“藍色 LED 燈將成為雜草管理的常用工具,而且發生的速度比農民意識到的要快得多。”
讓聯合收割機的內部有光。
藍色 LED 燈是一種非化學武器,能夠阻礙抗除草劑雜草種子的生長,但如果 LED 燈技術可以與聯合收割機一起工作,在旅途中破壞雜草種子會怎樣? 據一位在俄亥俄州農田的玉米和大豆行中長大的發明家說,它已經有了:用光殺死雜草種子的方法已經到來。
Weed Seed Destroyer 是一種組合式螺栓固定裝置,利用溫和的加熱和強烈的 LED 光線在雜草種子在收穫期間隨穀殼流通過時使其飽和,並且種子殺滅裝置已準備好在田納西州小麥和俄亥俄州進行春季切割試驗大麥。 “藍色 LED 燈將成為農業中控制雜草的常規工具,”Weed Seed Destroyer 背後的創新者 Jon Jackson 說。 “這種農業技術的發展速度比人們想像的要快。”
發光二極管 (LED) 是強大的殺手,能夠釋放出對細菌、真菌和黴菌的消毒效果。 2018 年,美國空軍尋求技術使風滾草不再是肉中刺,並向杰克遜位於俄亥俄州西南部的公司授予 SBIR(小型企業投資研究)贈款 全球鄰居 (GNI),創造一種在不干擾沙漠地殼和土壤的情況下使風滾草種子無法生存的方法。
GNI 使用藍色 LED 光技術開發了一種手持設備,能夠為風滾草種子提供死亡。 這款成功的手持設備出現在 SBIR 宣傳雜誌上——一位好奇的愛荷華州農民發現了這篇文章,他打電話給傑克遜在俄亥俄州森尼亞的辦公室,並提出直接挑戰:“如果你能在沙漠中殺死風滾草種子,你應該能夠殺死大豆中的水麻種子。”
打完電話幾天后,Global Neighbor 的工作人員收到了一個來自愛荷華州的郵寄信箱,裡面有一個袋子,外面的塑料上粗體地寫著“聖誕快樂”。 包裹裡面,直接來自鷹眼州的農田,是一堆大豆糠,裡面裝滿了大麻種子——許多中西部種植者對除草劑有抗藥性的禍害。
“一袋穀殼和種子是開始,”傑克遜說。 “我們幾乎立即開始在實驗室進行測試。 在沙漠中,攻擊風滾草種子要簡單得多,因為它位於表面並提供直接視線,但水麻是一種不同的雜草動物。”
精簡後,傑克遜的團隊發現,將雜草種子加熱到 100+ F 以上,然後以 20 倍於陽光的強度應用藍光 LED 幾秒鐘,會導致細胞結構內的混亂。
“每個人都知道 LED 燈如何改變行作物甚至溫室中的植物生長,”傑克遜繼續說道,“但我們已經開發出更強大的東西。 取而代之的是,我們擁有一種強度高但曝光時間非常短的技術,這種技術使種子無法承受創傷並且不會生長。 以前沒有人在農業中使用過這種技術,而且非常有效。”
然而,通過移動聯合收割機為雜草種子充電提供溫暖和光線是一個巨大的步驟:進入雜草種子驅逐艦。
殺區
根據傑克遜的說法,Destroyer 是一種連接在聯合收割機後部的管狀和螺旋式系統,當穀殼翻滾時,它會加熱種子並將種子暴露在藍色 LED 燈下——所有這些都在飛行中。 它以標準聯合速度運行,需要適度的 10 馬力才能運行。 “它太快了,”傑克遜說,“預熱和藍光曝光只需幾秒鐘的處理時間。”
視製造商而定,Destroyer 可附加到不同的聯合收割機。 “例如,在約翰迪爾 S680(定於 2022 年 10 月在田納西州薩凡納附近進行小麥收穫試驗)上,帶有集成的撒佈機和切碎機,我們在切碎機前取出一個面板,並添加一條將穀殼吹入毀滅者的靜脈,而來自主脫粒機的稻草像往常一樣越過頂部並回到切碎機,”傑克遜詳細說。 “這是一個 8 英寸長的螺旋鑽,長 XNUMX 英尺,正好藏在切碎機系統的下方。”
