शंभरहून अधिक वर्षांपूर्वी, 1922 च्या उन्हाळ्यात, कीटक आणि रोगांविरूद्ध फवारणी करून हवाई रासायनिक कार्य करण्यासाठी उपकरणे असलेले एक विमान खोडिंस्की मेट्रोपॉलिटन एअरफील्डवरून उड्डाण केले. यशस्वी चाचणी उड्डाणे कृषी विमानचालनाच्या विकासाची सुरुवात झाली.
आज, वनस्पती संरक्षणासाठी विविध विमानचालन साधनांचा वापर खूप आर्थिक महत्त्व आहे, कारण ते संभाव्यता प्रदान करते:
- कृषी पिकांचे मोठ्या प्रमाणावर दूरस्थ निरीक्षण;
- लहान कृषी-अटींमध्ये आणि विशेषतः धोकादायक कीटकांपासून (टोळ, कुरणातील पतंग, उंदीर सारखी उंदीर, कोलोरॅडो बटाटा बीटल, हानिकारक कासव) आणि रोग (तपकिरी गंज, उशीरा अनिष्ट परिणाम, अल्टरनेरोसिस) विरूद्ध संरक्षणात्मक उपाय.
- मजबूत माती ओलावा असलेली मशागत, जेव्हा जमिनीवरची उपकरणे शेतात प्रवेश करू शकत नाहीत, विशेषत: तणांच्या विरूद्धच्या लढाईत;
- उंच पिकांवर प्रक्रिया (कॉर्न, सूर्यफूल) आणि बियाणे पिकांची पेरणी;
- भाताच्या शेतावर प्रक्रिया करणे;
- desiccations;
- 7 अंशांपेक्षा जास्त उतार असलेल्या उतारांवर पिकांवर प्रक्रिया करणे, जेथे जमिनीवर फवारणी उपकरणे काम करू शकत नाहीत.
सोव्हिएत युनियनमध्ये, कृषी उड्डाण ताफ्याचा आधार एएन -2 होता. सध्या, कृषी विमानचालनाचा विकास अल्ट्रालाइट एअरक्राफ्ट (एएलव्ही) आणि मानवरहित हवाई वाहने (यूएव्ही) वापरण्याच्या महत्त्वपूर्ण विस्ताराकडे वाटचाल करत आहे, जे जड विमानांपेक्षा खूपच स्वस्त आहेत. फेडरल एव्हिएशन नियम आणि रशियन फेडरेशनच्या एअर कोडनुसार, एखाद्या उपकरणास (विमान) अल्ट्रालाइट म्हटले जाते जर त्यात असेल:
- जास्तीत जास्त टेकऑफ वजन 495 किलोपेक्षा जास्त नाही (विमान बचाव उपकरणे वगळून);
- कमाल कॅलिब्रेशन स्टॉल गती (किमान उड्डाण गती) 65 किमी/ता पेक्षा जास्त नाही.
मानवरहित हवाई वाहने (UAVs) मध्ये अशा वाहनांचा समावेश होतो ज्यांची उड्डाणे बोर्डच्या बाहेर असलेल्या वैमानिकांद्वारे नियंत्रित केली जातात (बाह्य पायलट).
यूएव्हीच्या वापराच्या योग्य मोडची वैशिष्ट्ये त्याच्या कमाल टेकऑफ वजनाद्वारे निर्धारित केली जातात:
- 250 ग्रॅम पर्यंत - राज्य नोंदणी किंवा लेखा अधीन नाहीत;
- 250 ग्रॅम ते 30 किलो पर्यंत - अनिवार्य राज्य लेखांकनाच्या अधीन आहेत;
- 30 किलो आणि त्याहून अधिक - राज्य नोंदणीच्या अधीन आहेत.
