Più di centu anni fà, in l'estiu di u 1922, un aviò cù l'equipaggiu per a realizazione di travaglii chimichi aerei cù u metudu di spraying contr'à e pesti è e malatie hè partutu da u campu d'aviazione di a capitale Khodynka. I voli di prova successu marcatu u principiu di u sviluppu di l'aviazione agricula.
Oghje, l'usu di diversi mezzi di l'aviazione per a prutezzione di e piante hè di grande impurtanza ecunomica, postu chì furnisce l'uppurtunità di:
- monitoraghju remoto à grande scala di i culturi agriculi;
- misure di prutezzione in i brevi periodi agriculi è in i lochi difficiuli contr'à e pesti particularmente periculosi (locusti, fale di prato, roditori simili à topi, scarabei di patate di Colorado, tartarughe dannosi) è e malatie (ruggine di foglia, tignola tardiva, alternaria);
- trattamenti quandu u tarrenu hè assai umitatu, quandu l'equipaggiu di terra ùn pò micca entre in u campu, soprattuttu quandu si cumbatte e erbaccia;
- trasfurmazioni di culturi alti (granu, girasole) è culturi di sementi;
- trasfurmazioni di risu;
- essiccazione;
- trasfurmà i culturi nantu à i pendii cù una pendenza di più di 7 gradi, induve l'equipaggiu di spraying in terra ùn pò micca operà.
In l'Unioni Suviètica, a basa di a flotta di l'aviazione agricula era l'AN-2. Attualmente, u sviluppu di l'aviazione agricula si move versu una espansione significativa di l'usu di l'aviò ultra-leggeru (ULA) è di i veiculi aerei senza pilota (UAV), chì sò assai più prezzu di l'aviò pisanti. In cunfurmità cù i Regolamenti Federali di l'Aviazione è u Codice Aereu di a Federazione Russa, un aviò ultra-leggeru hè un aviò (aviò) chì hà:
- pesu massimu à u decollo micca più di 495 kg (esclusu l'equipaggiu di salvezza di l'aviazione);
— vitezza massima calibrata di stallo (vitezza minima di volu) micca più di 65 km/h.
L'aviò senza pilota (UAV) include i veiculi chì i voli sò cuntrullati da i piloti situati fora di l'aviò (piloti remoti).
E caratteristiche di u modu ghjustu di l'usu UAV sò determinate da u so pesu massimu di decollo:
- finu à 250 g - ùn sò micca sughjetti à a registrazione statale o a cuntabilità;
- da 250 g à 30 kg - sottumessu à a registrazione statale obligatoria;
- da 30 kg è più - sò sottumessi à a registrazione statali.
Vantaggi impurtanti di l'usu di UAV è SLA sò:
- senza pèrdite da danni à i culturi da i roti o a necessità di utilizà tramlines (in paragone cù l'equipaggiu di terra);
- alta efficienza cù costi operativi ridotti (in cunfrontu cù l'aviò pesante, postu chì questi aerei ùn anu micca bisognu di campi d'aviazione equipati).
L'usu di l'aviò senza pilota aiuta à risolve i seguenti prublemi:
- uttene infurmazioni detallate nantu à a creazione di una basa cartografica per a terra agricula è a piazzamentu di l'uggetti agriculi cù e so coordenate precise per a pianificazione è u seguimentu di i prucessi tecnologichi di a produzzione agricula;
- realizà un monitoraghju remotu basatu nantu à a fotografia multispettrali di a superficia sottostante di a terra agricula per determinà a cundizione è u sviluppu di i culturi, predichendu i rendimenti basatu annantu à u calculu di l'indice di vegetazione basatu nantu à i risultati di a fotografia spettrale, etc.;
- cuntrollu operativu in tempu reale nantu à u funziunamentu di l'equipaggiu di terra è a qualità di u travagliu agriculu;
- monitoraghju fitosanitari geocoded di i terreni agriculi per determinà u nivellu di erbaccia di i culturi, a presenza di pesti è manifestazioni di e malatie in una prima fase di sviluppu, ancu in forma latente;
L'usu di l'UAV per a fotografia aerea di terreni agriculi furnisce, in paragunà cù l'imaghjini satellitari, ottene l'imaghjini cù una risuluzione più altu (finu à un centimetru per puntu) è, più impurtante, permette di realizà stu travagliu in presenza di densi. nuvole (arregistrà cù a nave spaziale in tali periodi hè impussibile).
