Как бороться с болезнями сельскохозяйственных культур с помощью интеллектуального земледелия

Сельскохозяйственные системы сталкиваются не только с производством продуктов питания для людей и животных, но и с вопросами охраны окружающей среды. Именно поэтому в настоящее время усиливается давление с целью сокращения использования пестицидов для снижения возможных производственных затрат и воздействия на окружающую среду.

Мониторинг урожая Это позволяет выявлять потенциально опасные зоны и лечить их индивидуально, что приводит к значительному повышению эффективности лечения заболеваний.

Наличие болезней растений на сельскохозяйственных угодьях обходится фермерам очень дорого. По данным исследования IRJET, потери урожая из-за животных, болезней, вредителей и сорняков составляют от 20 до 40 процентов от общей мировой сельскохозяйственной производительности.

Традиционный метод физического анализа отдельных аспектов листьев, таких как текстура, цвет и форма, для выявления инфекций не всегда эффективен. В результате большинство фермеров во всем мире на крупных фермах привлекают профессиональных агрономов для диагностики заболеваний своих посевов. Однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс.

В традиционных методах некоторых фермеров отсутствуют современные технологии автоматизации распознавания и классификации болезней растений. Фермеры не могут выявлять болезни растений на больших фермах, что приводит к значительному снижению количества и качества сельскохозяйственной продукции.

В результате, интеллектуальное сельское хозяйство является незаменимым цифровым активом для фермеров, позволяющим осуществлять непрерывный мониторинг болезней растений без значительных трудозатрат, особенно в отдаленных сельскохозяйственных районах.

Что такое болезнь сельскохозяйственных культур?

Как правило, растение заболевает, когда на него постоянно воздействует определенный причинный фактор, что приводит к физиологической аномалии, нарушающей нормальную структуру функционирования растения, его рост и другие процессы.

Патологические состояния и симптомы возникают в результате нарушения одной или нескольких важнейших биохимических и физиологических систем растения.

Распространенность и частота возникновения болезней сельскохозяйственных культур варьируются в зависимости от сезона, распространенности возбудителя, условий окружающей среды, а также выращиваемых культур и сортов. Некоторые сорта растений более подвержены вспышкам болезней, чем другие.

Классификация болезней растений

Болезни растений классифицируются генетически на основе природы их основного возбудителя, который может быть неинфекционным или инфекционным. Патогенные организмы, такие как вирусы, вироиды, бактерии, грибы, микоплазмы, паразитические цветковые растения или нематоды, вызывают инфекционные болезни растений.

Инфекционный агент может размножаться внутри или на растении-хозяине и распространяться от одного уязвимого растения к другому. Незлокачественные заболевания растений вызываются неблагоприятными условиями произрастания, такими как высокие температуры, низкое соотношение кислорода и влаги, ядовитые химические вещества в атмосфере или почве, а также дефицит или избыток питательных веществ.

Поскольку эти организмы не способны размножаться внутри организма-хозяина, неинфекционные возбудители не передаются.

В сельском хозяйстве растения могут одновременно поражаться несколькими болезнетворными агентами. Растение, страдающее от недостатка питательных веществ или дисбаланса между влажностью почвы и кислородом, часто более восприимчиво к заражению патогенами, а растение, пораженное одной болезнью, часто уязвимо для вторичного заражения патогенами.

Комплекс заболеваний представляет собой совокупность всех возбудителей болезней, поражающих растение. Знание типичных особенностей роста, сортовых характеристик и нормальной изменчивости растений внутри вида — в зависимости от условий окружающей среды — имеет важное значение для диагностики заболевания.

Причины болезней сельскохозяйственных культур

Традиционно болезни сельскохозяйственных культур классифицируются на два типа: абиотические (также известные как неинфекционные) и биотические (инфекционные). Неблагоприятные условия окружающей среды часто приводят к неинфекционным заболеваниям. Низкая или высокая температура, а также избыток или недостаток влаги — лишь несколько примеров.

Инфекции также часто вызываются вредными загрязняющими веществами в воздухе. Накопление этих веществ может происходить на расположенных поблизости химических или металлургических предприятиях. Заболевание обычно вызывается нездоровым физико-химическим составом почвы.

Последний фактор часто является следствием некачественной обработки полей гербицидами. Эти примеры демонстрируют важность устойчивого сельского хозяйства не только для защиты окружающей среды, но и для прибыльности бизнеса.

Даже неблагоприятный световой режим может оказать негативное воздействие, особенно на растения, выращиваемые в теплицах. Токсины, выделяемые в почву некоторыми эмбриофитами (высшими растениями) и грибами, также могут быть причиной болезней сельскохозяйственных культур.

К возбудителям инфекций относятся:

• Бактерии.
• Паразитические растения.
• Вирусы.
• Грибы.
• Нематоды.