UAV आणि ALS वापरण्याचे महत्त्वाचे फायदे आहेत:
- चाकांद्वारे पिकांचे नुकसान किंवा ट्रामलाइन वापरण्याची आवश्यकता नाही (जमिनीच्या उपकरणांच्या तुलनेत);
- ऑपरेटिंग खर्च कमी करताना उच्च कार्यक्षमता (जड विमानांच्या तुलनेत, कारण या विमानांना सुसज्ज एअरफील्ड असणे आवश्यक नाही).
मानवरहित हवाई वाहनांचा वापर खालील कार्ये सोडविण्यास मदत करतो:
- कृषी उत्पादनाच्या तांत्रिक प्रक्रियेचे नियोजन आणि नियंत्रण करण्यासाठी कृषी जमिनीचा कार्टोग्राफिक आधार तयार करणे आणि त्यांच्या अचूक समन्वयांसह कृषी वस्तूंच्या प्लेसमेंटबद्दल तपशीलवार माहिती प्राप्त करणे;
- पिकांची स्थिती आणि विकास निश्चित करण्यासाठी शेतजमिनीच्या अंतर्निहित पृष्ठभागाच्या मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंगवर आधारित रिमोट मॉनिटरिंग करणे, स्पेक्ट्रल इमेजिंग इ.च्या परिणामांवर आधारित वनस्पती निर्देशांकाच्या गणनेवर आधारित उत्पन्नाचा अंदाज लावणे;
- ग्राउंड उपकरणांच्या ऑपरेशनवर आणि कृषी तांत्रिक कामाच्या गुणवत्तेवर रिअल-टाइम ऑपरेशनल नियंत्रण;
- पिकांच्या तणांची पातळी, कीटकांची उपस्थिती आणि विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर रोगांचे प्रकटीकरण, सुप्त स्वरुपासह, निर्धारित करण्यासाठी कृषी जमिनींचे जिओकोड केलेले फायटोसॅनिटरी निरीक्षण;
शेतजमिनीच्या हवाई छायाचित्रणासाठी यूएव्हीचा वापर उपग्रह प्रतिमांच्या तुलनेत, उच्च रिझोल्यूशनसह प्रतिमा मिळवणे (प्रति बिंदू एक सेंटीमीटर पर्यंत) प्रदान करते आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, दाट उपस्थितीत ही कामे करणे शक्य करते. ढग (अशा कालखंडात अंतराळयान वापरून शूटिंग अशक्य आहे).
आपण पिकांच्या फायटोसॅनिटरी निरीक्षणावर अधिक तपशीलवार राहू या. अलीकडे, रशियामध्ये वनस्पती संरक्षण उत्पादनांच्या वापराचे प्रमाण सतत वाढत आहे: आकडेवारीनुसार, 2010 पासून दर पाच वर्षांनी ते दुप्पट झाले आणि 2020 मध्ये ते 221 हजार टनांपर्यंत पोहोचले. वनस्पती संरक्षण उत्पादनांच्या वापराच्या वाढीसह, शेतांना कृषी क्षेत्राच्या फायटोसॅनिटरी स्थितीबद्दल माहितीचे त्वरित संकलन आणि प्रक्रिया सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. या माहितीशिवाय, अल्प कृषी कालावधीत वनस्पती संरक्षण उत्पादनांच्या तर्कशुद्ध आणि सुरक्षित वापरासाठी तांत्रिक समर्थनाची समस्या सोडवणे अशक्य आहे. फील्डच्या ग्राउंड रूट तपासणीच्या विद्यमान पद्धती आवश्यक माहिती पटकन आणि योग्य प्रमाणात मिळू देत नाहीत. या संदर्भात, वनस्पती संरक्षण उपायांचे नियोजन आणि अंमलबजावणीसाठी माहिती पुनर्प्राप्त करण्यासाठी उच्च-कार्यक्षमता दूरस्थ पद्धती विकसित करण्यासाठी परदेशात आणि आपल्या देशात सक्रियपणे कार्य केले जात आहे. ऑपरेशनल रिमोट फायटोसॅनिटरी मॉनिटरिंगसाठी, मानवरहित हवाई वाहने मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात, जीओकोड केलेले व्हिडिओ, पृथ्वीच्या अंतर्निहित पृष्ठभागाच्या मल्टीस्पेक्ट्रल आणि हायपरस्पेक्ट्रल प्रतिमा प्रदान करतात.