Fighjemu più in dettagliu nantu à u seguimentu fitosanitariu di i culturi. Ricertamenti, u voluminu di l'usu di i prudutti di prutezzione di e piante in Russia hè in crescita constantemente: secondu e statistiche, ogni cinque anni da u 2010, anu radduppiatu è in 2020 hà righjuntu 221 mila tunnellate. Cù u voluminu crescente di l'usu di i prudutti di prutezzione di e piante, l'agricultori anu bisognu di assicurà a cullizzioni rapida è u trattamentu di l'infurmazioni nantu à a cundizione fitosanitaria di i campi agriculi. Senza questa informazione, hè impussibile di risolve i prublemi di supportu tecnologicu per l'usu raziunale è sicuru di i prudutti di prutezzione di e piante in un cortu tempu agriculu. I metudi esistenti di l'indagine di a strada basata in terra di i campi ùn permettenu micca ottene l'infurmazioni necessarii rapidamente è in i volumi necessarii. In questu sensu, u travagliu hè attivamente in corso à l'esteru è in u nostru paese per sviluppà metudi remoti d'altu rendiment per a cullizzioni d'infurmazioni per a pianificazione è a realizazione di misure di prutezzione di e piante. Per u monitoraghju fitosanitariu remotu operativu, i più utilizati sò i veiculi aerei senza pilotu chì furniscenu video geocodificati, imagine multispettrali è iperspettrali di a superficia sottostante di a Terra.
Hè da nutà chì i prublemi riguardanti l'usu di metudi remoti per a cullizzioni di l'infurmazioni in u campu di u cuntrollu di erbaccia (determinazione di u locu di erbaccia in i zoni di u campu, a valutazione di perditi di culturi, cartografia di e zoni dannusu) sò digià parzialmente risolti. In questu spaziu, in u quadru di un accordu nantu à a cooperazione scientifica è tecnica, a ricerca hè stata realizata cù a participazione di specialisti di VIZR, l'Università di Strumentazione Aerospaziale (San Pietroburgo), l'Academia Agraria Samara è Ptero LLC (Mosca). I risultati pusitivi sò stati ottenuti usendu UAV per metudi remoti di cullizzioni d'infurmazioni basati nantu à spettrometria per valutà l'erbezza di i culturi di granu è a piantazione di patate per più di 20 tipi di erbaccia, cumpresi quelli dannosi cum'è l'hogweed di Sosnovsky. I dati sò stati ottinuti nantu à a determinazione è l'analisi di e caratteristiche spettrali di riflessione da e piante cultivate è erbaccia in a gamma di lunghezza d'onda 300-1100 nm.
Cusì, in u cursu di studii realizati per identificà e caratteristiche di definizione basate nantu à a luminosità spettrali di riflessione da i culturi è e erbacce, i subranges spettrali più informativi di lunghezze d'onda di radiazione elettromagnetica sò stati stabiliti per l'usu di fotografia multispettrali di a superficia sottostante di terreni agriculi. utilizendu sistemi moderni di telerilevazione. L'analisi di l'imaghjini spettrali di erbaccia è di e piante cultivate mostra chì avemu osservatu differenze caratteristiche in e curve di luminosità spettrali ottenute in i subranges di a radiazione elettromagnetica blu, verde, rossu è infrared vicinu in u subrange vicinu à l'infrared di lunghezze d'onda.
Un compitu più difficiule per l'usu generalizatu di i metudi di telesensing di a terra agricula hè a determinazione di signali informativi di e malatie di e piante, è sopratuttu, in forma latente. Questu hè duvuta à u fattu chì parechji signali informativi di e malatie sò simili in a luminosità spettrale à i signali di a patologia non infizziosa di e piante in studiu.
