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每小时清除十万株!美国最新激光除草,能拯救我国农药问题吗?
来源: Hi科普啦      时间:2023-08-19 02:17:21

6月中旬,那个 福建老农售卖不合格芹菜获利14元,后被重罚5万元 的新闻曾引起很大轰动。虽然法院最终判定老农不用缴付罚款,但案件背后的农药残留超标问题还是让人深思。

该案中涉嫌超标的芹菜,被检测出了大量的 毒死蜱 成分,属于杀虫剂类农药超标。而根据国内农业相关部门的最新统计显示,在农药残留和超标领域,另一种农药正逐步成为农业面污染的主要来源,它就是除草剂。


(资料图片仅供参考)

目前, 国内除草剂的使用量,占农药使用总量的六成以上 。由此带来的环境污染、对人体危害等问题已是迫在眉睫。

除了危害以外,由于使用除草剂多年, 各类杂草的抵抗力亦越来越强,这就使得农药制造商不得不持续研发配制毒性更强的产品 。如此一来,便形成了一种恶性循环的局面。

好在世界上各农业大国,多年来也一直在思考其他除草方式。这不,美国2021年就研发出了一种激光除草技术。由智能机器人在田间24小时巡逻,再利用激光清除杂草。有报道指,机器人的效率可以达到 每小时清除杂草100000株 。

那么,激光除草技术能否解决农药残留导致的一系列问题?将来它是否能全面替代除草剂,一劳永逸解决杂草问题呢?

回答这两个问题之前,还得先从农药残留导致的危害说起。

我国农药残留情况严重吗?

我国是不折不扣的农药使用大国,近15年来,包括除草剂在内的农药产量在逐年攀升。据统计,2008年,国内各类农药年产量为190.2万吨,两年后产量达到了234.2万吨,到2014年,产量更是达到了惊人的374.4万吨。

使用量之所以会逐年上升,原因大概有这几个方面:

杂草和虫类的抵抗力在不断增强,导致农民对农药的依赖也在不断增加;大量农村劳动力进城务工,农民没有时间像过去那样去除草,而且他们也习惯了更便捷更省力的药物杀虫和除草方式。

除了这两个原因外,还有一个最关键的因素是,蔬菜种植领域过分追求效果和利益,导致农药的使用量在不断增加。从农作物的生长周期看,由于蔬菜生长周期短,防治病虫害及杂草的压力就很大。

尤其是对大规模种植蔬菜、靠销售获利的菜农来说,为了保证蔬菜一茬又一茬的上市,不少菜农根本不在意农药的用量和毒性。由此,便催生出了农药残留和超标的问题。

从有机磷类到有机氯类,再到氨基甲酸酯类农药,菜农在使用这三类农药的时候毫不吝啬。其中使用最多的,又是有机磷类农药占大头,由此产生的残留和超标问题也就相当严重了。

超标和残留的情况,多年来国家也多有治理,目前总体水平控制在了5%以内,不过还是表明情况未得到彻底的根除。

从蔬菜的来源地看,批发市场和农贸市场,残留超标率高于蔬菜的其他来源地。从蔬菜类型来看,人们每天吃到嘴里的各种叶类蔬菜,农药问题最突出也最严重。

上述针对蔬菜的农药都是杀虫类的,除草剂的残留和超标问题,则体现在其他农作物上。玉米、小麦和水稻生长周期长,生长期间田间会出现大量杂草,除草剂此时便粉墨登场了。

除草剂的类型,可以分为触杀型、茎叶处理型、无机除草剂等。从上世纪八十年代开始,除草剂的使用量便逐年增加,时至今日更是居高不下,且超过了其他类型的农药。

这一点,从各类型农药的市场占比就能看出端倪。根据2019年的全球农药市场数据显示,除草剂的市场份额为43%,而杀虫类农药的市场占比为28%。销量上,全球销售额最高的草甘膦,2018年一年的销售额就超过了50亿美元。

从危害上来看,除草剂在农业领域的占比不但越来越高,而且它的残留和毒性问题,也远超杀虫剂。

以苄嘧磺隆为例,它属于内吸型、传导型磺酰脲类除草剂,在全世界范围内被大面积使用。药物在渗入土壤后,便会被农作物吸收进入人类的食物链,此后通过食物、饲料、牲畜等环节产生不良影响。

同样,蔬菜领域的农药残留超标,也是由于 农药无法彻底降解,最终通过食物链传递给了人类 。

残留的农药,会对人体的胆碱酯酶产生抑制作用,进一步会影响神经系统,从而使人出现头痛、倦怠等症状。这些症状还属于轻症,一旦农药残留超标,便会导致严重的食物中毒。

根据统计,我国每年发生30万人次的食物中毒事件,其中因为农药残留超标导致的中毒事件,占比达到了20%。 除了导致直接中毒外,长远来看,目前多种癌症的发病,也跟农药残留超标问题呈正相关。

