Як контролювати хвороби культур за допомогою інтелектуального сільського господарства

Сільськогосподарські системи стикаються не лише з виробництвом продуктів харчування для людей і тварин, але й з проблемами захисту навколишнього середовища. Саме тому зараз існує зростаючий тиск на скорочення використання пестицидів, щоб зменшити можливі виробничі витрати та вплив на навколишнє середовище.

Моніторинг посівів дозволяє виявляти потенційно ризиковані ділянки та лікувати їх індивідуально, що призводить до значного підвищення ефективності боротьби з захворюваннями.

Наявність хвороб рослин на сільськогосподарському підприємстві коштує фермерам чимало грошей. Згідно з дослідженням IRJET, втрати врожаю через тварин, хвороби, шкідників та бур'яни становлять від 20 до 40 відсотків загальносвітової сільськогосподарської продуктивності.

Традиційний метод фізичного аналізу окремих аспектів листя, таких як текстура, колір і форма, для виявлення інфекцій не завжди ефективний. Як наслідок, більшість фермерів у всьому світі залучають професійних агрономів для діагностики хвороб своїх посівів на великих фермах. Однак це трудомісткий і дорогий процес.

Традиційні методи деяких фермерів не використовують сучасні методи автоматизації розпізнавання та класифікації хвороб рослин. Фермери не виявляють хвороби рослин у великих господарствах, що призводить до значного зниження кількості та якості сільськогосподарської продукції.

Як наслідок, розумне сільське господарство є неминучим цифровим активом для фермерів, що дозволяє постійно контролювати хвороби рослин, не вимагаючи значних трудовитрат, особливо у віддалених сільськогосподарських районах.

Що таке хвороби сільськогосподарських культур?

Зазвичай рослина хворіє, коли її роботу постійно порушує певний збудник, що призводить до аномалії фізіологічного процесу, яка порушує нормальну структуру функціонування та росту рослини, серед інших дій.

Патологічні стани та симптоми виникають внаслідок порушення однієї або кількох критично важливих біохімічних та фізіологічних систем рослини.

Виникнення та поширеність хвороб сільськогосподарських культур змінюються сезонно, залежно від поширеності патогена, умов навколишнього середовища, а також вирощуваних культур і сортів. Деякі сорти рослин більш схильні до спалахів хвороб рослин, ніж інші.

Класифікація хвороб рослин

Хвороби рослин класифікуються генетично на основі природи їхнього основного збудника, який може бути неінфекційним або інфекційним. Патогенний організм, такий як вірус, віроїд, бактерія, грибок, мікоплазма, паразитична квіткова рослина або нематода, викликає інфекційні хвороби рослин.

Збудник інфекційного захворювання може розмножуватися всередині або на рослині-господарі та поширюватися від одного вразливого хазяїна до іншого. Незлоякісні хвороби рослин спричинені несприятливими умовами вирощування, такими як високі температури, погане співвідношення кисню та вологи, отруйні хімічні речовини в атмосфері або ґрунті, а також дефіцит або надлишок поживних речовин.

Оскільки вони не є організмами, здатними розмножуватися всередині хазяїна, неінфекційні збудники не є передавальними.

У сільському господарстві рослини можуть уражатися кількома хвороботворними агентами одночасно. Рослина, яка страждає від нестачі поживних речовин або дисбалансу між вологістю ґрунту та киснем, часто більш схильна до патогенної інфекції, а рослина, яка була уражена однією хворобою, часто вразлива до вторинного вторгнення патогенів.

Комплекс хвороб – це сукупність усіх збудників хвороб, які вражають рослину. Знання типових звичок росту, сортових ознак та нормальної мінливості рослин у межах виду, що стосуються середовища, в якому ростуть рослини, є важливим для діагностики хвороби.

Причини хвороб сільськогосподарських культур

Хвороби сільськогосподарських культур традиційно класифікуються на два типи: абіотичні (також відомі як неінфекційні) та біотичні (інфекційні). Несприятливі умови навколишнього середовища часто призводять до неінфекційних захворювань. Низька або висока температура та надлишок або брак вологи – лише кілька прикладів.

Інфекції також часто спричиняють шкідливі забруднювачі повітря. Хімічні або металургійні заводи поблизу можуть спричинити їх накопичення. Хвороба зазвичай спричинена нездоровим фізико-хімічним складом ґрунту.

Останній фактор часто є результатом неякісної обробки полів гербіцидами. Ці приклади демонструють важливість сталого сільського господарства не лише для захисту довкілля, але й для прибутковості бізнесу.

Навіть несприятливий світловий режим може негативно впливати, особливо на рослини, вирощені в теплицях. Токсини, що виділяються в ґрунт деякими ембріофітами (вищими рослинами) та грибами, також можуть бути причиною хвороб сільськогосподарських культур.

