Prije više od stotinu godina, u ljeto 1922. godine, sa gradskog aerodroma Hodinski poletio je avion sa opremom za izvođenje vazdušnih hemijskih radova prskanjem protiv štetočina i bolesti. Uspješni probni letovi označili su početak razvoja poljoprivrednog zrakoplovstva.
Danas je upotreba raznih avijacijskih sredstava za zaštitu bilja od velike ekonomske važnosti, jer pruža mogućnost:
— daljinski nadzor velikih razmjera poljoprivrednih usjeva;
- zaštitne mjere u kratkom roku i na teško dostupnim mjestima od posebno opasnih štetočina (skakavci, livadski moljac, mišoliki glodari, koloradska zlatica, štetna kornjača) i bolesti (smeđa rđa, kasna plamenjača, alternarioza);
- obrada tla sa jakom vlagom, kada zemljana oprema ne može ući u polje, posebno u borbi protiv korova;
– prerada visokih usjeva (kukuruz, suncokret) i sjetva sjemenskih kultura;
— prerada pirinčanih polja;
- isušivanja;
– obrada useva na padinama sa nagibom većim od 7 stepeni, gde oprema za prskanje tla ne može da radi.
U Sovjetskom Savezu, osnova flote poljoprivredne avijacije bio je AN-2. Trenutno, razvoj poljoprivredne avijacije ide ka značajnoj ekspanziji upotrebe ultralakih aviona (ALV) i bespilotnih letelica (UAV), koje su mnogo jeftinije od teških aviona. U skladu sa Federalnim pravilima o vazduhoplovstvu i Vazdušnim kodeksom Ruske Federacije, aparat (zrakoplov) naziva se ultralaki ako ima:
- maksimalna težina pri poletanju ne veća od 495 kg (bez opreme za spašavanje u vazduhoplovstvu);
- maksimalna brzina kalibracije (minimalna brzina leta) ne veća od 65 km/h.
Bespilotne letjelice (UAV) uključuju vozila čijim letovima upravljaju piloti koji se nalaze izvan odbora (spoljni piloti).
Karakteristike ispravnog načina upotrebe UAV-a određene su njegovom maksimalnom težinom pri polijetanju:
- do 250 g - ne podliježu državnoj registraciji ili računovodstvu;
- od 250 g do 30 kg - podliježu obaveznom državnom računovodstvu;
- od 30 kg i više - podliježu državnoj registraciji.
Važne prednosti upotrebe UAV i ALS su:
— nema gubitaka zbog oštećenja usjeva od strane točkova ili potrebe za korištenjem stalnih tragova (u poređenju sa zemaljskom opremom);
- visoka efikasnost uz smanjenje operativnih troškova (u poređenju sa teškim avionima, jer ovi avioni ne moraju imati opremljene aerodrome).
Upotreba bespilotnih letjelica pomaže u rješavanju sljedećih zadataka:
- dobijanje detaljnih informacija o izradi kartografske osnove poljoprivrednog zemljišta i postavljanju poljoprivrednih objekata sa njihovim tačnim koordinatama za planiranje i kontrolu tehnoloških procesa poljoprivredne proizvodnje;
– vršenje daljinskog monitoringa na osnovu multispektralnog snimanja podloge poljoprivrednog zemljišta radi utvrđivanja stanja i razvoja useva, predviđanja prinosa na osnovu izračunavanja vegetacionog indeksa na osnovu rezultata spektralnog snimanja i dr.;
– operativna kontrola rada zemaljske opreme i kvaliteta agrotehničkih radova u realnom vremenu;
– geokodirani fitosanitarni monitoring poljoprivrednog zemljišta radi utvrđivanja stepena zakorovljenosti usjeva, prisustva štetočina i manifestacija bolesti u ranoj fazi razvoja, uključujući i u latentnom obliku;
Upotreba UAV-a za snimanje poljoprivrednog zemljišta iz zraka omogućava, u poređenju sa satelitskim snimcima, dobijanje slika veće rezolucije (do jednog centimetra po tački) i, što je najvažnije, omogućava izvođenje ovih radova u prisustvu gustog oblaci (snimanje iz svemirskih letjelica u takvim periodima je nemoguće).
