Mahigit isang daang taon na ang nakalilipas, noong tag-araw ng 1922, isang sasakyang panghimpapawid na may kagamitan para sa pagsasagawa ng aerial chemical ay gumagana sa pamamagitan ng pag-spray laban sa mga peste at sakit mula sa Khodynsky metropolitan airfield. Ang matagumpay na mga pagsubok na flight ay minarkahan ang simula ng pag-unlad ng agrikultura aviation.
Ngayon, ang paggamit ng iba't ibang paraan ng aviation para sa proteksyon ng halaman ay may malaking kahalagahan sa ekonomiya, dahil nagbibigay ito ng posibilidad ng:
— malakihang malayuang pagsubaybay sa mga pananim na pang-agrikultura;
- mga hakbang sa proteksiyon sa maikling panahon ng agro-term at sa mga lugar na mahirap maabot laban sa mga partikular na mapanganib na peste (balang, moth ng parang, daga na parang daga, Colorado potato beetle, mapaminsalang pagong) at mga sakit (brown rust, late blight, alternariosis);
- pagbubungkal na may malakas na kahalumigmigan ng lupa, kapag ang mga kagamitan sa lupa ay hindi makapasok sa bukid, lalo na sa paglaban sa mga damo;
– pagproseso ng matataas na pananim (mais, mirasol) at paghahasik ng mga pananim na binhi;
— pagproseso ng mga palayan;
- mga pagpapatuyo;
– pagproseso ng mga pananim sa mga slope na may slope na higit sa 7 degrees, kung saan hindi maaaring gumana ang kagamitan sa pag-spray sa lupa.
Sa Unyong Sobyet, ang batayan ng agricultural aviation fleet ay ang AN-2. Sa kasalukuyan, ang pag-unlad ng agricultural aviation ay lumilipat patungo sa isang makabuluhang pagpapalawak ng paggamit ng ultralight aircraft (ALVs) at unmanned aerial vehicles (UAVs), na mas mura kaysa sa mabibigat na sasakyang panghimpapawid. Alinsunod sa Federal Aviation Rules at Air Code ng Russian Federation, ang isang apparatus (sasakyang panghimpapawid) ay tinatawag na ultralight kung mayroon itong:
- maximum na takeoff weight na hindi hihigit sa 495 kg (hindi kasama ang aviation rescue equipment);
- maximum calibration stall speed (minimum flight speed) hindi hihigit sa 65 km/h.
Kabilang sa mga unmanned aerial vehicle (UAV) ang mga sasakyan na ang mga flight ay kinokontrol ng mga piloto na nasa labas ng board (mga panlabas na piloto).
Ang mga tampok ng tamang mode ng paggamit ng UAV ay tinutukoy ng maximum na bigat ng pag-alis nito:
- hanggang sa 250 g - ay hindi napapailalim sa pagpaparehistro o accounting ng estado;
- mula 250 g hanggang 30 kg - ay napapailalim sa mandatoryong accounting ng estado;
- mula sa 30 kg at higit pa - ay napapailalim sa pagpaparehistro ng estado.
Ang mahahalagang bentahe ng paggamit ng UAV at ALS ay:
— walang mga pagkalugi mula sa pinsala sa mga pananim sa pamamagitan ng mga gulong o ang pangangailangang gumamit ng mga tramline (kung ihahambing sa kagamitan sa lupa);
- mataas na kahusayan habang binabawasan ang mga gastos sa pagpapatakbo (kumpara sa mabibigat na sasakyang panghimpapawid, dahil ang mga sasakyang panghimpapawid na ito ay hindi kailangang magkaroon ng mga kagamitan sa paliparan).
