Посев семян с воздуха: методы и технологии восстановления растительности.

Введение

Сев семян с помощью воздушных машин

Аэропосев – это техника посева семян путем распыления их с использованием воздушных механических средств, таких как беспилотник, самолет или вертолет. Если целью является лесовосстановление, то этот метод называется аэролесовосстановлением. Аэропосев считается способом разбросного посева. Он часто используется для распространения различных трав и бобовых культур на больших площадях, нуждающихся в растительном покрове после пожаров. Крупные лесные пожары могут уничтожать обширные территории с растительностью, что приводит к риску эрозии. Проблемы, связанные с прямым разбросным посевом, включают прорастание семян, вредителей и их уничтожение грызунами или другими дикими животными. Пересадка саженцев из питомника в поле – более эффективный метод посева. Аэропосев дает более низкий выход, чем посев с помощью сеялки, и требует на 25–50% больше семян для достижения тех же результатов. Аэропосев также часто используется для посева сидеральных культур. К растениям, которые часто высевают таким способом, относятся многолетние райграсы (Тимофеевка луговая, красный овсянец, мятлик луговой, мятлик обыкновенный), суданская трава, соя, гречиха, волосатый люпин, кукуруза, озимая рожь, озимая пшеница, овес, красный клевер мамонтов или средний, сладкий клевер, берсенский клевер и малиновый клевер (Тимофеевка луговая). Раннее опыление посевов привело к развитию аэропосева. Аэролесовосстановление, разновидность аэропосева, специально предназначенное для восстановления лесных угодий после стихийных бедствий, применялось еще в 1930-х годах. Самолеты использовались для посева горных районов на Гавайях, которые были недоступны для традиционных методов после лесных пожаров. Эти эксперименты были в основном неудачными из-за неэффективного рассеивания семян: семена не приобретали достаточной кинетической энергии для проникновения в почву и, как следствие, подвергались массовому уничтожению. Это, в свою очередь, привело к увеличению популяции грызунов на Гавайях. К 1946 году аэропосев использовался в Орегоне для посева более 500 акров дугласовой пихты и кедра Порт-Орфорда, а также 100 акров лугов и других деревьев, уничтоженных огнем. В 1947 году корпорация Crown Zellerbach засеяла более 1000 акров в Орегоне. Для аэропосева изначально использовались излишки самолетов времен Второй мировой войны, часто использовался открытый двухместный биплан Stearman. Поскольку многие ветераны были обучены пилотированию этих самолетов, это способствовало развитию бизнеса в области авиационных работ. Сегодня профессионалы используют самолеты с турбовинтовыми двигателями и навигацией по GPS для повышения точности. Это была попытка повысить урожайность стандартного аэропосева. Использование семенных шаров вместо простых семян для проведения аэролесовосстановления в Кении, по-видимому, дало положительные результаты. Seedballs Kenya (сотрудничество между Chardust Ltd и Cookwell Jikos) продала и контролировала распространение более 16 миллионов семенных шаров по состоянию на ноябрь 2021 года. Однако, вероятно, что большинство этих семенных шаров распространяются традиционными способами, а не с помощью аэропосева, и нет опубликованных данных, подтверждающих преимущества использования семенных шаров при аэропосеве. Последняя попытка "бомбардировки семенами" была предпринята компанией DroneSeed, основанной в 2019 году. Они утверждают, что разработали запатентованный семенной шар, который способен отпугивать животных от поедания семян и, используя смесь различных семян в одном шаре, максимизировать урожайность посадочных работ. Учитывая направленность этой компании на ликвидацию последствий стихийных бедствий, они не считают саженцевые "дротики" эффективным решением, поскольку "питомники не обладают достаточными мощностями для восстановления лесов после крупных лесных пожаров, особенно повторных". Саженцы будут помещены в прочные и биоразлагаемые контейнеры, которые будут служить снарядами и проникать в землю на высокой скорости. Это, вероятно, гарантирует более высокую урожайность по сравнению с простым аэропосевом или даже "бомбардировкой семенами". Этот проект был разработан в 1999 году компанией Aerial Reforestation Inc. в Ньютоне, штат Массачусетс, на основе первоначальной идеи пилота Джека Уолтерса. Компания планировала использовать военно-транспортные самолеты C-130, традиционно используемые для установки мин на полях сражений. Другие исследователи продолжают изучать потенциал этих "саженцевых дротиков", улучшая их аэродинамические характеристики для достижения лучшего проникновения в почву и, следовательно, более высокой урожайности лесовосстановления. Этот метод обеспечивает наиболее эффективное покрытие большой площади за минимальное время. Он облегчает посев на участках, которые в противном случае было бы невозможно засеять традиционными методами, например, на участках, до которых трудно добраться без использования авиации, или при слишком влажных почвенных условиях. Его можно использовать при уже посеянных сельскохозяйственных культурах. Это важно, если вы живете в регионе с небольшим окном между сбором урожая и окончанием вегетационного периода, поскольку посев сидеральных культур после сбора урожая может привести к плохому укоренению из-за низких температур или недостатка влаги.

