Zaidi ya miaka mia moja iliyopita, katika msimu wa joto wa 1922, ndege iliyo na vifaa vya kufanya kazi za kemikali ya angani kwa kutumia njia ya kunyunyiza dhidi ya wadudu na magonjwa iliruka kutoka uwanja wa ndege wa mji mkuu wa Khodynka. Safari za ndege zilizofaulu ziliashiria mwanzo wa maendeleo ya kilimo cha anga.
Leo, matumizi ya njia anuwai za anga kwa ulinzi wa mmea ni muhimu sana kiuchumi, kwani inatoa fursa kwa:
- ufuatiliaji mkubwa wa kijijini wa mazao ya kilimo;
- hatua za kinga katika kipindi kifupi cha kilimo na katika maeneo magumu kufikiwa dhidi ya wadudu hatari (nzige, nondo za meadow, panya kama panya, mende wa viazi wa Colorado, kasa hatari) na magonjwa (kutu ya majani, ugonjwa wa kuchelewa, alternaria);
- matibabu wakati udongo una unyevu mwingi, wakati vifaa vya ardhi haviwezi kuingia shambani, hasa wakati wa kupigana na magugu;
- usindikaji wa mazao marefu (mahindi, alizeti) na mazao ya mbegu;
- usindikaji wa mashamba ya mchele;
- kukata tamaa;
- usindikaji wa mazao kwenye mteremko na mteremko wa digrii zaidi ya 7, ambapo vifaa vya kunyunyizia ardhi haviwezi kufanya kazi.
Katika Umoja wa Kisovyeti, msingi wa meli ya anga ya kilimo ilikuwa AN-2. Hivi sasa, maendeleo ya kilimo cha anga yanaelekea kwenye upanuzi mkubwa wa matumizi ya ndege za mwanga wa juu (ULA) na magari ya anga yasiyo na rubani (UAV), ambayo ni ya bei nafuu zaidi kuliko ndege za kazi nzito. Kwa mujibu wa Kanuni za Shirikisho la Anga na Kanuni ya Anga ya Shirikisho la Urusi, ndege yenye mwanga mwingi ni ndege (ndege) ambayo ina:
Uzito wa juu wa kuondoka sio zaidi ya kilo 495 (isipokuwa vifaa vya uokoaji wa anga);
- kasi ya juu iliyorekebishwa ya duka (kasi ya chini ya kukimbia) sio zaidi ya km 65 / h.
Ndege zisizo na rubani (UAV) ni pamoja na magari ambayo safari zake zinadhibitiwa na marubani walio nje ya ndege (marubani wa mbali).
Vipengele vya hali sahihi ya matumizi ya UAV imedhamiriwa na uzito wake wa juu wa kuondoka:
- hadi 250 g - sio chini ya usajili wa serikali au uhasibu;
- kutoka 250 g hadi kilo 30 - chini ya usajili wa hali ya lazima;
- kutoka kilo 30 na zaidi - ni chini ya usajili wa serikali.
Faida muhimu za kutumia UAV na SLA ni:
- hakuna hasara kutokana na uharibifu wa mazao kwa magurudumu au haja ya kutumia tramlines (kwa kulinganisha na vifaa vya chini);
- ufanisi mkubwa na gharama za uendeshaji zilizopunguzwa (kwa kulinganisha na ndege za kazi nzito, kwani ndege hizi hazihitaji viwanja vya ndege vyenye vifaa).
Matumizi ya ndege zisizo na rubani husaidia katika kutatua matatizo yafuatayo:
- kupata habari ya kina juu ya uundaji wa msingi wa katuni kwa ardhi ya kilimo na uwekaji wa vitu vya kilimo na kuratibu zao za kupanga na kufuatilia michakato ya kiteknolojia ya uzalishaji wa kilimo;
- kutekeleza ufuatiliaji wa kijijini kulingana na upigaji picha wa multispectral wa uso wa msingi wa ardhi ya kilimo ili kuamua hali na maendeleo ya mazao, kutabiri mavuno kulingana na kuhesabu index ya mimea kulingana na matokeo ya picha ya spectral, nk;
- udhibiti wa uendeshaji kwa wakati halisi juu ya uendeshaji wa vifaa vya ardhi na ubora wa kazi ya kilimo;
- ufuatiliaji wa phytosanitary wa ardhi ya kilimo ili kuamua kiwango cha magugu ya mazao, uwepo wa wadudu na udhihirisho wa magonjwa katika hatua ya awali ya maendeleo, ikiwa ni pamoja na katika fomu ya siri;
Matumizi ya UAV kwa upigaji picha wa angani wa ardhi ya kilimo hutoa, kwa kulinganisha na picha za satelaiti, kupata picha na azimio la juu (hadi sentimita moja kwa kila nukta) na, muhimu zaidi, inafanya uwezekano wa kufanya kazi hii mbele ya mnene. mawingu (kurekodi kwa kutumia spacecraft wakati wa vipindi vile haiwezekani).
