Rolnictwo precyzyjne Zwalczanie chwastów za pomocą sztucznej inteligencji mogłoby ograniczyć stosowanie herbicydów, ale napotyka przeszkody związane z kosztami

Autor: Uniwersytet w Missisipi | Przetłumaczone przez AI 5 min Czas czytania

Lasery sterowane sztuczną inteligencją, roboty uprawowe i precyzyjne opryskiwacze mogłyby ograniczyć zużycie herbicydów i nakład pracy ręcznej w gospodarstwach rolnych. W nowym przeglądzie analizuje się ich potencjał, uwzględniając jednocześnie wysokie koszty, ograniczenia w wykrywaniu chwastów oraz ryzyko, że chwasty mogą się przystosować, aby uniknąć zwalczania.

Lasery wykorzystujące sztuczną inteligencję, roboty uprawowe i precyzyjne opryskiwacze mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki rolnicy zwalczają chwasty, jednak najnowszy przegląd przeprowadzony przez Uniwersytet w Missisipi i Uniwersytet Cornell wykazał, że technologie te mogą również wiązać się z wyzwaniami finansowymi i ekologicznymi.(Źródło: Sarah Tewolde/Dział marketingu i komunikacji uniwersyteckiej)
Lasery wykorzystujące sztuczną inteligencję, roboty uprawowe i precyzyjne opryskiwacze mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki rolnicy zwalczają chwasty, jednak najnowszy przegląd przeprowadzony przez Uniwersytet w Missisipi i Uniwersytet Cornell wykazał, że technologie te mogą również wiązać się z wyzwaniami finansowymi i ekologicznymi.
(Źródło: Sarah Tewolde/Dział marketingu i komunikacji uniwersyteckiej)

Postępy w technologii zwalczania chwastów mogłyby zmniejszyć zależność od herbicydów i pracy ręcznej, jednak najnowszy przegląd przeprowadzony przez Uniwersytet Mississippi i Uniwersytet Cornell wskazuje, że narzędzia te wiążą się również z wysokimi kosztami i potencjalnymi wyzwaniami.

Lasery, roboty i precyzyjne opryskiwacze mogą stanowić „trzecią rewolucję” w zwalczaniu chwastów – stwierdził Stephen Duke, profesor naukowy w Narodowym Centrum Badań nad Produktami Naturalnymi Uniwersytetu Mississippi (Ole Miss). „W ciągu ostatnich 100 lat miały miejsce dwie rewolucje w zwalczaniu chwastów: pojawienie się syntetycznych herbicydów oraz upraw odpornych na herbicydy” – powiedział. „Wydaje mi się, że kolejną rewolucją będzie precyzyjne zwalczanie chwastów oparte na sztucznej inteligencji. Ma to potencjał, by radykalnie zmienić sposób, w jaki zarządzamy naszymi uprawami”.

Duke i Lynn Sosnoskie, profesor nadzwyczajny w Szkole Integratywnych Nauk o Roślinach na Uniwersytecie Cornell, opisali potencjalne korzyści i wyzwania związane z robotycznym zwalczaniem chwastów w artykule przeglądowym opublikowanym w czasopiśmie „Engineering”. Naukowcy skupili się na trzech nowych technologiach: laserach sterowanych sztuczną inteligencją, robotycznych kultywatorach oraz precyzyjnych opryskiwaczach.

Każda z trzech technologii przeanalizowanych przez naukowców opiera się na analizie obrazu w czasie rzeczywistym w celu wykrywania chwastów w rzędach upraw. Po wykryciu chwastu maszyna może albo naświetlić go wiązką światła o dużej mocy, albo spryskać herbicydem, albo mechanicznie usunąć go z gleby.

„Istnieje wiele powodów, dla których warto rozważyć alternatywne technologie zwalczania chwastów” – powiedział Sosnoskie. „Jednym z nich jest bezpieczeństwo upraw. Zajmuję się uprawami specjalistycznymi, a owoce i warzywa mogą być bardzo wrażliwe na środki chwastobójcze, które mogą opóźniać wschody lub powodować uszkodzenia lub zahamowanie wzrostu roślin”.

„Akceptujemy ten poziom uszkodzeń roślin, ponieważ potrzeba zwalczania chwastów jest o wiele ważniejsza. Okazuje się jednak, że dzięki technologii precyzyjnej możemy zapobiec przedostawaniu się części, a czasem nawet całości herbicydu na uprawę”.

Jak powiedział Duke, dla rolników ekologicznych, którzy nie stosują syntetycznych herbicydów, lasery i zrobotyzowane uprawy mogłyby pomóc w usuwaniu chwastów z dużych pól uprawnych bez konieczności wykonywania intensywnej pracy fizycznej.

„Rolnicy ekologiczni nie dysponują skutecznymi narzędziami do zwalczania chwastów” – powiedział. „W dużej mierze polegają na pracy ręcznej, która staje się coraz droższa i coraz trudniej jest znaleźć pracowników”.

Ograniczenie stosowania herbicydów mogłoby również zmniejszyć narażenie na działanie substancji chemicznych w gospodarstwach rolnych. Badania wskazują, że coroczne opryskiwanie upraw dużymi ilościami herbicydów może szkodzić lokalnemu ekosystemowi.

