорошим, дешевым, эффективным или ресурсосберегающим.

Например, самый продаваемый в настоящее время вертолет для прополки Single Squirell AS350 стоит ~3,6 млн евро (~3,9 млн долларов). Его грузоподъемность составляет 600 кг, а длина распылительной штанги - 10 м. Он работает на высоте 30 метров и скорости 40 м/с, а амплитуда распыления составляет 50 метров. Эффективность его работы составляет 197 акров за миссию, а каждый вылет занимает 25 минут. Этим самолетом должны управлять два пилота, а для его обслуживания требуется не менее четырех членов наземного экипажа. В целом, хотя эти показатели (за исключением цены) впечатляют, эта задача может быть выполнена более эффективно с помощью парка беспилотных летательных аппаратов.

Хотя в настоящее время нет компаний, предлагающих беспилотники для прополки с синим лазером, это интересная идея. Источники синего лазера благодаря их малому весу, компактным размерам и низкому потреблению энергии могут быть установлены на беспилотниках для выполнения лазерной прополки. Хотя лазерные прополочные машины на базе транспортных средств можно использовать для борьбы с небольшими паразитирующими сорняками, такими как повилика полевая, эти машины обычно движутся по прямой линии и не могут оптимизировать угол попадания так хорошо, как это может сделать беспилотник с синим лазером. Синий лазерный беспилотник теоретически может оптимизировать угол попадания и не только убить паразитное растение, но и ударить по нему несколько раз под разными углами, чтобы разрезать паразитный сорняк на части и обеспечить падение остатков на землю, а не на дерево или растение. Воздушная прополка также способна покрывать большие площади гораздо быстрее, чем наземные машины.

Однако в коммерческих целях беспилотники используются для точного опрыскивания, когда они наносят гербициды или биологические агенты непосредственно на пораженные участки, что обеспечивает более эффективное покрытие. Воздушные дроны, оснащенные синими лазерами, могут также хорошо работать в морской среде и выполнять морскую лазерную прополку, поскольку синий лазерный луч может проходить как через воздух, так и через воду, уничтожая водные сорняки. Этот тип беспилотных технологий прополки также выигрывает за счет меньшего сопротивления при движении по воздуху, чем сопротивление, которое испытывает подводный беспилотник при движении по воде.

Кроме того, особым случаем борьбы с сорняками с воздуха является метод прополки с помощью дронов. В этом случае дроны не занимаются прополкой сами, а служат подвижной платформой для наблюдения. Дроны, оснащенные камерами высокого разрешения и мультиспектральными датчиками, могут проводить воздушную съемку, с точностью выявляя очаги зарастания сорняками. Собранные данные затем передаются на наземную машину для точного опрыскивания, которая перемещается по полю, нанося пестициды на месте, при снижении расхода пестицидов до 95%.

Автоматизированная борьба с сорняками по принципиальному методу

Автоматизированный физический

Точная прополка голубым лазером

Прополка синим лазером - это лучший и самый точный метод борьбы с сорняками. Синие лазерные прополки используют синий лазерный луч, который имеет длину волны 440-450 нм, кажущуюся человеческому глазу синей. Эффективность синих лазерных прополок обусловлена высоким поглощением этой конкретной длины волны лазера целлюлозой растений, хлорофиллом типа А и хлорофиллом типа В. Фактически, хлорофилл типа А имеет широкий пик поглощения около 435 нм, с очень высоким поглощением на типичной длине волны синего лазера 445 нм. Хлорофилл типа B, с другой стороны, также имеет широкий пик поглощения, но на длине волны 465 нм, с очень высоким поглощением на 445 нм. Если наложить эти два графика данных поглощения друг на друга, то общий пик поглощения хлорофилла растений локализуется между 435 и 450 нм. Поскольку самые сильные синие лазерные диоды имеют длину волны 445 нм и 450 нм, это делает их лучшим выбором для лазерной прополки. На графике ниже показаны кривые поглощения для хлорофилла типа A и B:

Поглощение лазерных лучей на целлюлозе также лучше для коротких длин волн, чем для длинных, особенно инфракрасных. Эта кривая поглощения практически одинакова как для чистой целлюлозы, так и для регенерированной целлюлозы. Мы решили показать график лазерного поглощения регенерированной целлюлозы, потому что он выглядит лучше и потому что он также показывает более высокие (ближние инфракрасные) длины лазерных волн. График регенерированной целлюлозы ниже показывает лучшее поглощение лазеров с более короткой длиной волны и то, что поглощение падает по мере уменьшения длины волны, причем поглощение значительно ниже для лазеров ближнего инфракрасного диапазона.

Помимо преимуществ поглощения лазерной длины волны, источники синего лазера относительно легки и компактны. Они также не требуют частой калибровки, как CO2-лазеры. Кроме того, синие лазеры очень энергоэффективны: преобразование электрической мощности в оптическую в 5 раз лучше, чем у CO2-лазеров. Благодаря всем этим преимуществам синие лазерные прополки являются лучшим методом борьбы с сорняками. Они также работают иначе, чем лазерные прополки CO2, так как вместо того, чтобы обезвоживать/кипятить растение, синие лазерные прополки фактически проникают через водный слой растения и прорезают органические вещества там, где это важно.

Для работы голубой лазерной прополки автомобиль (или дрон) оснащается системой идентификации сорняков. Эта система может определять виды сорняков, сканируя их активный уровень хлорофилла, их (невидимую) инфракрасную флуоресценцию или распознавая изображения с помощью искусственного интеллекта.

Помимо прополки сельскохозяйственных полей, синие лазерные прополочные машины могут использоваться для удаления мелких сорняков и мха на тротуарах. На двух изображениях ниже показана лазерная прополка тротуарного мха и небольшого тротуарного сорняка.

