Meer as 'n honderd jaar gelede, in die somer van 1922, het 'n vliegtuig met toerusting om lugchemiese werke met die spuitmetode teen plae en siektes uit te voer vanaf die Khodynka hoofstad vliegveld opgestyg. Suksesvolle toetsvlugte was die begin van die ontwikkeling van landboulugvaart.
Vandag is die gebruik van verskeie lugvaartmiddele vir plantbeskerming van groot ekonomiese belang, aangesien dit die geleentheid bied om:
— grootskaalse afstandmonitering van landbougewasse;
- beskermingsmaatreëls in kort landbouperiodes en op moeilik bereikbare plekke teen besonder gevaarlike plae (sprinkane, weimotte, muisagtige knaagdiere, Colorado-aartappelkewers, skadelike skilpaaie) en siektes (blaarroes, laatroes, alternaria);
— behandelings wanneer die grond hoogs bevogtig is, wanneer grondtoerusting nie die veld kan betree nie, veral wanneer onkruid bestry word;
— verwerking van hoë gewasse (mielies, sonneblom) en saadgewasse;
— verwerking van rysvelde;
- uitdroging;
— verwerking van gewasse op hellings met 'n helling van meer as 7 grade, waar grondspuittoerusting nie kan werk nie.
In die Sowjetunie was die basis van die landbou-lugvaartvloot die AN-2. Tans beweeg die ontwikkeling van landboulugvaart na 'n aansienlike uitbreiding van die gebruik van ultraligte vliegtuie (ULA) en onbemande vliegtuie (UAV), wat baie goedkoper as swaardiensvliegtuie is. In ooreenstemming met die Federale Lugvaartregulasies en die Lugkode van die Russiese Federasie, is 'n ultraligte vliegtuig 'n vliegtuig (vliegtuig) wat:
— maksimum opstyggewig nie meer as 495 kg nie (lugvaartreddingstoerusting uitgesluit);
— maksimum gekalibreerde stalspoed (minimum vlugspoed) nie meer as 65 km/h nie.
Onbemande vliegtuie (UAV) sluit voertuie in wie se vlugte beheer word deur vlieëniers wat buite die vliegtuig geleë is (afgeleë vlieëniers).
Kenmerke van die regte modus van UAV-gebruik word bepaal deur sy maksimum opstyggewig:
- tot 250 g - is nie onderhewig aan staatsregistrasie of rekeningkunde nie;
- van 250 g tot 30 kg - onderhewig aan verpligte staatsregistrasie;
- vanaf 30 kg en meer - is onderhewig aan staatsregistrasie.
Belangrike voordele van die gebruik van UAV's en SLA's is:
— geen verliese as gevolg van skade aan gewasse deur wiele of die behoefte om tremlyne te gebruik nie (in vergelyking met grondtoerusting);
— hoë doeltreffendheid met verminderde bedryfskoste (in vergelyking met swaardiensvliegtuie, aangesien hierdie vliegtuie nie toegeruste vliegvelde benodig nie).
Die gebruik van onbemande vliegtuie help om die volgende probleme op te los:
— die verkryging van gedetailleerde inligting oor die skepping van 'n kartografiese basis vir landbougrond en die plasing van landbouvoorwerpe met hul presiese koördinate vir die beplanning en monitering van tegnologiese prosesse van landbouproduksie;
— die uitvoering van afstandmonitering gebaseer op multispektrale fotografie van die onderliggende oppervlak van landbougrond om die toestand en ontwikkeling van gewasse te bepaal, voorspelling van opbrengste gebaseer op die berekening van die plantegroei-indeks gebaseer op die resultate van spektrale fotografie, ens.;
— operasionele beheer in reële tyd oor die werking van grondtoerusting en die kwaliteit van landbouwerk;
— geokodeerde fitosanitêre monitering van landbougrond om die vlak van onkruidigheid van gewasse, die teenwoordigheid van plae en manifestasies van siektes op 'n vroeë stadium van ontwikkeling, insluitend in latente vorm, te bepaal;
Die gebruik van UAV's vir lugfotografie van landbougrond bied, in vergelyking met satellietbeelde, die verkryging van beelde met 'n hoër resolusie (tot een sentimeter per punt) en, bowenal, maak dit moontlik om hierdie werk uit te voer in die teenwoordigheid van digte wolke (opname met behulp van ruimtetuie gedurende sulke periodes is onmoontlik).
