«Το μπλε φως LED θα είναι ένα κανονικό εργαλείο για τη διαχείριση των ζιζανίων και θα συμβεί πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αντιλαμβάνονται οι αγρότες».
Αφήστε να υπάρχει φως μέσα στα έγκατα μιας κομπίνας.
Το μπλε φως LED είναι ένα μη χημικό όπλο ικανό να ανακόψει την ανάπτυξη ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα σπόρων ζιζανίων, αλλά τι θα γινόταν αν η τεχνολογία φωτός LED μπορούσε να αξιοποιηθεί για να λειτουργήσει με έναν συνδυασμό για να βλάψει τους σπόρους ζιζανίων εν κινήσει; Έχει ήδη, σύμφωνα με έναν εφευρέτη που μεγάλωσε στις σειρές καλαμποκιού και σόγιας των καλλιεργειών του Οχάιο: Τα μέσα για να σκοτώσεις τους σπόρους των ζιζανίων με το φως έχουν φτάσει.
Το Weed Seed Destroyer είναι μια μονάδα με μπουλόνι συνδυασμού που χρησιμοποιεί ήπια θέρμανση και έντονες ακτίνες φωτός LED για τον κορεσμό των σπόρων των ζιζανίων καθώς περνά με τη ροή της ήρα κατά τη συγκομιδή και η συσκευή εξόντωσης σπόρων είναι έτοιμη για ανοιξιάτικες δοκιμές κοπής στο σιτάρι Τενεσί και στο Οχάιο κριθάρι. «Το μπλε φως LED θα γίνει ένα κανονικό εργαλείο για τον έλεγχο των ζιζανίων στη γεωργία», λέει ο Jon Jackson, ο καινοτόμος πίσω από το Weed Seed Destroyer. «Αυτός ο τύπος γεωργικής τεχνολογίας αναπτύσσεται ταχύτερα από ό,τι γνωρίζουν οι άνθρωποι».
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) είναι ικανοί δολοφόνοι, ικανοί να απελευθερώσουν ένα απολυμαντικό αποτέλεσμα ενάντια στα βακτήρια, τους μύκητες και τη μούχλα. Το 2018, η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ αναζήτησε τεχνολογία για να κάνει το tumbleweed λιγότερο αγκάθι και απένειμε επιχορήγηση SBIR (Small Business Investment Research) στην εταιρεία του Τζάκσον στο νοτιοδυτικό Οχάιο. Παγκόσμιος Γείτονας (ΑΕΕ), για τη δημιουργία ενός μέσου για να καταστεί μη βιώσιμος ο σπόρος του φυτού χωρίς να διαταραχθεί ο φλοιός και το έδαφος της ερήμου.
Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία μπλε φωτός LED, η GNI ανέπτυξε μια φορητή συσκευή ικανή να μεταφέρει το θάνατο σε σπόρους ζιζανίων. Η επιτυχημένη φορητή συσκευή παρουσιάστηκε σε ένα διαφημιστικό περιοδικό SBIR—όπου το άρθρο εντοπίστηκε από έναν περίεργο αγρότη από την Αϊόβα, ο οποίος τηλεφώνησε στο γραφείο του Τζάκσον στην Ξένια του Οχάιο και πρότεινε μια άμεση πρόκληση: «Αν μπορείς να σκοτώσεις σπόρους λουλουδιών στην έρημο, θα πρέπει να είναι σε θέση να σκοτώσει τους σπόρους κάνναβης στη σόγια».
Μέρες μετά το τηλεφώνημα, το προσωπικό της Global Neighbor έλαβε ένα κουτί μέσω ταχυδρομείου από την Αϊόβα, το οποίο περιείχε μια σβώλωνη τσάντα, με το «Καλά Χριστούγεννα» να χαράσσεται με τόλμη στο εξωτερικό πλαστικό. Μέσα στη συσκευασία, κατευθείαν από τη γεωργική γη της πολιτείας Hawkeye, υπήρχε ένας σωρός από άχυρο σόγιας γεμάτο με σπόρους κάνναβης - την ανθεκτική στα ζιζανιοκτόνα μάστιγα πολλών καλλιεργητών της Midwest.
«Η σακούλα με ήρα και σπόρους ήταν η αρχή», λέει ο Τζάκσον. «Σχεδόν αμέσως ξεκινήσαμε τις δοκιμές στο εργαστήριο. Στην έρημο, η επίθεση σε σπόρους ζιζανίων ήταν πολύ πιο απλή επειδή κάθεται στην επιφάνεια και παρέχει άμεση οπτική επαφή, αλλά η κάνναβη είναι ένα διαφορετικό ζιζάνιο».
Μετά την ολοκλήρωση, η ομάδα του Τζάκσον διαπίστωσε ότι η θέρμανση του σπόρου των ζιζανίων πέρα από τους 100+ F και στη συνέχεια η εφαρμογή μπλε LED για αρκετά δευτερόλεπτα σε ένταση 20 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ηλιακού φωτός προκάλεσε χάος στις δομές των κυττάρων.