Лазерная прополка CO2

Лазерные прополки CO2 используют лазерные лучи дальнего инфракрасного диапазона с длиной волны 10,6 мкм (10 600 нм). При борьбе с сорняками с помощью CO2-лазера процесс прополки происходит за счет поглощения жидкостей растения (особенно воды) и целлюлозы. Эффект очень похож на электрические и термические прополки, когда растение обезвоживается или варится заживо. Это происходит потому, что CO2-лазеры очень сильно поглощают воду и практически не могут пройти сквозь нее, не испарив ее предварительно.

К сожалению, CO2-лазеры тратят 95 % поставляемой электроэнергии в виде тепла, и это тепло должно обрабатываться надежными системами охлаждения. Кроме того, сочетание источников CO2-лазера и сопутствующих охладителей делает эти системы очень тяжелыми и крупногабаритными. Именно поэтому коммерческие лазерные прополки CO2, которые вы можете увидеть, представляют собой гигантские машины. Большая масса также означает, что их перемещение по полю менее эффективно, что позволяет расходовать больше топлива, чем при использовании синих лазерных источников. Из-за их массы будет очень сложно устанавливать их на беспилотники, поскольку разрешение на использование беспилотников зависит от общей массы дрона.

Кроме того, в отличие от синих лазеров, CO2-лазеры требуют частой и обременительной калибровки зеркал и оптики, чтобы точно поражать сорняки и не повреждать посевы.

Электрический уничтожитель сорняков

Электрическое уничтожение сорняков - это современный метод борьбы с сорняками, который использует электричество высокого напряжения, чтобы вызвать гибель тканей сорняков, хотя и менее эффективный, чем прополка синим лазером. Принцип работы этого метода заключается в том, что часть электричества преобразуется в тепло, которое нагревает и быстро расширяет клеточный сок растения (внутреннюю жидкость растения). Это резко повышает внутреннее давление внутри клеток сорняка, и градиент давления приводит к тому, что жидкости взрывают клетки сорняка и прорываются сквозь клеточные стенки. Клетки эффективно погибают, и сорняк подвергается широкомасштабной гибели тканей.

Электрические уничтожители сорняков также являются экологически чистым вариантом, не использующим пестициды. Однако они требуют очень осторожного обращения, чтобы не повредить близлежащие культуры, и менее эффективны, чем прополки с синим лазером.

Термический (пламенный или паровой) прополочный робот

Термические прополочные роботы используют прямое внешнее интенсивное тепло - пламя или пар - для уничтожения сорняков. Для прополки сорняков используется одна или несколько пропановых горелок, генерирующих пламя и направляющих его на сорняки, поэтому их также называют газовыми прополками. Точные пламенные прополочные машины обычно навешиваются на трактор. Паровая прополка, с другой стороны, использует перегретый пар для достижения того же эффекта.

В обоих случаях тепло подается извне - на поверхность сорного растения. Затем тепло передается через сорняк, вызывая обезвоживание растения и разрыв клеточной стенки. После этого сорные растения вянут и погибают, что может занять от нескольких часов до нескольких дней. Хотя можно использовать пламенные прополочные машины, чтобы сжечь сорняк дотла, компании, производящие пламенные прополочные машины, не рекомендуют их использовать, так как простое применение высокой температуры будет работать так же хорошо и сэкономит ресурсы. Термическая прополка также более эффективна для небольших поверхностных сорняков и мха.

Хотя оба этих метода борьбы с сорняками эффективны для уничтожения сорняков без применения химикатов, они гораздо менее эффективны и точны, чем прополочные машины с синим лазером. Однако процесс их производства и технология относительно просты, что означает, что они могут быть произведены очень дешево. Пламенные и паровые прополки также могут потребовать многократного последующего применения на сорняках, поскольку корни сорняков иногда могут отрастить совершенно новый стебель растения.

Автоматизированная химия

Беспилотное распыление и точное беспилотное распыление

Опрыскивание с помощью дронов - это инновационный подход к распылению гербицидов с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), также называемых дронами. Дроны могут быстро и экономично покрывать обширные поля, что делает парк БПЛА очень удобным для крупных фермерских хозяйств. Эти обычные беспилотники могут равномерно и быстро распылять пестициды на заданной территории. Тем не менее, эти беспилотники работают относительно высоко над землей, что может привести к избыточному внесению пестицидов или их сносу, который может повлиять на нецелевые растения. Несмотря на эти сложности, беспилотные летательные аппараты могут проводить борьбу с сорняками в труднодоступных местах, которые могут быть сложны для традиционных машин. Дроны также менее подвержены влиянию погодных условий, поскольку грязная местность не является для них проблемой, в отличие от наземных транспортных средств.

Точное опрыскивание с помощью дронов - это особый случай опрыскивания с помощью дронов. Такие дроны оснащены системой искусственного интеллекта (ИИ) и передовыми датчиками для индивидуального обнаружения и поражения сорных растений. Точное опрыскивание с помощью дронов направлено на минимизацию использования пестицидов путем их применения именно там, где это необходимо. На практике точное опрыскивание с помощью дронов позволяет сократить объем используемых пестицидов на 95 %, получая при этом те же или лучшие результаты.

Автоматизированная механика

Робот для выдергивания сорняков

Робот для выдергивания сорняков по сути имитирует ручной сбор сорняков, но автоматизирует этот процесс борьбы с сорняками с помощью робототехники, снижая затраты и увеличивая пропускную способность сорняков, которые можно уничтожить. Эти роботы оснащены датчиками для идентификации и механическими манипуляторами для выкорчевывания отдельных сорных растений. Удаляя корни сорняков, эти роботы эффективно предотвращают их повторное появление. Однако всегда есть вероятность, что в почве останется небольшая часть корней, способная вновь вырастить сорняк. Машины EV для выдергивания сорняков можно использовать и в органическом земледелии. Эти роботы также эффективны при очень плотном зарастании сорняками. Тем не менее, использование этого метода может привести к снижению плодородия почвы из-за ее эрозии.