Kom ons woon in meer besonderhede oor fitosanitêre monitering van gewasse. Onlangs het die gebruiksvolume van gewasbeskermingsprodukte in Rusland geleidelik gegroei: volgens statistieke het dit elke vyf jaar sedert 2010 verdubbel en in 2020 221 duisend ton bereik. Met die groeiende volume gebruik van gewasbeskermingsprodukte, moet plase verseker dat inligting oor die fitosanitêre toestand van landboulande vinnig versamel en verwerk word. Sonder hierdie inligting is dit onmoontlik om die probleme van tegnologiese ondersteuning vir die rasionele en veilige gebruik van gewasbeskermingsprodukte in 'n kort landboutydraamwerk op te los. Bestaande metodes van grondgebaseerde roete-opname van velde laat nie toe dat die nodige inligting vinnig en in die vereiste volumes verkry word nie. In hierdie verband word aktief in die buiteland en in ons land gewerk om hoëprestasie-afgeleë metodes te ontwikkel vir die insameling van inligting vir die beplanning en uitvoering van plantbeskermingsmaatreëls. Vir operasionele afgeleë fitosanitêre monitering is die mees gebruikte onbemande lugvoertuie wat geokodeerde video-, multispektrale en hiperspektrale beelde van die onderliggende oppervlak van die Aarde verskaf.
Daar moet kennis geneem word dat die kwessies rakende die gebruik van afgeleë metodes vir die insameling van inligting in die veld van onkruidbeheer (bepaling van die ligging van onkruide in veldgebiede, assessering van oesverliese, kartering van skadelike sones) reeds gedeeltelik opgelos is. Op hierdie gebied, binne die raamwerk van 'n ooreenkoms oor wetenskaplike en tegniese samewerking, is navorsing uitgevoer met die deelname van spesialiste van VIZR, die Universiteit van Lugvaartinstrumentasie (St. Petersburg), die Samara Agrarian Academy en Ptero LLC (Moskou). Positiewe resultate is verkry deur gebruik te maak van UAV's vir afgeleë metodes om inligting in te samel gebaseer op spektrometrie om die onkruidigheid van graangewasse en aartappelaanplantings vir meer as 20 soorte onkruide te bepaal, insluitend sulke skadelikes soos Sosnovsky se varkkruid. Die data is verkry gebaseer op die bepaling en ontleding van die spektrale kenmerke van refleksie van gekweekte plante en onkruide in die golflengtegebied 300-1100 nm.
Dus, in die loop van studies wat uitgevoer is om kenmerkende kenmerke te identifiseer gebaseer op die spektrale helderheid van weerkaatsing van gewasse en onkruide, is die mees insiggewende spektrale subreekse van golflengtes van elektromagnetiese straling vasgestel vir die gebruik van multispektrale fotografie van die onderliggende oppervlak van landbougrond gebruik van moderne afstandswaarnemingstelsels. Ontleding van die spektrale beelde van onkruide en gekweekte plante toon dat ons kenmerkende verskille in die verkrygde spektrale helderheidkurwes in die subreekse van blou, groen, rooi en naby-infrarooi elektromagnetiese straling in die naby-infrarooi subreeks van golflengtes waarneem.
'n Moeiliker taak vir die wydverspreide gebruik van afstandswaarnemingsmetodes van landbougrond is die bepaling van insiggewende tekens van plantsiektes, en bowenal, in latente vorm. Dit is te wyte aan die feit dat baie insiggewende tekens van siektes soortgelyk is in spektrale helderheid aan die tekens van nie-aansteeklike patologie van die plante wat bestudeer word.