В следующих разделах мы рассмотрим соответствующие болезни сельскохозяйственных культур, а также их признаки и симптомы.  Примерами абиотических, или неинфекционных, возбудителей болезней являются неживые условия окружающей среды или ненадлежащее управление фермерским хозяйством. Они не передаются другим растениям. Существует несколько общепризнанных абиотических возбудителей:

• Экстремальные температуры.
• Ветер.
• Засуха или наводнение.
• Влага.
• Частые и сильные дожди.
• Уплотнение грунта.
• Избыток или недостаток питательных веществ.
• Неправильное управление водными ресурсами.
• Химическое повреждение, вызванное пестицидами или солями.

Биологические возбудители заболеваний, также известные как агенты инфекционных заболеваний, — это живые патогенные организмы, способные передаваться от одного хозяина к другому и вызывать заболевания.
Патогены классифицируются по следующим категориям:

Грибы: Наиболее распространенной проблемой в сельском хозяйстве являются патогенные грибы. Согласно исследованиям, этот тип болезней растений ежегодно уничтожает примерно треть всех продовольственных культур.

В этом отношении проблема является серьезной как с гуманитарной, так и с экономической точки зрения. Эти инфекции, как и бактериальные болезни сельскохозяйственных культур, поражают растения в основном через раны, поры и устьица. Кроме того, споры грибов часто переносятся порывами ветра.

Вирусы: Вироиды и вирусы — это самые незначительные, но критически важные враги растений (субвирусные контагиозные агенты). Спасти растение после заражения практически невозможно.

В большинстве случаев инфекция распространяется при контакте здоровых и больных растений. Вирусы также могут распространяться вегетативным путем, через семена, пыльцу и насекомых. Однако чаще всего вирусы передаются через почву.

Бактерии: Бактериальные болезни сельскохозяйственных культур, обычно вызываемые бактериями, являются одними из наиболее распространенных инфекций в сельском хозяйстве. В связи с этим профилактика и контроль этого типа заболеваний представляют собой сложную задачу.

Для заражения возбудитель должен проникнуть в ткани культуры. Чаще всего это происходит в результате повреждений, например, вызванных сельскохозяйственными орудиями, насекомыми (такими как блохи) или просто неблагоприятными погодными условиями (например, пылью, сильным дождем и ветром).

Бактерии, с другой стороны, могут заражать растения через естественные отверстия или железы (например, выделяющие нектар).

Нематоды: Нематоды — это круглые черви, паразитирующие на растениях, которых невозможно увидеть без специального оборудования. Поскольку они обитают в почве, в основном поражают корни, луковицы и клубни. Выявлено более 4100 опасных видов нематод.

Растения-паразиты: питаются сельскохозяйственными культурами и получают хлорофилл от растения-хозяина, поскольку сами они его не имеют. Карликовая омела, например, растёт на других растениях и получает от них питательные вещества.
Водоросли; теоретически, они не причиняют значительного вреда; однако при определенных условиях они могут представлять проблему.

Каковы симптомы болезней растений?

Наблюдаемое последствие заболевания растения называется симптомом. Одним из симптомов может быть заметное изменение цвета, функций или формы растения в ответ на инфекцию.

Вертициллезное увядание характеризуется увяданием листьев, вызываемым грибами Verticillium albo-atrium и Verticillium dahlias. К распространенным симптомам бактериального ожога фасоли относятся коричневые некротические пятна, окруженные ярко-желтым ореолом, на листовой пластинке или в центре листа.

Вы наблюдаете не возбудителя заболевания, а симптом, вызванный инфекцией. Ниже приведены примеры распространенных признаков и симптомов грибковых, бактериальных и вирусных заболеваний растений:

Признаки грибковых заболеваний:

Грибковая инфекция часто проявляется в виде локального или общего некроза. Заболевания растений, вызываемые грибами, также могут препятствовать нормальному росту или способствовать аномальному всплеску роста, известному как гипертрофия.

К другим симптомам болезней сельскохозяйственных культур относятся:

• Пятнистость листьев.
• Отшелушивание.
• Гниль.
• Антракноз.
• Язвы на листьях.
• Завитки бородавок и листьев.

Симптомы грибковых заболеваний:

• Ржавчина листьев (распространенная на кукурузе).
• Пятнистость ягод (антракноз).
• Поражение сеянцев фитофторозом (гниль рассады).
• Хлороз (пожелтение листьев).
• Стеблевая ржавчина (ржавчина стебля пшеницы).
• Пятнистость листьев (септориоз бурая пятнистость).
• Склеротиния (белая плесень).
• Мучнистая плесень.

