Precision Robotic Spot-Spraying: Reducing Herbicide Use and Enhancing Environmental Outcomes in Sugarcane

要約

正確なロボット雑草制御は、精密農業において重要な役割を果たします。
農業の管理コストを削減しながら、除草剤の環境への影響を大幅に軽減するのに役立ちます。
この論文では、コンピュータービジョンとディープラーニングに基づいたカスタム設計のロボットスポットスプレーツールが、サトウキビ農場での除草剤の使用を大幅に削減できることを実証します。
雑草制御の有効性、除草剤の使用の減少、および灌漑流出の水質改善を測定することにより、産業標準の放送スプレーとのロボットスポットスプレーを比較するフィールドトライアルの結果を提示します。
25ヘクタールのフィールドトライアルにわたる平均結果は、サトウキビ農場でのスポットスプレーが放送スプレーと同じくらい効果的であることを示しており、除草剤の使用が雑草密度に比例して35 \％減少します。
雑草圧力が低い特定の試験ストリップの場合、除草剤の使用量が最大65％減少しました。
噴霧後3〜6日後の灌漑誘発流出の水質測定では、放送噴霧と比較して、それぞれ39％および54 \％の平均濃度と平均除草剤の平均濃度と平均負荷が減少しました。
これらの有望な結果は、雑草防除に影響を与えず、持続的な水質の利益を提供することなく、サトウキビ農場での除草剤の使用を減らすためのスポット散布技術の能力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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