Positiewe resultate is verkry in die bepaling van aartappelsiektes en skade aan aartappelplante deur die Colorado-aartappelkewer met behulp van spektroradiometrie. Deur hierdie metode te gebruik, is gevind dat wanneer aartappelaanplantings deur laatroes aangetas word (Fig. 1), op die derde dag na infeksie, ons 'n skerp afname in die spektrale helderheid van refleksie waarneem in vergelyking met gesonde plante, en op die sewende dag. dag na infeksie wys die spektrale helderheidswaardes dat die plante amper dood is. In hierdie geval is die waarde van spektrale helderheid in plante wat deur laatroes geraak word, naby aan die waardes van die spektrale helderheid van refleksie van die grond.
Wanneer aartappels deur die Colorado-aartappelkewer beskadig word, neem ons ook 'n afname in die spektrale helderheid van die weerkaatsing met twee tot drie keer waar in vergelyking met plante sonder skade deur die plaag. Figuur 2 bied data aan oor die spektrale helderheid van die weerkaatsing van aartappelplante, met inagneming van verskillende grade van hul skade. Die data wat verkry is, is van groot belang vir die afgeleë metode om brandpunte van aartappelplantskade deur die Colorado-aartappelkewer te identifiseer.
Tans, gebaseer op studies wat uitgevoer is om insiggewende kenmerke te bepaal gebaseer op die spektrale helderheid van refleksie van gesonde en siek aartappelplante, sowel as dié wat deur die Colorado-aartappelkewer beskadig is, is die mees insiggewende spektrale subreekse van golflengtes van elektromagnetiese straling vasgestel vir die gebruik van multispektrale fotografie van die onderliggende oppervlak van landbougrond met behulp van UAV's en SLA.
By die bepaling van siektes is dit nodig om die resultate van navorsing deur die Agrophysical Institute in ag te neem, wat dit moontlik gemaak het om die spektrale eienskappe van die weerkaatsing van plante wat 'n tekort aan stikstof en grondvog ervaar, te bepaal.
Die resultate wat verkry is, is belangrik vir die identifisering van insiggewende kenmerke wat dit moontlik maak om duidelik te onderskei, wanneer die fitosanitêre toestand van landbougrond ontsyfer word, plante wat deur siektes geraak word en dié met patologieë wat veroorsaak word deur 'n tekort aan minerale voeding of grondvog.
Die vorming van biblioteke van spektrale beelde van siektes van verskeie landbougewasse, sowel as spektrale beelde van hierdie gewasse wat 'n tekort aan minerale voeding of grondvog ervaar, sal dit moontlik maak om ingeligte en vinnige besluite te neem, gebaseer op die resultate van die verkryging van afstandinligting. om die fitosanitêre situasie in die teenwoordigheid van siektes te stabiliseer of om 'n stel landboutegniese maatreëls uit te voer om stressituasies op gewasse wat deur ander faktore veroorsaak word, te verlig.
Die volgende belangrike area van die gebruik van BVS is die gebruik daarvan vir plantbeskermingsmaatreëls. Vir die eerste keer het UAV's in die vorm van onbemande afstandbeheerde helikopters in die vroeë 90's in Japan begin gebruik word om rysvelde met plaagdoders te behandel. Tans, in China, wat 'n leier in die produksie van landbou hommeltuie is, oorskry die verwerkingsgebied wat UAV's gebruik reeds 'n paar miljoen hektaar. Die UAV-mark ontwikkel dinamies oor die hele wêreld, die gebruiksvolume van hierdie vliegtuie neem jaarliks toe met 400-500%. Volgens kenners sal die gebruik van UAV-tegnologie in die landbou in die wêreld 'n markwaarde van $5,7 miljard bereik.
Onder landbou hommeltuie oorheers die Chinese maatskappy DJI die mark, en die mees algemene model is die DJI Agras T16.
As gevolg van die feit dat die meeste dele van die UAV van hierdie model van saamgestelde materiale gemaak is, oorskry die gewig van die toestel nie 18,5 kg (sonder battery nie). Met toerusting vir plantbeskerming, wanneer die tenk met werkvloeistof gevul word, bereik die opstyggewig van die masjien 41 kg. Die kapasiteit van die werkvloeistofreservoir is 16 liter wanneer die spuitbalk met agt spuitpunte toegerus is. Die voordeel van hierdie hommeltuigmodel is dat dit toegerus is met radars, wat die risiko van botsing met hindernisse dramaties verminder, en bied ook die vermoë om snags met kolligte te werk. Die optimale vlieghoogte van 'n hommeltuig oor 'n veld is 2,5-3 meter, en indien nodig kan die toestel tot 30 meter styg (maksimum horisontale vlughoogte). Hierdie hoogte is nodig vir die behandeling van meerjarige aanplantings, plante in botaniese tuine en woude teen plae en siektes.
