Prije više od stotinu godina, u ljeto 1922. godine, avion s opremom za izvođenje zračnih kemijskih radova metodom prskanja protiv štetočina i bolesti poletio je s glavnog aerodroma Khodynka. Uspješni probni letovi označili su početak razvoja poljoprivrednog zrakoplovstva.
Danas je primjena različitih zrakoplovnih sredstava za zaštitu bilja od velike ekonomske važnosti, jer pruža mogućnost:
— daljinsko praćenje poljoprivrednih usjeva u velikim razmjerima;
— mjere zaštite u kratkim poljoprivrednim razdobljima i na teško dostupnim mjestima protiv posebno opasnih štetnika (skakavci, livadski moljci, mišoliki glodavci, koloradske zlatice, kornjače) i bolesti (lisna hrđa, plamenjača, alternarija);
— tretmani kada je tlo jako navlaženo, kada zemaljska oprema ne može ući u polje, posebno kada se bori protiv korova;
— dorada visokih usjeva (kukuruz, suncokret) i sjemenskih usjeva;
— prerada rižinih polja;
- isušivanje;
— obrada usjeva na padinama s nagibom većim od 7 stupnjeva, gdje oprema za prizemno prskanje ne može raditi.
U Sovjetskom Savezu temelj flote poljoprivrednog zrakoplovstva bio je AN-2. Trenutno se razvoj poljoprivredne avijacije kreće prema značajnoj ekspanziji korištenja ultralakih letjelica (ULA) i bespilotnih letjelica (UAV), koje su znatno jeftinije od teških letjelica. U skladu sa Saveznim zrakoplovnim propisima i Zračnim kodeksom Ruske Federacije, ultralaki zrakoplov je zrakoplov (zrakoplov) koji ima:
— najveća težina pri polijetanju ne veća od 495 kg (isključujući zrakoplovnu opremu za spašavanje);
— maksimalna kalibrirana brzina zaustavljanja (minimalna brzina leta) ne veća od 65 km/h.
Bespilotne letjelice (UAV) uključuju vozila čijim letovima upravljaju piloti koji se nalaze izvan letjelice (piloti na daljinu).
Značajke pravilnog načina korištenja UAV-a određene su njegovom maksimalnom težinom pri polijetanju:
- do 250 g - ne podliježu državnoj registraciji ili računovodstvu;
- od 250 g do 30 kg - podliježe obveznoj državnoj registraciji;
- od 30 kg i više - podliježu državnoj registraciji.
Važne prednosti korištenja UAV-a i SLA-a su:
— nema gubitaka od oštećenja usjeva uzrokovanih kotačima ili potrebe za korištenjem voznih staza (u usporedbi s zemaljskom opremom);
— visoka učinkovitost uz smanjene operativne troškove (u usporedbi s teškim zrakoplovima, budući da ti zrakoplovi ne zahtijevaju opremljene zračne luke).
Korištenje bespilotnih letjelica pomaže u rješavanju sljedećih problema:
— dobivanje detaljnih podataka o izradi kartografske podloge za poljoprivredno zemljište i smještaj poljoprivrednih objekata s njihovim točnim koordinatama za planiranje i praćenje tehnoloških procesa poljoprivredne proizvodnje;
— provođenje daljinskog motrenja na temelju multispektralnog snimanja temeljne površine poljoprivrednog zemljišta radi utvrđivanja stanja i razvoja usjeva, predviđanja prinosa na temelju izračuna vegetacijskog indeksa na temelju rezultata spektralnog snimanja i sl.;
— operativni nadzor u stvarnom vremenu nad radom zemaljske opreme i kvalitetom poljoprivrednih radova;
— geokodirano fitosanitarno praćenje poljoprivrednog zemljišta za određivanje razine zakorovljenosti usjeva, prisutnosti štetnika i manifestacija bolesti u ranoj fazi razvoja, uključujući i u latentnom obliku;
Korištenje bespilotnih letjelica za snimanje poljoprivrednog zemljišta iz zraka omogućuje, u usporedbi sa satelitskim snimkama, dobivanje slika veće rezolucije (do jedan centimetar po točki) i, što je najvažnije, omogućuje izvođenje ovog rada u prisutnosti gustog tla. oblaci (snimanje pomoću letjelice u takvim razdobljima je nemoguće).
