Yüz yıldan fazla bir süre önce, 1922 yazında, başkent Khodynka havaalanından zararlılara ve hastalıklara karşı püskürtme yöntemini kullanarak havadan kimyasal çalışmalar yapma ekipmanına sahip bir uçak havalandı. Başarılı test uçuşları tarımsal havacılığın gelişiminin başlangıcı oldu.
Günümüzde bitki koruma amacıyla çeşitli havacılık araçlarının kullanılması, aşağıdakileri yapma fırsatını sağladığından büyük ekonomik öneme sahiptir:
— tarımsal ürünlerin büyük ölçekli uzaktan izlenmesi;
— kısa tarım dönemlerinde ve ulaşılması zor yerlerde özellikle tehlikeli zararlılara (çekirgeler, çayır güveleri, fare benzeri kemirgenler, Colorado patates böcekleri, zararlı kaplumbağalar) ve hastalıklara (yaprak pası, geç yanıklık, alternaria) karşı koruyucu önlemler;
— özellikle yabani otlarla mücadelede, toprak ekipmanının tarlaya giremediği durumlarda toprağın çok nemli olduğu durumlarda yapılan işlemler;
- uzun mahsullerin (mısır, ayçiçeği) ve tohumlu mahsullerin işlenmesi;
- pirinç tarlalarının işlenmesi;
- kuruma;
— zemin püskürtme ekipmanının çalışamadığı, eğimi 7 dereceden fazla olan yamaçlarda mahsullerin işlenmesi.
Sovyetler Birliği'nde tarımsal havacılık filosunun temeli AN-2'ydi. Şu anda, tarımsal havacılığın gelişimi, ağır hizmet uçaklarından çok daha ucuz olan ultra hafif uçakların (ULA) ve insansız hava araçlarının (İHA) kullanımının önemli ölçüde genişlemesine doğru ilerlemektedir. Federal Havacılık Düzenlemeleri ve Rusya Federasyonu Hava Kanunu uyarınca, ultra hafif bir uçak aşağıdaki özelliklere sahip bir uçaktır (uçak):
— maksimum kalkış ağırlığı 495 kg'ı aşmamalıdır (havacılık kurtarma ekipmanı hariç);
- kalibre edilmiş maksimum durma hızı (minimum uçuş hızı) 65 km/saat'ten fazla değil.
İnsansız hava araçları (İHA), uçuşları uçağın dışında bulunan pilotlar (uzaktan pilotlar) tarafından kontrol edilen araçları içerir.
Doğru İHA kullanım modunun özellikleri, maksimum kalkış ağırlığına göre belirlenir:
- 250 g'a kadar - devlet kaydına veya muhasebeye tabi değildir;
- 250 g'dan 30 kg'a kadar - zorunlu devlet kaydına tabidir;
- 30 kg ve üzeri - devlet kaydına tabidir.
İHA ve SLA kullanmanın önemli avantajları şunlardır:
— tekerleklerin mahsullere verdiği zarardan veya tramvay hattı kullanma ihtiyacından (yer ekipmanıyla karşılaştırıldığında) kaynaklanan kayıp olmaması;
- azaltılmış işletme maliyetleriyle yüksek verimlilik (ağır hizmet uçaklarıyla karşılaştırıldığında, çünkü bu uçaklar donanımlı hava sahalarına ihtiyaç duymaz).
İnsansız hava araçlarının kullanımı aşağıdaki sorunların çözümüne yardımcı olur:
- Tarımsal üretimin teknolojik süreçlerinin planlanması ve izlenmesi için tarım arazileri için kartografik bir temel oluşturulması ve tarımsal nesnelerin kesin koordinatlarıyla yerleştirilmesi hakkında ayrıntılı bilgi edinmek;
- mahsüllerin durumunu ve gelişimini belirlemek için tarım arazisinin altındaki yüzeyin multispektral fotoğrafçılığına dayalı uzaktan izlemenin gerçekleştirilmesi, spektral fotoğrafçılık vb. sonuçlarına göre bitki örtüsü endeksinin hesaplanmasına dayalı verimlerin tahmin edilmesi;
- yer ekipmanının çalışması ve tarımsal işin kalitesi üzerinde gerçek zamanlı operasyonel kontrol;
- Mahsullerin yabancı otlanma düzeyini, zararlıların varlığını ve gizli form da dahil olmak üzere gelişimin erken bir aşamasında hastalık belirtilerini belirlemek için tarım arazilerinin coğrafi olarak kodlanmış bitki sağlığı izlemesi;
Tarım arazilerinin havadan fotoğraflanmasında İHA'ların kullanılması, uydu görüntülerine göre daha yüksek çözünürlüklü (nokta başına bir santimetreye kadar) görüntü elde edilmesini sağlar ve en önemlisi, yoğun hava koşullarında bu çalışmanın gerçekleştirilmesine olanak sağlar. bulutlar (bu tür dönemlerde uzay aracı kullanılarak kayıt yapılması imkansızdır).
