„Niebieskie światło LED będzie normalnym narzędziem do zwalczania chwastów i stanie się znacznie szybciej, niż zdają sobie z tego sprawę rolnicy”.
Niech w trzewiach kombajnu zapanuje światło.
Niebieskie światło LED to niechemiczna broń zdolna do zahamowania wzrostu nasion chwastów odpornych na herbicydy, ale co by było, gdyby technologię światła LED można było wykorzystać do pracy z kombajnem do niszczenia nasion chwastów w podróży? Według wynalazcy hodowanego w rzędach kukurydzy i soi na polach uprawnych w Ohio już się to udało: pojawiły się środki do zabijania nasion chwastów za pomocą światła.
Niszczyciel nasion chwastów to przykręcana jednostka kombajnowa, wykorzystująca łagodne ocieplenie i intensywne promienie świetlne LED do nasycania nasion chwastów, gdy przechodzą z przepływem plew podczas żniw, a urządzenie do zabijania nasion jest gotowe do wiosennych prób cięcia w pszenicy Tennessee i Ohio jęczmień. „Niebieskie światło LED stanie się stałym narzędziem do zwalczania chwastów w rolnictwie” — mówi Jon Jackson, innowator odpowiedzialny za niszczyciela nasion chwastów. „Ten rodzaj technologii rolniczej rozwija się szybciej niż ludzie wiedzą”.
Diody elektroluminescencyjne (LED) są zdolnymi zabójcami, zdolnymi do uwolnienia efektu odkażającego przeciwko bakteriom, grzybom i pleśni. W 2018 r. Siły Powietrzne USA szukały technologii, która sprawi, że tumbleweed będzie mniej cierniem w ciele i przyznały grant SBIR (Small Business Investment Research) firmie Jackson z południowo-zachodniego Ohio Globalny sąsiad (DNB), aby stworzyć sposób na uniemożliwienie życia nasion trzmieli bez naruszania pustynnej skorupy i gleby.
Korzystając z technologii niebieskiego światła LED, GNI opracowało przenośne urządzenie, które może spowodować śmierć nasion chwastów. Odnoszące sukcesy urządzenie ręczne zostało opisane w czasopiśmie promocyjnym SBIR – gdzie artykuł został zauważony przez ciekawskiego farmera z Iowa, który zadzwonił do biura Jacksona w Xenia w stanie Ohio i zaproponował bezpośrednie wyzwanie: „Jeśli możesz zabić nasiona trzmieli na pustyni, możesz powinien być w stanie zabić nasiona konopi wodnych w soi”.
Kilka dni po rozmowie telefonicznej pracownicy Global Neighbor otrzymali pocztą zaadresowaną z Iowa pudełko zawierające zbrylającą się torbę z odważnym napisem „Wesołych Świąt” na zewnętrznym plastiku. Wewnątrz opakowania, prosto z pól uprawnych w stanie Hawkeye, znajdowała się kupa plew sojowych, naładowana nasionami konopi wodnych – odporną na herbicydy plagą wielu hodowców na Środkowym Zachodzie.
„Zaczynem był worek plew i nasion” — mówi Jackson. „Niemal natychmiast rozpoczęliśmy testy w laboratorium. Na pustyni atakowanie nasion bębnicy było znacznie prostsze, ponieważ znajdują się na powierzchni i zapewniają bezpośrednią linię widzenia, ale konopie wodne to inne zwierzę chwastów”.
Zmniejszony zespół Jacksona odkrył, że ogrzanie nasion chwastów powyżej 100+ F, a następnie zastosowanie przez kilka sekund niebieskiej diody LED z intensywnością 20 razy większą niż światło słoneczne spowodowało chaos w strukturach komórkowych.
„Każdy wie, jak światło LED wpływa na wzrost roślin w uprawach rzędowych, a nawet w szklarniach”, kontynuuje Jackson, „ale opracowaliśmy coś znacznie silniejszego. Zamiast tego mamy technologię o dużej intensywności, ale bardzo krótkiej ekspozycji na światło, w taki sposób, że nasiono nie poradzi sobie z urazem i nie będzie rosło. Nikt wcześniej nie używał tego typu technologii w rolnictwie i jest ona bardzo skuteczna”.
Jednak dostarczenie ciepła i światła do ładowania nasion chwastów przez ruchomy kombajn to ogromny krok: wejdź do niszczyciela nasion chwastów.
Kill Zone
Według Jacksona Destroyer, system rurowy i ślimakowy zamocowany z tyłu kombajnu, ogrzewa i wystawia nasiona na działanie niebieskich świateł LED, gdy plewy przewracają się przez nie - wszystko w locie. Działa ze standardową prędkością kombajnu i wymaga skromnej mocy 10 koni mechanicznych. „Jest tak szybki”, mówi Jackson, „a rozgrzewanie i ekspozycja na niebieskie światło odbywa się w ciągu zaledwie kilku sekund przetwarzania”.
W zależności od producenta, Destroyer łączy się z różnymi kombajnami. „Na przykład w John Deere S680 (ustawionym na próby zbiorów pszenicy w czerwcu 2022 r. w pobliżu Savannah w stanie Tennessee) ze zintegrowanym rozrzutnikiem i rozdrabniaczem, wyjmujemy pojedynczy panel przed rozdrabniaczem i dodajemy żyłę, która rozdmuchuje plewy do niszczyciela , podczas gdy słoma z głównego thrashera leci na górę i wraca do siekacza jak zwykle” — wyjaśnia Jackson. „To świder o średnicy 10 cali i długości 8 stóp, który jest schowany bezpośrednio pod systemem rozdrabniacza”.
