Precise Robotic Weed Spot-Spraying for Reduced Herbicide Usage and Improved Environmental Outcomes — A Real-World Case Study

要約

ロボットによる正確な雑草制御は、精密農業において重要な役割を果たします。
農家の雑草管理コストを削減しながら、除草剤による環境への影響を大幅に軽減できます。
この論文では、コンピューター ビジョンと深層学習に基づいたカスタム設計のロボット スポット散布ツールがサトウキビ農場での除草剤の使用量を大幅に削減できることを実証します。
雑草抑制効果、除草剤使用量の削減、灌漑流出水の水質改善を測定することにより、ロボットによるスポット散布と業界標準のブロードキャスト散布を比較するフィールド試験の結果を紹介します。
25ヘクタールの圃場試験の平均結果によると、サトウキビ農場へのスポット散布はブロードキャスト散布と比べて97％効果があり、雑草の密度に比例して除草剤の使用量を35％削減できることが示されています。
雑草圧が低い特定の試験ストリップでは、スポット散布により除草剤の使用量が最大 65% 削減されました。
散布後 3 ～ 6 日後の灌漑による流出水の水質測定では、ブロード散布と比較して除草剤の平均濃度と平均負荷量がそれぞれ 39% と 54% 減少したことが示されました。
これらの有望な結果は、スポット散布技術が雑草制御に影響を与えることなくサトウキビ農場での除草剤の使用量を削減し、持続的な水質改善をもたらす可能性があることを明らかにしています。

要約(オリジナル)

Precise robotic weed control plays an essential role in precision agriculture. It can help significantly reduce the environmental impact of herbicides while reducing weed management costs for farmers. In this paper, we demonstrate that a custom-designed robotic spot spraying tool based on computer vision and deep learning can significantly reduce herbicide usage on sugarcane farms. We present results from field trials that compare robotic spot spraying against industry-standard broadcast spraying, by measuring the weed control efficacy, the reduction in herbicide usage, and the water quality improvements in irrigation runoff. The average results across 25 hectares of field trials show that spot spraying on sugarcane farms is 97% as effective as broadcast spraying and reduces herbicide usage by 35%, proportionally to the weed density. For specific trial strips with lower weed pressure, spot spraying reduced herbicide usage by up to 65%. Water quality measurements of irrigation-induced runoff, three to six days after spraying, showed reductions in the mean concentration and mean load of herbicides of 39% and 54%, respectively, compared to broadcast spraying. These promising results reveal the capability of spot spraying technology to reduce herbicide usage on sugarcane farms without impacting weed control and potentially providing sustained water quality benefits.

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