Zaustavimo se detaljnije na fitosanitarnom nadzoru usjeva. U posljednje vrijeme obim upotrebe sredstava za zaštitu bilja u Rusiji stalno raste: prema statistikama, svakih pet godina, počevši od 2010., udvostručavaju se i 2020. godine dostižu 221 hiljadu tona. Sa porastom upotrebe sredstava za zaštitu bilja, gazdinstva moraju osigurati brzo prikupljanje i obradu informacija o fitosanitarnom stanju poljoprivrednih površina. Bez ovih informacija nemoguće je riješiti probleme tehnološke podrške za racionalno i sigurno korištenje sredstava za zaštitu bilja u kratkom poljoprivrednom roku. Postojeće metode inspekcije zemaljskih ruta polja ne omogućavaju brzo i u odgovarajućem obimu dobijanje potrebnih informacija. S tim u vezi, u inostranstvu i kod nas se aktivno radi na razvoju daljinskih metoda visokih performansi za dobijanje informacija za planiranje i provođenje mjera zaštite bilja. Za operativni daljinski fitosanitarni nadzor najčešće se koriste bespilotne letjelice koje daju geokodirani video, multispektralne i hiperspektralne slike donje površine Zemlje.
Treba napomenuti da su pitanja korištenja daljinskih metoda pronalaženja informacija u oblasti suzbijanja korova (određivanje lokacije korova u polju, procjena gubitaka usjeva, mapiranje zona oštećenja) već djelimično riješena. U ovoj oblasti, u okviru sporazuma o naučno-tehničkoj saradnji, sprovedena su istraživanja uz učešće stručnjaka VIZR-a, Univerziteta za vazduhoplovnu instrumentaciju (Sankt Peterburg), Samarske agrarne akademije i Ptero LLC (Moskva). Pozitivni rezultati su dobijeni upotrebom BVS-a za daljinske metode pronalaženja informacija na osnovu spektrometrije za procjenu zaraženosti žitarica i zasada krumpira za više od 20 vrsta korova, uključujući i onu štetnu kao što je svinja Sosnowsky. Podaci su dobijeni na osnovu određivanja i analize spektralnih karakteristika refleksije od kultivisanih biljaka i korova u opsegu talasnih dužina od 300-1100 nm.
Tako su u toku studija koje su sprovedene radi identifikacije definišnih karakteristika na osnovu spektralne svjetline refleksije od kultivisanih i korovskih biljaka, ustanovljeni najinformativniji spektralni podopsezi talasnih dužina elektromagnetnog zračenja za korištenje multispektralnog snimanja donje površine poljoprivrednog zemljišta primjenom savremenih sistemi daljinske detekcije. Analiza spektralnih slika korova i gajenih biljaka pokazuje da uočavamo karakteristične razlike u dobijenim krivuljama spektralnog sjaja u podopsegovima plavog, zelenog, crvenog i bliskog infracrvenog elektromagnetnog zračenja u bliskom infracrvenom podopsiju valnih dužina.
Teži zadatak za široku upotrebu metoda daljinskog snimanja poljoprivrednih zemljišta je utvrđivanje informativnih znakova biljnih bolesti, i to prije svega, u latentnom obliku. To je zbog činjenice da su mnogi informativni znakovi bolesti slični po spektralnoj svjetlini znakovima neinfektivne patologije proučavanih biljaka.