W New Holland CR940 (ustawionym na próby zbioru jęczmienia 2022 czerwiec-lipiec w południowo-zachodnim Ohio) rozrzutnik plew i rozdrabniacz są rozdzielone. „Usuwamy rozrzutnik i umieszczamy niszczyciela na jego miejscu. Zabieramy plewy, gdy wychodzi, i wrzucamy je do niszczyciela, a następnie jest wydmuchiwane z powrotem do strumienia odpadów rozdrabniacza” — wyjaśnia Jackson.
A jaki poziom zabijania nasion osiąga system w stacjonarnych testach jednostkowych? „Uzyskujemy naprawdę dobre wyniki, przekraczające 98% skuteczności na konopie wodne i amarantus palmera z badań na Central State University (CSU)”, twierdzi Jackson.
Kadencja Lowell, przewodnicząca Wydziału Nauk Rolniczych w CSU, przetestowała prototyp niszczyciela w warunkach laboratoryjnych i opublikowała swoje odkrycia w raporcie z lipca 2021 roku. Jeśli chodzi o wydajność niszczyciela, wnioski z badania stwierdzają: „Znacznie obniżył średni procent całkowitego kiełkowania dla 4 gatunków chwastów, wigoru, prosa, ambrozji pospolitej i szarłatu. W przypadku nasion traktowanych ukierunkowaną energią przez 4 sekundy średnie całkowite kiełkowanie nasion zostało zmniejszone o 97-99%.”
Według Lowella, jednostka stacjonarna wykazywała wysoki poziom skuteczności. „Zabił prawie 100% nasion chwastów — cztery różne rodzaje. Wydaje się, że zależy to od wielkości nasion; może im większe ziarno, tym większa ekspozycja jest wymagana”.
Lowell spędził karierę w nauce o chwastach i uważa, że niebieskie światło LED ma duży potencjał jako źródło zwalczania chwastów. „Na naszym uniwersytecie pracujemy teraz nad wprowadzeniem tego w teren. Na przykład zamierzamy zastosować technologię światła LED w zautomatyzowanych robotach w celu ciągłego biegania po polu w poszukiwaniu chwastów”.
Jeśli sposób dostawy zostanie dopracowany do perfekcji, czy Lowell wierzy, że niebieskie światło LED stanie się narzędziem rolniczym do stosowania w uprawach rzędowych? „Tak, rozumiem i można je łączyć z różnymi długościami fal światła, aby uzyskać wysoką skuteczność, jak połączenie z podczerwienią lub innym źródłem ciepła. Wiem, że Global Neighbor ma formułę, którą można przełożyć na środowisko, ponieważ zrobiliśmy to tutaj w naszych badaniach”.
blue Power
W ciągu ostatnich pięciu lat Laura Lazaro, naukowiec zajmujący się chwastami z Louisiana State University AgCenter w School of Plant, Environmental and Soil Sciences, przyjrzał się alternatywnym metodom kontroli nasion chwastów podczas zbioru (HWSC) i przeprowadził konkretne próby badawcze na młynach udarowych nasion, wyściółce plew i wąskich pryzmach palenie.
W listopadzie 2021 roku otrzymała stacjonarną jednostkę Weed Seed Destroyer i testuje skuteczność urządzenia w zwalczaniu nasion chwastów w siewie ryżu i soi. „Będziemy również badać różne zakresy temperatur, aby określić, jaki wpływ ma to na wskaźniki zabijania nasion chwastów i jak wpływa na cechy morfologiczne i fizjologiczne pojawiających się chwastów”, zauważa Lazaro. „Ponadto planujemy przetestować różne poziomy wilgotności plew i zobaczyć, jak może to wpłynąć na WSDS”.
Po zakończeniu badań podstawowych Lazaro ma nadzieję przejść do próby terenowej z zamontowanym kombajnem. „Chcę zrozumieć, jak niebieska dioda LED wpływa na nasiona chwastów w zintegrowanym systemie zarządzania chwastami. Fakt, że jest to potencjalna opcja, jest naprawdę intrygujący, zwłaszcza jako dodatkowa taktyka HWSC, która potencjalnie może wymagać mniejszej mocy, mniej paliwa i mniej czasu niż inne taktyki HWSC. Jeśli WSDS działa i jest bardziej opłacalne, jestem za nim”.
Poza zabijaniem nasion chwastów, niebieskie światło LED ma dodatkowe zastosowania w rolnictwie, takie jak stymulacja nasion, mówi Jackson, i DNB obecnie testuje inne prototypy LED. „W tej chwili pracujemy również nad urządzeniem do zabijania roślin okrywowych i możemy być gotowi na nadchodzącą wiosnę do testów jednorzędowych w Iowa, Minnesocie i Nebrasce. Właśnie złożyliśmy wniosek patentowy na urządzenie wykorzystujące niebieskie światło do szybszego wydobywania nasion z ziemi. Tak jak w tym przypadku, wiemy, że możesz użyć niebieskiego światła, aby pozytywnie zwiększyć wzrost nasion, zmniejszając poziomy.”
Moc niebieskiego światła LED, jak twierdzi Jackson, to zbliżająca się korzyść dla pól uprawnych: „Jestem chłopcem z farmy z Ohio i widziałem, jak technologia rolnicza eksplodowała właśnie w moim życiu. Planujemy zbudować około 25 jednostek Weed Seed Destroyer w 2022 r., 150 w 2023 r. i kontynuujemy rozwój. Niebieskie światło będzie normalnym narzędziem do zwalczania chwastów i stanie się znacznie szybciej, niż zdają sobie z tego sprawę rolnicy”.