До збудників інфекцій належать:

• Бактерії.
• Паразитичні рослини.
• Віруси.
• Гриби.
• Нематоди.

У наступних розділах ми розглянемо відповідні хвороби сільськогосподарських культур та їх відповідні ознаки й симптоми.  Неживі умови навколишнього середовища або погане управління фермерським господарством є прикладами абіотичних, або неінфекційних, збудників хвороб. Вони не передаються іншим рослинам. Існує кілька загальновизнаних абіотичних збудників:

• Екстремальні температури.
• Вітер.
• Посуха або повінь.
• Волога.
• Часті та сильні дощі.
• Ущільнення ґрунту.
• Надлишок або нестача поживних речовин.
• Неправильне управління водними ресурсами.
• Хімічне пошкодження, спричинене пестицидами або солями.

Біотичні агенти хвороб, також відомі як агенти інфекційних захворювань, – це живі організми-збудники, які можуть поширюватися від одного хазяїна до іншого та передавати хвороби.
Патогени класифікуються на такі категорії:

Гриби: Найпоширенішою сільськогосподарською проблемою є патогенні гриби. Згідно з дослідженнями, цей тип хвороби рослин щороку знищує приблизно третину всіх продовольчих культур.

У цьому відношенні проблема є серйозною як з гуманітарної, так і з економічної точки зору. Ці інфекції, як і бактеріальні хвороби сільськогосподарських культур, вражають рослини переважно через рани, водяні пори та продихи. Крім того, спори грибків часто переносяться поривами вітру.

Віруси: Віроїди та віруси є найменш значними, але критичними ворогами рослин (субвірусні збудники інфекцій). Врятувати рослину після зараження практично неможливо.

У більшості випадків інфекція поширюється через контакт між здоровими та хворими рослинами. Віруси також можуть поширюватися вегетативним розмноженням у вигляді насіння, пилку та комах. Однак найчастіше віруси передаються через ґрунт.

Бактерії: Бактеріальні хвороби сільськогосподарських культур, зазвичай спричинені бактеріями, є одними з найпоширеніших інфекцій у сільському господарстві. У зв'язку з цим профілактика та контроль цього типу хвороб є складними.

Збудник повинен потрапити в тканину культури, щоб заразити її. Це відбувається переважно внаслідок пошкоджень ділянок, таких як пошкодження сільськогосподарськими знаряддями, комахами (наприклад, блохами) або просто несприятливими погодними умовами (наприклад, пилом, сильним дощем і вітром).

Бактерії, з іншого боку, можуть інфікувати рослини через природні отвори або залози (наприклад, ті, що виділяють нектар).

Нематоди: Нематоди – це рослинні паразитичні круглі черви, яких неможливо побачити без спеціального обладнання. Оскільки вони живуть у ґрунті, вони вражають переважно коріння, цибулини та бульби. Було виявлено понад 4100 небезпечних видів нематод.

Рослини-паразити: живляться сільськогосподарськими культурами та отримують хлорофіл від рослини-господаря, оскільки їм його бракує. Карликова омела, наприклад, росте на інших рослинах та отримує з них поживні речовини.
Водорості; Теоретично, вони не завдають значної шкоди; однак, за певних умов, вони можуть бути проблематичними.

Які симптоми хвороб рослин?

Спостережуваний наслідок хвороби рослини на рослині називається симптомом. Одним із симптомів може бути помітна зміна кольору, функції або форми рослини, коли вона реагує на інфекцію.

Вертицильозне в'янення характеризується в'яненням листя, яке викликається грибком Verticillium albo-atrium та Verticillium dahlias. Поширені симптоми бактеріального фітофторозу на бобових рослинах включають коричневі некротичні ураження, оточені яскраво-жовтим ореолом на листовій пластинці або в центрі листка.

Ви не спостерігаєте збудника хвороби, а радше симптом, спричинений інфекцією. Нижче наведено приклади поширених ознак і симптомів грибкових, бактеріальних та вірусних хвороб рослин:

Ознаки грибкових захворювань:

Грибкова інфекція часто проявляється як місцевий або загальний некроз. Хвороби сільськогосподарських культур, спричинені грибами, також можуть перешкоджати нормальному росту або сприяти аномальному сплеску росту, відомому як гіпертрофія.

Інші симптоми хвороб рослин включають:

• Плями на листі.
• Відлущування.
• Гниль.
• Антракноз.
• Виразки на листі.
• Завитки бородавок та листя.

Симптоми грибкових захворювань:

• Листова іржа (поширена на кукурудзі).
• Плямистість пташиного ока на ягодах (антракноз).
• Відв'ядання розсади (фітофтора).
• Хлороз (пожовтіння листя).
• Стеблова іржа (стеблова іржа пшениці).
• Плямистість листя (септоріоз бура плямистість).
• Склеротинія (біла пліснява).
• Борошниста роса.

