Умное применение гербицидов

Как сэкономить на внесении гербицидов, сохранив или улучшив урожайность? Дифференцированное внесение поможет достичь таких результатов.

Способы борьбы с сорняками

Сегодня сорняки главный враг урожайности. Различные исследования показываю что отказ от борьбы с ними будет означать потерю до половины урожая, что поставит под угрозу продовольственную безопасность региона. Даже осознавая вред применения гербицидов, едва ли найдётся много сторонников у радикального подхода к решению связанной с их применением проблемы загрязнения окружающей среды.

Под удар попадают лишь отдельные виды гербицидов — подозреваемые в канцерогенном воздействии на организм человека, имеющие особенно негативные последствия для почвенной биоты, загрязняющие грунтовые воды. В то время как “безопасные” гербициды продолжают поддерживать высокую урожайность.

Наиболее распространённой альтернативой химическому подходу всегда была механическая прополка. Но возвращение к этому методу в разы увеличит стоимость агропроизводства.

Альтернативой человеческому труду могла бы стать роботизация процесса. И множество исследований делается именно в этом направлении. В будущем проблема будет решена именно за счёт автономных механизмов с компьютерным зрением и функцией распознавания и уничтожения сорняков. Но несмотря на ряд достижений, существующие разработки ещё не получили полномасштабной реализации даже на локальных рынках развитых стран.

Как изобретение пластика способствовало распространению технологий капельного орошения и вертикальных ферм, за счёт удешевления комплектующих, так и роботизация сельского хозяйства ожидает появления решения, которое снизит стоимость технологии для широкого выхода на рынок.

А до тех пор концерн Bayer планирует в течение 10 лет инвестировать 5 млрд евро в разработку альтернативных гербицидам средств борьбы с сорняками. Учёные трудятся над созданием органических гербицидов. 

Внедряются различные методы борьбы с суперсорняками, устойчивыми к гербицидам. От применения деструктора, очищающего почву от семян сорняков, до коллективной ответственности, когда фермеры принимают на себя обязательство по истреблению популяции суперсорняка не только на полях, но и не занятых под сельское хозяйство территориях региона.

Сегодня же наиболее распространено ответственное применение гербицидов. Когда уменьшение воздействия на окружающую среду достигается не благодаря отказу, но, по крайней мере, минимизации использования агрохимикатов.

Борьба с сорняками с помощью гербицидов

Гербициды бывают избирательного и сплошного действия, довсходовые и послевсходовые, системные и контактные.

Гербициды сплошного действия уничтожают всю растительность, потому чаще используются для довсходового внесения. В случае их использования после появления всходов применяется точечное внесение, чтобы исключить контакт культур с веществом. Гербицид сплошного действия применяется для уничтожения всех видов сорняков (однолетних, многолетних, однодольных, двудольных).

Селективные гербициды (избирательного действия) чаще используются для послевсходового внесения. На ранних этапах развития культура остро ощущает конкуренцию за природные ресурсы (воду, солнечный свет, питательные элементы почвы) со стороны сорных растений.

Особенно критичным может быть засорение полей засеянных ярыми пропашными культурами (кукуруза, подсолнечник, картофель, сахарная свекла). Сорняки развиваются быстрее выращиваемых культур, выносят из почвы полезные элементы и затеняют растения. Вместо развития боковых стеблей культуры начинают вытягиваться, плохо развивается корневая система, как следствие ухудшается питание растения и снижается урожайность.

Способ действия на растение

Наиболее часто применяются гербициды системного действия. Они впитываются растением и поражают не только надземную часть сорняка, но и корневую систему. Гербициды контактного действия поражают ту часть растения на которую попадают. Недостаток их применения — отрастание сорняка спустя время после поражения агрохимикатом. Спектр применения таких гербицидов не ограничивается борьбой с сорняками и вещество часто используется как десикант.

Эффективность применения гербицидов системного действия зависит от наличия влаги в почве, осадков, температурного режима. Имеет значение не только температура при внесении вещества, но и минимальная суточная температура. Так применение гербицида следует отложить, если температура ночью опускается ниже 5℃ и у растений нарушается обмен веществ.

Для того чтобы почвенный гербицид активировался в сухом грунте, в течение 5-7 дней с момента внесения необходимо около 5 мм осадков. Это количество отличается для разного вида гербицидов. Если наблюдается засушливая погода, может выполняться заделка гербицида в почву за счёт рыхления на глубину 2-3 см. Это позволит связать вещество с почвенной влагой.

В то же время чрезмерное количество осадков после гербицидной обработки чревато вымыванием вещества из почвы.