„To rozwiązanie mogłoby przynieść korzyści również osobom pracującym w tych gospodarstwach” – powiedział Sosnoskie. „Mniejsze narażenie, ochrona pracowników, potencjalnie mniej pozostałości na uprawach i mniejsze przedostawanie się substancji do środowiska – z wdrożeniem tej technologii wiąże się wiele zalet i korzyści”.

Jednak korzyści te wiążą się z potencjalnymi wadami, w tym z kosztami. Niektóre komercyjne mechaniczne i zrobotyzowane systemy zwalczania chwastów mogą kosztować około 75 000 dolarów lub więcej, podczas gdy systemy laserowe mogą kosztować ponad 1 milion dolarów.

„Mam znajomego w Niemczech, który jest konsultantem dla europejskich rolników” – powiedział Duke. „Zna on rolnika ekologicznego z Holandii, który kupił jedną z robotycznych maszyn do laserowego usuwania chwastów za ponad milion dolarów. Powiedział, że zaoszczędziło mu to tyle kłopotów, że kupił drugą, ale nie dla wszystkich będzie to takie proste”.

Zapisz się do newslettera już teraz

Nie przegap naszych najlepszych treści

Klikając „Zapisz się do newslettera”, wyrażam zgodę na przetwarzanie i wykorzystywanie moich danych zgodnie z formularzem zgody (rozwiń, aby poznać szczegóły) i akceptuję warunki korzystania. Więcej informacji znajdziesz w naszej polityce prywatności. Wyrażenie zgody dotyczy w szczególności przesyłania biuletynów redakcyjnych drogą elektroniczną oraz łączenia danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi (np. LinkedIn, Google, Meta).

Rozwiń, aby poznać szczegóły Twojej zgody

„Niektórzy z tych rolników, którzy uprawiają rośliny o wysokiej wartości, mogą sobie pozwolić na taki wydatek, ale wielu z nich nie ma takiej możliwości”.

Naukowcy stwierdzili, że choć ceny maszyn umożliwiających bardziej precyzyjne stosowanie herbicydów prawdopodobnie spadną wraz z upowszechnianiem się tej technologii, to nadal mogą one wiązać się z ryzykiem sprzyjania ewolucji i rozprzestrzenianiu się chwastów odpornych na herbicydy. Dodały one, że wielu rolników boryka się z problemem chwastów odpornych na herbicydy, a zmniejszenie ilości stosowanych herbicydów i bardziej precyzyjne opryskiwanie raczej nie rozwiąże tego problemu.

„Nie oznacza to, że każdy chwast jest odporny na każdy herbicyd, ale istnieje wiele chwastów odpornych na herbicydy” – powiedział Duke. „Stało się to naprawdę poważnym problemem”.

Podobnie nadmierna uprawa gleby – na przykład za pomocą zrobotyzowanej glebogryzarki – może wpływać na jakość gleby, a wiele modeli sztucznej inteligencji wykorzystywanych w systemach wykrywania żywych organizmów jest szkolonych wyłącznie pod kątem konkretnych upraw lub w określonych warunkach środowiskowych.

„Wiele z tych firm skoncentrowało się przede wszystkim na zachodniej części Stanów Zjednoczonych, ponieważ w Arizonie, Kalifornii, Oregonie i Waszyngtonie uprawia się ogromne ilości warzyw, ale klimat tam jest zupełnie inny niż, powiedzmy, na południowym wschodzie” – powiedział Sosnoskie. „Współpracowałem z firmą, której pierwotny algorytm ciągle pomijał jeden konkretny gatunek chwastu: ambrozję zwyczajną. Okazało się jednak, że w Kalifornii nie występuje ten sam gatunek ambrozji”.

„Oznacza to, że jeśli hodowca warzyw z Mississippi, Alabamy lub tego regionu zechce wdrożyć tę technologię, musimy zadbać o to, by została ona dostosowana do tego środowiska i tych chwastów”.

„Same chwasty również mogłyby ewoluować w odpowiedzi na tę technologię” – powiedział Sosnoskie. Jeśli chwasty przypominające uprawy – zjawisko zwane mimikrą upraw – przetrwają, mogłyby się rozmnażać i tworzyć kolejne chwasty przypominające uprawy.

Z biegiem czasu może to sprzyjać chwastom zdolnym do uniknięcia maszyn przeznaczonych do ich niszczenia – powiedział Sosnoskie.

„Twierdzę po prostu, że fakt, iż dysponujemy tą technologią, nie oznacza, że jesteśmy wolni od chwastów” – powiedziała. „W przypadku zwalczania chwastów zawsze musimy zastanawiać się, jak chwasty zareagują lub jak będą próbowały «wygrać». Musimy podchodzić do tych problemów w sposób proaktywny”.

Artykuł oryginalny: Zarządzanie chwastami wspomagane sztuczną inteligencją z wykorzystaniem herbicydów, laserów i robotycznych kultywatorów: możliwości, ograniczenia i niezamierzone konsekwencje; Inżynieria; DOI:10.1016/j.eng.2026.08.020