Автономный почвообрабатывающий робот

Автономные почвообрабатывающие роботы автоматизируют процесс обработки почвы, который является распространенным методом традиционной борьбы с сорняками. Переворачивая слой зараженной сорняками почвы, эти машины выкорчевывают существующие сорняки и закапывают их вместе с семенами - на глубину, которая не позволяет семенам сорняков прорасти в растение. Автономные почвообрабатывающие машины используют GPS и передовые алгоритмы для точной и своевременной навигации по полю. Они также способны оптимизировать пройденный путь, чтобы завершить поставленную задачу по борьбе с сорняками в рекордно короткие сроки. Этот метод улучшает аэрацию почвы и перемешивание питательных веществ, однако верхний слой перевернутой почвы очень подвержен эрозии под воздействием солнечного света и ветра.

Автоматизированная культура

Оптимизация управления сельскохозяйственными культурами с помощью искусственного интеллекта

ИИ для управления посевами можно использовать для улучшения и оптимизации различных аспектов растениеводства, включая борьбу с сорняками. Системы искусственного интеллекта могут анализировать огромные объемы данных с датчиков на поле, метеостанций и исторических записей фермы, чтобы быстро принимать обоснованные решения о посадке, прополке, внесении удобрений и поливе. В борьбе с сорняками ИИ можно использовать для прогнозирования появления сорняков, оптимизации сроков и выбора методов борьбы с ними, а также для предложения лучших севооборотов, которые могут естественным образом подавлять рост сорняков.

Мониторинг состояния растений

Системы мониторинга здоровья растений на основе ИИ могут использовать ИИ и сенсорные технологии для оценки здоровья культур в режиме реального времени и предупреждения о потенциальных проблемах, таких как дефицит питательных веществ, болезни или заражение сорняками/вредителями. Такие системы искусственного интеллекта могут обнаружить едва заметные изменения в цвете растений, характере роста или уровне влажности, которые могут указывать на наличие сорняков, вредителей или других стрессовых факторов. Выявляя эти проблемы на ранних стадиях, фермерские компании могут предпринять упреждающие шаги по уничтожению сорняков или больных растений на ранних стадиях, прежде чем эти проблемы станут более серьезными и нанесут ущерб большому количеству культур.

Традиционная прополка по основному методу

Химическая борьба с сорняками

Гербициды довсходового действия

Довсходовые гербициды действуют на семена и проростки сорняков и должны применяться до их прорастания. Эти гербициды нарушают процессы роста проростков и наиболее эффективны против однолетних сорняков. Применение этих гербицидов до прорастания сорняков требует тщательного контроля влажности и температуры почвы. Довсходовые гербициды не действуют на сорняки, которые уже появились из почвы.

Послевсходовые гербициды

Послевсходовые гербициды направлены на сорняки, которые уже появились из почвы. Эти гербициды могут быть как избирательными (направленными на конкретные виды сорняков), так и неизбирательными (убивающими любые растения, с которыми они соприкасаются). Послевсходовые гербициды наносятся на листву сорняков, которая впитывает гербицид и переносит его по всему растению, что приводит к гибели сорняков. Эффективность этих гербицидов зависит от таких факторов, как условия окружающей среды, а также от стадии роста и вида сорняков, поэтому очень важно правильно выбрать время.

Гербициды избирательного действия

Селективные гербициды предназначены для борьбы с определенными видами сорняков, используя их биологические отличия от сельскохозяйственных культур. Эти биологические различия включают метаболические пути или особенности роста. Полезность селективных гербицидов заключается в их способности целенаправленно бороться с популяциями сорняков, снижая при этом воздействие на сельскохозяйственные культуры. Стоит отметить, что чрезмерное использование селективных гербицидов приводит к появлению устойчивых к гербицидам видов сорняков, которые биологически отличаются от своих предков-сорняков.

Неселективные гербициды

Неселективные гербициды действуют на все виды растений, с которыми они соприкасаются. Это делает их эффективными при очистке участков от растительности, оставляя после себя химически окисленную почву, которая является проблемной для любых растений, желающих там расти. Их часто применяют вдоль линий ограждений, подъездных путей или для расчистки поля перед посадкой новой культуры. Однако, когда они используются для расчистки полей под новые фермы, их необходимо очень тщательно обрабатывать, чтобы свести к минимуму последующий ущерб для культур или желаемых растений. Глифосат - наиболее часто используемый неселективный гербицид.

Физическая борьба с сорняками

Соляризация

Соляризация - это метод борьбы с сорняками, при котором прозрачные пластиковые листы задерживают тепло солнечного света и повышают температуру до уровня, смертельного для сорняков, семян сорняков и патогенов, передающихся через почву. В самые жаркие летние месяцы температура непосредственно под таким пластиковым листом может достигать 140 °F (60 °C). Этот процесс не только уничтожает сорняки, но и снижает популяции вредных нематод и грибков. Тем не менее, для того чтобы этот метод прополки принес свои плоды, может потребоваться до нескольких недель непрерывного использования.

Мульчирование и удушение

Мульчирование и удушение - это метод покрытия почвы органическими или неорганическими материалами, чтобы блокировать солнечный свет. Это предотвращает прорастание семян сорняков. Материалы, используемые для мульчирования, имеют меньший размер и наносятся в большом количестве, создавая относительно толстый слой. К таким материалам относятся галька, солома, древесная щепа и мелкие частицы компоста. Интересно, что выкладывание круга из гальки белого цвета вокруг культурного растения очень полезно для его роста, поскольку, помимо блокировки сорняков, оно также предотвращает перегрев корней растения и отражает дополнительный солнечный свет на его листья, увеличивая скорость его роста.