Ang paggamit ng mga unmanned aerial na sasakyan ay nakakatulong sa paglutas ng mga sumusunod na gawain:
- pagkuha ng detalyadong impormasyon sa paglikha ng isang cartographic na batayan ng agrikultural na lupain at ang paglalagay ng mga bagay na pang-agrikultura sa kanilang eksaktong mga coordinate para sa pagpaplano at pagkontrol sa mga teknolohikal na proseso ng produksyon ng agrikultura;
– pagsasagawa ng malayuang pagsubaybay batay sa multispectral imaging ng pinagbabatayan na ibabaw ng lupang pang-agrikultura upang matukoy ang kondisyon at pag-unlad ng mga pananim, hulaan ang mga ani batay sa pagkalkula ng index ng vegetation batay sa mga resulta ng spectral imaging, atbp.;
– real-time na kontrol sa pagpapatakbo sa pagpapatakbo ng kagamitan sa lupa at ang kalidad ng gawaing agroteknikal;
– geocoded phytosanitary monitoring ng mga lupang pang-agrikultura upang matukoy ang antas ng weediness ng mga pananim, ang pagkakaroon ng mga peste at mga pagpapakita ng mga sakit sa isang maagang yugto ng pag-unlad, kabilang ang sa isang nakatagong anyo;
Ang paggamit ng UAV para sa aerial photography ng lupang pang-agrikultura ay nagbibigay, kumpara sa mga imahe ng satellite, pagkuha ng mga imahe na may mas mataas na resolution (hanggang sa isang sentimetro bawat punto) at, pinaka-mahalaga, ginagawang posible na isagawa ang mga gawaing ito sa pagkakaroon ng siksik mga ulap (imposible ang pagbaril gamit ang spacecraft sa mga ganitong panahon ).
Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang pagsubaybay sa phytosanitary ng mga pananim. Kamakailan lamang, ang dami ng paggamit ng mga produktong proteksyon ng halaman sa Russia ay patuloy na lumalaki: ayon sa mga istatistika, bawat limang taon, simula 2010, sila ay nadoble at noong 2020 ay umabot sa 221 libong tonelada. Sa paglaki ng paggamit ng mga produktong proteksyon ng halaman, kailangang tiyakin ng mga sakahan ang agarang pagkolekta at pagproseso ng impormasyon sa kondisyon ng phytosanitary ng mga patlang ng agrikultura. Kung wala ang impormasyong ito, imposibleng malutas ang mga problema ng teknolohikal na suporta para sa makatwiran at ligtas na paggamit ng mga produktong proteksyon ng halaman sa isang maikling panahon ng agrikultura. Ang mga umiiral na pamamaraan ng inspeksyon ng ruta sa lupa ng mga patlang ay hindi nagpapahintulot sa pagkuha ng kinakailangang impormasyon nang mabilis at sa tamang dami. Kaugnay nito, ang trabaho ay aktibong isinasagawa sa ibang bansa at sa ating bansa upang bumuo ng mataas na pagganap ng mga malalayong pamamaraan para sa pagkuha ng impormasyon para sa pagpaplano at pagsasagawa ng mga hakbang sa proteksyon ng halaman. Para sa operational remote phytosanitary monitoring, ang mga unmanned aerial na sasakyan ay pinakamalawak na ginagamit, na nagbibigay ng geocoded na video, multispectral at hyperspectral na mga larawan ng pinagbabatayan ng ibabaw ng Earth.
Dapat tandaan na ang mga isyu sa paggamit ng malalayong paraan ng pagkuha ng impormasyon sa larangan ng pagkontrol ng damo (pagtukoy sa lokasyon ng mga damo sa bukid, pagtatasa ng mga pagkalugi ng pananim, pagmamapa ng mga zone ng pinsala) ay bahagyang nalutas na. Sa lugar na ito, sa loob ng balangkas ng isang kasunduan sa pang-agham at teknikal na kooperasyon, ang pananaliksik ay isinagawa kasama ang pakikilahok ng mga espesyalista mula sa VIZR, ang Unibersidad ng Aerospace Instrumentation (St. Petersburg), ang Samara Agrarian Academy at Ptero LLC (Moscow). Ang mga positibong resulta ay nakuha mula sa paggamit ng BVS para sa malalayong paraan ng pagkuha ng impormasyon batay sa spectrometry upang masuri ang infestation ng mga pananim ng butil at pagtatanim ng patatas para sa higit sa 20 uri ng mga damo, kabilang ang isang mapanganib na tulad ng hogweed ni Sosnowsky. Ang data ay nakuha batay sa pagpapasiya at pagsusuri ng mga spectral na katangian ng pagmuni-muni mula sa mga nilinang na halaman at mga damo sa wavelength na hanay na 300-1100 nm.