I risultati pusitivi sò stati ottenuti in a determinazione di malatie di patata è danni à e piante di patata da u scarabeu di patata di Colorado utilizendu spettroradiometria. Aduprendu stu metudu, hè statu truvatu chì quandu i pianti di patata sò affettati da u tarrenu tardiu (Fig. 1), u terzu ghjornu dopu à l'infezzione, avemu osservatu una forte diminuzione di a luminosità spettrale di riflessione in paragone cù e piante sane, è in u settimu. ghjornu dopu à l'infezzione, i valori di luminosità spettrali mostranu chì e piante sò quasi mortu. In questu casu, u valore di a luminosità spettrali in i pianti affettati da u tarrenu hè vicinu à i valori di a luminosità spettrale di riflessione da a terra.
Quandu i patate sò danucati da u scarabeu di a patata di u Colorado, avemu ancu osservatu una diminuzione di a luminosità spettrale di a riflessione da duie à trè volte cumparatu cù e piante senza danni da a pesta. A figura 2 presenta dati nantu à a luminosità spettrale di a riflessione di e piante di patata, tenendu in contu i diversi gradi di i so danni. I dati ottenuti sò di grande impurtanza per u metudu remoto di identificà i foci di danni di a pianta di patata da u scarabeu di patata di u Colorado.
Attualmente, basatu annantu à studii realizati per determinà e caratteristiche informative basate nantu à a luminosità spettrali di riflessione da e piante di patata sane è malate, è ancu di quelli dannighjati da u scarabeu di patata di Colorado, i subranges spettrali più informativi di lunghezze d'onda di radiazione elettromagnetica sò stati stabiliti per l'usu di a fotografia multispettrali di a superficia sottostante di a terra agricula utilizendu UAV è SLA.
Quandu si determinanu e malatie, hè necessariu di piglià in contu i risultati di a ricerca di l'Istitutu Agrofisicu, chì hà permessu di determinà e caratteristiche spettrali di a riflessione di e piante chì anu una carenza di nitrogenu è umidità di a terra.
I risultati ottenuti sò impurtanti per identificà e caratteristiche informative chì permettenu di distinguish chjaramente, quandu si decifrate u statu fitosanitariu di a terra agricula, i pianti affettati da e malatie è quelli cù patologii causati da una carenza di nutrimentu minerale o umidità di a terra.
A furmazione di biblioteche di l'imaghjini spettrali di e malatie di diversi culturi agriculi, è ancu di l'imaghjini spettrali di sti culturi chì anu una carenza di nutrimentu minerale o umidità di a terra, permetterà, basatu nantu à i risultati di l'acquistu di l'infurmazioni remoti, per piglià decisioni infurmati è pronti. per stabilizzà a situazione fitosanitaria in presenza di malatie o per realizà un inseme di misure agrotecniche per alleviate situazioni di stress nantu à i culturi causati da altri fattori.
A prossima zona impurtante di l'usu di BVS hè u so usu per e misure di prutezzione di e piante. Per a prima volta, l'UAV in forma di elicotteri telecomandati senza pilotu cuminciaru à esse usatu in Giappone à l'iniziu di l'anni 90 per trattà i risu cù pesticidi. Attualmente, in Cina, chì hè un capu in a produzzione di droni agriculi, l'area di trasfurmazioni cù UAV supera digià parechji milioni di ettari. U mercatu UAV hè sviluppatu dinamicamente in u mondu sanu, u voluminu di usu di sti aerei aumenta annu da 400-500%. Sicondu i sperti, l'usu di tecnulugii UAV in l'agricultura in u mondu ghjunghje à un valore di u mercatu di $ 5,7 miliardi.
Trà i droni agriculi, a cumpagnia chinesa DJI domina u mercatu, è u mudellu più cumuni hè u DJI Agras T16.
A causa di u fattu chì a maiò parte di e parti di u UAV di stu mudellu sò fatti di materiali cumposti, u pesu di u dispusitivu ùn trapassa 18,5 kg (senza batterie). Cù l'equipaggiu per a prutezzione di e piante, quandu si riempia u cisterna cù fluidu di travagliu, u pesu di decollo di a macchina righjunghji 41 kg. A capacità di u reservoir di fluidu di travagliu hè di 16 litri quandu u boom hè equipatu di ottu ugelli. U vantaghju di stu mudellu di drone hè chì hè equipatu di radar, chì reduce dramaticamente u risicu di scontru cù l'ostaculi, è ancu furnisce a capacità di operare di notte cù spotlights. L'altitudine di volu ottimali di un drone nantu à un campu hè di 2,5-3 metri, è se ne necessariu, u dispusitivu pò cullà à 30 metri (altitudine massima di volu horizontale). Questa altezza hè necessariu per trattà e piante perenne, i pianti in i giardini botanichi è i boschi da e pesti è e malatie.