Aerial seeding is a technique of sowing seeds by spraying them through aerial mechanical means such as a drone, plane or helicopter. When the purpose is reforestation, it is known as aerial reforestation. Aerial seeding is considered a broadcast method of seeding. It is often used to spread different grasses and legumes to large areas of land that are in need of vegetative cover after fires. Large wildfires can destroy large areas of plant life resulting in erosion hazards. Problems with direct broadcast include germination, pests and seed predation by rodents or other wild animals. Transplanting seedlings from a plant nursery to the field is a more effective sowing technique. Aerial seeding has a low yield and require 25% to 50% more seeds than drilled seeding to achieve the same results. Aerial seeding is also often used to plant cover crops. Some plants often seeded by this method are perennial rye (Timothy, Red Fescue, Red Top, Bluegrass), Sudan grass, soy beans, buckwheat, hairy vetch, corn, cereal rye, winter wheat, oats, mammoth or medium red clover, sweet clover, berseem clover and crimson clover (Timothy). This early crop dusting led to aerial seeding. Aerial reforestation, a type of aerial seeding, specifically to repopulate forest land after some type of disaster was being used as early as the 1930s. Planes were used to seed mountain areas in Honolulu that were inaccessible to traditional methods after forest fires. These experiments were largely unsuccessful, because of poor seed dispersal: seeds failed to obtain enough kinetic energy to enter the soil and as a result were massively predated. This in turn generated an infestation of rodents in Hawaii. By 1946 aerial seeding was being used in Oregon to seed more than 500 acres of Douglas fir, and Port Orford cedar as well as 100 acres of grassland and other trees that were burned by fire. In 1947 the Crown Zellerbach Corporation seeded over 1000 acres in Oregon. Surplus planes from World War II were initially used for aerial seeding, with the open cockpit Stearman biplane used frequently. Because many veterans were trained to fly these planes, this led the way for many people to develop a business around aerial applications. Today professionals use planes powered by turboprop engines and are navigated by GPS for better accuracy. This was an attempt to improve the yield of standard aerial seeding. The use of seed balls, instead of simple seeds, to perform aerial reforestation in Kenya seems to have produced desirable results. Seedballs Kenya (a collaboration between Chardust Ltd and Cookwell Jikos) has sold and overseen distribution over 16 million seedballs, as per November 2021. It is likely, though, that the majority of these seed balls are deployed traditionally instead than via aerial seeding and there is no published data to support the benefits of using seed balls via aerial seeding. The most recent attempt at seed bombing was performed by DroneSeed, a company that opened in 2019. They claim to have devised a proprietary seed bomb that is able to deter animals from eating the seeds and, by using a mix of different seeds in the same bomb, to maximize the yield of the tree planting operations. Given the focus of this company on disaster relief, they have considered sapling darts not to be an effective solution since "nursery suppliers lack capacity to reforest after sizeable wildfires — especially repeat fires." Saplings would be encased in sturdy and biodegradable containers which would work as projectiles and pierce the ground at high velocity. This would likely guarantee a better yield when compared to simple aerial seeding or even seed bombing. This project was being developed in 1999 by a company called Aerial Reforestation Inc, in Newton, Massachusetts, based on an original idea by pilot Jack Walters. The company was planning to use military transport aircraft C 130, traditionally used to lay out landmines on combat fields. Other researchers are still investigating the potential of these "aerial sapling darts", by improving their aerodynamics to achieve better soil penetration and therefore higher reforestation yields. It achieves the most efficient coverage of a large area in the least amount of time. It facilitates seeding in areas that otherwise would be impossible to seed with traditional methods, such as land that is too hard to reach by non aircraft or ground conditions being too wet. It may be used when existing crops are already planted. This is important when living in an area where there is a small window between harvesting the crop and the end of the growing season, because seeding cover crops after harvest can cause poor stand establishment due to cold temperatures or moisture.

Условия почвы

Влажность почвы играет важную роль в успешности авиационного посева. Для обеспечения достаточной влажности почвы для прорастания и укоренения семян необходимо, чтобы верхние 1,25 – 2,5 см почвы были влажными. Эти условия должны быть соблюдены во время посева или в течение 10 дней после него. Если требуемая влажность почвы отсутствует в это время, семена могут стать добычей для насекомых и других животных. Наряду с влажностью почвы, состояние поверхности также играет ключевую роль в успешности авиационного посева и укоренения семян. В Кении испытывается использование парапланов, что обещает высокие темпы лесовосстановления благодаря низкой стоимости, малой скорости и высоте, даже если скорость разбрасывания семян, вероятно, будет значительно ниже, чем при использовании более крупных самолетов.