Kaya, sa kurso ng mga pag-aaral na isinagawa upang matukoy ang pagtukoy ng mga tampok batay sa parang multo na ningning ng pagmuni-muni mula sa mga nilinang at damong halaman, ang pinaka-kaalaman na spectral subrange ng electromagnetic radiation wavelength ay itinatag para sa paggamit ng multispectral imaging ng pinagbabatayan na ibabaw ng lupang pang-agrikultura gamit ang modernong remote sensing system. Ang isang pagsusuri sa mga spectral na larawan ng mga damo at nilinang na halaman ay nagpapakita na nakikita namin ang mga pagkakaiba-iba sa mga nakuhang spectral brightness curves sa mga subrange ng asul, berde, pula, at malapit sa infrared na electromagnetic radiation sa malapit na infrared subrange ng mga wavelength.
Ang isang mas mahirap na gawain para sa malawakang paggamit ng mga pamamaraan ng remote sensing ng mga lupang pang-agrikultura ay ang pagpapasiya ng mga palatandaan ng impormasyon ng mga sakit sa halaman, at higit sa lahat, sa isang nakatagong anyo. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang maraming nagbibigay-kaalaman na mga palatandaan ng mga sakit ay katulad sa parang multo na ningning sa mga palatandaan ng hindi nakakahawang patolohiya ng mga pinag-aralan na halaman.
Ang mga positibong resulta ay nakuha para sa pagtukoy ng mga sakit sa patatas at pinsala sa mga halaman ng patatas ng Colorado potato beetle gamit ang spectroradiometry. Kapag ginagamit ang pamamaraang ito, natagpuan na kapag ang pagtatanim ng patatas ay apektado ng late blight (Larawan 1), sa ikatlong araw pagkatapos ng impeksyon, napansin namin ang isang matalim na pagbaba sa parang multo na ningning ng pagmuni-muni kumpara sa malusog na mga halaman, at sa sa ikapitong araw pagkatapos ng impeksyon, ang mga halaga ng spectral na ningning ay nagpapakita na ang mga halaman ay halos namatay. Sa kasong ito, ang halaga ng spectral brightness sa mga halaman na apektado ng late blight ay malapit sa mga halaga ng spectral brightness ng reflection mula sa lupa.
Kapag ang mga patatas ay nasira ng Colorado potato beetle, napansin din namin ang pagbawas sa mga halaga ng spectral reflection brightness ng dalawa hanggang tatlong beses kumpara sa mga halaman na walang pinsala ng peste. Ipinapakita ng Figure 2 ang data sa spectral brightness ng reflection ng mga halaman ng patatas, na isinasaalang-alang ang iba't ibang antas ng kanilang pinsala. Ang data na nakuha ay may malaking kahalagahan para sa malayong paraan ng pag-detect ng mga sugat ng mga halaman ng patatas ng Colorado potato beetle.
Sa kasalukuyan, batay sa mga pag-aaral na isinagawa upang matukoy ang mga tampok na nagbibigay-kaalaman batay sa parang multo na ningning ng pagmuni-muni mula sa malusog at may sakit na mga halaman ng patatas, pati na rin ang mga nasira ng Colorado potato beetle, ang pinaka-kaalaman na spectral subrange ng electromagnetic radiation wavelength ay itinatag para sa paggamit ng multispectral imaging ng pinagbabatayan na ibabaw ng lupang pang-agrikultura gamit ang BVS at SLA.
Kapag tinutukoy ang mga sakit, kinakailangang isaalang-alang ang mga resulta ng mga pag-aaral ng Agrophysical Institute, na naging posible upang matukoy ang mga spectral na katangian ng pagmuni-muni ng mga halaman na kulang sa nitrogen at kahalumigmigan ng lupa.