Wacha tukae kwa undani zaidi juu ya ufuatiliaji wa phytosanitary wa mazao. Hivi karibuni, kiasi cha matumizi ya bidhaa za ulinzi wa mimea nchini Urusi imekuwa ikiongezeka kwa kasi: kulingana na takwimu, kila baada ya miaka mitano tangu 2010, wameongezeka mara mbili na mwaka 2020 walifikia tani 221. Kwa kuongezeka kwa kiasi cha matumizi ya bidhaa za ulinzi wa mimea, mashamba yanahitaji kuhakikisha ukusanyaji wa haraka na usindikaji wa habari juu ya hali ya phytosanitary ya mashamba ya kilimo. Bila habari hii, haiwezekani kutatua matatizo ya msaada wa kiteknolojia kwa matumizi ya busara na salama ya bidhaa za ulinzi wa mimea katika muda mfupi wa kilimo. Mbinu zilizopo za uchunguzi wa njia za msingi za mashamba haziruhusu kupata taarifa muhimu kwa haraka na kwa kiasi kinachohitajika. Katika suala hili, kazi inaendelea kikamilifu nje ya nchi na katika nchi yetu kuendeleza mbinu za kijijini za utendaji wa juu za kukusanya taarifa kwa ajili ya kupanga na kutekeleza hatua za ulinzi wa mimea. Kwa ufuatiliaji wa utendaji wa mbali wa phytosanitary, zinazotumiwa zaidi ni magari ya anga yasiyo na rubani ambayo hutoa video ya kijiografia, picha za spectra nyingi na hyperspectral za uso wa chini wa Dunia.
Ikumbukwe kwamba masuala kuhusu matumizi ya mbinu za kijijini kwa ajili ya kukusanya taarifa katika uwanja wa udhibiti wa magugu (kuamua eneo la magugu katika maeneo ya shamba, kutathmini upotevu wa mazao, kuchora ramani za maeneo hatari) tayari yametatuliwa kwa sehemu. Katika eneo hili, ndani ya mfumo wa makubaliano juu ya ushirikiano wa kisayansi na kiufundi, utafiti ulifanyika kwa ushiriki wa wataalamu kutoka VIZR, Chuo Kikuu cha Aerospace Instrumentation (St. Petersburg), Chuo cha Kilimo cha Samara na Ptero LLC (Moscow). Matokeo chanya yamepatikana kwa kutumia UAVs kwa mbinu za mbali za kukusanya taarifa kulingana na spectrometry ili kutathmini ukali wa mazao ya nafaka na upandaji wa viazi kwa zaidi ya aina 20 za magugu, ikiwa ni pamoja na hatari kama vile nguruwe ya Sosnovsky. Data ilipatikana kwa kuzingatia uamuzi na uchambuzi wa sifa za spectral za kutafakari kutoka kwa mimea iliyopandwa na magugu katika safu ya urefu wa 300-1100 nm.
Kwa hivyo, katika kipindi cha tafiti zilizofanywa ili kutambua sifa za kufafanua kulingana na mwangaza wa spectral wa kutafakari kutoka kwa mazao na magugu, safu ndogo za taarifa zaidi za urefu wa mawimbi ya mionzi ya sumakuumeme zilianzishwa kwa ajili ya matumizi ya picha ya multispectral ya uso wa msingi wa ardhi ya kilimo. kutumia mifumo ya kisasa ya kuhisi kwa mbali. Uchambuzi wa taswira za magugu na mimea iliyopandwa unaonyesha kwamba tunaona tofauti za tabia katika mikondo ya mwangaza ya spectral iliyopatikana katika safu ndogo za mionzi ya sumakuumeme ya samawati, kijani kibichi, nyekundu na karibu na infrared katika safu ndogo ya karibu ya infrared ya urefu wa mawimbi.
Kazi ngumu zaidi kwa utumiaji mkubwa wa njia za kuhisi za mbali za ardhi ya kilimo ni uamuzi wa ishara za habari za magonjwa ya mmea, na juu ya yote, katika hali ya siri. Hii ni kutokana na ukweli kwamba ishara nyingi za taarifa za magonjwa ni sawa katika mwangaza wa spectral kwa ishara za patholojia zisizo za kuambukiza za mimea inayojifunza.