हे लक्षात घ्यावे की तण नियंत्रणाच्या क्षेत्रात माहिती पुनर्प्राप्तीच्या दूरस्थ पद्धती वापरण्याच्या समस्या (शेतात तणांचे स्थान निश्चित करणे, पीक नुकसानाचे मूल्यांकन करणे, नुकसानीचे क्षेत्र मॅपिंग) आधीच अंशतः सोडवले गेले आहे. या क्षेत्रात, वैज्ञानिक आणि तांत्रिक सहकार्यावरील कराराच्या चौकटीत, VIZR, एरोस्पेस इन्स्ट्रुमेंटेशन विद्यापीठ (सेंट पीटर्सबर्ग), समारा कृषी अकादमी आणि टेरो एलएलसी (मॉस्को) च्या तज्ञांच्या सहभागाने संशोधन केले गेले. धान्य पिके आणि बटाटा लागवडीच्या 20 पेक्षा जास्त प्रकारच्या तणांच्या प्रादुर्भावाचे मूल्यांकन करण्यासाठी स्पेक्ट्रोमेट्रीवर आधारित माहिती पुनर्प्राप्तीच्या दूरस्थ पद्धतींसाठी BVS च्या वापरातून सकारात्मक परिणाम प्राप्त झाले आहेत, ज्यात सोस्नोस्की हॉगवीड सारख्या हानिकारक आहेत. 300-1100 nm च्या तरंगलांबीच्या श्रेणीतील लागवड केलेल्या वनस्पती आणि तणांच्या परावर्तनाच्या वर्णक्रमीय वैशिष्ट्यांचे निर्धारण आणि विश्लेषण यावर आधारित डेटा प्राप्त करण्यात आला.
अशाप्रकारे, लागवड केलेल्या आणि तण वनस्पतींमधून परावर्तनाच्या वर्णक्रमीय चमकांवर आधारित परिभाषित वैशिष्ट्ये ओळखण्यासाठी आयोजित केलेल्या अभ्यासादरम्यान, आधुनिक वापरून शेतीच्या जमिनीच्या अंतर्निहित पृष्ठभागाचे मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंग वापरण्यासाठी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन तरंगलांबीच्या सर्वात माहितीपूर्ण वर्णक्रमीय उपश्रेणी स्थापित केल्या गेल्या. रिमोट सेन्सिंग सिस्टम. तण आणि लागवड केलेल्या वनस्पतींच्या वर्णक्रमीय प्रतिमांचे विश्लेषण दर्शविते की आम्ही तरंगलांबीच्या जवळच्या अवरक्त उपश्रेणीमध्ये निळा, हिरवा, लाल आणि जवळ इन्फ्रारेड इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या उपश्रेणींमध्ये प्राप्त केलेल्या वर्णक्रमीय चमक वक्रांमध्ये वैशिष्ट्यपूर्ण फरक पाहतो.
शेतजमिनींच्या रिमोट सेन्सिंग पद्धतींच्या व्यापक वापरासाठी अधिक कठीण कार्य म्हणजे वनस्पती रोगांच्या माहितीपूर्ण चिन्हे निश्चित करणे आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे सुप्त स्वरूपात. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की रोगांची अनेक माहितीपूर्ण चिन्हे अभ्यास केलेल्या वनस्पतींच्या गैर-संसर्गजन्य पॅथॉलॉजीच्या चिन्हांप्रमाणे वर्णक्रमीय चमक समान आहेत.