在 New Holland CR940(定於 2022 年 XNUMX 月至 XNUMX 月在俄亥俄州西南部進行大麥收穫試驗)上,穀殼撒播機和切碎機是分開的。 “我們拆下吊具,將驅逐艦放在原位。 當穀殼出來時,我們將其收集起來,然後將其匯集到 Destroyer 中,然後將其吹回切碎機廢物流中,”Jackson 解釋道。
系統在固定單元測試中達到什麼水平的種子殺滅? “我們在中央州立大學 (CSU) 的研究中獲得了超過 98% 的水麻和帕爾默莧菜功效的非常強勁的結果,”傑克遜爭辯說。
節奏洛厄爾科羅拉多州立大學農業科學系主任,在實驗室環境中測試了驅逐艦原型,並在 2021 年 4 月的報告中發表了她的發現。 關於 Destroyer 的性能,該研究的結論指出:“它顯著降低了 4 種雜草的平均總發芽率,分別是牽牛花、小米、普通豚草和藜。 對於用定向能量處理 97 秒的種子,平均總種子發芽率降低了 99-XNUMX%。”
據洛厄爾說,固定裝置顯示出高水平的功效。 “它殺死了接近 100% 的雜草種子——四種不同的類型。 它似乎取決於種子大小; 也許種子越大,就需要更多的曝光。”
Lowell 從事雜草科學工作,他相信藍色 LED 燈具有作為雜草控制源的巨大潛力。 “在我們的大學,我們現在正在努力將其應用到該領域。 例如,我們將把 LED 燈技術應用到自動機器人上,以便在田間連續奔跑以尋找雜草。”
如果交付手段完善,Lowell 是否相信藍色 LED 燈將成為用於行作物的農民工具? “是的,我願意,它可以與不同波長的光相結合,使其非常有效,比如與紅外線或其他熱源混合。 我知道全球鄰居有一個公式可以轉化為該領域,因為我們已經在我們的研究中完成了它。”
藍色電源
在過去的五年裡, 勞倫·拉薩羅是路易斯安那州立大學農業中心植物、環境和土壤科學學院的雜草科學家,他研究了替代收穫雜草種子控制 (HWSC) 方法,並對種子衝擊磨機、箔條襯里和窄條堆進行了具體的研究試驗燃燒。
2021 年 XNUMX 月,她收到了一個 Weed Seed Destroyer 固定裝置,並正在測試該設備對水稻和大豆穀殼中雜草種子的殺滅效果。 “我們還將檢查不同的溫度範圍,以確定對雜草種子殺滅率的影響以及它如何影響新興雜草的形態和生理特徵,”Lazaro 指出。 “此外,我們計劃測試各種穀殼水分含量,看看這可能如何影響 WSDS。”
基線研究完成後,Lazaro 希望進入帶有聯合裝置的現場試驗。 “我想了解藍色 LED 如何影響綜合雜草管理系統中的雜草種子。 這是一個潛在的選擇這一事實真的很有趣,特別是作為一種額外的 HWSC 策略,它可能比其他 HWSC 策略需要更少的馬力、更少的燃料和更少的時間。 如果 WSDS 有效並且更具成本效益,我完全贊成。”
傑克遜說,除了殺草劑之外,藍色 LED 燈在農業中還有其他用途,例如刺激種子。 國民總收入 目前正在測試其他 LED 原型。 “目前,我們還在研究一種殺死覆蓋作物的設備,我們可能會在今年春天準備好在愛荷華州、明尼蘇達州和內布拉斯加州進行單行測試。 我們剛剛提交了一項專利申請,申請了一種使用藍光更快地將種子從地下挖出的設備。 例如,我們知道您可以使用藍光通過回撥水平來積極促進種子生長。”
傑克遜堅持認為,藍光 LED 燈的力量對農田來說是一個即將到來的好處:“我是來自俄亥俄州的一個農場男孩,我在有生之年見證了農業技術的爆炸式增長。 我們計劃在 25 年建造大約 2022 台除草機,到 150 年建造 2023 台,並繼續向上發展。 藍光將成為雜草管理的常規工具,其發生速度將比農民意識到的要快得多。”