いくつかの雑草を吸う:レーザーは除草剤を時代遅れにする可能性があります

Mar 12, 2023

私たちは皆、一度は、望ましくない植物に巻き込まれたことがあります。 メヒシバがあなたの芝生にはびこった場合でも、あなたが祖父のバラ畑で草むしりの任務に就いた場合でも、メヒシバを除去するのは大変で、予防するのも大変であることがわかるでしょう。 農家の場合、同じ問題が数千エーカーをカバーするようにスケールアップされた場合を想像してみてください。

雑草の処理には通常、強力な化学薬品や過度の肉体労働が伴います。 しかし、BBCが取り上げたように、レーザーはこの惨事との戦いにおいて新たなツールとなる可能性がある。

雑草は農業経営にあらゆる種類の問題を引き起こします。 それらは土壌から貴重な水分と栄養素を奪い、作物自体の適切な成長を妨げる可能性があります。 悲惨な場合には、それらは食用作物を汚染し、人間が消費するのに安全ではなくなる可能性があります。 雑草に対処するために、農家は通常、植え付け前と作物の成長段階の両方で、巨大な噴霧装置を使用して除草剤を定期的に畑にホースで吹き込みます。 これらは、バックパックに取り付けられる小型の装置から、1 日に 10,000 リットルの防草剤を散布できる幅 50 メートルのブームを備えた巨大な自走式機械まで多岐にわたります。

除草分野の最近の開発には、カメラ システムを使用して畑の作物と雑草を区別することが含まれています。 マルチスペクトルカメラによるイメージングからAIシステムの使用まで、さまざまな技術が使用されています。 従来の噴霧機には、除草剤を雑草に直接適用するための制御可能な特別なノズルを取り付けることができます。 これにより、畑全体に無差別に散布するのではなく、大量の化学薬品を節約できます。

同じ技術が除草剤の必要性を完全になくすのに役立つ可能性があります。 カメラシステムで特定された雑草は、化学物質を使用して破壊する代わりに、高出力レーザーでターゲットを絞ることができます。 そのようなシステムの 1 つは、Carbon Robotics によって開発され、LaserWeeder として知られています。 LaserWeeder はトラクターの後ろで牽引され、赤外線範囲で 10.6 um で動作する 30 個の 150 W 二酸化炭素レーザーのアレイを使用して、1 時間あたり最大 200,000 本の雑草を殺すことができます。 12 台の高解像度カメラを使用して土壌表面を撮影し、破壊すべき雑草を特定します。 このシステムの動作には 60 kW の電力が必要で、この電力はトラクターの PTO シャフトによって駆動される発電機から供給されます。 この装置は 20 フィートの幅をカバーでき、さまざまな作物の列間隔に合わせて調整できます。

これはシンプルなアイデアですが、実現するには高度な技術が必要です。 レーザーシステムは、雑草を成長点上の適切な場所に照射して確実に枯らすために、サブミリメートルレベルの精度が必要です。 ただし、結果には価値があります。 レーザー除草により、畑全体で高価な化学薬品を使用する必要がなくなります。 代わりに、発芽した雑草はレーザーによって即座に破壊され、その残骸は土壌中で単純に分解されます。 また、除草剤が風によって対象作物から離れてしまうスプレードリフトの問題も解消されます。 おまけに、LaserWeeder は播種しすぎた作物を間引くこともでき、収穫時期の収量を向上させるのに役立ちます。

ただし、レーザー除草は、すべての対象を絞った除草ソリューションと同様に、将来新たなハードルに直面する可能性があります。 進化はまだ醜い頭をもたげるかもしれない。 歴史的に、一部の雑草種はさまざまな一般的な除草剤に対する耐性を進化させてきたため、対処がはるかに困難になっています。 ここでも同じことが起こる可能性があります。 AI 画像認識システムは、独自の視覚的特徴に基づいて、植物が望ましい作物であるか嫌われる雑草であるかを判断します。 したがって、そのようなシステムは、畑の雑草に対して進化圧力を引き起こす可能性があります。 それは、自らの生存のために周囲の作物を視覚的に模倣し始める有害な雑草の繁殖に役立つ可能性があります。

このテクノロジーには速度という大きな欠点があります。 幅わずか 20 フィート、時速 1 マイルの速度で走行する LaserWeeder は、時速わずか 2 エーカーをカバーします。 比較すると、野外で大型の自走式噴霧器を使用すると、1 時間あたり最大 200 エーカーの速度が可能です。 化学薬品タンクを補充するのにかかる時間を考慮すると、この数値は半分に削減できることは注目に値しますが、それでも従来のスプレーを支持する大きなポイントです。 同社はやがて、この問題を解消する自律型 LaserWeeder を発売したいと考えているが、それはまだ先のことだ。

現在、同社は米国とカナダでの販売に重点を置いており、ジャガイモ、タマネギ、ニンニクなどのさまざまな作物で LaserWeeder ハードウェアをテストしました。 AI画像認識システムは、合計40以上の作物に対応するように設定されています。 ヨーロッパ市場への拡大が同社の今後の課題となっている。

今のところ、レーザー除草はまだ世界中の農業を変える可能性がある初期の分野です。 化学薬品を調合したり、畑で噴霧器の世話をしたりする日々を楽しんでいる農家はほとんどいないし、出費を楽しんでいる人もほとんどいない。 消耗品が少なく、非接触の雑草防除方法は、多くの人にゲームチェンジャーとして歓迎されるでしょう。 レーザー除草が開発者の期待通りに成功したと証明されれば、数年以内にレーザー除草の実践が爆発的に普及すると予想されます。