Mahsullerin bitki sağlığının izlenmesi üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım. Son zamanlarda Rusya'da bitki koruma ürünlerinin kullanım hacmi istikrarlı bir şekilde artıyor: istatistiklere göre 2010'dan bu yana her beş yılda bir iki katına çıktı ve 2020'de 221 bin tona ulaştı. Bitki koruma ürünlerinin kullanım hacminin artmasıyla birlikte çiftliklerin, tarım alanlarının bitki sağlığı durumuna ilişkin bilgilerin hızlı bir şekilde toplanmasını ve işlenmesini sağlaması gerekmektedir. Bu bilgi olmadan bitki koruma ürünlerinin akılcı ve güvenli kullanımına yönelik teknolojik destek sorunlarının kısa tarımsal zaman diliminde çözülmesi mümkün değildir. Alanların zemin bazlı rota araştırmasına ilişkin mevcut yöntemler, gerekli bilgilerin hızlı ve gerekli hacimlerde elde edilmesine izin vermemektedir. Bu bağlamda bitki koruma tedbirlerinin planlanması ve uygulanması amacıyla bilgi toplamaya yönelik yüksek performanslı uzaktan yöntemlerin geliştirilmesine yönelik yurt dışında ve ülkemizde aktif olarak çalışmalar yürütülmektedir. Operasyonel uzaktan bitki sağlığı izleme için en yaygın kullanılanlar, Dünya'nın alttaki yüzeyinin coğrafi kodlu video, multispektral ve hiperspektral görüntülerini sağlayan insansız hava araçlarıdır.
Yabancı ot kontrolü alanında bilgi toplamak için uzaktan yöntemlerin kullanılmasına (tarla alanlarındaki yabancı otların konumunun belirlenmesi, ürün kayıplarının değerlendirilmesi, zararlı bölgelerin haritalandırılması) ilişkin sorunların halihazırda kısmen çözülmüş olduğu belirtilmelidir. Bu alanda, bilimsel ve teknik işbirliğine ilişkin bir anlaşma çerçevesinde, VIZR, Havacılık ve Uzay Enstrümantasyon Üniversitesi (St. Petersburg), Samara Tarım Akademisi ve Ptero LLC'den (Moskova) uzmanların katılımıyla araştırmalar gerçekleştirildi. Sosnovsky yaban otu gibi zararlı olanlar da dahil olmak üzere 20'den fazla yabani ot türü için tahıl mahsulleri ve patates ekimlerindeki yabani otların varlığını değerlendirmek üzere spektrometriye dayalı uzaktan bilgi toplama yöntemleri için İHA'lar kullanılarak olumlu sonuçlar elde edildi. Veriler, 300-1100 nm dalga boyu aralığında kültür bitkilerinden ve yabani otlardan yansımanın spektral özelliklerinin belirlenmesi ve analizine dayanarak elde edildi.
Böylece, mahsullerden ve yabani otlardan gelen yansımanın spektral parlaklığına dayalı tanımlayıcı özellikleri belirlemek için yürütülen çalışmalar sırasında, tarım arazisinin altındaki yüzeyin multispektral fotoğrafının kullanılması için elektromanyetik radyasyonun dalga boylarının en bilgilendirici spektral alt aralıkları oluşturulmuştur. Modern uzaktan algılama sistemlerini kullanarak. Yabani otların ve kültür bitkilerinin spektral görüntülerinin analizi, elde edilen spektral parlaklık eğrilerinde mavi, yeşil, kırmızı ve yakın kızılötesi elektromanyetik radyasyonun alt aralıklarında dalga boylarının yakın kızılötesi alt aralığında karakteristik farklılıklar gözlemlediğimizi göstermektedir.
Tarım arazilerinde uzaktan algılama yöntemlerinin yaygın kullanımı için daha zor bir görev, bitki hastalıklarının bilgilendirici belirtilerinin ve her şeyden önce gizli formda belirlenmesidir. Bunun nedeni, birçok bilgilendirici hastalık belirtisinin, spektral parlaklık açısından, incelenen bitkilerin bulaşıcı olmayan patolojisinin belirtilerine benzer olmasıdır.