Matokeo chanya yalipatikana katika kuamua magonjwa ya viazi na uharibifu wa mimea ya viazi na beetle ya viazi ya Colorado kwa kutumia spectroradiometry. Kutumia njia hii, iligundua kuwa wakati upandaji wa viazi unaathiriwa na blight marehemu (Mchoro 1), siku ya tatu baada ya kuambukizwa, tunaona kupungua kwa kasi kwa mwangaza wa spectral wa kutafakari kwa kulinganisha na mimea yenye afya, na siku ya saba. siku baada ya kuambukizwa, maadili ya mwangaza wa spectral yanaonyesha kuwa mimea iko karibu kufa. Katika kesi hii, thamani ya mwangaza wa spectral katika mimea iliyoathiriwa na blight marehemu ni karibu na maadili ya mwangaza wa spectral wa kutafakari kutoka kwa udongo.
Wakati viazi vinaharibiwa na beetle ya viazi ya Colorado, tunaona pia kupungua kwa mwangaza wa spectral wa kutafakari kwa mara mbili hadi tatu ikilinganishwa na mimea bila uharibifu wa wadudu. Kielelezo 2 kinatoa data juu ya mwangaza wa spectral wa kutafakari kwa mimea ya viazi, kwa kuzingatia digrii tofauti za uharibifu wao. Data iliyopatikana ni ya umuhimu mkubwa kwa njia ya mbali ya kutambua foci ya uharibifu wa mmea wa viazi na beetle ya viazi ya Colorado.
Hivi sasa, kulingana na tafiti zilizofanywa ili kuamua sifa za kuelimisha kulingana na mwangaza wa tafakari kutoka kwa mimea yenye afya na yenye ugonjwa, na vile vile vilivyoharibiwa na mende wa viazi wa Colorado, safu ndogo za habari zaidi za urefu wa mawimbi ya mionzi ya umeme zimeanzishwa. matumizi ya upigaji picha wa multispectral wa uso wa msingi wa ardhi ya kilimo kwa kutumia UAVs na SLA.
Wakati wa kuamua magonjwa, ni muhimu kuzingatia matokeo ya utafiti na Taasisi ya Agrophysical, ambayo ilifanya iwezekanavyo kuamua sifa za spectral za kutafakari kwa mimea inakabiliwa na upungufu wa nitrojeni na unyevu wa udongo.
Matokeo yaliyopatikana ni muhimu kwa kutambua vipengele vya habari vinavyowezesha kutofautisha wazi, wakati wa kufafanua hali ya phytosanitary ya ardhi ya kilimo, mimea iliyoathiriwa na magonjwa na wale walio na patholojia zinazosababishwa na upungufu wa lishe ya madini au unyevu wa udongo.
Uundaji wa maktaba ya picha za spectral za magonjwa ya mazao mbalimbali ya kilimo, pamoja na picha za spectral za mazao haya yanayopata upungufu wa lishe ya madini au unyevu wa udongo, itaruhusu, kwa kuzingatia matokeo ya upatikanaji wa habari za kijijini, kufanya maamuzi sahihi na ya haraka. kuimarisha hali ya phytosanitary mbele ya magonjwa au kutekeleza seti ya hatua za agrotechnical ili kupunguza hali ya shida kwenye mazao yanayosababishwa na mambo mengine.
Sehemu inayofuata muhimu ya kutumia BVS ni matumizi yao kwa hatua za ulinzi wa mmea. Kwa mara ya kwanza, UAVs katika mfumo wa helikopta zisizo na rubani zinazodhibitiwa na kijijini zilianza kutumika nchini Japani mapema miaka ya 90 kutibu mashamba ya mpunga kwa dawa za kuulia wadudu. Hivi sasa, nchini China, ambayo ni kiongozi katika uzalishaji wa drones za kilimo, eneo la usindikaji kwa kutumia UAVs tayari linazidi hekta milioni kadhaa. Soko la UAV linaendelea kwa kasi duniani kote, kiasi cha matumizi ya ndege hizi huongezeka kila mwaka kwa 400-500%. Kulingana na wataalamu, matumizi ya teknolojia ya UAV katika kilimo duniani yatafikia thamani ya soko ya dola bilioni 5,7.
Miongoni mwa drones za kilimo, kampuni ya Kichina ya DJI inatawala soko, na mfano wa kawaida ni DJI Agras T16.
Kutokana na ukweli kwamba sehemu nyingi za UAV za mfano huu zinafanywa kwa vifaa vyenye mchanganyiko, uzito wa kifaa hauzidi kilo 18,5 (bila betri). Pamoja na vifaa vya ulinzi wa mmea, wakati wa kujaza tank na maji ya kufanya kazi, uzito wa mashine hufikia kilo 41. Uwezo wa hifadhi ya maji ya kufanya kazi ni lita 16 wakati boom ina vifaa vya pua nane. Faida ya mfano huu wa drone ni kwamba ina vifaa vya rada, ambayo hupunguza kwa kasi hatari ya mgongano na vikwazo, na pia hutoa uwezo wa kufanya kazi usiku kwa kutumia mwanga. Urefu bora wa kukimbia wa drone juu ya shamba ni mita 2,5-3, na ikiwa ni lazima, kifaa kinaweza kupanda hadi mita 30 (urefu wa juu wa ndege wa usawa). Urefu huu ni muhimu kwa ajili ya kutibu mimea ya kudumu, mimea katika bustani za mimea na misitu kutoka kwa wadudu na magonjwa.
