Producenter av landskapsträd, buskar, vinstockar och perenner, som alla är kända som plantskolor, är redo att anta en branschomfattande förändring som kommer att gynna hela samhället. Forskare vid University of Tennessee Institute of Agriculture är bland de jordbruksforskare som hjälper till att testa en nyutvecklad teknik som gör det möjligt för producenter att använda avsevärt minskade mängder bekämpningsmedel för att producera sina grödor.

Tekniken involverar revolutionerande ny sprutteknik som använder en laser, sensorer och munstycken med variabel hastighet tillsammans med en komplex algoritm som gör att sprutan kan "se" en växt, upptäcka dess storlek, form och densitet och applicera sedan precis rätt mängd bekämpningsmedel som behövs i realtid. Kallas intelligent sprayteknik, plantskoleägare kan snart köpa utrustning som kan minska deras kostnader för bekämpningsmedel med så mycket som $230 per hektar produktion och säsong. Ännu bättre, tekniken är redan tillgänglig som en eftermontering av deras befintliga sprayutrustning, vilket minskar initialkostnaderna för att använda tekniken.

Inte bara kommer intelligent sprayteknik att spara tillverkare tusentals dollar, det kommer att minska mängden framtida bekämpningsmedel som appliceras över hela miljön med otaliga mängder. Nationell, plantskolors produktion bidrar med mer än 4,2 miljarder dollar till ekonomin.

"Detta är ett bra exempel på multistatlig och multidisciplinär forskning som leder till transformativa förändringar inom jordbruket, " säger Amy Fulcher, en docent vid UT Institutionen för växtvetenskaper. Fulchers kompetensområde är hållbar prydnadsväxtproduktion och landskapsskötsel. Tillsammans med David Lockwood, professor i växtvetenskap, Fulcher är spjutspetsarna för UTIA:s deltagande i denna USDA National Institute of Food and Agriculture-insats som är möjlig genom Specialty Crop Research Initiative.

Arbetet med det första av två bidrag påbörjades 2009, med det andra anslaget finansierar forskning från 2015—2020. När det är klart, UTIA:s ansträngningar kommer att ha uppgått till nästan $435, 000. I studien deltar också Lauren Fessler vid UT-avdelningen för växtvetenskaper och Wesley Wright på UT-avdelningen för biosystemteknik och markvetenskap. Forskare från andra stater med stor plantskola, frukt- eller nötproduktionsindustrier, inklusive Ohio State University, Oregon State University, Clemson University och Texas A&M University, är också involverade i projektet. Heping Zhu, USDA-ARS, samordnar det övergripande projektet.

I nyligen genomförda studier som applicerades av den intelligenta sprutan i april, maj och juni, när träden blev allt tätare, minskade bekämpningsmedelsvolymen med 70, 66, och 65 procent jämfört med en applikation på 50 gallon per hektar. Även om växtsäsongen har nått sitt slut för 2018, växtproduktion och underhåll fortsätter året runt. "När växterna är vilande ser vi förstorade besparingar, " säger Fulcher. Forskningen indikerar att under vilande oljetillämpningar appliceras en femtedel till en åttondel av volymen bekämpningsmedel med hjälp av den intelligenta sprayteknologin. Ett uttalat mål i början av projektet var att minska överapplicering och osäkerhet i samband med nuvarande bekämpningsmedel leveranssystem som används vid produktion av specialgrödor.

Ytterligare resultat från testning av tekniken indikerade att avdrift från bekämpningsmedelstillämpningar kan minskas med så mycket som 87 procent och sprutförlust till marken med 63 procent till så mycket som 93 procent, allt utan att förlora bekämpningsmedelseffekt.

I Tennessee testas eftermonterade sprutor vid Hale and Hines Nursery i Warren County och Oren Woodens Apple House i Bledsoe County.

"Att se tekniken i aktion är verkligen intressant, " säger Fulcher. "Varje gång jag demonstrerar det för grupper av förlängningsagenter eller odlare, omedelbart är de tysta och börjar spela in det med sina telefoner. Jag har bokstavligen hört ett flämtande från en skara plantskolor när de såg molnet av bekämpningsmedel dyka upp från en traditionell luftsprängningsspruta och röra sig över fältet jämfört med den synbart mycket lättare, mer riktad applikation från prototypsprutan."

Plantskolaproducenten James Hines håller med. "Varje gång jag ser tillbaka och ser att tipsen knäpper av och på, Jag tycker att det är det coolaste någonsin! Det har förmodligen sparat oss 60 procent på kemikalier med lika bra eller bättre kontroll. Det träffar varje växt och inget annat, " han säger.

Smarta guidade system, en leverantör av precisionsjordbruk, fick nyligen licens för att kommersialisera tekniken och tar emot förbeställningar från tillverkare för eftermonteringssatser som kommer att finnas tillgängliga i februari.

Fulcher tror att den nya spraytekniken har konsekvenser utöver plantskolaproduktion. "Jag tror verkligen att tekniken kommer att revolutionera användningen av bekämpningsmedel inom jordbruket, " hon säger.

I oktober, Fulcher var värd för en demonstration av tekniken i aktion på Hale and Hines Nursery under en branschutbildningsturné vid International Plant Propagators' Society Southern Region Annual Conference i Chattanooga, Tennessee.