Немецкие ученые провели исследование по умной обработке почвы для достижения эффективной борьбы с сорняками в неоднородных полевых условиях, сравнимой с пестицидными опрыскиваниями

Результаты своей работы по тестированию сенсорной бороны группа ученых из Отделения сорных трав Института фитомедицины Университета Хоэнхайма, Германия, опубликовали на портале MDPI.

«Обеспокоенность негативными побочными эффектами гербицидов на грунтовые и поверхностные воды, биоразнообразие, здоровье человека и остатки в пищевой цепи, а также растущая проблема устойчивых видов сорняков – вот факторы растущего интереса к нехимическим способами борьбы с сорной растительностью.

Механические методы, такие как боронование и рыхление, являются весьма многообещающими альтернативами агрохимии.

Однако успех механической прополки сильно зависит от культуры, текущего видового состава сорняков, стадии их роста, а также почвенных и погодных условий. Боронование позволяет достичь 80–90% эффективности борьбы с сорняками (WCE), в основном, против широколистных однолетников.

Междурядное рыхление с использованием ножей «гусиная лапка» уничтожает до 89% сорняков, следовательно, в благоприятных условиях механическая прополка может обеспечить почти такую ​​же эффективность борьбы с сорняками, как и гербициды.

Легкие и рыхлые почвы в сочетании с сухой и солнечной погодой - идеальные условия для боронования. Влажная почва менее благоприятна для боронования, и у сорняков больше шансов восстановиться. Боронование, в основном, закапывает сорняки почвой. Лишь небольшая часть (менее 10%) сорных растений вырывается из земли. Наиболее эффективно, если у сорняков развиваются только семядоли и первые настоящие листья.

Селективность - подходящий параметр для определения успешности боронования в контексте борьбы с сорняками. Он определяется как процентное соотношение WCE и почвенного покрова сельскохозяйственных культур (CSC).

CSC - это процент полога культуры, покрытого почвой сразу после боронования.

Интенсивность боронования можно регулировать, изменяя угол наклона зубцов по отношению к поверхности поля, давление зубьев на почву, скорость движения трактора и количество проходов.

При этом интенсивность обработки должна соответствовать развитию культуры. Растения на ранних стадиях развития (например, озимая пшеница на стадии трех листьев) следует бороновать с меньшей интенсивностью, чем культуры на более поздних стадиях развития во время кущения, чтобы избежать чрезмерных потерь сельскохозяйственных культур.

Следует учитывать, что боронование приводит к физическому стрессу растений, и морозостойкость сельскохозяйственных культур может быть снижена на ограниченное время. Однако, помимо борьбы с сорняками, боронование может иметь несколько положительных эффектов на урожай, включая рыхление, аэрацию, повышение температуры почвы и инфильтрации воды, содержания минерального азота и индукции кущения.

В практическом сельском хозяйстве интенсивность обработки устанавливается путем визуальной оценки воздействия боронования на урожай и сорняки по тестовой полосе. Затем по всему полю применяется постоянная интенсивность обработки.

Обработка обычно не корректируется во время внесения, если только серьезное повреждение урожая или недостаточная эффективность борьбы с сорняками не становятся очевидными.

Постоянная интенсивность обработки бороной может повредить урожай на участках с очень легкой почвой и на стадии замедленного роста урожая. Это снизит WCE в районах с хорошо развитыми культурами и высокими уровнями зараженности сорняками.

Чтобы повысить избирательность боронования, необходимо установить баланс между повреждением посевов и борьбой с сорняками.

В последние десятилетия были предприняты различные разработки сенсорных борон, в том числе, создана борона на основе датчиков, и где использовался фотооптический датчик для определения плотности сорняков перед трактором. Камера измеряла фактическое значение и сравнивала его с заданным порогом. Количественное определение выполнялось между плотностью сорняков и почвой. После этого борона автоматически адаптировалась к ранее записанным полевым условиям.

В другой работе ученые разработали сенсорную борону и измерили плотность сорняков перед работой с помощью биспектральной камеры. В третьем исследовании были показаны возможности автоматического регулирования глубины зубьев.

В рамках нашего подхода продемонстрированы возможности сенсорного боронования на основе датчиков путем одновременного контроля нескольких параметров, таких как плотность сорняков, состояние почвы и скорость движения, путем измерения до и после обработки. Эта простота системы дает большое преимущество по сравнению с другими.

Целью этого исследования стало испытание различной интенсивности боронования на основе предварительно установленных пороговых значений покрова сельхозкультур (CSC) в алгоритме принятия решения сенсорной бороны.

В 2020 году было проведено три полевых эксперимента с озимой пшеницей и яровым овсом в двух местах Университета Хоэнхайма на юго-западе Германии, чтобы протестировать сенсорную борону в неоднородных полевых условиях.

Было измерено влияние различных значений CSC на WCE, биомассу сельскохозяйственных культур, урожай зерна и селективность.

Сенсорная борона способна обеспечивать постоянный CSC в неоднородном поле за счет постоянной регулировки угла наклона зубьев с помощью гидравлической системы управления.

Цель состояла в том, чтобы найти оптимальные CSC, соответствующие максимальной селективности и урожайности на двух полях ярового овса и одном поле озимой пшеницы. Во всех экспериментах тестировали шесть уровней почвенного покрова сельскохозяйственных культур (CSC).

CSC, как говорилось выше, определяет баланс между повреждением урожая и удалением сорняков.

Каждый эксперимент содержал необработанный контроль и обработку гербицидом в сравнении с обработкой боронованием.

Результаты показали повышение эффективности борьбы с сорняками (WCE) с увеличением порога CSC.

Виды сорняков, которые трудно контролировать, такие как бодяк полевой (Cirsium arvense L.) и подмаренник цепкий (Galium aparine L.), лучше всего контролировались с пороговым значением CSC 70%.

Однако 70% CSC вызвали потерю биомассы урожая до 50% и снижение урожайности зерна до 2 тонн на гектар.

При пороге CSC 20% можно было контролировать до 98% ярутки полевой (Thlaspi arvense.L.).

Наивысшие показатели биомассы сельскохозяйственных культур, урожайности зерна и селективности достигнуты с пороговым значением CSC 20-25% во всех местах.

При такой интенсивности боронования урожайность зерна была выше, чем на гербицидных участках, и достигнут WCE 68–98%.

Благодаря быстрой регулировке угла наклона зубьев новая борона на основе датчиков позволяет пользователям применять наиболее избирательную интенсивность боронования в любом месте поля. Следовательно, можно достичь такой же эффективности борьбы с сорняками, как и после применения гербицидов».

(Источник: www.mdpi.com. Авторы: Майкл Спет, Яннис Махлеб, Герасимос Г. Петеинатос, Маркус Сэйл, Роланд Герхардс).