Сроки применения гербицидов

Довсходовое применение гербицидов имеет целью максимально очистить поле от конкурентов в момент прорастания культур. При выборе оптимального времени обработки важно учитывать локальный прогноз погоды. В случае недостаточности осадков после обработки поля гербицидами всходы могут долго не появляться и вторичное засорение произойдёт до того как культурные растения разовьются. Это чревато неравномерными всходами, потому стоит производить обработку незадолго до выпадения осадков.

Для культур с длительным периодом вегетации недостаточно одной обработки гербицидом. Особенное значение поддержка на ранних этапах роста имеет для высокостеблевых культур (кукуруза, подсолнечник). Здоровое растение на поздних этапах сможет самостоятельно противостоять сорнякам, затеняя их и тем самым снижая их фотосинтетическую активность.

Повторную, страховочную обработку по выжившим сорнякам необходимо выполнять, когда как можно большее число выживших сорняков прорастёт и войдёт в фазу активной вегетации. Но не слишком поздно, чтобы успеть проанализировать результаты обработки и принять меры на участках поля, где она окажется недостаточно эффективной. Особенно важна своевременность при обработке озимых, так как окно применения гербицидов ограничено благоприятным температурным периодом до наступления осенних холодов.

Внесение послевсходовых гербицидов может быть объединено с внесением других СЗР или подкормки.

Выполнение рекомендаций производителей

На выбор гербицидов влияет ряд факторов: почвенно-климатические условия, тип сорной растительности, стадия роста сорняков, стадия развития культуры.

Производители гербицидов всегда указывают верхние и нижние пороги концентрации вещества. Нижние пороги применяются при благоприятных погодных условиях. Верхние при увеличенном сносе вещества, испарении.

Большое значение при создании рабочего раствора имеет жёсткость воды. Вода из скважин может забивать форсунки, иметь температуру ниже рекомендованной.

Выращиваемые культуры обладают свойством инактивации действующего вещества агрохимиката. Но граничные температуры воздуха имеют свойство замедлять этот процесс или вообще приостанавливать. Так растения кукурузы становятся восприимчивыми ко многим видам гербицидов при температуре во время внесения ниже 10℃ и выше 25℃.

При выборе времени и норм внесения гербицида необходимо неукоснительно следовать рекомендациям производителя гербицида.

Особенности внесения гербицидов

На эффективность обработки влияет всё — от жёсткости воды до рельефа поля. Так в зависимости от типа сорняков высота штанги отмеряется от поверхности почвы или от средней высоты сорных растений. Увеличение расстояния даже на 20 см ведёт к значительным потерям агрохимиката, а уменьшение на 20 см к неравномерному внесению и перерасходу вещества. Неровности поля приводят к значительным отклонениям штанги опрыскивателя, наличие крупных комков препятствует сплошному покрытию.

Равномерное внесение достигается за счёт правильного подбора опрыскивателей и форсунок. Их выбор зависит от типа гербицида, особенностей роста посеянных культур, угла распыления, рабочего давления и т.д.

При послевсходовой обработке высокое значение имеет размер капель. Они не должны быть слишком мелкими (увеличится снос и испарение вещества) и слишком крупными (капли будут стекать с листа). Размер капель и угол работы форсунок зависит от особенностей строения, количества и ширины листов сорняка.

Условия для внесения тем благоприятнее, чем выше влажность воздуха и ниже скорость ветра. Мелкокапельное распыление можно применять при температуре ниже 20℃, скорости ветра менее 2 м/с и высокой влажности воздуха. Эти условия оптимальны для распыления контактных гербицидов. Если температура выше 25℃ можно увеличить расход рабочего раствора до предельных значений, уменьшить скорость обработки и использовать крупнокапельные распылители.

Тип и фаза развития культур и сорняков также влияют на скорость обработки. Так при работе по зерновым после фазы выхода в трубку высокая скорость приведёт к снижению эффективности обработки. Значительная часть вещества осядет на верхней трети растений, не достигнув низкорастущих сорняков. Рекомендуется также опустить штангу опрыскивателя и применять распылители с большей величиной угла.

Неблагоприятные погодные условия, неверный выбор параметров внесения могут быть чреваты не только увеличением потерь активного вещества, но и увеличением фитотоксичного воздействия на культурные растения.

Чрезмерный контакт культур с веществом оказывает угнетающее действие на их развитие и сказывается на урожайности культур.

Продуктивность культур во многом зависит от фотосинтетического аппарата растений и периода его функционирования. Важное значение имеет нормальное протекание фаз активного роста и развития растений. Несмотря на селективность гербициды влияют на формирование этих характеристик у культурных растений. Ряд экспериментов подтвердил негативное воздействие гербицидов на посевы пшеницы полбы, озимой пшеницы, сои, сахарной свеклы и других культур.

В случае с соей воздействие гербицидов проявляется в замедлении азотфиксрующего симбиоза в корневых клубнях (бобово-ризобиальный симбиоз). Сахарная свекла испытывает наибольшую химическую нагрузку от применения гербицидов, превышение нормы при послевсходовом применении опасно возможным обжиганием листьев (индуцирование химических дис-стрессов).