Dobijeni su pozitivni rezultati za određivanje bolesti krompira i oštećenja biljaka krompira koloradskom bubom spektroradiometrijom. Prilikom primjene ove metode utvrđeno je da kada je sadnja krompira zahvaćena kasnom bojom (slika 1), trećeg dana nakon infekcije, uočavamo naglo smanjenje spektralne svjetline refleksije u poređenju sa zdravim biljkama, a na sedmog dana nakon infekcije, vrijednosti spektralne svjetline pokazuju da su biljke praktično uginule. U ovom slučaju, vrijednost spektralne svjetline kod biljaka zahvaćenih kasnom bojom bliska je vrijednostima spektralne svjetline refleksije od tla.
Kada krumpir ošteti koloradska zlatica, također uočavamo smanjenje vrijednosti svjetline spektralne refleksije za dva do tri puta u odnosu na biljke bez oštećenja od štetnika. Na slici 2 prikazani su podaci o spektralnom sjaju refleksije biljaka krompira, uzimajući u obzir različit stepen njihovog oštećenja. Dobijeni podaci su od velikog značaja za daljinsku metodu otkrivanja lezija biljaka krompira koloradskom bubom.
Trenutno, na osnovu studija koje se provode radi utvrđivanja informativnih karakteristika na osnovu spektralne svjetline refleksije sa zdravih i bolesnih biljaka krumpira, kao i onih oštećenih od koloradske zlatice, najinformativniji su spektralni podopsezi valnih dužina elektromagnetnog zračenja. uspostavljena za korištenje multispektralnog snimanja donje površine poljoprivrednog zemljišta korištenjem BVS i SLA.
Prilikom utvrđivanja bolesti potrebno je uzeti u obzir rezultate istraživanja Agrofizičkog instituta, koji su omogućili utvrđivanje spektralnih karakteristika refleksije biljaka koje imaju manjak dušika i vlage u zemljištu.
Dobiveni rezultati važni su za identifikaciju informativnih obilježja koja omogućavaju jasno razlikovanje pri dešifriranju fitosanitarnog stanja poljoprivrednog zemljišta, biljke zahvaćene bolestima i one sa patologijama uzrokovanim nedostatkom mineralne ishrane ili vlage u zemljištu.
Formiranje biblioteka spektralnih slika bolesti različitih usjeva, kao i spektralnih slika ovih usjeva kojima nedostaje mineralna ishrana ili vlažnost tla, omogućit će, na osnovu rezultata daljinskog preuzimanja informacija, donošenje razumnih i brzih odluka. stabilizirati fitosanitarnu situaciju u prisustvu bolesti ili provesti niz agrotehničkih mjera za ublažavanje stresnih situacija na usjevima uzrokovanih drugim faktorima.
Sljedeći važan pravac u primjeni BVS je njihova primjena za mjere zaštite bilja. Po prvi put su se UAV-ovi u obliku bespilotnih helikoptera na daljinsko upravljanje počeli koristiti u Japanu početkom 90-ih godina za tretiranje pirinčanih polja pesticidima. Trenutno u Kini, koja je lider u proizvodnji poljoprivrednih dronova, površine koje se obrađuju uz pomoć bespilotnih letjelica već premašuju nekoliko miliona hektara. Tržište bespilotnih letelica se takođe dinamično razvija u celom svetu, obim upotrebe ovih letelica godišnje se povećava za 400-500%. Prema procjenama stručnjaka, korištenje UA tehnologija u poljoprivredi u svijetu dostići će tržišnu vrijednost od 5,7 milijardi dolara.
Od poljoprivrednih dronova, kineska kompanija DJI dominira tržištem, a najčešći model je DJI Agras T16.
Zbog činjenice da je većina delova UAV ovog modela napravljena od kompozitnih materijala, težina uređaja ne prelazi 18,5 kg (bez baterije). Sa opremom za zaštitu bilja, pri punjenju rezervoara radnom tečnošću, uzletna težina mašine dostiže 41 kg. Kapacitet rezervoara za radnu tečnost je 16 litara kada je grana opremljena sa osam mlaznica. Prednost ovog modela drona je što je opremljen radarima, što drastično smanjuje rizik od sudara sa preprekama, a pruža i mogućnost rada noću, uz korištenje reflektora. Optimalna visina leta drona iznad polja je 2,5-3 metra, a po potrebi uređaj može da se podigne do 30 metara (maksimalna visina horizontalnog leta). Ova visina je neophodna za tretiranje višegodišnjih zasada, biljaka u botaničkim vrtovima i šumama od štetočina i bolesti.