Patates hastalıklarının ve Colorado patates böceğinin patates bitkilerine verdiği zararın spektroradyometri kullanılarak belirlenmesinde olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Bu yöntemi kullanarak, patates ekimleri geç yanıklıktan etkilendiğinde (Şekil 1), enfeksiyondan sonraki üçüncü günde, sağlıklı bitkilere kıyasla yansımanın spektral parlaklığında ve yedinci günde keskin bir düşüş gözlemlediğimiz bulunmuştur. Enfeksiyonun ertesi günü, spektral parlaklık değerleri bitkilerin neredeyse öldüğünü gösteriyor. Bu durumda geç yanıklıktan etkilenen bitkilerde spektral parlaklık değeri, topraktan yansımanın spektral parlaklık değerlerine yakındır.
Patatesler Colorado patates böceği tarafından zarar gördüğünde, yansımanın spektral parlaklığında, zararlıdan zarar görmeyen bitkilere kıyasla iki ila üç kat daha fazla bir azalma gözlemliyoruz. Şekil 2, patates bitkilerinin farklı hasar derecelerini dikkate alarak yansımasının spektral parlaklığına ilişkin verileri sunmaktadır. Elde edilen veriler, Colorado patates böceğinin patates bitkisine verdiği zararın odaklarını belirlemeye yönelik uzaktan yöntem açısından büyük önem taşıyor.
Şu anda, sağlıklı ve hastalıklı patates bitkilerinin yanı sıra Colorado patates böceği tarafından zarar görenlerden gelen yansımanın spektral parlaklığına dayalı bilgilendirici özellikleri belirlemek için yürütülen çalışmalara dayanarak, elektromanyetik radyasyonun dalga boylarının en bilgilendirici spektral alt aralıkları oluşturulmuştur. İHA'lar ve SLA kullanılarak tarım arazisinin altındaki yüzeyin multispektral fotoğrafçılığının kullanılması.
Hastalıkları belirlerken, azot ve toprak nemi eksikliği yaşayan bitkilerin yansımasının spektral özelliklerini belirlemeyi mümkün kılan Tarımsal Fizik Enstitüsü tarafından yapılan araştırma sonuçlarının dikkate alınması gerekir.
Elde edilen sonuçlar, tarım arazilerinin bitki sağlığı durumunu çözerken, hastalıklardan etkilenen bitkileri ve mineral besin eksikliği veya toprak nemi eksikliğinden kaynaklanan patolojileri olan bitkileri net bir şekilde ayırt etmeyi mümkün kılan bilgilendirici özelliklerin belirlenmesi açısından önemlidir.
Çeşitli tarımsal mahsullerin hastalıklarının spektral görüntülerinden oluşan kütüphanelerin yanı sıra mineral beslenme veya toprak nemi eksikliği yaşayan bu mahsullerin spektral görüntülerinin oluşturulması, uzaktan bilgi edinmenin sonuçlarına dayanarak bilinçli ve hızlı kararlar alınmasına olanak sağlayacaktır. hastalıkların varlığında bitki sağlığı durumunu stabilize etmek veya mahsuller üzerinde diğer faktörlerin neden olduğu stres durumlarını hafifletmek için bir dizi tarımsal teknik önlem uygulamak.
BVS kullanımının bir sonraki önemli alanı bitki koruma önlemlerinde kullanılmasıdır. İlk kez insansız uzaktan kumandalı helikopter şeklindeki İHA'lar Japonya'da 90'lı yılların başında pirinç tarlalarına böcek ilacı uygulamak için kullanılmaya başlandı. Şu anda tarımsal drone üretiminde lider olan Çin'de, İHA'ların kullanıldığı işleme alanı halihazırda birkaç milyon hektarı aşıyor. İHA pazarı tüm dünyada dinamik bir şekilde gelişiyor, bu uçakların kullanım hacmi her yıl yüzde 400-500 oranında artıyor. Uzmanlara göre dünyada tarımda İHA teknolojisinin kullanımı 5,7 milyar dolarlık piyasa değerine ulaşacak.
Tarımsal dronlar arasında Çinli DJI şirketi pazara hakimdir ve en yaygın model DJI Agras T16'dır.
Bu modeldeki İHA'nın çoğu parçasının kompozit malzemelerden yapılmış olması nedeniyle cihazın ağırlığı (batarya hariç) 18,5 kg'ı geçmiyor. Bitki koruma ekipmanıyla birlikte, tank çalışma sıvısıyla doldurulurken makinenin kalkış ağırlığı 41 kg'a ulaşır. Bom sekiz nozülle donatıldığında çalışma sıvısı deposunun kapasitesi 16 litredir. Bu drone modelinin avantajı, engellerle çarpışma riskini önemli ölçüde azaltan radarlarla donatılmış olması ve aynı zamanda geceleri spot ışıklarını kullanarak çalışabilme yeteneği sağlamasıdır. Bir drone'un tarla üzerinde optimum uçuş yüksekliği 2,5-3 metre olup, gerekirse cihaz 30 metreye (maksimum yatay uçuş yüksekliği) kadar çıkabilmektedir. Bu yükseklik, çok yıllık bitkileri, botanik bahçelerindeki bitkileri ve ormanları zararlılardan ve hastalıklardan arındırmak için gereklidir.
Rusya Federasyonu'nda fare benzeri kemirgenlerle mücadelede BVS kullanımı konusunda olumlu sonuçlar elde edildi (araştırma VIZR ve Ginus şirketinin katılımıyla gerçekleştirildi). Uzaktan izleme ve fare benzeri kemirgenlerin yuvalarına kemirgen öldürücülerin coğrafi kodlu uygulanmasına ilişkin saha testleri, manuel uygulamaya kıyasla yeni teknolojinin doğruluğunun %91'e karşı %97 olduğunu gösterdi.
Sosnovsky yabani otunun dağıtım alanlarının uzaktan izlenmesi için İHA'ların kullanımı ve bu zararlı türe karşı herbisit püskürtme teknolojisinin kullanılması konusunda pratik deneyim birikmiştir.
İHA'ların tarımda kullanılmasına ilişkin olumlu sonuçlara ve beklentilere rağmen, bunların uzaktan izleme ve bitki koruma için etkin ve güvenli kullanımına ilişkin mevzuat ve düzenleyici belgeler alanında eksikliklerin yanı sıra çözülmemiş sorunlar da vardır:
- çalışma sırasında cihazı kaybetme riskiyle birlikte yüksek İHA maliyeti;
- kullanıma ilişkin yasal kısıtlamalar: dünyanın çoğu ülkesinde, İHA iş yaparken operatörün görüş alanı içinde olmalıdır (mesafe 500 metreden fazla olmamalıdır);
- cihazı kaydetme, kaydetme (çoğu ülkede ağırlığı 25 kg'ı aşıyorsa) ve İHA'yı ticari amaçlarla kullanmak için lisans alma ihtiyacı;
- Ek pahalı ekipman ve kalifiye personel ihtiyacı: İHA'nın kesintisiz ve verimli çalışması için en az üç ek bataryaya ve bunları şarj edecek bir jeneratöre sahip olmak gerekir; bir makinenin bakımında en az üç kişi görev alıyor;
- Meteorolojik koşullara daha fazla bağımlılık. Rüzgarlı havalarda, özellikle yandan kuvvetli rüzgar olduğunda cihazı kontrol etmek çok zordur;
- 109 Sayılı Federal Kanun “Pestisitlerin ve tarım kimyasallarının güvenli kullanımı hakkında” gerekliliklerine uygun olarak BVS kullanan bitki koruma ürünlerinin kullanımına ilişkin yasal düzenlemelerin bulunmaması;
- İHA'ların tarımda güvenli bir şekilde kullanılmasına ilişkin düzenleyici belgelerin eksikliği;
- BVS kullanan bitki koruma ürünlerini kullanırken tüzel kişiler ve bireyler için sigorta risk standartlarının bulunmaması;
- yabani otların, zararlıların ve hastalıkların uzaktan bitki sağlığı izleme sorunlarını çözmek için yüksek fiyat ve yazılım ürünlerinin eksikliği, ekonomik zararlılık eşiklerini dikkate almanın yanı sıra sonuçlarının otomatik kodunun çözülmesi.
Operatörlerin eğitimi ve İHA'ların izleme ve bitki koruma amacıyla kullanımına ilişkin teknolojik düzenlemelerin endüstriyel olarak test edilmesi için bölgesel merkezler oluşturulmasına acil ihtiyaç vardır.
Tarımın dijitalleştirilmesine yönelik programların bir parçası olarak, herbisitlerin kullanımı için gelişimin en hassas aşamasındaki yabani otların referans örneklerinden oluşan geniş veri tabanlarının ve büyük mahsullere yönelik haşere hasarına ilişkin karakteristik bilgilendirici işaretler içeren referans örneklerinin geliştirilmesinin hızlandırılması gerekmektedir. . Mineral beslenme seviyesinin ve tarımsal parametrelerin etkisini dikkate alarak sağlıklı ve hastalıklı bitkilerin spektral görüntülerinden oluşan kütüphanelerin oluşumunu tamamlamak da aynı derecede önemlidir.
Anatoly Lysov, Entegre Bitki Koruma Laboratuvarı Başkanı, Federal Devlet Bütçe Kurumu VIZR, e-posta: lysov4949@yandex.ru