正因为农药残留超标跟人的健康息息相关,所以公众对这一问题充满了担忧。至于全社会采取的应对策略,目前看来,还是围绕“农药使用”这个前提来做文章的。

比如宣传强调产品质量安全,强化市场监管,建立细化的蔬菜准入制度,持续加强农产品检测体系建设,设立蔬菜认证标志等等。

这些策略不能说不管用,但实际上治标不治本。只要还继续使用农药杀虫除草,这类化学药剂所产生的危害就难以彻底避免。

换言之,要想扭转农药残留和超标的局面,就得有像美国新研发的 激光除草技术 。

机器人激光除草技术的可行性究竟有多高

自从人类学会种植粮食作物,几千年来就一直在和杂草作斗争。古代科技不发达,除草主要靠人工。近代以来随着技术突破,人类发明了割草机,学会了用机械除草。而截止到当下,全世界普遍采用的则是除草剂模式。

如今,随着激光除草技术的出现,在机械除草模式下,这又是人类的一大突破。

该项技术是由美国的Carbon Robotics公司推出的。与其说是机器人,更像是一辆无人驾驶的机械车。

操控机器人的是人工智能,可以根据设定程序,让它在田间自由驰骋。而除草的武器,则由计算机识别仪、高分辨摄像头、激光器构成。

靠着计算机的热能和视觉识别系统,机器人能清晰分辨出杂草和农作物,12个摄像头分布在机械车的各处,能从不同的角度完成识别和探测工作。

一旦地里的杂草被锁定,它便无处遁形了,接下来就是激光武器上场。8件武器同时开火,发射的激光束在一秒内能达到20次。再看杂草,早就化为齑粉了。

根据公司的介绍,激光不会干扰到农作物,也不会影响土壤。每天,一个机器人可以清除90到120亩土地上的杂草。

本质上来看,这种机器人属于机械除草的范畴,最关键的部分是自动识别和人工智能的操控。相比于药物除草,它一劳永逸的解决了除草剂对环境的危害,所以这是该机器人的最大优势。

但如果综合了技术性能、使用地域场景、成本等因素,机器人激光除草技术,眼下还面临着诸多挑战。

首先,技术性能是否可靠,目前还没有大规模的使用情况可供参考。Carbon Robotics公司的设备,是2021年4月才正式推出的,上市时间太短,智能识别和自动操控技术,还有很大的提升空间。

其次,针对不同的使用地域和场景,机器人能否发挥出同样的效果。比如机器人在运作时碰到大雨天气,能否保证准确率,能否确保车轮不会对农作物造成伤害?再比如在大风天气下,激光器的精准度是否会受影响,因为植物晃动,是否会对农作物造成误伤?

根据该公司介绍,机器人重约4.5吨,美国自身拥有大平原,便于使用大型机械。这么沉重的机械,如果是在山地和小地块上使用,它的自动性以及灵敏度能有保证吗?

最后从成本上来看,虽然目前还不清楚一台机器人的具体价格,但考虑到它运用了人工智能和自动驾驶等高新技术,想来它的售价不会低,至少对大多数发展中国家来说,目下可能是承受不起的。

此外根据2021年披露的信息显示,Carbon Robotics公司在当年9月曾获得过一笔2700万美元的投资。能获得千万风投的产品,价格会是一台普通拖拉机的水平吗?

综合上述几种情况来看,只要有一个问题不解决,该机器人的大规模推广就会受挫。说的直白一点,为避免除草剂对环境的伤害而研发机械除草技术,这个大方向是对的。但一项产品能否大规模铺开,可不仅仅只有一个因素在起作用。

对比美国的机器人除草,我国最新自主研发的机械除草技术,推广起来的阻力就要小很多了。

国内有低成本更便于操作的机械除草方法

国内这项机械除草新技术,是由张瑞宏和他的团队研发的。其主要原理是用火攻,在耕作期间对土地中的草种进行火焰封杀。

火攻原料是液化气,中耕机和旋耕机工作期间,用携带的液化气罐直接进行火焰封草即可。此外,技术中运用了北斗导航,工作中可以识别地理信息和行进路径,做到精准化操作。

该项技术自2018年投入试验,当时是在小麦种植区域试验的,根据后来的检测数据显示,杀草率达到了90%,比普通的除草剂还提高了5%。

张瑞宏表示,下一步要在工作机上安装无人驾驶系统,这样就能实现除草无人化,让这一技术变成真正的机器人除草。所用技术和工具极为常见,而且成本也十分低廉。以常规的水稻田来说,除草剂使用每年要在两次以上, 每亩农药成本在40到60元之间 。

再看新的机械除草技术, 拖拉机牵引每亩燃油费为10块,液化气的成本每亩最多为15块 。算起来这比使用除草剂还要便宜。

而且机械除草作业还疏松了土壤,促进了土壤表层肥料向下渗透,有利于农作物根系的发育。

听起来,国内的这项技术,没有美国机器人激光除草那么高大上。但是从推广层面看,无论是技术本身还是操作成本,都要比激光除草“更接地气”。

何况,激光除草听起来高端,但也并非是什么神秘的高科技,我国亦可以使用激光器进行砍树,相关技术已发展到了第四代,可对各类树木进行远距离的精准切割,有效避免了作业风险。

回到机械除草的问题上,目前为了避免除草剂的危害,研发新的机械除草技术,在全世界已经成为一种共识。

用不用别国的技术并不重要,关键要看哪项新技术更便于操作,更有利于大规模的推广。说白了,一项新技术的研发、推广和运用,都要以自己的国情为基准才行。除草技术是如此,其他技术亦如此。

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