Automatiske redskaber til fysisk ukrudtsbekæmpelse,

som fjerner ukrudt meget tæt på

afgrødeplanten, er under udvikling. De mest

lovende redskabsløsninger foretager præcis

jordbehandling samt termisk ukrudtsbekæmpelse

ved hjælp af pulsede laserapparate

Melander, Bo

Nørremark, Michael

Danish

Organic Eprints

8 1/2009De første kommercialise-rede redskaber til automa-tiseret ukrudtsbrænding og mekanisk ukrudtsbe-kæmpelse blev markedsført i 2008 (www.fp-engin.dk, www.garford.com).Fremtidens teknologi skal dog kunne bekæmpe ukrudt meget tættere på afgrødeplanterne for at opnå markante udbyttestigninger. I denne undersøgelse blev 30 teknologier til ukrudtsbe-kæmpelse i området tæt ved afgrødeplanten identificeret og vurderet ud fra forskel-lige kriterier.Undersøgelsen viser, at de mest lovende redskabsløs-ninger består af teknologier, som foretager præcis jord-behandling samt termisk ukrudtsbekæmpelse ved hjælp af pulsede laserap-parater.Teknologisk udvikling under hensyntagen til de økologiske principperI økologisk planteproduk-tion bekæmpes ukrudt i området tæt ved afgrø-deplanten ved hjælp af tidskrævende og monoton manuel lugning for at sikre et højt høstudbytte.Derfor er der et behov for nye teknologier, der kan udføre effektiv fysisk ukrudtsbekæmpelse i umid-delbar nærhed af de indivi-duelle afgrødeplanter for at sikre økonomien i økologisk planteproduktion.Sammenlignet med traditionelle traktortrukne redskaber til ukrudtsbe-kæmpelse giver autonome køretøjer med lav vægt og hastighed, og som er udstyrede med avancerede sensor- og styresystemer, muligheder for ukrudtsbe-kæmpelse i området tæt ved afgrødeplanten.Derfor skal nye redskaber til ukrudtsbekæmpelse til sådanne førerløse køretøjer identificeres og vurderes. Formålet med denne un-dersøgelse er at identificere potentielle redskabsløsnin-ger for ukrudtsbekæmpelse som skal kunne fungere i et scenario med tæt afstand mellem afgrødeplanter i rækken, og som kan kom-bineres med et autonomt køretøj - HortiBot (www.hortibot.dk).Pahl og Beitz’ metode, ”Concept Selection Matrix” (CSM), blev i 2006 for første gang anvendt til at struktu-rere en proces for udvikling af et automatisk redskab for fysisk ukrudtsbekæmpelse i rækker af sukkerroer. Denne nye undersøgelse udvider evalueringskriterierne og scenarioet, samt inkluderer flere konceptuelle redska-ber.Et resultat af undersø-gelsen i 2006 var at flere fagpersoner med baggrund inden for fremstilling af ma-skiner og landbrug, samt en bred vifte af ingeniører, er nødvendige for at opnå sig-nifikant betydning af evalu-eringsprocessens resultat på redskabsudviklingen.Teknologier til ukrudtsbe-kæmpelse tæt ved afgrø-deplantenDe 30 identificerede kon-ceptuelle redskabsløsninger varierede fra styrede finger-rensere og harvetænder over jorddækning med biologisk materiale til laserapparater og højtrykspneumatik med en slags slibepulver.Teoretisk set ville alle teknologier opnå høj selek-tivitet, dvs. teknologierne gør det muligt at opnå høje ukrudtsbekæmpelseseffek-ter uden samtidig at skade afgrøden. Listen over red-skaber er for lang til at blive bragt i denne korte redegø-relse, men vil blive præsen-teret i en international tids-skriftsartikel med yderligere stregtegninger af koncep-tuelle redskaber og forslag Udvikling af automati-ske redskaber til fysisk ukrudtsbekæmpelseAf Michael Nørremark, Post.doc, Institut for Jordbrugsteknik , og Bo Melander, seniorforsker, Institut for Plantebeskyttelse og Skadedyr, Forsk-ningscenter Flakkebjerg, begge Aarhus UniversitetAutomatiske redskaber til fysisk ukrudtsbe-kæmpelse, som fjerner ukrudt meget tæt på afgrødeplanten, er under udvikling. De mest lovende redskabsløsninger foretager præcis jordbehandling samt termisk ukrudtsbekæm-pelse ved hjælp af pulsede laserapparater.3-rækket stålbørsteredskab til ukrudtbekæmpelse tæt på afgrø-deplanter (kilde: Thomas Jensen og Anders Ø. Clausen, Syd-dansk Universitet).HortiBot – en forskningsplatform til udvikling af nye plantebe-skyttelsesmetoder og andre anvendelser for landbrugsrobotter.ArtiklerLæs om WEEDSLæs mere om forskningsprojektet WEEDS på ICROFS’ hjemmeside:http://www.icrofs.dk/Sider/Forsk-ning/foejoIII_weeds.html9 1/2009til elektromekanisk styring, der gør det muligt for red-skaberne at navigere tæt på afgrødeplanten. Meget nøj-agtighed i positionering af individuelle afgrødeplanter er en forudsætning for, at alle redskaber kan fungere tæt på afgrødeplanterne. I det valgte scenario genken-des afgrødeplanter først