Ang mga resulta na nakuha ay mahalaga para sa pagtukoy ng mga tampok na nagbibigay-kaalaman na ginagawang posible na malinaw na makilala, kapag na-decipher ang estado ng phytosanitary ng lupang pang-agrikultura, mga halaman na apektado ng mga sakit at mga may mga pathologies na dulot ng kakulangan ng nutrisyon ng mineral o kahalumigmigan ng lupa.
Ang pagbuo ng mga aklatan ng mga parang multo na mga larawan ng mga sakit ng iba't ibang mga pananim, pati na rin ang mga parang multo na mga larawan ng mga pananim na ito na kulang sa nutrisyon ng mineral o kahalumigmigan ng lupa, ay magbibigay-daan, batay sa mga resulta ng malayuang pagkuha ng impormasyon, na gumawa ng makatwiran at agarang pagpapasya. upang patatagin ang sitwasyon ng phytosanitary sa pagkakaroon ng mga sakit o upang magsagawa ng isang hanay ng mga agrotechnical na hakbang upang mapawi ang mga sitwasyon ng stress sa mga pananim na dulot ng iba pang mga kadahilanan.
Ang susunod na mahalagang direksyon sa paggamit ng BVS ay ang kanilang aplikasyon para sa mga hakbang sa proteksyon ng halaman. Sa unang pagkakataon, ang mga UAV sa anyo ng mga unmanned remote-controlled na helicopter ay nagsimulang gamitin sa Japan noong unang bahagi ng 90s para sa paggamot ng mga palayan na may mga pestisidyo. Sa kasalukuyan, sa Tsina, na siyang nangunguna sa paggawa ng mga agricultural drone, ang lugar sa ilalim ng paglilinang sa tulong ng mga UAV ay lumampas na sa ilang milyong ektarya. Ang merkado ng UAV ay dynamic na umuunlad din sa buong mundo, ang dami ng paggamit ng mga sasakyang panghimpapawid na ito taun-taon ay tumataas ng 400-500%. Ayon sa mga eksperto, ang paggamit ng mga teknolohiya ng UA sa agrikultura sa mundo ay aabot sa market value na $5,7 bilyon.
Mula sa mga drone ng agrikultura, ang kumpanyang Tsino na DJI ay nangingibabaw sa merkado, at ang pinakakaraniwang modelo ay ang DJI Agras T16.
Dahil sa ang katunayan na ang karamihan sa mga bahagi ng UAV ng modelong ito ay gawa sa mga composite na materyales, ang bigat ng device ay hindi lalampas sa 18,5 kg (walang baterya). Sa kagamitan sa proteksyon ng halaman, kapag pinupuno ang tangke ng gumaganang likido, ang bigat ng take-off ng makina ay umabot sa 41 kg. Ang kapasidad ng reservoir para sa working fluid ay 16 litro kapag ang boom ay nilagyan ng walong nozzle. Ang bentahe ng modelong drone na ito ay nilagyan ito ng mga radar, na lubhang binabawasan ang panganib ng pagbangga sa mga hadlang, at nagbibigay din ng kakayahang magtrabaho sa gabi, gamit ang mga searchlight. Ang pinakamainam na taas ng flight ng drone sa itaas ng field ay 2,5-3 metro, at kung kinakailangan, ang aparato ay maaaring tumaas sa 30 metro (maximum na pahalang na taas ng paglipad). Ang taas na ito ay kinakailangan para sa paggamot ng mga plantasyon ng pangmatagalan, mga halaman sa mga botanikal na hardin at kagubatan mula sa mga peste at sakit.
Sa Russian Federation, ang mga positibong resulta ay nakuha sa paggamit ng BVS para sa kontrol ng murine rodents (ang mga pag-aaral ay isinagawa kasama ang pakikilahok ng VIZR at ng kumpanya ng Ginus). Ang mga pagsusuri sa produksyon ng malayuang pagsubaybay at geocoded na aplikasyon ng mga rodenticide sa mga lungga ng mga daga na tulad ng mouse ay nagpakita na ang katumpakan ng bagong teknolohiya kumpara sa manu-manong aplikasyon ay 91% kumpara sa 97%.