С другой стороны, для удушения используется тонкий слой сплошного твердого материала. Для удушения используются такие материалы, как непрозрачные пластиковые листы, ландшафтная ткань, картон и крупные куски компоста. Особенно эффективны органические мульчи, которые со временем распадаются на питательные вещества для растений, улучшая структуру и плодородие почвы.

Ручная пламенная и паровая прополка

Ручные пламенные и паровые прополки работают так же, как и их автоматизированные аналоги, однако они выполнены в виде портативных устройств, которые могут использоваться мелкими фермерами для ручной прополки. Ручные пламенные прополочные машины обычно оснащены только одной пропановой горелкой.

Метод черствого посевного ложа

Метод залежалых семян - это метод предпосевной борьбы с сорняками, который позволяет снизить давление сорняков в период роста культуры, стимулируя преждевременный рост семян сорняков и истощая запасы питательных веществ, которые физически необходимы этим видам сорняков для роста. При этом, очевидно, удаляются и семена сорняков, которые уже присутствуют в почве. Как только появляются преждевременные сорняки, их удаляют с помощью неглубокой обработки почвы, пламенных прополок или гербицидов. Таким образом, остается чистое семенное ложе для посадки культур. Этот метод борьбы с сорняками особенно полезен для органического земледелия, так как он значительно снижает необходимость послевсходовой борьбы с сорняками.

Механическая борьба с сорняками

Обработка почвы и мотыжение

Обработка почвы и мотыжение - это механические методы, которые подразумевают использование тракторных машин, переворачивающих почву. Обработка почвы обычно используется в крупных сельскохозяйственных компаниях. Она включает в себя использование таких машин, как отвальные плуги, тяжелые бороны, полосовые культиваторы, машины для вертикальной обработки почвы, рыхлители, полевые культиваторы, дискаторы, а также долотообразные плуги и мульчирующие культиваторы. Помимо борьбы с сорняками, эти машины также используются для подготовки посевных площадей.

Мотыжение, с другой стороны, означает процесс использования простых ручных инструментов и рук для выполнения тех же действий. Поэтому она подходит только для мелкого или органического земледелия.

Стоит помнить, что чрезмерная обработка почвы вызывает ее эрозию и деградацию, что приводит к снижению плодородия и урожайности.

Выдергивание сорняков

Выдергивание сорняков - это ручной метод борьбы с сорняками, который предполагает физическое удаление сорняков из почвы с помощью рук, осторожно выдергивая их стебли и удаляя корни. Поскольку этот способ очень трудоемкий, ручное выдергивание сорняков подходит только для небольших садов, удаления особенно крупных сорняков, которые невозможно удалить другим способом, или для участков, где применение химикатов нежелательно. Выдергивание сорняков часто используется вместе с покровной культивацией или мульчированием.

Скашивание

Скашивание - еще один метод борьбы с сорняками, который позволяет уничтожить их до того, как они успеют дать семена. Этот метод борьбы с сорняками обычно используется на пастбищах, вдоль обочин дорог и в местах, где поддержание низкорослой растительности является похвальным. Предотвращая образование семян сорняков, скашивание значительно снижает их распространение на другие участки. Регулярное скашивание также используется в эстетических целях.

Биологическая и культурная борьба с сорняками

Биологическая борьба с сорняками

Использование пастбищных животных

Использование пасущихся животных - эффективный метод биологической борьбы с сорняками. Животные, используемые для выпаса, включают крупный рогатый скот, зубров, овец и коз, и могут потреблять различные сорняки, особенно в тех местах, где механическая или химическая борьба с сорняками нецелесообразна. Например, козы могут потреблять такие инвазивные виды сорняков, как ядовитый плющ и кудзу. Пастбищный метод борьбы с сорняками по сути является биологическим эквивалентом кошения - в том смысле, что пасущиеся животные также уменьшают количество сорняков, достигающих зрелости и производящих семена. Тем не менее эффективность метода борьбы с сорняками на пастбище зависит от характера выпаса пасущихся животных, а также от индивидуальных предпочтений животных. Следует помнить, что чрезмерный выпас может также привести к эрозии и деградации почвы.

Интродукция насекомых или патогенов

Интродукция насекомых или патогенов, также известная как биоконтроль, предполагает внедрение травоядных насекомых или патогенов, которые избирательно воздействуют на определенные виды сорняков. Например, жук Galerucella может быть выпущен для сокращения популяции инвазивного сорняка пурпурного люстрифа (Lythrum salicaria), который вторгается в водно-болотные угодья. Другой хороший пример - ржавчинный гриб Puccinia chondrillina, который в условиях фермы может значительно сократить популяцию скелетного сорняка (Chondrilla juncea). Метод биоконтроля сорняков - это, по сути, биологический эквивалент селективных гербицидов. Успех биоконтроля сорняков зависит от конкретных взаимоотношений между биоагентом, зарастающими сорняками и культурными растениями. Особое внимание следует уделять тому, чтобы выбранный биоагент не оказывал негативного воздействия на возделываемые культуры или нецелевые виды животных и растений, которые полезны для этих культур. Однако после внедрения биоконтроль является эффективным долгосрочным решением, которое обеспечивает устойчивую борьбу с сорняками, практически не требуя вмешательства.

Аллелопатические культуры

Метод борьбы с сорняками с помощью аллелопатических культур является природным эквивалентом довсходовых гербицидов. Аллелопатические культуры после выращивания выделяют в почву природные химические вещества, называемые аллелохимикатами, которые останавливают прорастание и рост сорняков. Хорошими примерами аллелопатических культур являются рожь (Secale cereale) и ячмень (Hordeum vulgare), которые выделяют аллелохимические вещества, способные снизить популяцию сорняков в последующих посевах. Эффективность аллелопатических культур зависит от типа почвы, условий окружающей среды и наличия растений, конкурирующих с аллелопатическими культурами. Для достижения максимального эффекта от борьбы с сорняками рекомендуется тщательно выбирать виды аллелопатических культур и применять соответствующие методы управления.