स्पेक्ट्रोरेडिओमेट्री वापरून कोलोरॅडो बटाटा बीटलद्वारे बटाट्याच्या रोगांचे निर्धारण आणि बटाटा वनस्पतींचे नुकसान यासाठी सकारात्मक परिणाम प्राप्त झाले. ही पद्धत वापरताना, असे आढळून आले की बटाट्याची लागवड करताना उशीरा अनिष्ट परिणाम होतो (चित्र 1), संसर्गानंतर तिसऱ्या दिवशी, आम्ही निरोगी वनस्पतींच्या तुलनेत परावर्तनाच्या स्पेक्ट्रल ब्राइटनेसमध्ये तीव्र घट पाहतो. संसर्गानंतर सातव्या दिवशी, वर्णक्रमीय ब्राइटनेसची मूल्ये दर्शवितात की झाडे व्यावहारिकरित्या मरण पावली. या प्रकरणात, उशीरा अनिष्ट परिणामामुळे प्रभावित वनस्पतींमध्ये वर्णक्रमीय चमकांचे मूल्य मातीपासून परावर्तनाच्या वर्णक्रमीय ब्राइटनेसच्या मूल्यांच्या जवळ असते.
जेव्हा कोलोरॅडो बटाटा बीटलमुळे बटाट्यांचे नुकसान होते, तेव्हा कीटकांमुळे नुकसान न झालेल्या वनस्पतींच्या तुलनेत वर्णक्रमीय परावर्तनाच्या ब्राइटनेसच्या मूल्यांमध्ये दोन ते तीन पट घट झाल्याचे देखील आपण पाहतो. आकृती 2 बटाट्याच्या रोपांच्या परावर्तनाच्या वर्णक्रमीय ब्राइटनेसवर डेटा दर्शविते, त्यांच्या नुकसानाची भिन्न डिग्री लक्षात घेऊन. कोलोरॅडो बटाटा बीटलद्वारे बटाटा वनस्पतींचे जखम शोधण्याच्या दूरस्थ पद्धतीसाठी प्राप्त केलेला डेटा खूप महत्त्वाचा आहे.
सध्या, निरोगी आणि रोगग्रस्त बटाटा वनस्पतींपासून परावर्तनाच्या वर्णक्रमीय चमक, तसेच कोलोरॅडो बटाटा बीटलमुळे नुकसान झालेल्या माहितीवर आधारित वैशिष्ट्ये निर्धारित करण्यासाठी केलेल्या अभ्यासाच्या आधारे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन तरंगलांबीच्या सर्वात माहितीपूर्ण वर्णक्रमीय उपश्रेणी आहेत. बीव्हीएस आणि एसएलए वापरून शेतजमिनीच्या अंतर्निहित पृष्ठभागाचे मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंग वापरण्यासाठी स्थापित.
रोगांचे निर्धारण करताना, ऍग्रोफिजिकल इन्स्टिट्यूटच्या अभ्यासाचे परिणाम विचारात घेणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे नायट्रोजन आणि मातीतील आर्द्रतेची कमतरता असलेल्या वनस्पतींच्या प्रतिबिंबाची वर्णक्रमीय वैशिष्ट्ये निश्चित करणे शक्य झाले.
प्राप्त झालेले परिणाम माहितीपूर्ण वैशिष्ट्ये ओळखण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत ज्यामुळे कृषी जमिनीची फायटोसॅनिटरी स्थिती, रोगांमुळे प्रभावित झाडे आणि खनिज पोषण किंवा मातीच्या आर्द्रतेच्या कमतरतेमुळे पॅथॉलॉजीज असलेल्या वनस्पतींचा उलगडा करताना स्पष्टपणे फरक करणे शक्य होते.
विविध पिकांच्या रोगांच्या वर्णक्रमीय प्रतिमांची लायब्ररी तयार करणे, तसेच खनिज पोषण किंवा जमिनीतील आर्द्रतेची कमतरता असलेल्या या पिकांच्या वर्णक्रमीय प्रतिमा, माहितीच्या दूरस्थ पुनर्प्राप्तीच्या परिणामांवर आधारित, वाजवी आणि त्वरित निर्णय घेण्यास अनुमती देईल. रोगांच्या उपस्थितीत फायटोसॅनिटरी परिस्थिती स्थिर करण्यासाठी किंवा इतर घटकांमुळे पिकांवर तणावग्रस्त परिस्थिती दूर करण्यासाठी कृषी तांत्रिक उपायांचा एक संच पार पाडणे.
