La dependencia del control de malezas herbicidas ha dado como resultado la evolución generalizada de poblaciones de malezas resistentes a herbicidas (Boutsalis et al., 2012; Broster et al., 2013; Owen et al., 2014). Las regulaciones cambiantes y los costosos costos de desarrollo de herbicidas, combinados con la amenaza perenne de la resistencia a los herbicidas, aseguran que el control de malezas efectivo en el futuro dependa de la inclusión de tecnologías alternativas de control de malezas en los programas de manejo de malezas.
Las técnicas físicas de control de malezas estaban en uso mucho antes de que se introdujeran los herbicidas y el desarrollo de nuevas opciones ha continuado durante la era de los herbicidas. Sin embargo, la mayoría de estas nuevas tecnologías no se han adoptado, principalmente debido al costo, la velocidad de operación y la adecuación a los nuevos sistemas agrícolas. La introducción de tecnologías de detección y activación de malezas crea la oportunidad de apuntar a malezas individuales, es decir, manejo de malezas específico del sitio. Esto aumenta enormemente la posible rentabilidad de muchas técnicas direccionales de control físico de malezas en los sistemas de cultivo de conservación.
Comparación de tecnologías físicas de control de malezas
Existe una amplia gama de opciones efectivas de control físico de malezas con una capacidad probada para controlar las malezas. La mayoría de estos no se han comercializado y la evidencia de su eficacia se relaciona con los hallazgos de la investigación, lo que dificulta las comparaciones de costo-efectividad. Si bien las entradas y los métodos de control difieren significativamente entre las opciones de control físico, todos los sistemas comparten un valor de requerimiento de energía para la activación y el uso. Por lo tanto, la energía requerida para el control efectivo de malezas puede ser un enfoque razonablemente preciso para comparar la eficiencia y la eficacia de los sistemas de control físico sobre la base de la energía consumida por maleza o hectárea.
Los requerimientos de energía directa para el control de plántulas de malezas de dos hojas se estimaron a partir de informes publicados sobre la eficacia del control de malezas de una amplia gama de técnicas físicas de control de malezas (Tabla 1). Para determinar el requerimiento de energía por unidad de área, se eligió una densidad de malezas de 5.0 plantas m -2 para representar una densidad de malezas típica en los campos de cereales australianos, según los resultados de una encuesta reciente de productores de cereales australianos (Llewellyn et al., 2016) .
Control de malezas por difusión
El control de malezas al voleo se define como el uso indiscriminado de un método de control en todo el potrero cuando se controlan las malezas dentro de los cultivos o en situaciones de barbecho.
Control químico de malezas
Los herbicidas son la forma más utilizada de control de malezas en los sistemas de cultivo mundiales principalmente debido a su alta eficacia y confiabilidad. Los herbicidas son altamente rentables y tienen un costo energético relativamente bajo de aproximadamente 220 MJ ha -1 , que cubre la fabricación y aplicación. Es importante destacar que los herbicidas siguen siendo la única opción de control de malezas al voleo que proporciona un control de malezas en el cultivo altamente selectivo y, por lo tanto, han sido fundamentales para la adopción de sistemas de cultivo de conservación altamente productivos. Ninguna otra forma de control de malezas actualmente disponible ofrece una eficacia de control de malezas similar con una seguridad de cultivo equivalente.
Control físico de malezas
Históricamente, se dependía de la labranza para el control de malezas, así como para la preparación del lecho de siembra, y sigue utilizándose ampliamente en los sistemas de cultivo mundiales a pesar de la gran dependencia de los herbicidas. Como grupo, las opciones basadas en la alteración del suelo son la forma de control físico de malezas más eficiente desde el punto de vista energético (Tabla 1) sin aportes de energía adicionales además de los requisitos de fuerza de tiro. La labranza actúa para controlar las malas hierbas arrancando plantas, cortando raíces y brotes y / o enterrando las plantas. En consecuencia, la eficacia y el impacto de este enfoque dependen de la lluvia y la humedad del suelo. El control efectivo solo se puede lograr cuando las malezas alteradas se exponen a un ambiente de secado después de la operación de labranza. Aunque la labranza puede ser una opción de control de malezas altamente efectiva, la alteración del suelo involucrada no es compatible con los sistemas de cultivo de conservación y,
Hay un grupo de tecnologías térmicas de control de malezas (flameado, espumación de agua caliente y vapor, etc.) que utilizan energía química o eléctrica que se puede utilizar para el control de malezas al voleo (Tabla 1). En comparación con la labranza y las opciones basadas en herbicidas, estos enfoques son considerablemente más costosos desde el punto de vista energético. Con requisitos de energía de 100 a 1000 veces más altos, no es sorprendente que estas tecnologías no hayan sido ampliamente adoptadas para su uso en sistemas de cultivo a gran escala, aunque en operaciones más intensivas se usa el flameado hasta cierto punto.