Культурная борьба с сорняками

Севооборот

Севооборот - это метод борьбы с сорняками, позволяющий нарушить их жизненные циклы путем смены видов культур, выращиваемых на конкретном поле, и одновременного использования нескольких полей с различными культурами. Различные культуры имеют разные потребности в питательных веществах, сроки посадки и особенности роста, а смена культур на нескольких полях предотвращает появление сорняков, которые с особой вероятностью будут процветать на определенной сельскохозяйственной культуре. Дополнительными преимуществами метода борьбы с сорняками в севообороте являются повышение плодородия почвы, снижение давления вредителей и болезней, а также обогащение биоразнообразия.

Покровная культура

Метод борьбы с сорняками с помощью покровных культур основан на выращивании специальных покровных культур, таких как вика, клевер или гречиха, в период пара. Эти растения могут покрывать целые поля и вытеснять вредные сорняки. Дополнительными побочными эффектами такого метода прополки являются снижение эрозии, фиксация азота и улучшение состояния почвы за счет добавления органического вещества. Когда покровные культуры заканчиваются, они также могут служить в качестве эффективного мульчирующего слоя.

Плотность посадки

Плотность посадки, также называемая методом борьбы с затеняющими сорняками, относится к методу, при котором фермерское хозяйство намеренно формирует плотные скопления культурных растений, высаживая их близко друг к другу. Повышенная плотность посадки создает затенение на уровне поверхности, что неблагоприятно для сорняков. Кроме того, в совокупности культурные растения могут конкурировать с появляющимися сорняками за воду и питательные вещества. Тем не менее, крайне важно не допустить перенаселения, когда слишком высокая плотность посадок увеличивает конкуренцию между культурными растениями, что приводит к снижению урожайности и делает культуры более подверженными болезням.

Сроки посадки

Сроки посадки также могут служить эффективным методом прополки, поскольку они могут влиять на динамику между культурами и растениями. Корректировка времени посадки помогает молодым культурам избежать периодов пикового прорастания сорняков, что дает культурам конкурентное преимущество. Культуры можно высаживать до пика прорастания сорняков (так как более взрослые растения имеют больше шансов против сорняков) или после пика прорастания сорняков (после того, как начальный всплеск сорняков будет пройден). Однако этот метод требует хорошего понимания экосистемы фермы и закономерностей роста как сельскохозяйственных культур, так и сорняков.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос 1: Какая форма борьбы с сорняками является наилучшей?

Ответ: Использование синего лазерного прополочного робота вместе с теплом является лучшей формой борьбы с сорняками, однако синий лазерный прополочный робот сам по себе уже исключительно эффективен.

Вопрос 2: Можно ли уничтожить сорняки с помощью лазера?

Ответ: Сфокусированный синий лазер может уничтожать сорняки с высокой эффективностью. Чаще всего это происходит в автоматизированном процессе, когда машина, оснащенная программным обеспечением с искусственным интеллектом, определяет, какие растения (на данном поле) являются сорняками, и стреляет в них синим лазером, не причиняя вреда другим растениям. Одним словом, синий лазер может уничтожать сорняки с высокой эффективностью, воздействуя на их меристему.

Вопрос 3: Существует ли лазерная машина для уничтожения сорняков?

Ответ: Да, существуют коммерческие лазерные машины для уничтожения сорняков, например Weedbot или LaserWeeder, которые используют сфокусированные лазерные лучи для уничтожения сорняков.

Вопрос 4: Существует ли лазер, который сжигает сорняки?

Ответ: Да, прополка синим лазером - это процесс, при котором синий лазер сжигает и уничтожает сорняки на уровне их корней, эффективно предотвращая повторное произрастание.

Вопрос 5: Есть ли что-нибудь, что убивает сорняки навсегда?

Ответ: Синий лазер в сочетании с теплом уничтожает сорняки навсегда, предотвращая их повторный рост и убивая семена сорняков. Синие лазеры сами по себе также обеспечивают долгосрочную борьбу с сорняками.

Вопрос 6: Как лазерный робот для прополки уничтожает до 100 000 сорняков в час?

Ответ: Лазерные роботы-прополки используют передовой искусственный интеллект и высокоскоростные лазеры для быстрого выявления и прицельного уничтожения сорняков, что позволяет им с высокой точностью уничтожать до 100 000 сорняков в час.

Вопрос 7: Может ли ультрафиолетовый свет уничтожить сорняки?

Ответ: Ультрафиолетовый свет может повреждать ДНК клеток растений, но он не так эффективен и целенаправлен, как синие лазерные технологии для уничтожения сорняков.

Вопрос 8: Могут ли лазеры повредить растения?

Ответ: Да, лазеры могут повредить растения, если они не предназначены для борьбы с сорняками с помощью программного обеспечения для распознавания растений. И наоборот - голубые лазерные роботы-прополочники и беспилотники с программным обеспечением для распознавания растений нацелены только на сорняки, которые они должны уничтожать, защищая при этом желаемые культуры.

Вопрос 9: Какой лазер используется для борьбы с сорняками?

Ответ: Синий лазер используется для борьбы с сорняками благодаря своей исключительной эффективности при лазерной борьбе с сорняками. Эта эффективность обусловлена высокой длиной волны поглощения синего лазера на целлюлозе, хлорофилле a и хлорофилле b, а также высокой эффективностью настенной пробки и более высокой точностью по сравнению с CO2-лазерами. Тем не менее, существуют и коммерческие лазерные прополки на основе CO2-лазера, несмотря на более низкое поглощение CO2-лазера и тот факт, что CO2-лазеры тратят 94-95% поставляемой электроэнергии в виде тепла.

Вопрос 10: Каков эффект лазерной обработки как метода борьбы с сорняками?