In die Russiese Federasie is positiewe resultate verkry oor die gebruik van BVS om muisagtige knaagdiere te bestry (navorsing is uitgevoer met die deelname van VIZR en die Ginus-maatskappy). Veldtoetse van afstandmonitering en geokodeerde toediening van knaagdierdoders in die gate van muisagtige knaagdiere het getoon dat die akkuraatheid van die nuwe tegnologie in vergelyking met handmatige toediening 91% teenoor 97% is.
Praktiese ondervinding is opgehoop in die gebruik van UAV's vir afstandmonitering van die verspreidingsgebiede van Sosnovsky se varkroos, sowel as die gebruik van onkruiddoderbespuitingstegnologie teen hierdie skadelike spesie.
Ten spyte van die positiewe resultate en vooruitsigte van die gebruik van UAV's in die landbou, is daar tekortkominge, sowel as onopgeloste kwessies op die gebied van wetgewing en regulatoriese dokumente oor die effektiewe en veilige gebruik daarvan vir afstandmonitering en plantbeskerming, naamlik:
- hoë koste van UAV met die risiko om die toestel tydens werk te verloor;
- wettige beperkings op gebruik: in die meeste lande van die wêreld moet die UAV binne die operateur se siglyn wees terwyl werk verrig word (afstand nie meer as 500 meter nie);
- die behoefte om te registreer, die toestel te registreer (in die meeste lande, as sy gewig meer as 25 kg is) en 'n lisensie te verkry om die UAV vir kommersiële doeleindes te gebruik;
- die behoefte aan bykomende duur toerusting en gekwalifiseerde personeel: vir ononderbroke en doeltreffende werking van die UAV is dit nodig om ten minste drie bykomende batterye en 'n kragopwekker te hê om hulle te laai; ten minste drie mense is betrokke by die diens van een masjien;
- Groter afhanklikheid van weerstoestande. In winderige weer is die beheer van die toestel baie moeilik, veral met 'n sterk sywind;
- gebrek aan wettige regulasies vir die gebruik van gewasbeskermingsprodukte wat BVS gebruik in ooreenstemming met die vereistes van Federale Wet No. 109 "Op die veilige hantering van plaagdoders en landbouchemikalieë";
- gebrek aan regulatoriese dokumente oor die veilige werking van UAV's in die landbou;
- gebrek aan versekeringsrisikostandaarde vir regspersone en individue wanneer gewasbeskermingsprodukte gebruik word deur BVS;
- hoë prys en gebrek aan sagteware produkte vir die oplossing van probleme van afgeleë fitosanitêre monitering van onkruide, plae en siektes, met inagneming van ekonomiese drempels van skadelikheid, sowel as outomatiese dekodering van hul resultate.
Daar is 'n dringende behoefte om streeksentrums te skep vir die opleiding van operateurs en industriële toetsing van tegnologiese regulasies vir die gebruik van UAV's vir monitering en plantbeskerming.
As deel van programme vir die digitalisering van landbou, is dit nodig om die ontwikkeling van groot databasisse van verwysingsmonsters van onkruide in die mees kwesbare fase van ontwikkeling vir die gebruik van onkruiddoders en verwysingsmonsters met kenmerkende insiggewende tekens van plaagskade aan groot gewasse te versnel. . Dit is ewe belangrik om die vorming van biblioteke van spektrale beelde van gesonde en siek plante te voltooi, met inagneming van die invloed van die vlak van minerale voeding en agroklimatiese parameters.
Anatoly Lysov, hoof van die Laboratorium vir Geïntegreerde Plantbeskerming, Federale Staatsbegrotingsinstelling VIZR, e-pos: lysov4949@yandex.ru