Рапсовое масло богато питательными веществами и является широко распространенной культивируемой масличной культурой в Китае, занимая решающую позицию на китайском рынке пищевого масла. Китайское правительство подчеркивает необходимость активной реализации проектов по увеличению мощностей по производству рапсового масла, а также ввода в оборот залежей под рапс в бассейне реки Янцзы.
эксклюзив 🔹
Рапсоводство – одна из точек роста китайского АПК, однако, благоприятные для роста сорняков климатические условия в среднем и нижнем течении реки Янцзы создают трудности при выращивании рапса на этой территории. Здесь широколиственные сорняки, особенно представители семейства Poaceae, стали критическими факторами, влияющими на урожайность рапса.
Конкуренция между сорняками и молодыми всходами рапса за основные питательные вещества, такие как свет и вода, существенно влияет на рост и развитие рапса. Кроме того, сорняки в поле могут выступать в качестве промежуточных хозяев для патогенных бактерий и вредителей рапса, что существенно увеличивает вероятность вспышек болезней и вредителей. Поэтому крайне важно при выращивании рапса проводить прополку.
В целом сорняки могут привести к снижению производства рапса на 10–20%, а в тяжелых случаях даже на 50%.
В настоящее время к основным методам борьбы с сорняками относятся ручная прополка, химическая прополка, механическая прополка, биотехнологическая прополка и теплоэнергетическая прополка.
Среди них наиболее часто используемыми методами на полях рапса являются ручная прополка, химическая прополка и механическая прополка.
Ручная прополка обладает хорошей эффективностью и наносит минимальный ущерб полевой среде и посевам, но требует больших трудозатрат.
Химическая прополка эффективно и быстро уничтожает сорняки, особенно на крупных сельскохозяйственных угодьях, но большинство гербицидов токсичны для человека, а также могут загрязнять почву, водные источники и воздух, нарушая экологический баланс.
Механическая прополка — это метод, при котором стебли, листья или корни сорняков уничтожаются посредством вращения, вытягивания и других движений рабочего органа машины, в результате чего сорняки не могут продолжать расти или удаляются с поля; однако он имеет недостатки, такие как переворачивание почвы с выносом семян сорняков из почвенного банка и высокий риск повреждения корней сельскохозяйственных культур.
В последние годы многие разработки сосредоточены в области точной прополки, чтобы сократить трудозатраты, защитить людей от воздействия гербицидов и минимизировать негативное воздействие на экологическую среду и посевы. Таким образом, использование автоматизированных роботизированных систем, оснащенных мощным лазерным оборудованием для точного уничтожения сорняков является многообещающим решением для борьбы с сорняками для устойчивых сельскохозяйственных экосистем.
Области машинного зрения, глубокого обучения и обнаружения объектов достигли быстрого развития, в том числе разработаны интеллектуальные системы распознавания сорняков, например, технология бинокулярного стереозрения.
Лазерная технология для уничтожения сорняков базируются на следующем принципе: растения облучаются высокоэнергетическими лазерными лучами для разрушения растительных клеток и достижения полного уничтожения сорняков.
Однако систематические исследования по точной борьбе с сорняками на полях озимого рапса, сочетающие в себе модели глубокого обучения, высокоэнергетические лазеры и сельскохозяйственных роботов для прополки, отсутствуют.
Чтобы решить эту проблему, коллектив китайских исследователей из Научно-исследовательского института технологий управления двигателями и интеллектуальным управлением, Университет Тайчжоу, и Школы машиностроения и энергетики Харбинского университета науки и технологий работают над созданием интеллектуальной системы обнаружения сорняков и лазерной прополки на основе YOLOv7, а также над реализацией интеллектуального обнаружения и точного управления распространенным сорняком вероника изящная (Veronica Didyma) на полях озимого рапса в бассейне реки Янцзы.
На сегодня была построена интеллектуальная система обнаружения и лазерной прополки сорняков, реализована локализация и управление движением лазера по координатам цели, полученным с помощью модели YOLOv7 и бинокулярной камеры, а также экспериментально проверена возможность лазерной прополки. Кроме того, была оценена оптимальная скорость сканирования и прополки.
Результаты экспериментов показали, что лазерная прополка была осуществима при мощности 100 Вт и скорости сканирования 80 мм/с, что привело к заметной потере активности Veronica Didyma и отсутствию повторного прорастания в течение 15 дней после прополки. Успешное применение системы обнаружения Veronica Didyma и лазерной прополки представляет собой новый эталон точной сельскохозяйственной защиты озимого рапса и открывает перспективы для ее практического применения в сельском хозяйстве.
Источник: журнал Agriculture 2024, портал www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