Ответ: Лазерная обработка для борьбы с сорняками уничтожает нежелательные сорные растения на уровне их корней и значительно снижает вероятность повторного роста сорняков, защищая при этом желательные растения. Лазерная обработка для борьбы с сорняками с помощью синих лазеров не оказывает негативного влияния на экосистему, являясь устойчивым "зеленым" решением, в отличие от опрыскивания пестицидами (которое разрушает экосистему) или обработки CO2-лазером (который тратит 95% поставляемой электроэнергии в виде тепла, а также увеличивает смертность видов почвенных червей).

Вопрос 11: Как работает лазерная прополка?

Ответ: Лазерная прополка работает с помощью датчиков и искусственного распознавания растений для выявления сорняков среди культур во время движения по полю. Затем лазерная прополка направляет точные лазерные лучи на уничтожение сорняков, не причиняя вреда окружающим полезным растениям.

Вопрос 12: Что такое подход "от фермы до вилки"?

Ответ: Подход "от фермы до вилки" направлен на создание устойчивой продовольственной системы с положительным или нейтральным воздействием на окружающую среду и на обеспечение продовольственной безопасности, а также на улучшение питания и общего состояния здоровья населения. Кроме того, он направлен на то, чтобы обратить вспять потерю биоразнообразия, а также уменьшить последствия изменения климата или повысить приспособляемость человека к нему.

Вопрос 13: Что такое лазерная прополка?

Ответ: Лазерная прополка - это современная сельскохозяйственная техника и метод борьбы с сорняками, в котором используются сфокусированные лазерные лучи для избирательного поражения и уничтожения сорняков без ущерба для полезных культур.

Вопрос 14: Сколько стоит лазерная прополка?

Ответ: Стоимость лазерной прополки колеблется от 90 000 до 300 000 долларов, в зависимости от модели, типа используемого лазера и особенностей конкретной лазерной прополки.

Вопрос 15: Каковы недостатки лазерной прополки?

Ответ: К недостаткам лазерной прополки относятся высокие первоначальные затраты и потенциальная ограниченная эффективность в очень плотных популяциях сорняков (которые, однако, можно устранить, используя сначала автоматический выдергиватель сорняков). Для лазерной прополки с помощью CO2-лазеров дополнительными недостатками являются необходимость точной (и регулярной) калибровки CO2-лазера, чтобы избежать повреждения культур, а также повышенная смертность полезных видов почвенных червей.

Вопрос 16: Сколько стоит лазерная прополка?

Ответ: Стоимость лазерного выравнивателя может варьироваться, но обычно она составляет от 100 000 до 300 000 долларов США в зависимости от модели, возможностей и типа используемого лазера.

Вопрос 17: Какие существуют 4 метода борьбы с сорняками?

Ответ: Четыре метода борьбы с сорняками - это лазерная борьба с сорняками (удаление с помощью синего или инфракрасного лазера), распыление пестицидов, механическое удаление (робот для выдергивания сорняков или ручное выдергивание) и культурные методы (севооборот и мульчирование).

Вопрос 18: Насколько эффективна борьба с сорняками?

Ответ: Борьба с сорняками исключительно эффективна (в краткосрочной и долгосрочной перспективе) и устойчива, если она осуществляется с помощью прополки голубым лазером. Использование пестицидов высокоэффективно, но недолговечно. Культурные и биологические методы обеспечивают устойчивое и долгосрочное управление.

Вопрос 19: Какое лучшее натуральное средство для уничтожения сорняков?

Ответ: Сфокусированный луч голубого лазера - лучший натуральный уничтожитель сорняков, который гарантирует, что сорняки будут уничтожены без пестицидов (естественным путем) и без вреда для окружающей среды. Для небольших или нерегулярных работ по прополке можно также использовать смесь уксуса, соли и посудного мыла в соотношении 1 галлон уксуса, 1 чашка соли и 1 столовая ложка посудного мыла, которая обезвоживает и убивает сорняки.

Вопрос 20: Является ли уксус хорошим средством для уничтожения сорняков?

Ответ: В отличие от голубых лазерных прополок, уксус (т.е. уксусная кислота, растворенная в воде) является хорошим средством для уничтожения сорняков при небольших прополках. Уксус концентрации 5% (например, хозяйственный уксус) и 10% может уничтожить молодые сорняки в течение двух недель их жизни, хотя за это время они все равно лишат посевы питательных веществ. Для уничтожения более старых сорняков требуется более высокая концентрация уксуса. При более высоких концентрациях уксусная кислота может обезвоживать и уничтожать сорняки на разных стадиях роста с вероятностью 85-100 %.

Вопрос 21: Как быстро избавиться от сорняков?

Ответ: Чтобы быстро избавиться от сорняков, используйте прополочную машину с синим лазером, поскольку она способна уничтожать до 100 000 сорняков в час с высокой точностью, не повреждая желаемые культуры и не нанося вреда окружающей среде. Для очень мелкой прополки, хотя и с ущербом для качества почвы и окружающей среды, вы можете использовать неселективный гербицид (например, уксус или отбеливатель).

Вопрос 22: Каков химический метод борьбы с сорняками?

Ответ: Химический метод борьбы с сорняками гораздо хуже, чем прополка синим лазером, и включает в себя использование гербицидов, которые могут быть селективными (направленными на конкретные сорняки) или неселективными (убивающими все растения), которые вредят качеству почвы и загрязняют окружающую среду. Наиболее прямыми последствиями загрязнения гербицидами являются ухудшение состояния, роста, размножения и повышенная смертность растений.

Вопрос 23: Каковы два наиболее распространенных типа борьбы с сорняками?

Ответ: Два наиболее распространенных типа борьбы с сорняками - это механическая борьба (включая выдергивание сорняков роботом, мотыжение или скашивание) и химическая борьба (использование гербицидов, вызывающих загрязнение почвы).

Вопрос 24: Отбеливатель или уксус лучше для борьбы с сорняками?

Ответ: Хотя отбеливатель гораздо менее эффективен и устойчив, чем прополка синим лазером, он высокоэффективен в уничтожении зрелых сорняков и предотвращает появление новых, поскольку остается в почве и загрязняет ее гораздо сильнее, чем уксус.

Вопрос 25: Что лучше всего подходит для уничтожения сорняков?

Ответ: Лазерная прополка с помощью синих лазеров - это лучшее средство для уничтожения сорняков, обеспечивающее точную, эффективную и экологически безопасную борьбу с сорняками.

Вопрос 26: Сколько стоит лазер для прополки сорняков?

Ответ: Лазер для борьбы с сорняками может стоить, например, от $30 000 до $200 000, в зависимости от модели и ее возможностей.

Вопрос 27: Может ли инфракрасный свет уничтожить сорняки?

Ответ: Хотя инфракрасный свет хуже синего, он все же может самостоятельно убивать сорняки, поэтому некоторые компании разработали лазерные прополочные машины на основе CO2-лазеров, которые (в отличие от синего лазера) не наносят вреда полезным почвенным червям. Тем не менее, если объединить синий лазер с нагревательным инфракрасным (ИК) излучением средней длины волны, можно уничтожить не только сорняки, но и семена сорняков, о чем сообщается в последних научных публикациях. Хотя температура нагрева варьируется в зависимости от вида сорняка, например, повышение температуры точки нагрева до 300 F (149 C) снижает скорость прорастания нового амаранта Палмера на 83 %.

Вопрос 28: Можно ли автоматизировать сельское хозяйство?

Ответ: Прополочные машины с синим лазером - лучший пример возможности автоматизации сельского хозяйства, поскольку прополка - это обременительная, надоедливая и трудоемкая сельскохозяйственная работа.

Вопрос 29: Какое оборудование лучше всего подходит для ведения сельского хозяйства?

Ответ: Прополочные машины с голубым лазером, безусловно, являются лучшим оборудованием для сельского хозяйства, поскольку они автоматизируют частую, обременительную и надоедливую задачу удаления сорняков с высочайшей эффективностью, позволяя фермерам сосредоточиться на других видах сельскохозяйственной деятельности. Другое сельскохозяйственное оборудование используется для более тщательно спланированных сельскохозяйственных работ. В отличие от них, нежелательные сорные растения растут беспорядочно и со случайной скоростью, а удалять их нужно быстро, что фактически является раздражающим фактором для фермеров.

Вопрос 30: Являются ли автономные тракторы будущим?

Ответ: Автономные тракторы - часть будущего сельского хозяйства, наряду с автономными синими лазерными прополками, опрыскивателями и доильными установками, которые помогают снизить трудозатраты и повысить эффективность сельскохозяйственных операций.

Вопрос 31: Можно ли использовать искусственный интеллект в сельском хозяйстве?

Ответ: ИИ может быть использован в сельском хозяйстве для автоматизации прополки с помощью синих лазеров (распознавание сорных растений и их уничтожение с одновременной защитой посевов), а также для оптимизации управления посевами и мониторинга состояния растений.

Вопрос 32: Какой предмет наиболее выгодно выращивать?

Ответ: В США наиболее выгодно выращивать такие ценные культуры, как шафран (500-5000 долларов за фунт, выращивается, в основном, в Пенсильвании), микрозелень (20-40 долларов за фунт) и женьшень (500-600 долларов за фунт). В Канаде высокодоходными являются лаванда (30-40 долларов за фунт), ягоды годжи (15-20 долларов за фунт), а также голубые ягоды (10-15 долларов за фунт). В Европе наиболее прибыльными культурами являются лаванда (30-40 долларов за фунт), розмарин (25-30 долларов за фунт) и ромашка (20-30 долларов за фунт). В целом, наиболее высокодоходные культуры зависят от региона и спроса на рынке, но в целом травы, специализированные овощи и органически выращенные культуры пользуются большим спросом.

Вопрос 33: Работают ли инфракрасные уничтожители сорняков?

Ответ: Инфракрасные уничтожители сорняков работают хуже, чем синие лазерные уничтожители сорняков. Тем не менее, инфракрасные лазеры могут быть эффективны даже сами по себе, хотя они достигают максимальной эффективности, если работают только как источник тепла, в то время как синие лазерные уничтожители сорняков делают работу по уничтожению сорняков сами. Сочетание нагревающего инфракрасного света средней длины волны (ИК) с синим лазерным прополочным устройством убивает не только сорняки, но и их семена.

Вопрос 34: Существует ли средство для уничтожения сорняков, которое действительно работает?

Ответ: Синяя лазерная прополочная машина - это средство для уничтожения сорняков, которое действительно работает с непревзойденной эффективностью и точно уничтожает сорняки, не нанося вреда окружающей среде и сельскохозяйственным культурам.

Вопрос 35: Какая самая полезная сельскохозяйственная машина?

Ответ: Синие лазерные прополочные машины - это буквально самые полезные сельскохозяйственные машины, поскольку они автоматизируют частую и обременительную задачу по удалению сорняков с непревзойденной эффективностью. Поскольку сорные растения растут беспорядочно и через случайные промежутки времени, но их необходимо быстро уничтожать, лазерная прополка позволяет фермерам увеличить производительность и сосредоточиться на других видах сельскохозяйственной деятельности.

Вопрос 36: Работают ли термические уничтожители сорняков?

Ответ: Термические уничтожители сорняков действительно работают - за счет использования тепла для уничтожения сорняков - хотя они не так эффективны и точны, как голубые лазерные прополки, которые могут уничтожать даже 100 000 сорняков в час с точностью и без вреда для экосистемы.

Вопрос 37: Какое средство для уничтожения сорняков убивает навсегда?

