Hai máis de cen anos, no verán de 1922, un avión con equipamento para realizar traballos químicos aéreos mediante o método de pulverización contra pragas e enfermidades despegou do aeródromo da capital de Khodynka. Os voos de proba exitosos marcaron o inicio do desenvolvemento da aviación agrícola.
Hoxe, o uso de diversos medios de aviación para a protección das plantas é de gran importancia económica, xa que ofrece a oportunidade de:
— seguimento remoto a gran escala de cultivos agrícolas;
— medidas de protección en períodos agrícolas curtos e en lugares de difícil acceso contra pragas especialmente perigosas (langostas, polillas dos prados, roedores ratos, escaravellos da pataca, tartarugas daniñas) e enfermidades (ferruxe da folla, tizón tardío, alternaria);
— tratamentos cando o chan está moi humedecido, cando o equipo de terra non pode entrar no campo, especialmente cando se loita contra as malas herbas;
- procesamento de cultivos altos (millo, xirasol) e cultivos de sementes;
- procesamento de arroz;
- desecación;
— procesar cultivos en pendentes con pendente superior a 7 graos, onde os equipos de pulverización terrestre non poidan funcionar.
Na Unión Soviética, a base da flota de aviación agrícola era o AN-2. Actualmente, o desenvolvemento da aviación agrícola avanza cara a unha importante expansión do uso de avións ultralixeiros (ULA) e vehículos aéreos non tripulados (UAV), que son moito máis baratos que os avións pesados. De acordo co Regulamento Federal de Aviación e o Código Aéreo da Federación Rusa, unha aeronave ultralixeira é unha aeronave (avión) que ten:
— peso máximo ao despegue non superior a 495 kg (excluídos os equipos de salvamento da aviación);
— velocidade máxima calibrada de parada (velocidade mínima de voo) non superior a 65 km/h.
As aeronaves non tripuladas (UAV) inclúen vehículos cuxos voos están controlados por pilotos situados fóra da aeronave (pilotos remotos).
As características do modo correcto de uso do UAV están determinadas polo seu peso máximo de despegue:
- ata 250 g - non están suxeitos a rexistro ou contabilidade estatal;
- de 250 g a 30 kg - suxeito a rexistro estatal obrigatorio;
- de 30 kg e máis - están suxeitos a rexistro estatal.
As vantaxes importantes do uso de UAV e SLA son:
— sen perdas por danos aos cultivos por rodas ou pola necesidade de utilizar tranvías (en comparación co equipamento terrestre);
— alta eficiencia con custos operativos reducidos (en comparación coas aeronaves pesadas, xa que estas aeronaves non precisan aeródromos equipados).
O uso de avións non tripulados axuda a resolver os seguintes problemas:
— a obtención de información detallada sobre a creación dunha base cartográfica para as terras agrícolas e a colocación de obxectos agrícolas coas súas coordenadas exactas para a planificación e o seguimento dos procesos tecnolóxicos da produción agrícola;
— realizar un seguimento remoto baseado na fotografía multiespectral da superficie subxacente das terras agrícolas para determinar o estado e o desenvolvemento dos cultivos, predicir os rendementos a partir do cálculo do índice de vexetación a partir dos resultados da fotografía espectral, etc.
— o control operativo en tempo real sobre o funcionamento dos equipos terrestres e a calidade dos traballos agrícolas;
— seguimento fitosanitario xeocodificado das terras agrícolas para determinar o nivel de maleza dos cultivos, a presenza de pragas e as manifestacións de enfermidades nunha fase inicial de desenvolvemento, incluso en forma latente;
O uso de UAV para a fotografía aérea de terreos agrícolas garante, en comparación coas imaxes de satélite, a obtención de imaxes cunha resolución superior (ata un centímetro por punto) e, o máis importante, posibilita a realización deste traballo en presenza de nubes (é imposible gravar usando naves espaciais durante eses períodos).
Detémonos máis polo miúdo no seguimento fitosanitario dos cultivos. Recentemente, o volume de uso de produtos fitosanitarios en Rusia foi crecendo constantemente: segundo as estatísticas, cada cinco anos desde 2010, duplicáronse e en 2020 alcanzaron as 221 mil toneladas. Co crecente volume de uso de produtos fitosanitarios, as granxas deben garantir a pronta recollida e procesamento da información sobre o estado fitosanitario dos campos agrícolas. Sen esta información, é imposible resolver os problemas de apoio tecnolóxico para o uso racional e seguro dos produtos fitosanitarios nun curto prazo de tempo agrícola. Os métodos existentes de levantamento de rutas terrestres dos campos non permiten obter a información necesaria rapidamente e nos volumes requiridos. Neste sentido, trabállase activamente no estranxeiro e no noso país para desenvolver métodos remotos de alto rendemento para a recollida de información para a planificación e a realización de medidas fitosanitarias. Para o seguimento fitosanitario remoto operativo, os máis utilizados son os vehículos aéreos non tripulados que proporcionan vídeo xeocodificado, imaxes multiespectrais e hiperespectrais da superficie subxacente da Terra.