Katika Shirikisho la Urusi, matokeo mazuri yamepatikana juu ya matumizi ya BVS kupambana na panya-kama panya (utafiti ulifanyika kwa ushiriki wa VIZR na kampuni ya Ginus). Majaribio ya shambani ya ufuatiliaji wa mbali na utumiaji wa dawa za kuua panya kwenye mashimo ya panya wanaofanana na panya yalionyesha kuwa usahihi wa teknolojia mpya ikilinganishwa na utumiaji wa mikono ni 91% dhidi ya 97%.
Uzoefu wa vitendo umekusanywa katika matumizi ya UAV kwa ufuatiliaji wa mbali wa maeneo ya usambazaji wa hogweed ya Sosnovsky, pamoja na matumizi ya teknolojia ya kunyunyizia dawa dhidi ya spishi hii hatari.
Licha ya matokeo mazuri na matarajio ya kutumia UAV katika kilimo, kuna mapungufu, pamoja na masuala ambayo hayajatatuliwa katika uwanja wa sheria na nyaraka za udhibiti juu ya matumizi yao ya ufanisi na salama kwa ufuatiliaji wa kijijini na ulinzi wa mimea, yaani:
- gharama kubwa ya UAV na hatari ya kupoteza kifaa wakati wa kazi;
- vikwazo vya kisheria vya matumizi: katika nchi nyingi za dunia, UAV lazima iwe ndani ya mstari wa kuona wa operator wakati wa kufanya kazi (umbali si zaidi ya mita 500);
- haja ya kujiandikisha, kusajili kifaa (katika nchi nyingi, ikiwa uzito wake unazidi kilo 25) na kupata leseni ya kutumia UAV kwa madhumuni ya kibiashara;
- haja ya vifaa vya ziada vya gharama kubwa na wafanyakazi wenye sifa: kwa uendeshaji usioingiliwa na ufanisi wa UAV, ni muhimu kuwa na angalau betri tatu za ziada na jenereta ili kuzishutumu; angalau watu watatu wanahusika katika kuhudumia mashine moja;
- Utegemezi mkubwa juu ya hali ya hali ya hewa. Katika hali ya hewa ya upepo, kudhibiti kifaa ni vigumu sana, hasa kwa upepo mkali wa upande;
- ukosefu wa kanuni zilizohalalishwa za matumizi ya bidhaa za ulinzi wa mimea kwa kutumia BVS kwa mujibu wa mahitaji ya Sheria ya Shirikisho Na. 109 "Juu ya utunzaji salama wa dawa na kemikali za kilimo";
- ukosefu wa nyaraka za udhibiti juu ya uendeshaji salama wa UAVs katika kilimo;
- ukosefu wa viwango vya hatari ya bima kwa vyombo vya kisheria na watu binafsi wakati wa kutumia bidhaa za ulinzi wa mimea kwa kutumia BVS;
- bei ya juu na ukosefu wa bidhaa za programu kwa ajili ya kutatua matatizo ya ufuatiliaji wa kijijini wa phytosanitary wa magugu, wadudu na magonjwa, kwa kuzingatia vizingiti vya kiuchumi vya madhara, pamoja na decoding moja kwa moja ya matokeo yao.
Kuna haja ya haraka ya kuunda vituo vya kikanda vya mafunzo kwa waendeshaji na upimaji wa kanuni za kiteknolojia za matumizi ya UAV kwa ufuatiliaji na ulinzi wa mimea.
Kama sehemu ya programu za ujanibishaji wa kilimo kidijitali, ni muhimu kuharakisha maendeleo ya hifadhidata kubwa za sampuli za kumbukumbu za magugu katika hatua iliyo hatarini zaidi ya maendeleo kwa matumizi ya dawa za kuulia wadudu na sampuli za marejeleo zenye dalili za taarifa za uharibifu wa wadudu kwa mazao makuu. . Ni muhimu pia kukamilisha uundaji wa maktaba ya picha za spectral za mimea yenye afya na magonjwa, kwa kuzingatia ushawishi wa kiwango cha lishe ya madini na vigezo vya agroclimatic.
Anatoly Lysov, Mkuu wa Maabara ya Ulinzi wa Mimea iliyojumuishwa, Taasisi ya Bajeti ya Jimbo la Shirikisho VIZR, barua pepe: lysov4949@yandex.ru