Ответ: Уничтожитель сорняков с синим лазером убивает сорняки навсегда, воздействуя на них на уровне корней, однако всегда есть небольшой шанс, что у части убитых сорняков левые корни могут отрасти через длительный период. Тем не менее, сочетание синих лазеров с нагревом от источника света средней инфракрасной длины волны может навсегда уничтожить как сорняки, так и их семена.

Вопрос 38: Можно ли использовать ИИ в беспилотниках?

Ответ: ИИ действительно может быть использован в беспилотниках, ярким примером чего является использование беспилотников для обнаружения растений и распознавания сорняков, что позволяет осуществлять точную прополку с помощью синих лазеров.

Вопрос 39: Как используются беспилотники для борьбы с сорняками?

Ответ: Дроны в борьбе с сорняками используются для воздушной съемки, чтобы обнаружить и отличить желаемые культуры от зарослей сорняков. Это позволяет подключенному аппарату выполнять точное удаление сорняков с помощью лазерной прополки или опрыскивания гербицидами. Более того, беспилотники позволяют контролировать эффективность мер по борьбе с сорняками.

Вопрос 40: Эффективно ли опрыскивание с помощью дронов?

Ответ: Опрыскивание с помощью дронов менее эффективно и устойчиво, чем лазерная прополка с помощью синих лазеров, но все равно хорошо работает. Хотя оно не позволяет полностью отказаться от использования пестицидов, как это делают синие лазерные прополки, оно может сократить их применение на 95 %, уменьшая ущерб урожаю. В отличие от них, голубые лазерные прополки - это полностью экологичное решение, которое не использует пестициды и на 100% безопасно для почвы и окружающей среды. Лазерная прополка с помощью дронов, голубая лазерная прополка с помощью дронов и опрыскивание с помощью дронов - все они очень эффективны для быстрого покрытия больших площадей.

Вопрос 41: Что представляет собой модель ИИ для обнаружения сорняков?

Ответ: Модель ИИ для обнаружения сорняков - это модель ИИ, которая использует передовое распознавание изображений для оценки своих изображений в сравнении с проверенными изображениями сорняков. Для выявления сорняков, подлежащих удалению с помощью голубых лазерных прополочных машин (или беспилотного опрыскивателя), требуется всего несколько секунд, и, как правило, с большой долей уверенности.

Вопрос 42: Какова технология обнаружения сорняков?

Ответ: Типичная технология обнаружения сорняков использует активное обнаружение хлорофилла с помощью флуоресценции, но она также может дополнительно использовать модель искусственного интеллекта для повторной обработки изображений, чтобы идентифицировать сорняки для еще большей уверенности. Другой альтернативой является использование датчиков для измерения отражения инфракрасного и невидимого света от земли, которые могут точно обнаружить сорняки.

Вопрос 43: Что представляет собой технология поиска сорняков?

Ответ: Технология Weedseeker® использует датчики, измеряющие различные длины волн в инфракрасном (невидимом) спектре света, и сравнивает их с известными значениями для распространенных видов сорняков. Полученные данные затем анализируются электронной схемой внутри датчика.

Вопрос 44: Какие существуют технологии борьбы с сорняками?

Ответ: Технологии борьбы с сорняками включают в себя прополку синим лазером (наиболее эффективная и устойчивая), прополку пестицидами (эффективная, но неэффективная), механическую прополку, термическую прополку, прополку пламенем и электрическую прополку.

Вопрос 45: Какие методы борьбы с сорняками лучше всего подходят?

Ответ: Лучшими методами борьбы с сорняками являются прополка синим лазером (для целенаправленной, быстрой, эффективной и устойчивой борьбы с сорняками), тепловая прополка (для эффективной и несколько устойчивой борьбы с сорняками) и опрыскивание с помощью дронов (для целенаправленной и эффективной борьбы с сорняками). Из всех этих методов борьбы с сорняками лазерная прополка с помощью синих лазеров является лучшей технологией.

Вопрос 46: Как работают электрические уничтожители сорняков?

Ответ: Хотя электрические уничтожители сорняков менее эффективны, чем синие лазеры, они работают за счет подачи электрического заряда на растение, часть которого преобразуется в тепло, испаряющее клеточные жидкости сорняка, увеличивая их объем - и, соответственно, давление. Избыточное давление разрывает стенки клеток сорняка, вызывая широкомасштабную гибель тканей, которая убивает сорное растение.

Вопрос 47: Что представляет собой робот, удаляющий сорняки?

Ответ: Blue laser weeder (также называемый blue laser weed killer) - это робот, который удаляет сорняки с непревзойденной эффективностью. Существуют и другие, менее эффективные роботы для удаления сорняков, среди которых распространены такие типы, как weed zapper, automatic weed puller и robotic sprayer. В целом все эти типы роботов называются прополочными машинами или роботами для прополки.

Вопрос 48: Какие 2 метода используют автоматические роботы для удаления сорняков?

Ответ: Автоматические роботы удаляют сорняки, используя 2 метода. Первый метод - автоматическое обнаружение сорняков с помощью интеллектуального распознавания растений, чтобы определить, что является сорняком, а что - культурой. Второй метод - автоматическое удаление сорняков, при котором используются либо синие лазерные прополки, либо селективные химические опрыскиватели, либо лазерные прополки CO2, либо электрические уничтожители сорняков, либо автоматические выдергиватели сорняков на растениях, которые ранее были идентифицированы как сорняки.

Вопрос 49: Какова стратегия "от фермы до вилки" в Германии?

Ответ: Стратегия "От фермы до вилки" в Германии является частью инициативы ЕС, направленной на создание устойчивых продовольственных систем с положительным или нейтральным воздействием на окружающую среду. Ее цели включают сокращение потерь питательных веществ в продуктах питания по меньшей мере на 50 %, обеспечение продовольственной безопасности, укрепление здоровья населения в целом, сокращение использования пестицидов, обращение вспять потери биоразнообразия, а также снижение последствий изменения климата или повышение адаптации человека к нему.