Zadržimo se detaljnije na fitosanitarnom praćenju usjeva. U posljednje vrijeme obujam upotrebe sredstava za zaštitu bilja u Rusiji u stalnom je porastu: prema statistikama, svakih pet godina od 2010. oni su se udvostručili i 2020. dosegli 221 tisuću tona. Uz sve veći obujam korištenja sredstava za zaštitu bilja, gospodarstva moraju osigurati pravovremeno prikupljanje i obradu podataka o fitosanitarnom stanju poljoprivrednih površina. Bez ovih podataka nemoguće je u kratkom poljoprivrednom roku riješiti probleme tehnološke podrške racionalnoj i sigurnoj uporabi sredstava za zaštitu bilja. Postojeće metode zemaljskog istraživanja trase polja ne omogućuju brzo dobivanje potrebnih informacija u potrebnim količinama. U tom smislu u inozemstvu i kod nas aktivno se radi na razvoju visokoučinkovitih daljinskih metoda za prikupljanje informacija za planiranje i provođenje mjera zaštite bilja. Za operativno daljinsko fitosanitarno praćenje najviše se koriste bespilotne letjelice koje daju geokodirane video, multispektralne i hiperspektralne slike podzemne površine Zemlje.
Treba napomenuti da su već djelomično riješena pitanja korištenja daljinskih metoda za prikupljanje informacija u području suzbijanja korova (određivanje položaja korova na poljima, procjena gubitaka usjeva, kartiranje štetnih zona). U ovom području, u okviru sporazuma o znanstveno-tehničkoj suradnji, istraživanja su provedena uz sudjelovanje stručnjaka iz VIZR-a, Sveučilišta za zrakoplovnu instrumentaciju (Sankt Peterburg), Samarske agrarne akademije i Ptero LLC (Moskva). Pozitivni rezultati dobiveni su korištenjem bespilotnih letjelica za daljinske metode prikupljanja informacija na temelju spektrometrije za procjenu zakorovljenosti usjeva žitarica i sadnica krumpira za više od 20 vrsta korova, uključujući i one štetne kao što je Sosnovskyjev hogweed. Podaci su dobiveni na temelju određivanja i analize spektralnih karakteristika refleksije od kulturnih biljaka i korova u području valnih duljina 300-1100 nm.
Dakle, tijekom studija provedenih za identifikaciju definirajućih značajki na temelju spektralne svjetline refleksije od usjeva i korova, utvrđeni su najinformativniji spektralni podrasponi valnih duljina elektromagnetskog zračenja za korištenje multispektralnog snimanja površine ispod poljoprivrednog zemljišta. koristeći suvremene sustave daljinske detekcije. Analiza spektralnih slika korova i kulturnih biljaka pokazuje da uočavamo karakteristične razlike u dobivenim krivuljama spektralnog sjaja u podpodručjima plavog, zelenog, crvenog i bliskog infracrvenog elektromagnetskog zračenja u bliskom infracrvenom podpodručju valnih duljina.
Teža zadaća za široku primjenu metoda daljinskog istraživanja poljoprivrednog zemljišta je određivanje informativnih znakova biljnih bolesti, i to prije svega u latentnom obliku. To je zbog činjenice da su mnogi informativni znakovi bolesti slični u spektralnoj svjetlini znakovima neinfektivne patologije biljaka koje se proučavaju.