«Όλοι γνωρίζουν πώς το φως LED μεταβάλλει την ανάπτυξη των φυτών σε καλλιέργειες σε σειρά ή ακόμα και σε θερμοκήπια», συνεχίζει ο Τζάκσον, «αλλά έχουμε αναπτύξει κάτι πολύ πιο δυνατό. Αντίθετα, έχουμε μια τεχνολογία με υψηλή ένταση, αλλά πολύ σύντομη έκθεση στο φως με τέτοιο τρόπο που ο σπόρος δεν μπορεί να διαχειριστεί το τραύμα και δεν θα αναπτυχθεί. Κανείς δεν έχει χρησιμοποιήσει αυτό το είδος τεχνολογίας στη γεωργία στο παρελθόν και είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό».
Ωστόσο, η παροχή της θέρμανσης και του φωτός στους σπόρους ζιζανίων που φορτίζονται μέσω ενός κινούμενου συνδυασμού είναι ένα τεράστιο βήμα: Μπείτε στο Weed Seed Destroyer.
Kill Zone
Το Destroyer, ένα σύστημα με σωλήνες και κοχλία που είναι συνδεδεμένο στο πίσω μέρος μιας κομπίνας, θερμαίνει και εκθέτει τους σπόρους σε μπλε φώτα LED καθώς το άχυρο πέφτει - όλα εν κινήσει, σύμφωνα με τον Jackson. Λειτουργεί σε τυπική ταχύτητα συνδυασμού και απαιτεί μέτρια ισχύ 10 ίππων για να λειτουργήσει. «Είναι τόσο γρήγορο», λέει ο Τζάκσον, «και η προθέρμανση και η έκθεση στο μπλε φως συμβαίνουν σε λίγα δευτερόλεπτα επεξεργασίας».
Ανάλογα με τον κατασκευαστή, το Destroyer συνδέεται με ποικιλία σε διαφορετικούς συνδυασμούς. «Για παράδειγμα, σε ένα John Deere S680 (που έχει προγραμματιστεί για δοκιμές συγκομιδής σιταριού τον Ιούνιο του 2022 κοντά στη Σαβάνα, Τεν.) με ενσωματωμένο διανομέα και κόφτη, βγάζουμε ένα μόνο πάνελ πριν από τον κόφτη και προσθέτουμε μια φλέβα που φυσά την ήρα στο Destroyer , ενώ το άχυρο από το βασικό κοπτικό περνάει από την κορυφή και πίσω στον ελικόπτερο κανονικά», αναφέρει ο Τζάκσον. "Είναι ένας κοχλίας 10" και μήκους 8" που είναι τοποθετημένος ακριβώς κάτω από το σύστημα κοπής."
Σε ένα New Holland CR940 (που έχει προγραμματιστεί για δοκιμές συγκομιδής κριθαριού 2022 Ιουνίου-Ιουλίου στο νοτιοδυτικό Οχάιο) ο διασκορπιστής και ο κόφτης είναι ξεχωριστοί. «Αφαιρούμε τον διανομέα και βάζουμε το Destroyer στη θέση του. Παίρνουμε το άχυρο καθώς βγαίνει και το διοχετεύουμε στο Destroyer και το διοχετεύουμε πίσω στο ρεύμα των απορριμμάτων του ελικόπτερου», εξηγεί ο Jackson.
Και ποιο επίπεδο θανάτωσης σπόρων επιτυγχάνεται από το σύστημα στη δοκιμή σταθερής μονάδας; «Λαμβάνουμε πραγματικά ισχυρά αποτελέσματα πάνω από 98% αποτελεσματικότητα για την κάνναβη και τον αμάραντο Palmer από έρευνα στο Central State University (CSU)», υποστηρίζει ο Jackson.
Cadence Lowell, πρόεδρος του Τμήματος Γεωργικών Επιστημών στο CSU, δοκίμασε ένα πρωτότυπο Destroyer σε εργαστηριακό περιβάλλον και δημοσίευσε τα ευρήματά της σε μια έκθεση του Ιουλίου 2021. Όσον αφορά τις επιδόσεις του Destroyer, το συμπέρασμα της μελέτης αναφέρει: «Μείωσε σημαντικά το μέσο ποσοστό συνολικής βλάστησης για 4 είδη ζιζανίων, Morningglory, Fox Millet, common ragweed και pigweed. Για σπόρους που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με κατευθυνόμενη ενέργεια για 4 δευτερόλεπτα, η μέση συνολική βλάστηση των σπόρων μειώθηκε κατά 97-99%.
Σύμφωνα με τον Lowell, η σταθερή μονάδα επέδειξε υψηλό επίπεδο αποτελεσματικότητας. «Σκότωσε σχεδόν το 100% των σπόρων ζιζανίων—τέσσερις διαφορετικοί τύποι. Φαίνεται να εξαρτάται από το μέγεθος του σπόρου. ίσως όσο μεγαλύτερος είναι ο σπόρος, απαιτείται περισσότερη έκθεση».