Tabla 1. Estimaciones del requerimiento total de energía para las opciones físicas de control de malezas actualmente disponibles para aplicaciones al voleo. Las estimaciones se basan en el control de malezas de dos hojas presentes
en 5 plantas m -2 .
Método de control de malezas
Consumo de energía
(MJ ha -1 )
Acolchado de plástico
3
Rastra de dientes flexibles
4
Cultivador de barrido
11
Azada rotativa
13
Acolchado orgánico
dieciséis
Deshierbe de varillas
18
Rastra de dientes de resorte
22
Desyerbador de cestas
29
Grada de rodillos
29
Segadora de discos
31
Grada de discos en tándem
36
Segadora de mayales
57
Grada de discos offset
64
UV
1701
Llameante
3002
Infrarrojo
3002
Agua caliente
5519
Espuma caliente
8339
Vapor
8734
Congelación
9020
Aire caliente
16902
Microondas
42001
Control de malezas específico del sitio
La oportunidad de ahorros de costos sustanciales y la introducción de tácticas novedosas están impulsando el futuro del control de malezas hacia el manejo de malezas específico del sitio. Este enfoque es posible gracias a la identificación precisa de malezas en los sistemas de cultivo que utilizan visión artificial que normalmente incorpora inteligencia artificial. Una vez identificadas, estas malezas se pueden controlar mediante la aplicación estratégica de tratamientos de control de malezas. Este enfoque de precisión para el control de malezas crea el potencial de ahorros de costos sustanciales (hasta el 90%) y la reducción de los impactos ambientales y fuera del objetivo (Keller et al., 2014). Más importante aún para la sostenibilidad del control de malezas, el manejo de malezas específico del sitio crea la oportunidad de utilizar opciones alternativas de control de malezas físicas que actualmente no son adecuadas para el uso de todo el potrero.
La detección precisa de malezas permite que los tratamientos físicos de control de malezas se apliquen específicamente a la maleza objetivo. A medida que los procesos de identificación de malezas se desarrollan para incluir especies de malezas, tamaño y etapa de crecimiento, existe la posibilidad de que algunos enfoques (como deshierbe eléctrico, microondas y láseres) se apliquen a una dosis letal prescrita. Esto reduce drásticamente la cantidad de energía necesaria para un control eficaz de las malas hierbas (Tabla 2). Por ejemplo, el microondas, como el tratamiento de control de malezas más costoso en energía como tratamiento al voleo (42.001 MJ ha -1 ), requiere sustancialmente menos energía cuando se aplica directamente a las malezas objetivo (3.4 MJ ha -1 ). Así, aunque se esté controlando el mismo número de malezas (5 plantas m -2) la focalización específica de estas malas hierbas da como resultado una reducción del 99% en los requisitos energéticos.
La identificación precisa de malezas permite el uso de tecnologías alternativas de control de malezas que no son adecuadas en la práctica para su uso como tratamientos completos para el potrero. Por ejemplo, los láseres suelen ser un haz de luz estrecho que se enfoca en un objetivo puntual. En un enfoque de manejo de malezas específico del sitio con identificación y activación de malezas de alta precisión, los láseres se pueden enfocar con precisión en los puntos de crecimiento de las malezas específicas, concentrando el daño térmico. Al reducir el área tratada de la maleza, las pérdidas fuera del objetivo se reducen aún más, lo que permite ahorros de energía adicionales.
Tabla 2. Estimaciones del requerimiento total de energía para las opciones físicas de control de malezas cuando se utilizan para el tratamiento de control de malezas específico del sitio. Las estimaciones se basan en el control de malezas de dos hojas presentes en 5 plantas m -2 .
Método de control de malezas
Consumo de energía
(MJ ha -1 )
Radiación solar concentrada
0.0
Corte preciso
0,01
Tracción
0,01
Electrocución: descarga de chispa
0,1
Pirólisis láser Nd: YAG IR *
0,7
Cavar
1.3
Corte por chorro de agua
1.4
Estampado
2.1
Pirólisis láser Nd: YAG IR *
2.5
Microondas
3.4
Arena abrasiva
10
Pirólisis con láser de tulio *
12
Corte por láser CO 2 *
40
Llamas dirigidas
46
Electrocución: contacto continuo
47
Pirólisis láser Nd: YAG *
70
Pirólisis láser de CO 2 *
78
Corte láser Nd: YAG UV *
115
Espuma caliente
117
Pirólisis con láser de diouro *
119
Corte por láser Nd: YAG IR *
190
Agua caliente dirigida
503
* Diferentes sistemas de desmalezado láser
Conclusiones
Al utilizar los requisitos de energía como un campo de juego nivelado para la comparación, las diversas eficiencias de cada método de control se hicieron más evidentes. Además, este enfoque permitió una mejor comprensión de las oportunidades específicas del sitio para el control físico de malezas. La focalización de tratamientos en plantas individuales resulta en ahorros de energía significativos y hace que las opciones antes imprácticas en una base de transmisión estén disponibles para su uso en una base específica del sitio. Las oportunidades aquí son inmensas para el manejo futuro de las malas hierbas problemáticas.