Dobiveni su pozitivni rezultati u određivanju bolesti krumpira i oštećenja biljaka krumpira od koloradske krumpirove zlatice spektroradiometrijom. Koristeći ovu metodu, utvrđeno je da kada su sadnice krumpira zahvaćene plamenjačom (slika 1), trećeg dana nakon infekcije, opažamo naglo smanjenje spektralne svjetline refleksije u usporedbi sa zdravim biljkama, a sedmi dan dan nakon infekcije, vrijednosti spektralne svjetline pokazuju da su biljke gotovo uginule. U ovom slučaju, vrijednost spektralne svjetline u biljkama zahvaćenim kasnom gljivicom je blizu vrijednosti spektralne svjetline refleksije od tla.
Kada je krumpir oštećen koloradskom zlaticom, također opažamo smanjenje spektralne svjetline refleksije za dva do tri puta u usporedbi s biljkama bez oštećenja od štetnika. Slika 2 prikazuje podatke o spektralnoj svjetlini refleksije biljaka krumpira, uzimajući u obzir različite stupnjeve njihovog oštećenja. Dobiveni podaci od velike su važnosti za daljinsku identifikaciju žarišta oštećenja biljaka krumpira koloradskom krumpirovom zlaticom.
Trenutno, na temelju studija provedenih za određivanje informativnih značajki na temelju spektralne svjetline refleksije od zdravih i bolesnih biljaka krumpira, kao i onih oštećenih od Colorado krumpirove zlatice, utvrđeni su najinformativniji spektralni podrasponi valnih duljina elektromagnetskog zračenja za korištenje multispektralne fotografije temeljne površine poljoprivrednog zemljišta korištenjem bespilotnih letjelica i SLA.
Pri određivanju bolesti potrebno je uzeti u obzir rezultate istraživanja Agrofizičkog instituta koji su omogućili određivanje spektralnih karakteristika refleksije biljaka s nedostatkom dušika i vlage u tlu.
Dobiveni rezultati važni su za prepoznavanje informativnih značajki koje omogućuju jasno razlikovanje, pri dešifriranju fitosanitarnog stanja poljoprivrednog zemljišta, biljaka zahvaćenih bolestima i onih s patologijama uzrokovanim nedostatkom mineralne ishrane ili vlage u tlu.
Formiranje biblioteka spektralnih slika bolesti različitih poljoprivrednih kultura, kao i spektralnih slika tih usjeva koji imaju nedostatak mineralne ishrane ili vlage u tlu, omogućit će, na temelju rezultata daljinskog prikupljanja informacija, donošenje informiranih i brzih odluka. stabilizirati fitosanitarnu situaciju u prisutnosti bolesti ili provesti niz agrotehničkih mjera za ublažavanje stresnih situacija na usjevima uzrokovanih drugim čimbenicima.
Sljedeće važno područje korištenja BVS-a je njihovo korištenje za mjere zaštite bilja. Po prvi put, bespilotne letjelice u obliku bespilotnih helikoptera na daljinsko upravljanje počele su se koristiti u Japanu ranih 90-ih za tretiranje rižinih polja pesticidima. Trenutačno u Kini, koja je predvodnik u proizvodnji poljoprivrednih bespilotnih letjelica, površina obrade pomoću bespilotnih letjelica već prelazi nekoliko milijuna hektara. Tržište bespilotnih letjelica dinamično se razvija u cijelom svijetu, obujam korištenja ovih letjelica godišnje se povećava za 400-500%. Prema procjenama stručnjaka, korištenje UAV tehnologije u poljoprivredi u svijetu dosegnut će tržišnu vrijednost od 5,7 milijardi dolara.
Među poljoprivrednim dronovima tržištem dominira kineska tvrtka DJI, a najčešći model je DJI Agras T16.
S obzirom na to da je većina dijelova UAV ovog modela izrađena od kompozitnih materijala, težina uređaja ne prelazi 18,5 kg (bez baterije). S opremom za zaštitu bilja, prilikom punjenja spremnika radnom tekućinom, uzletna težina stroja doseže 41 kg. Kapacitet spremnika radne tekućine je 16 litara kada je krak opremljen s osam mlaznica. Prednost ovog modela drona je što je opremljen radarima, što dramatično smanjuje rizik od sudara s preprekama, a također pruža mogućnost rada noću pomoću reflektora. Optimalna visina leta drona iznad polja je 2,5-3 metra, a po potrebi se uređaj može podići i do 30 metara (maksimalna horizontalna visina leta). Ova visina je neophodna za tretiranje višegodišnjih nasada, biljaka u botaničkim vrtovima i šumama od štetnika i bolesti.