Ο Λόουελ έχει περάσει μια καριέρα στην επιστήμη των ζιζανίων και πιστεύει ότι το μπλε φως LED έχει σημαντικές δυνατότητες ως πηγή ελέγχου ζιζανίων. «Στο πανεπιστήμιό μας, εργαζόμαστε αυτή τη στιγμή για να το φέρουμε αυτό στο πεδίο. Για παράδειγμα, θα βάλουμε τεχνολογία φωτός LED σε αυτοματοποιημένα ρομπότ για συνεχείς διαδρομές στο χωράφι προς αναζήτηση ζιζανίων.»
Εάν τα μέσα παράδοσης τελειοποιηθούν, πιστεύει ο Lowell το μπλε φως LED θα γίνει εργαλείο αγρότη για χρήση σε καλλιέργειες σε σειρά; «Ναι, το κάνω, και μπορεί να συνδυαστεί με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός για να είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό, όπως ένα μείγμα με υπέρυθρες ή άλλη πηγή θερμότητας. Ξέρω ότι το Global Neighbor έχει μια φόρμουλα που μπορεί να μεταφραστεί στο πεδίο, επειδή το έχουμε κάνει εδώ στην έρευνά μας.»
μπλε ηλεκτρικά
Τα τελευταία πέντε χρόνια, Λόρεν Λάζαρο, επιστήμονας ζιζανίων στο Louisiana State University AgCenter στη Σχολή Επιστημών Φυτών, Περιβάλλοντος και Εδάφους, εξέτασε εναλλακτικές μεθόδους συγκομιδής για τον έλεγχο των σπόρων ζιζανίων (HWSC) και πραγματοποίησε συγκεκριμένες ερευνητικές δοκιμές σε μύλους πρόσκρουσης σπόρων, επένδυση ήρα και στενό παράθυρο καύση.
Τον Νοέμβριο του 2021, έλαβε μια σταθερή μονάδα Weed Seed Destroyer και δοκιμάζει την αποτελεσματικότητα της συσκευής στην εξόντωση σπόρων ζιζανίων σε ήρα ρυζιού και σόγιας. «Θα εξετάσουμε επίσης διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας για να προσδιορίσουμε ποια επίδραση έχει στα ποσοστά θανάτωσης σπόρων ζιζανίων και πώς επηρεάζει τα μορφολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά των αναδυόμενων ζιζανίων», σημειώνει ο Lazaro. «Επιπλέον, σχεδιάζουμε να δοκιμάσουμε διάφορα επίπεδα υγρασίας άχυρου και να δούμε πώς αυτό μπορεί να επηρεάσει το WSDS».
Μόλις ολοκληρωθεί η βασική έρευνα, ο Lazaro ελπίζει να προχωρήσει σε μια δοκιμή πεδίου με μια μονάδα συνδυασμού. «Θέλω να καταλάβω πώς το μπλε LED επηρεάζει τους σπόρους των ζιζανίων σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης ζιζανίων. Το γεγονός ότι αυτή είναι μια πιθανή επιλογή είναι πραγματικά ενδιαφέρον, ειδικά ως πρόσθετη τακτική HWSC που θα μπορούσε ενδεχομένως να απαιτεί λιγότερη ιπποδύναμη, λιγότερα καύσιμα και λιγότερο χρόνο από άλλες τακτικές HWSC. Εάν το WSDS λειτουργεί και είναι πιο οικονομικά αποδοτικό, είμαι υπέρ αυτού».
Πέρα από την εξάλειψη των σπόρων ζιζανίων, το μπλε φως LED έχει πρόσθετες χρήσεις στη γεωργία, όπως η διέγερση των σπόρων, λέει ο Jackson, και ΑΕΕ αυτή τη στιγμή δοκιμάζει άλλα πρωτότυπα LED. «Αυτή τη στιγμή, εργαζόμαστε επίσης σε μια συσκευή για να σκοτώνουμε καλλιέργειες κάλυψης και μπορεί να είμαστε έτοιμοι την ερχόμενη άνοιξη για δοκιμές μιας σειράς στην Αϊόβα, τη Μινεσότα και τη Νεμπράσκα. Και μόλις υποβάλαμε μια αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια συσκευή που χρησιμοποιεί το μπλε φως για να βγάλει τους σπόρους από το έδαφος πιο γρήγορα. Όπως και στο παρελθόν, γνωρίζουμε ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το μπλε φως για να αυξήσετε θετικά την ανάπτυξη των σπόρων, πληκτρολογώντας πίσω τα επίπεδα."
Η δύναμη του μπλε φωτός LED, επιμένει ο Τζάκσον, είναι ένα πλησιέστερο όφελος για τη γεωργική γη: «Είμαι αγρότης από το Οχάιο και έχω δει πώς η τεχνολογία ag έχει εκραγεί μόλις στη ζωή μου. Σχεδιάζουμε να κατασκευάσουμε περίπου 25 μονάδες καταστροφέα σπόρων ζιζανίων το 2022, 150 το 2023 και να συνεχίσουμε προς τα πάνω. Το μπλε φως θα είναι ένα κανονικό εργαλείο για τη διαχείριση των ζιζανίων και θα συμβεί πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αντιλαμβάνονται οι αγρότες».