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).