Устойчивость гербицидов к разложению может привести к их накоплению в почве, особенно если была превышена норма внесения вещества. Это может сказаться на всхожести культур-последователей. Так негативное воздействия на всхожесть испытывают в целом устойчивые к последействию гербицида растения овса. Способом противодействия может быть применение окислителей, биоприлипателей (для уменьшения стекания вещества с поверхности листа в почву), уменьшение норм внесения гербицидов.

Дифференцированное внесение. Решение Hummingbird Technologies

Карта засорённости поля

Компания Hummingbird Technologies для сбора информации использует дроны с мультиспектральными и RGB камерами. 

Для довсходовой обработки проводится анализ засорённости поля (до посева, или до появления всходов) с помощью дрона оборудованного мультиспектральной камерой. Разрешительная способность съёмки 15-20 см/пиксель. Для пропашных культур определение норм внесения страхового гербицида происходит путём анализа наличия сорняков в междурядьях. Съёмка выполняется после появления всходов с помощью дрона оборудованного RGB-камерой. Разрешительная способность — 2 см/пиксель. 

В зависимости от степени засорённости принимается решение о способе дифференцирования. Решение компании предполагает два варианта — точечное и сплошное с изменяемой нормой.

После получения карты засорённости поля агроном проводит полевой скаутинг. Определяется видовой состав и фазы вегетации сорной растительности на наиболее проблемных участках. На основе скаутинга принимается решение о выборе оптимальных гербицидов и способам их дифференцирования и распыления. Составляются карты-задания для используемой техники с шириной ячеек равной усреднённой ширине штанги опрыскивателя.

Если внесение гербицидов выполняется непосредственно перед посевом, применяются глифосатные гербициды. Посевной материал многих фирм устойчив к их воздействию.

Анализ наличия сорняков после появления всходов пропашных культур выполняется с помощью искусственного интеллекта на базе machine learning. Собственный алгоритм обработки снимков удаляет с изображений ряды культурных растений и измеряет вегетационную активность в междурядьях.

Картирование сорняков в междурядьях

Идентификация сорняков в междурядьях выполняется для кукурузы, подсолнечника, сои, сахарной свеклы и широкорядных посевов рапса. Сроки облётов индивидуальны для каждой культуры и учитывают особенности её развития. 

Облёт по сахарной свекле выполняется на стадии десяти листьев. По сое — после выхода ростков на поверхность на стадии нарастания главного стебля. Озимый рапс чувствителен к химикатам на ранних стадиях вегетации и его обработка осуществляется не раньше наступления фазы появления второго листа. Для кукурузы и подсолнечника облёт выполняется в фазе трёх и четырёх листьев соответственно. 

Предварительный облёт позволяет оценить эффективность довсходовой обработки граминицидами (применяется против злаковых сорняков) и определить нормы страхового внесения. Повторный облёт через 10-14 дней после обработки позволяет оценить её эффективность. В случае обнаружения участков устойчивых к сорнякам применяются дополнительные меры.

Дифференцированное внесение страховых гербицидов

Карта дифференцированного внесения гербицидов

Клиент Hummingbird Technologies получает информацию в виде векторных карт с функцией просмотра на панели монитора в с/х технике. Информация в форме shapefile содержит геолокационную привязку и топографические сведения, которые используются при работе полевого оборудования. 

Одновременно с позиционированием опрыскивателя, выполняемом бортовым навигационным оборудованием, автоматически меняется норма внесения препарата. Это значительно облегчает выполнение дифференцированного внесения гербицида. 

Эффективность технологий дифференцированного и точечного внесения

Усреднённый подход в определении норм внесения гербицидов не оправдан ни экономически ни экологически. Значительная часть поля может вообще не содержать сорняков или содержание будет ниже пороговых значений. Внесение же вещества в отсутствии мониторинга будет производиться в тех же количествах что и на сильнозасорённых участках поля.

По словам представителей компании, в Украине Hummingbird рассчитывает обеспечить экономию гербицидов 20-40%. Такого показателя удастся достичь при выращивании кукурузы и подсолнечника при выполнении всех рекомендаций, которые предлагает платформа.

На базе реальных примеров применения продуктов компании клиентами особенно эффективна технология при использовании оригинальных СЗР. Зафиксированная экономия составила от 3 до 15 дол/га, при этом гарантируется качество защиты посевов и отсутствие потерь урожайности благодаря снижению стресса для культурных растений.

Если Вас интересует, как можно сэкономить на СЗР и повысить урожайность — свяжитесь с представителем компании Hummingbird Technologies.

Пишите: roman.mihalevich@hummingbirdtech.com, звоните: +38 067 248 51 59.