TH Köln. Na chwasty bez herbicydów

Chemiczne zwalczanie chwastów osiąga swoje granice - środki ochrony roślin mogą obciążać środowisko i organizmy żywe, chwasty wykształcają coraz silniejszą odporność na ich działanie, a uzyskanie pozwoleń na stosowanie nowych substancji chemicznych jest coraz trudniejsze. Z tych powodów mechaniczne metody zwalczania chwastów są coraz ważniejsze w rolnictwie. Instytut Technologii Maszyn Budowlanych i Rolniczych Uniwersytetu Technicznego w Köln (Niemcy) opracowywał zatem w ramach projektu ABHA, od 2020 roku, nową technologię identyfikacji roślin do sterowania pielnikami w uprawie kukurydzy. Przeprowadzono również wieloletnie badania terenowe, podkreślające potencjał metod mechanicznych.

– Rośliny kukurydzy są z reguły wysiewane w równomiernych odstępach w rzędach, dzięki czemu mają później wystarczającą ilość miejsca na wzrost. Pomiędzy oraz w obrębie takich rzędów mogą jednak rozrastać się chwasty szkodzące roślinom. Można je usuwać mechanicznie, za pomocą pielników. Wymagają one jednak wyrównania narzędzi pracującego urządzenia stosownie do roślin kukurydzy, aby nie uszkadzały one upraw – mówi prof. dr Till Meinel z Insytutu Technologii Maszyn Budowlanych i Rolniczych Uniwersytetu Technicznego w Köln.

Aby skuteczniej rozpoznawać chwasty, zespół projektowy pracuje nad systemem czujników dotykowych, który jest oparty na tzw. sensorach rzędowych.

Dotychczas najczęściej osiągano ten efekt dzięki użyciu kamer i oprogramowania prowadzącego analizę. Takie systemy są jednak kosztowne i mogą niekiedy w niewystarczającym stopniu rozpoznawać i rozróżniać kukurydzę i chwasty.

Zespół projektowy pracuje zatem w ramach pierwszego pakietu prac nad systemem czujników dotykowych do identyfikacji roślin, bazującym na tzw. skanerach rzędowych. Z ich pomocą można już obecnie rozpoznawać pojedyncze rzędy na polach, dzięki czemu pracująca maszyna zwalczająca chwasty porusza się po prawidłowym torze.

– Chcemy zoptymalizować ten system przede wszystkim pod kątem drobnych roślin i chwastów rosnących bezpośrednio w rzędach. Rosnące tam chwasty znajdują się najbliżej roślin hodowlanych, a tym samym stanowią największą wobec nich konkurencję. Aby to zrobić, używamy czujników, które początkowo mechanicznie skanują poszczególne rośliny kukurydzy. W przypadku rozpoznania rośliny, sygnał jest wysyłany do narzędzi roboczych maszyny do pielenia, które spulchniają glebę wokół niej, a jednocześnie usuwają chwasty – tłumaczy Meinel.

Metoda ta została już z powodzeniem przetestowana w badaniach laboratoryjnych i powinna zostać dodatkowo zoptymalizowana do momentu zakończenia projektu.

Podczas prób polowych stwierdzono, że plony przy stosowaniu mechanicznego zwalczania chwastów pomiędzy rzędami oraz w rzędach były takie same lub nawet wyższe w 7 z 9 przypadków, w porównaniu do wariantu z wykonywanymi zabiegami chemicznymi.

Badania terenowe podkreślają potencjał mechanicznego zwalczania chwastów

Oprócz prac rozwojowych, budowy i integracji czujników dotykowych w maszynie rolniczej, projekt ABHA obejmował drugi, już zakończony pakiet prac, stanowiący również ukierunkowany na uprawę roli środek ciężkości. Ich celem było porównanie i ocena sposobu działania mechanicznego zwalczania chwastów i innych metod. W tym celu, w kilkuletnich badaniach terenowych prowadzonych w okolicach Köln porównywano ze sobą trzy różne warianty zwalczania chwastów: stosowanie herbicydów, mechaniczne usuwanie chwastów pomiędzy rzędami oraz mechaniczne usuwanie chwastów pomiędzy rzędami i w rzędach. Stosowano również wariant zerowy, w którym nie zwalczano chwastów.

W latach 2021, 2022 i 2023 prowadzono na 3 polach łącznie 16 działek z różnymi wariantami i odpowiednio je obrabiano. W regularnych odstępach czasu zespół zliczał rosnące chwasty i rośliny kukurydzy na działkach. Badanie terenowe zakończono zebraniem plonów.

– Stwierdziliśmy przy tym, że w przypadku zabiegów mechanicznych prowadzonych w rzędach i pomiędzy nimi, w siedmiu z dziewięciu przypadków plony były identyczne, a nawet wyższe niż w przypadku stosowania preparatów chemicznych – wyjaśnia Simon Kubinski, pracownik naukowy Instytutu Technologii Maszyn Budowlanych i Rolniczych.

– Wyższe plony można tłumaczyć tym, że wzrost kukurydzy może zostać zahamowany wskutek opryskiwania, podczas gdy pielenie zwiększa wymianę gazową i przerywa przepływ kapilarny. Wydaje się to również minimalizować utratę wilgotności gleby w warstwie poddawanej obróbce mechanicznie – dodaje.

Badania terenowe zapewniły również cenny wgląd w możliwości jeszcze bardziej efektywnego rozwoju mechanicznego zwalczania chwastów. Jak mówi Kubinski:

– Szczególnie wczesny termin pierwszego pielenia, prowadzonego od około dwóch do trzech i pół tygodnia po siewie, może zapewnić wystarczający, wstępny wzrost kukurydzy. Do tego momentu kukurydza „wybacza” również niedostatki w tym zakresie. Ponadto wykazano, że większość chwastów rozmnaża się i w ten sposób wpływa na plon w dłuższej perspektywie. Dlatego tak ważna jest optymalizacja wykrywania roślin i kontroli wykorzystywanych narzędzi.

W ramach drugiego pakietu prac zespół projektowy badał sposób działania mechanicznego zwalczania chwastów i porównywał ze sobą różne warianty zwalczania chwastów.

O projekcie

Projekt badawczy „Technologia spulchniania dla zrównoważonej uprawy roli (ABHA) będzie trwać do września 2024 r. - jest finansowany przez niemiecki Rentenbank. Badania będą prowadzone w Instytucie Technologii Maszyn Budowlanych i Rolniczych (IBL) Uniwersytetu Technicznego w Köln pod kierownictwem prof. dr Tilla Meinel. W rolniczo-naukowych badaniach terenowych uczestniczy także prof. dr Wolfgang Kath-Petersen, również reprezentujący IBL. Partnerem projektu jest Feldklasse. Przedsiębiorstwo to stanowi start-up wywodzący się z usługi Gateway oferowanej przez tę uczelnię.

Polecamy produkty z naszego sklepu: