Pirms vairāk nekā simts gadiem, 1922. gada vasarā, no Hodinkas galvaspilsētas lidlauka pacēlās lidmašīna ar aprīkojumu gaisa ķīmisko darbu veikšanai, izmantojot smidzināšanas metodi pret kaitēkļiem un slimībām. Veiksmīgi izmēģinājuma lidojumi iezīmēja lauksaimniecības aviācijas attīstības sākumu.
Mūsdienās dažādu aviācijas līdzekļu izmantošanai augu aizsardzībā ir liela ekonomiska nozīme, jo tā sniedz iespēju:
— lauksaimniecības kultūru plaša mēroga attālināta uzraudzība;
— aizsardzības pasākumi īsos lauksaimniecības periodos un grūti sasniedzamās vietās pret īpaši bīstamiem kaitēkļiem (siseņi, pļavu kodes, pelēm līdzīgi grauzēji, kolorādo kartupeļu vaboles, kaitīgie bruņurupuči) un slimībām (lapu rūsa, vēlīnā puve, alternārija);
— apstrādei, kad augsne ir ļoti samitrināta, kad uz lauka nevar iekļūt zemes tehnika, īpaši cīnoties ar nezālēm;
— augsto kultūru (kukurūzas, saulespuķu) un sēklaugu pārstrāde;
— rīsu laukumu apstrāde;
- izžūšana;
— kultūraugu apstrāde nogāzēs, kuru slīpums ir lielāks par 7 grādiem, kur nevar darboties zemes miglošanas iekārtas.
Padomju Savienībā lauksaimniecības aviācijas flotes pamatā bija AN-2. Šobrīd lauksaimniecības aviācijas attīstība virzās uz to, lai būtiski paplašinātu īpaši vieglo lidmašīnu (ULA) un bezpilota lidaparātu (UAV), kas ir daudz lētāki nekā lieljaudas lidaparāti, izmantošanas paplašināšanu. Saskaņā ar federālajiem aviācijas noteikumiem un Krievijas Federācijas Gaisa kodeksu īpaši viegls gaisa kuģis ir gaisa kuģis (lidaparāts), kam ir:
— maksimālā pacelšanās masa ne vairāk kā 495 kg (neskaitot aviācijas glābšanas aprīkojumu);
— maksimālais kalibrētais apstāšanās ātrums (minimālais lidojuma ātrums) nav lielāks par 65 km/h.
Bezpilota lidaparāti (UAV) ietver transportlīdzekļus, kuru lidojumus kontrolē piloti, kas atrodas ārpus gaisa kuģa (tālvadības piloti).
Pareizā bezpilota lidaparāta lietošanas veida iezīmes nosaka tā maksimālais pacelšanās svars:
- līdz 250 g - nav pakļauti valsts reģistrācijai vai uzskaitei;
- no 250 g līdz 30 kg - obligāti jāveic valsts reģistrācija;
- no 30 kg un vairāk - ir pakļauti valsts reģistrācijai.
Svarīgas bezpilota lidaparātu un SLA izmantošanas priekšrocības ir:
— nav zaudējumu no sējumu bojājumiem ar riteņiem vai nepieciešamības izmantot kustības joslas (salīdzinājumā ar zemes aprīkojumu);
— augsta efektivitāte ar samazinātām ekspluatācijas izmaksām (salīdzinājumā ar lieljaudas lidmašīnām, jo šiem lidaparātiem nav nepieciešami aprīkoti lidlauki).
Bezpilota lidaparātu izmantošana palīdz atrisināt šādas problēmas:
— detalizētas informācijas iegūšana par lauksaimniecībā izmantojamās zemes kartogrāfiskās bāzes izveidi un lauksaimniecības objektu izvietošanu ar to precīzām koordinātām lauksaimnieciskās ražošanas tehnoloģisko procesu plānošanai un uzraudzībai;
— attālināta monitoringa veikšana, pamatojoties uz lauksaimniecībā izmantojamās zemes pamatnes virsmas multispektrālo fotografēšanu, lai noteiktu kultūraugu stāvokli un attīstību, prognozējot ražu, pamatojoties uz veģetācijas indeksa aprēķinu, pamatojoties uz spektrālās fotografēšanas rezultātiem utt.;
— operatīvā kontrole reālā laikā pār zemes iekārtu darbību un lauksaimniecības darbu kvalitāti;
— lauksaimniecībā izmantojamās zemes ģeokodētais fitosanitārais monitorings, lai noteiktu kultūraugu nezāļainības līmeni, kaitēkļu klātbūtni un slimību izpausmes agrīnā attīstības stadijā, arī latentā formā;
Bezpilota lidaparātu izmantošana lauksaimniecības zemes aerofotografēšanai nodrošina, salīdzinot ar satelīta attēliem, iegūt attēlus ar augstāku izšķirtspēju (līdz vienam centimetram uz punktu) un, pats galvenais, ļauj veikt šo darbu blīvas vides klātbūtnē. mākoņi (šādos periodos nav iespējams ierakstīt, izmantojot kosmosa kuģus).
Pakavēsimies sīkāk par kultūraugu fitosanitāro uzraudzību. Pēdējā laikā augu aizsardzības līdzekļu lietošanas apjomi Krievijā nepārtraukti pieaug: pēc statistikas datiem, kopš 2010. gada ik pēc pieciem gadiem tie ir dubultojušies un 2020. gadā sasniedza 221 tūkstoti tonnu. Pieaugot augu aizsardzības līdzekļu izmantošanas apjomam, saimniecībās ir jānodrošina operatīva informācijas par lauksaimniecības lauku fitosanitāro stāvokli savākšana un apstrāde. Bez šīs informācijas nav iespējams īsā lauksaimniecības laika posmā atrisināt tehnoloģiskā nodrošinājuma problēmas augu aizsardzības līdzekļu racionālai un drošai lietošanai. Esošās lauku trašu uzmērīšanas metodes neļauj ātri un nepieciešamajos apjomos iegūt nepieciešamo informāciju. Šajā sakarā aktīvi notiek darbs ārvalstīs un mūsu valstī, lai izstrādātu augstas veiktspējas attālinātas informācijas vākšanas metodes augu aizsardzības pasākumu plānošanai un veikšanai. Operatīvai attālinātai fitosanitārajai uzraudzībai visplašāk tiek izmantoti bezpilota lidaparāti, kas nodrošina ģeokodētu video, multispektrālos un hiperspektrālos Zemes pamatvirsmas attēlus.
Jāpiebilst, ka jautājumi par attālināto metožu izmantošanu informācijas vākšanai nezāļu apkarošanas jomā (nezāļu izvietojuma noteikšana lauku platībās, ražas zudumu novērtēšana, kaitīgo zonu kartēšana) jau ir daļēji atrisināti. Šajā jomā zinātniski tehniskās sadarbības līguma ietvaros tika veikti pētījumi, kuros piedalījās VIZR, Aerospace Instrumentation universitātes (Sanktpēterburga), Samaras Agrārās akadēmijas un Ptero LLC (Maskava) speciālisti. Pozitīvi rezultāti iegūti, izmantojot bezpilota lidaparātus attālinātām informācijas vākšanas metodēm, pamatojoties uz spektrometriju, lai novērtētu graudaugu un kartupeļu stādījumu nezāļainību vairāk nekā 20 nezāļu veidiem, tostarp tādiem kaitīgiem kā Sosnovska latvānis. Dati iegūti, balstoties uz kultivēto augu un nezāļu atstarošanas spektrālo īpašību noteikšanu un analīzi viļņu garuma diapazonā 300-1100 nm.
Tādējādi pētījumos, kas veikti, lai identificētu definējošās pazīmes, kuru pamatā ir labības un nezāļu atstarošanas spektrālais spilgtums, tika noteikti informatīvākie elektromagnētiskā starojuma viļņu garumu spektrālie apakšdiapazoni lauksaimniecībā izmantojamās zemes pamatvirsmas multispektrālās fotografēšanas izmantošanai. izmantojot modernas attālās uzrādes sistēmas. Nezāļu un kultivēto augu spektrālo attēlu analīze liecina, ka iegūto spektrālā spilgtuma līknēs novērojam raksturīgas atšķirības zilā, zaļā, sarkanā un tuvā infrasarkanā elektromagnētiskā starojuma apakšdiapazonā tuvajā infrasarkanajā viļņu garumu apakšdiapazonā.
Sarežģītāks uzdevums lauksaimniecības zemju attālās izpētes metožu plašai izmantošanai ir augu slimību informatīvo pazīmju noteikšana un galvenokārt latentā formā. Tas ir saistīts ar faktu, ka daudzas informatīvās slimības pazīmes pēc spektrālā spilgtuma ir līdzīgas pētāmo augu neinfekciozās patoloģijas pazīmēm.