Cómpre sinalar que xa están parcialmente resoltas as cuestións relativas ao uso de métodos remotos para a recollida de información no ámbito do control das malas herbas (determinación da localización das malas herbas nas zonas de campo, avaliación de perdas de cultivos, cartografía de zonas nocivas). Neste ámbito, no marco dun acordo de cooperación científica e técnica, realizouse unha investigación coa participación de especialistas de VIZR, a Universidade de Instrumentación Aeroespacial (San Petersburgo), a Academia Agraria Samara e a Ptero LLC (Moscova). Obtivéronse resultados positivos usando UAV para métodos remotos de recollida de información baseados na espectrometría para avaliar a maleza dos cultivos de cereais e as plantacións de pataca para máis de 20 tipos de malas herbas, incluídas as daniñas como a hogweed de Sosnovsky. Os datos obtivéronse a partir da determinación e análise das características espectrais de reflexión de plantas cultivadas e malas herbas no rango de lonxitudes de onda 300-1100 nm.
Así, no transcurso dos estudos realizados para identificar características definitorias baseadas no brillo espectral da reflexión de cultivos e herbas daniñas, establecéronse os subrangos espectrais máis informativos de lonxitudes de onda da radiación electromagnética para o uso de imaxes multiespectrais da superficie subxacente das terras agrícolas. utilizando modernos sistemas de teledetección. A análise das imaxes espectrais de maleza e plantas cultivadas mostra que observamos diferenzas características nas curvas de brillo espectral obtidas nos subrangos de radiación electromagnética azul, verde, vermella e infravermella próxima no subrango de lonxitudes de onda do infravermello próximo.
Unha tarefa máis difícil para o uso xeneralizado de métodos de teledetección das terras agrícolas é a determinación de signos informativos de enfermidades vexetais e, sobre todo, en forma latente. Isto débese ao feito de que moitos sinais informativos de enfermidades son similares en brillo espectral aos signos de patoloxía non infecciosa das plantas obxecto de estudo.
Obtivéronse resultados positivos na determinación de enfermidades da pataca e danos ás plantas de pataca polo escaravello da pataca de Colorado mediante espectroradiometría. Usando este método, descubriuse que cando as plantacións de pataca se ven afectadas polo tizón tardío (Fig. 1), o terceiro día despois da infección, observamos unha forte diminución do brillo espectral da reflexión en comparación coas plantas sans, e o sétimo. un día despois da infección, os valores de brillo espectral mostran que as plantas están case mortas. Neste caso, o valor do brillo espectral das plantas afectadas polo tizón tardío é próximo aos valores do brillo espectral da reflexión do chan.
Cando as patacas son danadas polo escaravello da pataca de Colorado, tamén observamos unha diminución do brillo espectral do reflexo de dúas a tres veces en comparación coas plantas sen danos pola praga. A figura 2 presenta datos sobre o brillo espectral do reflexo das plantas de pataca, tendo en conta diferentes graos do seu dano. Os datos obtidos son de gran importancia para o método remoto de identificación de focos de danos na planta da pataca polo escaravello da pataca de Colorado.
Actualmente, a partir dos estudos realizados para determinar características informativas baseadas no brillo espectral da reflexión das plantas de pataca sanas e enfermas, así como das danadas polo escaravello da pataca de Colorado, establecéronse os subrangos espectrais máis informativos de lonxitudes de onda da radiación electromagnética para o uso de fotografía multiespectral da superficie subxacente de terras agrícolas utilizando UAV e SLA.
Ao determinar as enfermidades, é necesario ter en conta os resultados da investigación do Instituto Agrofísico, que permitiu determinar as características espectrais do reflexo das plantas que experimentan unha deficiencia de nitróxeno e humidade do solo.
Os resultados obtidos son importantes para identificar trazos informativos que permitan distinguir claramente, á hora de descifrar o estado fitosanitario das terras agrarias, as plantas afectadas por enfermidades e aquelas con patoloxías producidas por deficiencia de nutrición mineral ou humidade do solo.
A formación de bibliotecas de imaxes espectrais de enfermidades de diversos cultivos agrícolas, así como imaxes espectrais destes cultivos que experimentan unha deficiencia de nutrición mineral ou de humidade do solo, permitirá, a partir dos resultados da adquisición de información a distancia, tomar decisións informadas e rápidas. estabilizar a situación fitosanitaria ante a presenza de enfermidades ou levar a cabo un conxunto de medidas agrotécnicas para aliviar situacións de estrés nos cultivos provocadas por outros factores.