In a Federazione Russa, i risultati pusitivi sò stati ottenuti nantu à l'usu di BVS per cumbatte i rodenti simili à i mouse (a ricerca hè stata realizata cù a participazione di VIZR è a cumpagnia Ginus). I testi di u campu di u monitoraghju remotu è l'applicazione geocodificata di rodenticidi in i burrows di roditori simili à i mouse anu dimustratu chì l'accuratezza di a nova tecnulugia paragunata à l'applicazione manuale hè di 91% versus 97%.
L'esperienza pratica hè stata accumulata in l'usu di l'UAV per u monitoraghju remotu di e zoni di distribuzione di l'hogweed di Sosnovsky, è ancu l'usu di a tecnulugia di spraying erbicida contr'à sta spezia dannosa.
Malgradu i risultati pusitivi è e prospettive di l'usu di l'UAV in l'agricultura, ci sò difetti, è ancu prublemi micca risolti in u campu di a legislazione è i ducumenti regulatori nantu à u so usu efficace è sicuru per u monitoraghju remoto è a prutezzione di e piante, vale à dì:
- altu costu di UAV cù u risicu di perde u dispusitivu durante u travagliu;
- restrizioni legali à l'usu: in a maiò parte di i paesi di u mondu, u UAV deve esse in a linea di vista di l'operatore durante u travagliu (distanza micca più di 500 metri);
- a necessità di registrà, registrà u dispusitivu (in a maiò parte di i paesi, se u so pesu supera i 25 kg) è uttene una licenza per utilizà l'UAV per scopi cummerciale;
- a necessità di equipaggiu caru supplementu è persunale qualificatu: per u funziunamentu ininterrottu è efficiente di u UAV, hè necessariu avè almenu trè batterie supplementari è un generatore per carricà; almenu trè persone sò implicati in u serviziu di una macchina;
- Grande dipendenza da e cundizioni meteorologiche. In u tempu ventu, u cuntrollu di u dispusitivu hè assai difficiule, soprattuttu cù un forte ventu laterale;
- mancanza di regulamenti legalizati per l'usu di i prudutti di prutezzione di e piante chì utilizanu BVS in cunfurmità cù i requisiti di a Legge Federale N ° 109 "In u trattamentu sicuru di pesticidi è agrochimici";
- mancanza di ducumenti regulatori nantu à u funziunamentu sicuru di l'UAV in l'agricultura;
- mancanza di normi di risichi d'assicuranza per e persone giuridiche è individui quandu utilizanu prudutti di prutezzione di e piante cù BVS;
- prezzu altu è mancanza di prudutti di software per risolve i prublemi di u monitoraghju fitosanitari remota di erbaccia, pesti è malatie, tenendu in contu i limiti ecunomichi di dannosità, è ancu a decodificazione automatica di i so risultati.
Ci hè una necessità urgente di creà centri regiunale per l'operatori di furmazione è e teste industriali di i rigulamenti tecnologichi per l'usu di UAV per u monitoraghju è a prutezzione di e piante.
Comu parte di i prugrammi per a digitalizazione di l'agricultura, hè necessariu accelerà u sviluppu di grande basa di dati di campioni di riferimentu di erbaccia in a fase più vulnerabile di u sviluppu per l'usu di erbicidi è campioni di riferimentu cù segni informativi caratteristici di danni di pesti à i culturi maiò. . Hè ugualmente impurtante per cumprità a furmazione di biblioteche di l'imaghjini spettrali di i pianti sani è malati, tenendu in contu l'influenza di u livellu di nutrimentu minerale è i paràmetri agroclimatici.
Anatoly Lysov, Capu di u Laboratoriu di Prutezzione Integrata di e Plantes, Istituzione Federale di u Budget di u Statu VIZR, e-mail: lysov4949@yandex.ru