Использование оптических датчиков в борьбе с сорными растениями

Современные оптические датчики выявляют сорняки, экономят гербициды и снижают химическое загрязнение земли.

Чтобы бороться с сорняками, в первую очередь нужен гербицид. Для эффективной борьбы с бурьяном ученые рассматривали проблему преимущественно со стороны химических процессов. И разрабатывали новые препараты с лучшими свойствами.

Но химикаты для подавления роста сорняков негативно влияют на обработанные поля. Особенно при нарушении технологий и регламентов применения препаратов.  

Исследования способов снизить загрязнение окружающей среды показали, что лучше всего проводить на полях дифференцированную химизацию. То есть применять гербицид только там, где он нужен, а не заливать им землю. Справиться с задачей помогут современные оптические датчики.

Система анализа зеленой массы посевов

Для примера рассмотрим систему "GreenSeeker". Это прибор, который оптически распознает и измеряет индекс вегетации биомассы NDVI (англ. Normalized Difference Vegetative Index). Затем сравнивает его с заданным алгоритмом.

Датчик "GreenSeeker" генерирует красное и инфракрасное излучение. Они отражаются от растения, затем измеряются фотодиодом. 

Принцип работы устройства таков. Красный свет поглощается растительным хлорофиллом в качестве источника энергии во время фотосинтеза. Здоровые растения поглощают больше красного света и отражают больше инфракрасного.  

Индекс вегетации определяется количеством отраженного света от зеленого растения, который попадает на фотодиоды. Это показатель плотности травостоя и его жизнеспособности.

Каждый датчик имеет свой источник света. Его можно использовать круглосуточно. Если подключить к системе приемник GPS, по данным из разных участков можно составить карту вегетации поля и проанализировать информацию.

Сорняки можно определять по индексу биомассы

Главная функция "GreenSeeker"  определить участки со слабым показателем индекса NDVI, чтобы фермер понял, где нужно внести больше удобрений.

image5.png

Карта поля с разными показателями биомассы

Пока система не может различать сорняки и культурные растения. Но ее научились использовать для определения участков с разросшимся бурьяном.  

Для этого провели специальное исследование. В нем сравнивались две технологии обработки поля от сора: традиционная — со вспахиванием земли с оборотом пласта, и минимальная (метод точного земледелия) — с прямым посевом зерновых культур, дифференцированным внесением удобрений.

Датчики "GreenSeeker" крепились на сельхоз технике согласно всем правилам. Их устанавливали на одной общей высоте от поверхности земли. Проезжая по полю, приборы сканировали посевы, определяли индекс вегетации и передавали данные о месте на компьютер.

189528529_w640_h640_ndvi_ref_.jpg

Оказалось, что данные индекса NDVI можно анализировать  и выявлять участки с большим количеством сорняков. По сути, если значение индекса больше среднего значения, это уже не позитивный признак. Завышенный показатель биомассы показывает, что участок зарос бурьяном.  

Дифференцированное опрыскивание показало хороший результат

С собранными данными об индексе биомассы можно работать как off-line, так и on-line. Для off-line метода придется заносить всю информацию в карту-задание и настраивать технику под разные участки. Такой метод предполагает проведение большого объема работы и не считается высокотехнологическим.

On-line метод отличается использованием GPS-технологий. Он позволяет увидеть продвижение техники по полю, перепроверять актуальность индекса биомассы и норму расхода гербицидов.

06-0709-Greenseeker-Hits-the-Farm_565x309.jpg

Во время эксперимента расход гербицида регулировался с компьютера, который по GPS определял позицию техники и сравнивал ее с картой. Если на карте участок отмечен как засоренный — расход увеличивался. Если чистый со слабым индексом биомассы — уменьшался.

Через четыре недели исследования эксперимент показал, что на обоих полях количество выживших сорняков было примерно одинаковым. При этом расход гербицидов отличался. Экономия рабочего раствора при дифференцированном опрыскивании составила 94 л на га.

Технология направленного распыления гербицида

Рассмотрим другой прибор  WeedSeeker  автоматическую точечную систему распыления. Она помогает рассеивать химикаты только на само растение, не загрязняя грунт.

weedseeker-20140827155324-header.jpg

Прибор сканирует поле по принципу, схожему с вышеописанным GreenSeeker. LED-лампочки посылают инфракрасный луч на цель. Отраженный свет фиксируется детектором на сенсоре. Ширина сканирования сенсора — 30-38 см в зависимости от модели.

Как только сорняк определен, прибор ожидает, пока растение окажется под распылителем в задней части прибора. И коротким залпом обрабатывает бурьян гербицидом.

По заверениям разработчика, WeedSeeker сокращает затраты на борьбу с сорняками на 90%.

Система полностью автономна и универсальна. Для работы необходим только штанг, насос и емкость для рабочего раствора. Благодаря системе появляется возможность производить несколько операций перед посевом, тем самым препятствуя пересыханию верхнего слоя почвы.

Минус — система не различает, где сорняк, а где культурное растение. Поэтому применять прибор нужно либо на еще не засеянном поле, либо между рядами посевов.

Если тема понравилась, читайте и о других топ-технологиях точного земледелия в  нашем материале. Еще мы расписали, как состояние опрыскивателей влияет на урожайность. Изучайте.

 

Понравилось? Лайкни нас на Facebook