Ознаки бактеріального захворювання (важко помітити, але можуть включати):

Як зазначалося раніше, існує безліч видів хвороб, спричинених великою кількістю бактерій. Найпоширеніші хвороби сільськогосподарських рослин перелічені нижче:

• Бактеріальний слиз.
• Водянисті ураження.
• Бактеріальний потік у воді зі зрізаного стебла.

Симптоми бактеріального захворювання:

• Фруктова пляма.
• Коронний жовч.
• Пляма на листі з жовтим ореолом.
• Виразка.
• Стебло Шепперда закінчується на деревних рослинах.

Ознаки вірусного захворювання:

Симптоми хвороб сільськогосподарських культур, спричинених вірусами, зазвичай класифікуються на чотири типи: вади розвитку, такі як аномальний ріст пагонів та деформація листя та квіток; некроз, в'янення та поява кільцевих смуг і плям; карликовість, затримка росту як окремих частин, так і всієї рослини; та зміна кольору, така як пожовтіння та прояснення жилок.

Хвороби коренеплодів, які проявляються як гниття, є яскравою ознакою наявності вірусу. Однак деякі рослини можуть не проявляти симптомів і бути прихованими носіями хвороби. Тому в боротьбі з цим типом інфекції потрібна надзвичайна пильність.

Затримка росту рослин

Як бачите, симптоми вірусних, бактеріальних та грибкових захворювань мають багато спільного. Коли у рослини виникає невідома проблема, необхідно враховувати пошкодження гербіцидами, абіотичні хвороби та проблеми з нематодами.

Як зберегти врожайність та передбачити хвороби сільськогосподарських культур за допомогою розумного землеробства?

Збереження врожайності а захист сільськогосподарських культур від хвороб є нагальним питанням для будь-якого фермера, який хоче досягти найкращих результатів. Першим і найважливішим кроком у захисті сільськогосподарських культур є знання. Кожен фермер повинен знати про схильність культури до певних хвороб, а також про абіотичні агенти, що сприяють виникненню хвороб.

Що ще важливіше, однією з найефективніших практик є вжиття профілактичних заходів, таких як:

• Посадка стійких або толерантних сортів.
• Управління оптимальними термінами посадки та збору врожаю.
• Якість рослин та здоровий матеріал.
• Дезінфекція обладнання.
• Сівозмінні культури.
• Управління поживними речовинами для рослин на основі потреб культури.

Існує ще кілька факторів, які можуть суттєво вплинути на хвороби польових культур та їх управління. Регулярний моніторинг посівів та полів, а також своєчасне реагування можуть стати справжнім порятунком для будь-якого сільськогосподарського виробництва. Ось три способи, як розумне сільське господарство може допомогти в боротьбі зі шкідниками та хворобами сільськогосподарських культур.

Цілодобовий моніторинг посівів

Фермери в усьому світі зазнають значних втрат продовольства внаслідок зараження сільськогосподарських культур такими патогенами, як гриби, віруси, бактерії та інші.

Фермери можуть використовувати передові рішення для виявлення та ідентифікації хвороб, щоб зменшити пошкодження врожаю. Фермери можуть досліджувати вологість, температуру та вміст вологи в листі, щоб виявити дефіцит поживних речовин та хвороби, які можуть поширюватися в посівах та знижувати врожайність.

Розширений калькулятор добрив

Розумне рішення, що включає калькулятор добрив, може допомогти розрахувати відповідну кількість добрив для використання. Це заощаджує гроші на пестицидах, а також захищає навколишнє середовище від агрохімічного забруднення.

Виробники також можуть вживати профілактичних заходів завчасно, щоб уникнути втрат врожаю, визначивши регіон ферми, який має високий ризик спалахів хвороб.

Ефективний моніторинг здоров'я рослин

На великих фермах виявлення хвороб рослин за допомогою візуального огляду може призвести до неправильного діагнозу. Саме тут і стають у пригоді розумні сільськогосподарські рішення на базі штучного інтелекту.

За допомогою отриманого зображення листка це розумне сільськогосподарське рішення може допомогти виробникам визначити, чи хвороба зберігається на рослинах. Технологія використовується для прогнозування хвороб сільськогосподарських культур і може рекомендувати індивідуальне лікування хвороб рослин на основі добрив, тригерів та симптомів, використовуючи отримані зображення.

Підсумовуючи

Хвороби рослин становлять серйозну загрозу для всієї культури. Як наслідок, для фермерів критично важливо ефективно боротися з ними та контролювати їх шляхом своєчасної профілактики. Це завдання може бути складним залежно від розміру сільськогосподарських угідь, особливо враховуючи, що перелік шкідливих хвороб культур досить довгий. Однак фермери можуть скористатися перевагами сучасних технологій. Моніторинг посівів дозволяє виявляти ризиковані ділянки та обробляти кожну культуру окремо, що значно підвищує ефективність боротьби з хворобами.