A seguinte área importante de uso de BVS é o seu uso para medidas de protección fitosanitaria. Por primeira vez, os UAV en forma de helicópteros teledirixidos non tripulados comezaron a utilizarse en Xapón a principios dos anos 90 para tratar os arrozales con pesticidas. Actualmente, en China, que é líder na produción de drons agrícolas, a área de procesamento que utilizan UAV supera xa varios millóns de hectáreas. O mercado de UAV está a desenvolverse de forma dinámica en todo o mundo, o volume de uso destes avións aumenta anualmente nun 400-500%. Segundo os expertos, o uso da tecnoloxía UAV na agricultura no mundo alcanzará un valor de mercado de 5,7 millóns de dólares.
Entre os drons agrícolas, a empresa chinesa DJI domina o mercado, e o modelo máis común é o DJI Agras T16.
Debido ao feito de que a maioría das partes do UAV deste modelo están feitas de materiais compostos, o peso do dispositivo non supera os 18,5 kg (sen batería). Cos equipos de protección das plantas, ao encher o depósito con fluído de traballo, o peso de despegue da máquina alcanza os 41 kg. A capacidade do depósito de fluído de traballo é de 16 litros cando a pluma está equipada con oito toberas. A vantaxe deste modelo de dron é que está equipado con radares, o que reduce drasticamente o risco de colisión con obstáculos, e tamén ofrece a posibilidade de operar pola noite utilizando focos. A altitude óptima de voo dun dron sobre un campo é de 2,5-3 metros e, se é necesario, o dispositivo pode elevarse ata os 30 metros (altitude máxima de voo horizontal). Esta altura é necesaria para tratar as plantas perennes, plantas en xardíns botánicos e bosques de pragas e enfermidades.
Na Federación Rusa obtivéronse resultados positivos sobre o uso de BVS para combater roedores parecidos a ratos (a investigación realizouse coa participación de VIZR e a empresa Ginus). As probas de campo de seguimento remoto e aplicación xeocodificada de rodenticidas nas madrigueras de roedores parecidos a ratos mostraron que a precisión da nova tecnoloxía en comparación coa aplicación manual é do 91% fronte ao 97%.
Acumulouse experiencia práctica no uso de vehículos aéreos no tripulados para a vixilancia remota das áreas de distribución da hogweed de Sosnovsky, así como no uso da tecnoloxía de pulverización de herbicidas contra esta daniña especie.
A pesar dos resultados positivos e das perspectivas do uso de UAV na agricultura, existen deficiencias, así como cuestións non resoltas no ámbito da lexislación e os documentos normativos sobre o seu uso efectivo e seguro para a vixilancia remota e a protección das plantas, a saber:
- alto custo do UAV co risco de perder o dispositivo durante o traballo;
- restricións legais de uso: na maioría dos países do mundo, o UAV debe estar dentro da liña de visión do operador durante o traballo (distancia non superior a 500 metros);
- a necesidade de rexistrarse, rexistrar o dispositivo (na maioría dos países, se o seu peso supera os 25 kg) e obter unha licenza para usar o UAV con fins comerciais;
- a necesidade de equipos adicionais caros e persoal cualificado: para un funcionamento ininterrompido e eficiente do UAV, é necesario ter polo menos tres baterías adicionais e un xerador para cargalos; polo menos tres persoas participan no mantemento dunha máquina;
- Maior dependencia das condicións meteorolóxicas. En tempo ventoso, controlar o dispositivo é moi difícil, especialmente cun forte vento lateral;
- falta de regulamentos legalizados para o uso de produtos fitosanitarios utilizando BVS de acordo cos requisitos da Lei Federal n.º 109 "Sobre a manipulación segura de pesticidas e agroquímicos";
- falta de documentos normativos sobre o funcionamento seguro dos UAV na agricultura;
- falta de normas de risco de seguro para persoas xurídicas e persoas físicas cando se usan produtos fitosanitarios mediante BVS;
- prezo elevado e falta de produtos de software para resolver problemas de vixilancia fitosanitaria a distancia de malas herbas, pragas e enfermidades, tendo en conta os limiares económicos de nocividade, así como a decodificación automática dos seus resultados.
Urxe a creación de centros rexionais de formación de operadores e probas industriais da normativa tecnolóxica para o uso de UAV para a vixilancia e protección vexetal.
Como parte dos programas de dixitalización da agricultura, é necesario acelerar o desenvolvemento de grandes bases de datos de mostras de referencia de malas herbas na fase máis vulnerable de desenvolvemento para o uso de herbicidas e mostras de referencia con sinais informativos característicos de danos por pragas nos principais cultivos. . É igualmente importante completar a formación de bibliotecas de imaxes espectrais de plantas sas e enfermas, tendo en conta a influencia do nivel de nutrición mineral e dos parámetros agroclimáticos.
Anatoly Lysov, Xefe do Laboratorio de Protección Integrada das Plantas, Institución Orzamentaria do Estado Federal VIZR, correo electrónico: lysov4949@yandex.ru