Pozitīvi rezultāti tika iegūti, nosakot Kolorādo vaboles kartupeļu slimības un kartupeļu augu bojājumus, izmantojot spektroradiometriju. Izmantojot šo metodi, tika konstatēts, ka, kartupeļu stādījumus skarot vēlīnajai puvei (1. att.), trešajā dienā pēc inficēšanās novērojam strauju atstarošanas spektrālā spilgtuma samazināšanos, salīdzinot ar veseliem augiem, un septītajā dienā. dienu pēc inficēšanās spektrālā spilgtuma vērtības liecina, ka augi ir gandrīz miruši. Šajā gadījumā spektrālā spilgtuma vērtība augos, kurus skārusi vēlīnā puve, ir tuvu augsnes atstarošanas spektrālā spilgtuma vērtībām.
Ja kartupeļus bojā Kolorādo vabole, mēs novērojam arī atstarojuma spektrālā spilgtuma samazināšanos divas līdz trīs reizes, salīdzinot ar augiem, kuriem kaitēklis nav bojāts. 2. attēlā parādīti dati par kartupeļu stādu atstarojuma spektrālo spilgtumu, ņemot vērā dažādas to bojājumu pakāpes. Iegūtajiem datiem ir liela nozīme Kolorādo kartupeļu vaboles izraisīto kartupeļu augu bojājumu perēkļu attālinātai noteikšanai.
Šobrīd, pamatojoties uz pētījumiem, kas veikti, lai noteiktu informatīvās pazīmes, kas balstītas uz atstarojuma spektrālo spilgtumu no veseliem un slimiem kartupeļu augiem, kā arī tiem, kurus bojā Kolorādo vabole, ir noteikti informatīvākie elektromagnētiskā starojuma viļņu garumu spektrālie apakšdiapazoni. lauksaimniecības zemes pamatvirsmas multispektrālās fotografēšanas izmantošana, izmantojot UAV un SLA.
Nosakot slimības, jāņem vērā Agrofizikālā institūta pētījumu rezultāti, kas ļāva noteikt slāpekļa un augsnes mitruma deficīta augu atstarošanas spektrālās īpašības.
Iegūtie rezultāti ir svarīgi informatīvo pazīmju noteikšanai, kas ļauj skaidri nošķirt, atšifrējot lauksaimniecībā izmantojamās zemes fitosanitāro stāvokli, slimību skartos augus un augus ar minerālbarības vai augsnes mitruma deficīta izraisītām patoloģijām.
Dažādu lauksaimniecības kultūru slimību spektrālo attēlu bibliotēku veidošana, kā arī šo kultūraugu, kuriem ir minerālbarības vai augsnes mitruma deficīts, spektrālo attēlu bibliotēka, kas ļaus, pamatojoties uz attālinātās informācijas iegūšanas rezultātiem, pieņemt apzinātus un operatīvus lēmumus. stabilizēt fitosanitāro situāciju slimību klātbūtnē vai veikt agrotehnisko pasākumu kompleksu, lai atvieglotu citu faktoru radītās stresa situācijas uz kultūraugiem.
Nākamā svarīgā BVS izmantošanas joma ir to izmantošana augu aizsardzības pasākumos. Pirmo reizi bezpilota bezpilota tālvadības helikopteru veidā Japānā sāka izmantot 90. gadu sākumā, lai apstrādātu rīsu laukumus ar pesticīdiem. Šobrīd Ķīnā, kas ir līderis lauksaimniecības dronu ražošanā, apstrādes platība, kurā tiek izmantoti bezpilota lidaparāti, jau pārsniedz vairākus miljonus hektāru. UAV tirgus dinamiski attīstās visā pasaulē, šo lidmašīnu izmantošanas apjoms ik gadu pieaug par 400-500%. Pēc ekspertu domām, UAV tehnoloģiju izmantošana lauksaimniecībā pasaulē sasniegs 5,7 miljardu dolāru tirgus vērtību.
Starp lauksaimniecības droniem tirgū dominē Ķīnas uzņēmums DJI, un visizplatītākais modelis ir DJI Agras T16.
Sakarā ar to, ka lielākā daļa šī modeļa UAV detaļu ir izgatavotas no kompozītmateriāliem, ierīces svars nepārsniedz 18,5 kg (bez akumulatora). Ar augu aizsardzības aprīkojumu, uzpildot tvertni ar darba šķidrumu, mašīnas pacelšanās svars sasniedz 41 kg. Darba šķidruma rezervuāra tilpums ir 16 litri, ja izlice ir aprīkota ar astoņām sprauslām. Šī drona modeļa priekšrocība ir tā, ka tas ir aprīkots ar radariem, kas krasi samazina sadursmes ar šķēršļiem risku, kā arī nodrošina iespēju darboties naktī, izmantojot prožektorus. Optimālais drona lidojuma augstums virs lauka ir 2,5-3 metri, un nepieciešamības gadījumā ierīce var pacelties līdz 30 metriem (maksimālais horizontālais lidojuma augstums). Šis augstums ir nepieciešams, lai ārstētu daudzgadīgos stādījumus, augus botāniskajos dārzos un mežos no kaitēkļiem un slimībām.