og positioneres derefter, hvor begge procedurer udføres af et computervisionsystem (forskning på dette område er igang og udføres parallelt med udviklingen af redska-berne).EvalueringskriterierEvalueringskriterierne og målsætningerne er defineret ud fra landbrugsmæssige og ingeniørmæssige specifika-tioner samt en udredning af redskabernes konstruktions-mæssige udførelse, drift og økonomi. Tabellen til højre sammendrager kriterierne i hovedoverskrifter.Ved det næste niveau i selektionsprocessen multi-pliceres kriterieprioriteterne med de anslåede styrker af forholdet mellem hvert evalueringskriterium og teknologierne.En syvtrins skala til vurdering af forholdet blev anvendt for at opnå et mere nøjagtigt pointsystem. De afledte værdier i hver tekno-logi kolonne blev adderet til en værdi som er udtryk for teknologiernes indbyrdes klassificering.De(t) foretrukne koncept(er) var de(m) med den højeste værdi. Styrke-forholdene mellem hvert evalueringskriterium og teknologierne var baseret på data fra litteraturen eller produktblade, men i nogle tilfælde var styrken kun baseret på antagelser. På grund af manglende data for eksempelvis ukrudts-bekæmpelseseffekt, ener-giforbrug m.m. for nogle af teknologierne blev usik-kerheden derfor vurderet og inkluderet for hver undersøgt teknologi. Dette resulterede i klassificeringer med en variansfaktor, som blev taget i betragtning ved den endelige selektion af teknologierne.Teknologier med potentialeUd fra CSM processen er der fundet teknologier som tydeligt viser potentiale for anvendelse til automatiske redskaber til fysisk ukrudts-bekæmpelse.Redskabsløsninger til præcis jordbehandling og termisk ukrudtsbekæmpelse ved hjælp af pulserede lase-rapparater til beskadigelse af stænglen eller hovedskud var de mest lovende teknolo-gier til ukrudtsbekæmpelse. Konklusionen er dog forudsat at de højest priori-terede evalueringskriterier var effektiviteten i ukrudts-bekæmpelse, den rumlige opløsning, samt evnen til at ramme ukrudt nær afgrø-deplanten og under dens blade.Fordelene ved CSM pro-cessen er,1) i stedet for kun at liste de positive og negative aspekter ved hver enkelt teknologi, tager CSM ske-maet med dets prioriterede målsætninger fat på adskil-lige faktorer samtidig og som der vurderes for hver teknologi;2) resultaterne kan let gennemgås og ændres i et regneark af flere personer samtidigt eller individuelt, og3) undersøgelsens forløb kan på en overskuelig måde dokumenteres.Området tæt ved en sukkerroe plante på 2-bladstadiet omregnet i centi-meter. 5.1 cm (outermost circle, +weeding)1.9 cm (innermost circle,  minus weeding)3 cm (opera-tion depth)True leaf of sugar beetCotyledon of sugar beetCotyledon stem -hypocotyle Sugar beet seedTap-root and fibrous root systemRumlig opløsning: Rumlig opløsning eller evne til at ramme de enkelte ukrudtsplanter eller hele plan-teområderEffektivitet: Evne til at bekæmpe både etårigt og flerårigt ukrudtTilgængelighed: At ramme ukrudt under blade af afgrødeplanter og tæt ved plantenEnergiforbrug: Energi nødvendigt for bekæm-pelse af ukrudtet, inklusiv trækkraftArbejdshastighed:  Antallet af behandlede ukrudtsplanter per tidsenhed eller områdeAnvendelighed: Evne til at kunne kombineres med HortiBotOmkostninger: Faste og variable omkostnin-gerHjælpegrad: Arbejdstid afsat til at assistere lugeredskabetTilpasning: Tilpasning til forskellige jordtyper, planteafstand samt afgrødens vækstbetingelserKompleksitet : Sværhedsgrad vedr. konstruk-tionen af elektromekaniskestyringssystemerDefinition af ’området tæt ved afgrødeplanten’Radius på bladdækket, den vandrette og lodrette fordeling af rodvæksten samt styrken af kimplantens etablering definerer stør-relsen på området tæt ved afgrødeplanten.Området er et cirkulært område med centrum ved den enkelte afgrødeplantes spirende stængel. Ukrudt, der spirer tæt på den en-kelte afgrødeplante har den mest negative effekt på høstudbyttet.Tidspunktet for fysisk ukrudtsbekæmpelse i området omkring afgrødeplanten bør være når ukrudtsplanten har 2-4 blade, for at minimere tab af høstudbytte.ArtiklerStor interesse på Bio-Fach2009Som beskrevet på side 2 (Nyt fra ICROFS) var inte-ressen stor for HortiBotten på handelsmessen BioFach i Nürnberg.   Der blev spurgt til funktionalitet, effektivitet i drift, hvornår den bliver sat i produktion, og sågar til prisen for prototypen.

Udvikling af automatiske redskaber til fysisk ukrudtsbekæmpelse

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Organic Eprints