Ang praktikal na karanasan ay naipon sa paggamit ng BVS para sa malayuang pagsubaybay sa mga lugar ng pamamahagi ng hogweed ng Sosnowsky, pati na rin ang paggamit ng teknolohiya sa pag-spray ng herbicide laban sa mapaminsalang species na ito.
Sa kabila ng mga positibong resulta at mga prospect ng paggamit ng UA sa agrikultura, may mga pagkukulang, pati na rin ang mga hindi nalutas na mga isyu sa larangan ng batas at mga dokumento ng regulasyon sa kanilang epektibo at ligtas na paggamit para sa malayong pagsubaybay at proteksyon ng halaman, katulad:
- mataas na halaga ng UAV na may panganib na mawala ang kagamitan sa panahon ng pagpapatupad ng trabaho;
- legal na mga paghihigpit sa paggamit: sa karamihan ng mga bansa sa mundo, ang UAV sa panahon ng pagganap ng trabaho ay dapat na nasa loob ng linya ng paningin ng operator (ang malayuan ay hindi hihigit sa 500 metro);
- ang pangangailangan na magparehistro, irehistro ang aparato (sa karamihan ng mga bansa, kung ang masa nito ay lumampas sa 25 kg) at kumuha ng lisensya upang gamitin ang UAV para sa mga komersyal na layunin;
- ang pangangailangan para sa karagdagang mamahaling kagamitan at mga kwalipikadong tauhan: para sa tuluy-tuloy at mahusay na operasyon ng UAV, kinakailangan na magkaroon ng hindi bababa sa tatlong karagdagang mga baterya, isang generator upang singilin ang mga ito; hindi bababa sa tatlong tao ang nakikibahagi sa pagseserbisyo sa isang kotse;
- malaking pag-asa sa mga kondisyon ng meteorolohiko. Sa mahangin na panahon, ang kontrol ng apparatus ay napakahirap, lalo na sa isang malakas na hangin sa gilid;
- kakulangan ng mga legal na regulasyon para sa paggamit ng mga produktong proteksyon ng halaman gamit ang BVS alinsunod sa mga kinakailangan ng Pederal na Batas No. 109 "Sa ligtas na paghawak ng mga pestisidyo at agrochemical";
- kakulangan ng mga dokumento ng regulasyon para sa ligtas na operasyon ng mga UAV sa agrikultura;
- kakulangan ng mga pamantayan sa panganib ng seguro para sa mga legal na entity at indibidwal kapag gumagamit ng mga produkto ng proteksyon ng halaman sa tulong ng BVS;
- mataas na presyo at kakulangan ng mga produkto ng software para sa paglutas ng mga problema ng remote phytosanitary monitoring ng mga damo, peste at sakit, na isinasaalang-alang ang mga pang-ekonomiyang threshold ng pinsala, pati na rin ang awtomatikong pag-decode ng kanilang mga resulta.
May kagyat na pangangailangan na lumikha ng mga sentrong pangrehiyon para sa mga operator ng pagsasanay at pag-apruba sa produksyon ng mga teknolohikal na pamamaraan para sa paggamit ng UAS para sa pagsubaybay at pagprotekta sa mga halaman.
Bilang bahagi ng digitalization ng mga programang pang-agrikultura, kinakailangan upang mapabilis ang pagbuo ng mga malalaking database ng mga sample ng sanggunian ng mga damo sa pinaka-mahina na yugto ng pag-unlad para sa paggamit ng mga herbicide at mga sample ng sanggunian na may katangian na nagbibigay-kaalaman na mga palatandaan ng pinsala ng peste sa mga pangunahing pananim. Ito ay pantay na mahalaga upang makumpleto ang pagbuo ng mga aklatan ng mga parang multo na mga imahe ng malusog at may sakit na mga halaman, na isinasaalang-alang ang impluwensya ng antas ng nutrisyon ng mineral at agroclimatic na mga parameter.
Anatoly Lysov, Pinuno ng Laboratory of Integrated Plant Protection, VIZR, e-mail: lysov4949@yandex.ru