Признаки бактериальных заболеваний (трудно поддающиеся наблюдению, но могут включать в себя):

Как уже говорилось, существует множество типов заболеваний, вызываемых большим количеством бактерий. Ниже перечислены наиболее распространенные болезни сельскохозяйственных культур:

• Бактериальные выделения.
• Поражения, пропитанные водой.
• Бактерии, распространяющиеся в воде из срезанного стебля.

Симптомы бактериальных заболеваний:

• Плодовая пятнистость.
• Корончатый желчный желч.
• Пятнистость листьев с жёлтым ореолом.
• Язва.
• Стебель растения Shepperd's crook заканчивается на древесных растениях.

Признаки вирусных заболеваний:

Симптомы заболеваний сельскохозяйственных культур, вызываемых вирусами, обычно классифицируются на четыре типа: деформации, такие как аномальный рост побегов и искажение листьев и цветков; некроз, увядание и появление кольцевидных полос и пятен; карликовость, замедление роста как отдельных частей, так и всего растения; и изменение цвета, такое как пожелтение и осветление жилок.

Заболевания корнеплодов, проявляющиеся в виде гниения, являются характерным признаком наличия вируса. Однако некоторые растения могут не проявлять симптомов и быть латентными носителями заболевания. В результате, в борьбе с этим типом инфекции требуется крайняя бдительность.

Задержка роста растений

Как видите, симптомы вирусных, бактериальных и грибковых заболеваний во многом совпадают. Когда у растения появляется неизвестная проблема, необходимо учитывать повреждения от гербицидов, абиотические заболевания и проблемы, связанные с нематодами.

Как сохранить урожай и предсказать болезни сельскохозяйственных культур с помощью интеллектуального земледелия?

Сохранение доходности Защита урожая от болезней является насущной проблемой для любого фермера, стремящегося к достижению наилучших результатов. Первым и наиболее важным шагом в защите урожая являются знания. Каждый фермер должен знать о восприимчивости своей культуры к конкретным болезням, а также об абиотических факторах, способствующих возникновению заболеваний.

Что еще более важно, одним из наиболее эффективных методов является применение профилактических мер, таких как:

• Посадка устойчивых или толерантных сортов.
• Управление оптимальными сроками посадки и сбора урожая.
• Качество растений и здоровый посадочный материал.
• Дезинфекция оборудования.
• Севооборот.
• Управление питанием растений в зависимости от их потребностей.

Существует еще несколько факторов, которые могут существенно повлиять на болезни полевых культур и методы борьбы с ними. Регулярный мониторинг посевов и полей, а также своевременное реагирование могут стать настоящим спасением для любого урожая. Вот три способа, которыми разумное сельское хозяйство может помочь в борьбе с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.

Круглосуточный мониторинг урожая

Фермеры во всем мире несут значительные потери продовольствия в результате заражения урожая патогенными микроорганизмами, такими как грибы, вирусы, бактерии и другие.

Фермеры могут использовать передовое решение для обнаружения и идентификации болезней, чтобы уменьшить ущерб урожаю. Фермеры могут исследовать влажность, температуру и содержание влаги в листьях, чтобы выявить дефицит питательных веществ и заражение болезнями, которые могут распространяться по посевам и снижать урожайность.

Расширенный калькулятор удобрений

Умное решение, включающее калькулятор удобрений, может помочь рассчитать необходимое количество удобрений. Это позволит сэкономить деньги на пестицидах и одновременно защитить окружающую среду от загрязнения агрохимикатами.

Фермеры также могут заблаговременно принять превентивные меры, чтобы избежать потерь урожая, выявив участок фермы, подверженный высокому риску вспышек заболеваний.

Эффективный мониторинг состояния здоровья растений

На крупных фермах выявление болезнетворных микроорганизмов у растений с помощью визуального осмотра может привести к неверному диагнозу. Именно здесь на помощь приходит интеллектуальное сельскохозяйственное решение на основе искусственного интеллекта.

На основе полученного изображения листа это интеллектуальное сельскохозяйственное решение может помочь фермерам определить, сохраняется ли заболевание в растениях. Технология используется для прогнозирования заболеваний сельскохозяйственных культур и может рекомендовать индивидуальное лечение заболеваний растений с учетом удобрений, факторов, провоцирующих заболевания, и симптомов, используя полученные изображения.

Подводить итоги

Болезни растений представляют серьезную угрозу для всего урожая. Поэтому для фермеров крайне важно эффективно бороться с ними и контролировать их с помощью своевременной профилактики. Эта задача может быть сложной в зависимости от размера сельскохозяйственных угодий, особенно учитывая довольно длинный список опасных болезней растений. Однако фермеры могут извлечь выгоду из современных технологий. Мониторинг урожая позволяет выявлять зоны риска и обрабатывать каждую культуру индивидуально, значительно повышая эффективность борьбы с болезнями.