科技如何保护粮食作物免受数十年来最严重的蝗虫袭击

发布者:网站管理员
发布时间:2020-10-02 22:09
分类:全部资讯 农业科技 最新动态
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2020年在非洲爆发蝗灾,英国资助肯亚智慧农业技术与硬体设备,以卫星数据与超级电脑的辅助追踪蝗虫动态,并且再依据天气预报,预测蝗虫未来的走向,向预警范畴的国家提供蝗灾警报;无人机除了可监控蝗虫动态,也能喷洒农药歼灭蝗虫,以科技保护农业并稳定粮食供应。


  2020年在非洲国家,如肯亚和索马利亚,爆发50年来最严重的蝗灾。过去两年中,极端气候和气候变迁被认为是造成炎热与潮湿环境的原因,使其有利于蝗虫大量繁殖。根据估计,一群沙漠飞蝗平均一天吃掉约2,500人的粮食,以至于影响贫穷农民的生计,并增加了本已相当脆弱地区的饥饿风险。虽然处理蝗虫侵袭并控制蝗虫群不容易,但是可借由现代技术,如超级电脑和无人机的辅助以解决该问题。

超级电脑:预测蝗虫群的发生和运动

  蝗虫群每天最多移动150公里,因此难以从地面上监控移动路径。根据这项问题,来自英国资助肯亚的超级电脑即可解决,其使用卫星数据来追踪蝗虫群的动态,可得知如衣索比亚和索马利亚的营养与成熟期作物(高粱及玉米)受到最严重破坏。除此之外,这项追踪蝗虫技术还有预测多种天气条件的功能,如大风、降雨和湿度,因此可预测出蝗虫群下个目的地。英国国际发展部部长—Anne-Marie Trevelyan表示随着温度升高和旋风的增加促使了这些侵扰,英国正加紧帮助这些脆弱的地区以应对气候变迁造成的灾难性影响。此外,英国向联合国呼吁提供500万英镑以帮助脆弱的地区,如肯亚、索马利亚、衣索比亚、苏丹、南苏丹、厄利垂亚、吉布地和坦尚尼亚,使其能受惠于超级电脑,从而保护78,000公顷的土地。

无人机:在田间追踪和喷洒蝗虫群

  无人机在监视蝗虫群及潜在觅食场域中发挥关键作用,其中,固定翼无人机是用以监视或发现新契机的理想选择,旋翼无人机则用来空中定点拍照或喷洒农药。然而,旋翼无人机因需有承载专门喷洒大量农药的能力而导致喷洒范围受到限制,且当无人机航行在密集的蝗虫群时,其螺旋桨易受到损害。尽管无人机仍有改善的空间,但已是不可或缺的工具,印度民航部于2020年授予农业和农民福利部“有条件豁免”之命令,即可使用无人机对抗蝗虫,另外,也利用车辆与直升机来喷洒农药以展开反蝗虫行动。报导指出,印度受蝗灾影响的地区,如拉加斯坦邦、旁遮普邦,甚至部分的中央邦皆受惠于无人机的使用,其可喷洒于高大的树木及其他人们难以进入的地区,此方法比传统防御的方法—敲击板子制造噪音来得有效率。另外,中国农业农村部捐赠了12架DJI设计的T16高科技农用无人机,其也加入对抗巴基斯坦边境的沙漠飞蝗行动。该无人机每小时可喷洒杀虫剂于10公顷农田中,这较标准版的旋翼无人机要多,且操作人员无需在现场即可同时控制五台无人机。

将大黄蜂变成无人机的新技术

    一般而言,无人机通常平均飞行时间为20分钟,因维持机翼旋转需要大量能量,若要维持长时间的飞行,也代表需要更大、更重的电池;而无人机越小,飞行时间也越短,这样的能量需求使得无人机应用尚无法摆脱尺寸限制。

  现在美国华盛顿大学(University of Washington)发掘一个既强大又轻便的动力源—昆虫,足以让无人机持续约七个小时的飞行时间,并将其称为Living IoT。这是一个飞行无线平台,包含感测器、无线通讯和定位追踪器,可搭载于活体昆虫而昆虫于田间飞行时便可同时监测温度、湿度、光照强度或作物健康状况。

  由于昆虫本身已具飞行能力,因此只需搭配可持续七个小时的微型充电电池(约重70毫克)即可,整体元件仅需数美元,重量仅为102毫克,约为7粒生米的重量。而大黄蜂(bumblebee)可承受与自身体重相等的重量,一只蜂约重113毫克,且体型较大,能够携带团队开发的微型电池,因此受到青睐。除此之外,与一般无人机不同,蜜蜂能够飞行数小时,也具有电子零件无法达成的特质;一般无人机就只是随意在田间飞行,但蜜蜂会受特定物质吸引,所以除了能以此监控环境外,还可以更加了解蜜蜂的行为模式。

  为了追踪蜜蜂,研究人员在足球场上设置了四个天线基地,利用蜜蜂身上的接收器的信号强度及蜜蜂与基地站之间的角度差进行三角测量,最远可以侦测到距离天线外80公尺的地方(约四分之三个足球场),而蜜蜂通常飞行距离为百米内,故可完全掌握讯号位置;当蜜蜂返回蜂巢过夜时,电池便会重新充电并上传数据。安装或取下零件时只要将蜜蜂装在罐子里,再放入冰箱模拟冬眠时的温度,减少其活动力,便可轻松完成,且整个过程并不会伤害到蜜蜂。通过感测器,我们更可以了解蜜蜂的野外行为,理解为何蜂群数量会下降。

  研究团队计划在ACM MobiCom 2019上展示他们的研究成果,但这并非团队第一次进行无人机研究的发表,过往曾推出RoboFly,这是一种由雷射光驱动的昆虫机器人,透过雷射光投射能量给机器人上方的光伏电池并转换成足够的电力。而RoboFly的飞行模式可以进行人为控制,或许有一天能够应用于侦测气体外泄、检测植物病虫害,或进入狭小空间中寻找灾难幸存者。



  农药的使用始终涉及健康和永续性的问题,巴基斯坦近期发起了有机蝗虫防治计划,即以每公斤20卢比(等同于12美分)的价格让人民在夜间收集昆虫以获得报酬,并将捕获之昆虫交给巴基斯坦最大的动物饲料制造商Hi-Tech Feeds,以取代鸡饲料中10%的大豆,因此,使用昆虫于动物饲料中呈增长的趋势。然而,根据预测,第二波蝗灾造成的冲击恐将更大,因此,东非、中东和西南亚地区的国家都处于高度戒备状态。若气候变迁使蝗灾变成新常态性问题,那么人们势必需要科技与更多的方法来控制种群并保护世界上宝贵的粮食供应端。
文章来源: ASTD https://t.cn/A6byMJz5
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