U Ruskoj Federaciji postignuti su pozitivni rezultati o korištenju BVS-a za suzbijanje mišjih glodara (istraživanja su provedena uz učešće VIZR-a i kompanije Ginus). Proizvodni testovi daljinskog nadzora i geokodirane primjene rodenticida u jame mišolikih glodara pokazali su da je tačnost nove tehnologije u odnosu na ručnu primjenu 91% naspram 97%.
Akumulirano je praktično iskustvo u korištenju BVS-a za daljinsko praćenje područja rasprostranjenosti Sosnowskyjevog hogweeda, kao i upotrebe tehnologije prskanja herbicida protiv ove štetne vrste.
Unatoč pozitivnim rezultatima i izgledima primjene UA u poljoprivredi, postoje nedostaci, kao i neriješena pitanja u oblasti zakonodavstva i regulatornih dokumenata o njihovoj efikasnoj i bezbednoj upotrebi za daljinsko praćenje i zaštitu bilja, a to su:
- visoka cijena UAV-a sa rizikom od gubitka aparata tokom izvođenja radova;
- zakonska ograničenja upotrebe: u većini zemalja svijeta, UAV tokom izvođenja radova mora biti u vidokrugu operatera (udaljenost nije veća od 500 metara);
- potreba za registracijom, registracijom uređaja (u većini zemalja, ako njegova masa prelazi 25 kg) i dobijanjem dozvole za korištenje UAV-a u komercijalne svrhe;
- potreba za dodatnom skupom opremom i kvalifikovanim osobljem: za nesmetan i efikasan rad UAV-a potrebno je imati najmanje tri dodatne baterije, generator za njihovo punjenje; najmanje tri osobe su angažovane na servisiranju jednog automobila;
- velika zavisnost od meteoroloških uslova. Po vjetrovitom vremenu upravljanje aparatom je vrlo otežano, posebno uz jak bočni vjetar;
- nedostatak legalizovanih propisa za upotrebu sredstava za zaštitu bilja korišćenjem BVS u skladu sa zahtevima Saveznog zakona br. 109 “O bezbednom rukovanju pesticidima i agrohemikalijama”;
- nedostatak regulatornih dokumenata za bezbedan rad bespilotnih letelica u poljoprivredi;
- nedostatak standarda rizika osiguranja za pravna i fizička lica pri korišćenju sredstava za zaštitu bilja uz pomoć BVS;
- visoka cijena i nedostatak softverskih proizvoda za rješavanje problema daljinskog fitosanitarnog praćenja korova, štetočina i bolesti, uzimajući u obzir ekonomske pragove štetnosti, kao i automatsko dekodiranje njihovih rezultata.
Postoji hitna potreba za stvaranjem regionalnih centara za obuku operatera i odobrenje proizvodnje tehnoloških postupaka za korištenje UAS-a za praćenje i zaštitu postrojenja.
U sklopu programa digitalizacije poljoprivrede potrebno je ubrzati razvoj velikih baza referentnih uzoraka korova u najosjetljivijoj fazi razvoja za primjenu herbicida i referentnih uzoraka sa karakterističnim informativnim znacima oštećenja od štetočina na glavnim usjevima. Jednako je važno dovršiti formiranje biblioteka spektralnih slika zdravih i bolesnih biljaka, uzimajući u obzir uticaj nivoa mineralne ishrane i agroklimatskih parametara.
Anatolij Lisov, šef Integrisane laboratorije za zaštitu bilja, VIZR, e-mail: lysov4949@yandex.ru