U Ruskoj Federaciji dobiveni su pozitivni rezultati o korištenju BVS-a za suzbijanje mišolikih glodavaca (istraživanje je provedeno uz sudjelovanje VIZR-a i tvrtke Ginus). Terenski testovi daljinskog nadzora i geokodirane primjene rodenticida u jazbinama mišolikih glodavaca pokazali su da je točnost nove tehnologije u usporedbi s ručnom primjenom 91% u odnosu na 97%.
Prikupljena su praktična iskustva u korištenju bespilotnih letjelica za daljinsko praćenje područja rasprostranjenosti svinjske trave Sosnovskog, kao iu korištenju tehnologije prskanja herbicidima protiv ove štetne vrste.
Unatoč pozitivnim rezultatima i izgledima korištenja UAV-a u poljoprivredi, postoje nedostaci, kao i neriješena pitanja u području zakonodavstva i regulatornih dokumenata o njihovoj učinkovitoj i sigurnoj uporabi za daljinsko praćenje i zaštitu bilja, i to:
- visoka cijena UAV-a s rizikom gubitka uređaja tijekom rada;
- zakonska ograničenja uporabe: u većini zemalja svijeta UAV mora biti u vidokrugu operatera tijekom obavljanja posla (udaljenost ne veća od 500 metara);
- potreba za registracijom, registracijom uređaja (u većini zemalja, ako njegova težina prelazi 25 kg) i dobivanjem dozvole za korištenje UAV-a u komercijalne svrhe;
- potreba za dodatnom skupom opremom i kvalificiranim osobljem: za nesmetan i učinkovit rad UAV-a potrebno je imati najmanje tri dodatne baterije i generator za njihovo punjenje; najmanje tri osobe uključene su u servisiranje jednog stroja;
- Veća ovisnost o meteorološkim uvjetima. U vjetrovitom vremenu, upravljanje uređajem je vrlo teško, posebno s jakim bočnim vjetrom;
- nedostatak legaliziranih propisa za korištenje sredstava za zaštitu bilja korištenjem BVS u skladu sa zahtjevima Saveznog zakona br. 109 „O sigurnom rukovanju pesticidima i agrokemikalijama”;
- nedostatak regulatornih dokumenata o sigurnom radu bespilotnih letjelica u poljoprivredi;
- nepostojanje standarda rizika osiguranja pravnih i fizičkih osoba pri korištenju sredstava za zaštitu bilja korištenjem BVS;
- visoka cijena i nedostatak programskih proizvoda za rješavanje problema daljinskog fitosanitarnog monitoringa korova, štetnika i bolesti, uzimajući u obzir ekonomske pragove štetnosti, kao i automatsko dekodiranje njihovih rezultata.
Hitno je potrebno stvoriti regionalne centre za obuku operatera i industrijsko ispitivanje tehnoloških propisa za korištenje bespilotnih letjelica za nadzor i zaštitu bilja.
U sklopu programa digitalizacije poljoprivrede potrebno je ubrzati razvoj velikih baza podataka referentnih uzoraka korova u najosjetljivijoj fazi razvoja za primjenu herbicida i referentnih uzoraka s karakterističnim informativnim znakovima oštećenja glavnih usjeva od štetnika. . Jednako je važno dovršiti formiranje biblioteka spektralnih slika zdravih i bolesnih biljaka, uzimajući u obzir utjecaj razine mineralne ishrane i agroklimatskih parametara.
Anatolij Lisov, voditelj Laboratorija za integriranu zaštitu bilja, Savezna državna proračunska ustanova VIZR, e-mail: lysov4949@yandex.ru