Krievijas Federācijā ir gūti pozitīvi rezultāti par BVS izmantošanu pelēm līdzīgu grauzēju apkarošanai (pētījumi tika veikti, piedaloties VIZR un uzņēmumam Ginus). Lauka testi attālinātai uzraudzībai un rodenticīdu ģeokodētai lietošanai pelēm līdzīgu grauzēju urvos parādīja, ka jaunās tehnoloģijas precizitāte salīdzinājumā ar manuālo aplikāciju ir 91% pret 97%.
Praktiskā pieredze ir uzkrāta bezpilota lidaparātu izmantošanā Sosnovska latvāņa izplatības vietu attālinātai uzraudzībai, kā arī herbicīdu miglošanas tehnoloģijas izmantošanā pret šo kaitīgo sugu.
Neskatoties uz pozitīvajiem rezultātiem un perspektīvām par bezpilota lidaparātu izmantošanu lauksaimniecībā, pastāv nepilnības, kā arī neatrisināti jautājumi likumdošanas un normatīvo dokumentu jomā par to efektīvu un drošu izmantošanu attālinātai uzraudzībai un augu aizsardzībai, proti:
- augstas UAV izmaksas ar risku pazaudēt ierīci darba laikā;
- juridiski lietošanas ierobežojumi: lielākajā daļā pasaules valstu bezpilota lidaparātam, veicot darbu, jāatrodas operatora redzamības zonā (attālums ne vairāk kā 500 metri);
- nepieciešamība reģistrēties, reģistrēt ierīci (lielākajā daļā valstu, ja tās svars pārsniedz 25 kg) un iegūt licenci UAV izmantošanai komerciālos nolūkos;
- nepieciešamība pēc papildu dārga aprīkojuma un kvalificēta personāla: nepārtrauktai un efektīvai UAV darbībai ir nepieciešami vismaz trīs papildu akumulatori un ģenerators to uzlādēšanai; vienas mašīnas apkalpošanā ir iesaistītas vismaz trīs personas;
- Lielāka atkarība no meteoroloģiskajiem apstākļiem. Vējainā laikā ir ļoti grūti vadīt ierīci, īpaši ar spēcīgu sānu vēju;
- legalizētu noteikumu trūkums augu aizsardzības līdzekļu lietošanai, izmantojot BVS atbilstoši federālā likuma Nr.109 “Par drošu apiešanos ar pesticīdiem un agroķimikālijām” prasībām;
- normatīvo dokumentu trūkums par bezpilota lidaparātu drošu ekspluatāciju lauksaimniecībā;
- apdrošināšanas riska standartu trūkums juridiskām un fiziskām personām, lietojot augu aizsardzības līdzekļus, izmantojot BVS;
- augstā cena un programmatūras produktu trūkums nezāļu, kaitēkļu un slimību attālinātās fitosanitārās uzraudzības problēmu risināšanai, ņemot vērā ekonomiskos kaitīguma sliekšņus, kā arī to rezultātu automātisku atšifrēšanu.
Steidzami ir jāizveido reģionālie centri operatoru apmācībai un tehnoloģisko noteikumu rūpnieciskai pārbaudei bezpilota lidaparātu izmantošanai monitoringam un augu aizsardzībai.
Lauksaimniecības digitalizācijas programmu ietvaros ir nepieciešams paātrināt lielu datubāzu izstrādi ar nezāļu references paraugiem visneaizsargātākajā attīstības fāzē herbicīdu lietošanai un references paraugus ar raksturīgām informatīvām pazīmēm par kaitēkļu bojājumiem galvenajām kultūrām. . Tikpat svarīgi ir pabeigt veselu un slimu augu spektrālo attēlu bibliotēku veidošanu, ņemot vērā minerālbarības līmeņa un agroklimatisko parametru ietekmi.
Anatolijs Lisovs, Federālās valsts budžeta iestādes VIZR Integrētās augu aizsardzības laboratorijas vadītājs, e-pasts: lysov4949@yandex.ru