बीव्हीएसच्या वापरातील पुढील महत्त्वाची दिशा म्हणजे वनस्पती संरक्षण उपायांसाठी त्यांचा अर्ज. प्रथमच, मानवरहित रिमोट-नियंत्रित हेलिकॉप्टरच्या स्वरूपात यूएव्हीचा वापर 90 च्या दशकाच्या सुरुवातीस जपानमध्ये कीटकनाशकांसह भाताच्या शेतावर उपचार करण्यासाठी केला जाऊ लागला. सध्या, कृषी ड्रोनच्या उत्पादनात आघाडीवर असलेल्या चीनमध्ये, UA लागवडीखालील क्षेत्र आधीच अनेक दशलक्ष हेक्टरपेक्षा जास्त आहे. यूएव्ही बाजार देखील जगभरात गतिमानपणे विकसित होत आहे, या विमानांच्या वापराचे प्रमाण दरवर्षी 400-500% वाढते. तज्ज्ञांच्या मते, जगातील कृषी क्षेत्रात UA तंत्रज्ञानाचा वापर $5,7 अब्ज बाजार मूल्यापर्यंत पोहोचेल.
कृषी ड्रोनमधून, चीनी कंपनी डीजेआय बाजारात वर्चस्व गाजवते आणि सर्वात सामान्य मॉडेल डीजेआय अग्रास टी 16 आहे.
या मॉडेलचे बहुतेक UAV भाग संमिश्र सामग्रीचे बनलेले आहेत या वस्तुस्थितीमुळे, डिव्हाइसचे वजन 18,5 किलो (बॅटरीशिवाय) पेक्षा जास्त नाही. वनस्पती संरक्षण उपकरणांसह, कार्यरत द्रवपदार्थाने टाकी भरताना, मशीनचे टेक-ऑफ वजन 41 किलोपर्यंत पोहोचते. बूम आठ नोजलसह सुसज्ज असताना कार्यरत द्रवपदार्थासाठी जलाशयाची क्षमता 16 लिटर आहे. या ड्रोन मॉडेलचा फायदा असा आहे की ते रडारसह सुसज्ज आहे, जे अडथळ्यांशी टक्कर होण्याचा धोका मोठ्या प्रमाणात कमी करते आणि सर्चलाइट्स वापरून रात्री काम करण्याची क्षमता देखील प्रदान करते. फील्डवरील ड्रोनची इष्टतम उड्डाण उंची 2,5-3 मीटर आहे आणि आवश्यक असल्यास, डिव्हाइस 30 मीटर (जास्तीत जास्त क्षैतिज उड्डाण उंची) पर्यंत वाढू शकते. बारमाही वृक्षारोपण, वनस्पति उद्यानातील वनस्पती आणि कीटक आणि रोगांपासून जंगलांवर उपचार करण्यासाठी ही उंची आवश्यक आहे.
रशियन फेडरेशनमध्ये, मुरिन उंदीरांच्या नियंत्रणासाठी बीव्हीएसच्या वापरावर सकारात्मक परिणाम प्राप्त झाले आहेत (व्हीआयझेडआर आणि जिनस कंपनीच्या सहभागाने अभ्यास केले गेले). रिमोट मॉनिटरिंगच्या उत्पादन चाचण्या आणि उंदीर-सदृश उंदीरांच्या बुरुजमध्ये उंदीरनाशकांचा जिओकोड केलेला वापर दर्शविला की मॅन्युअल ऍप्लिकेशनच्या तुलनेत नवीन तंत्रज्ञानाची अचूकता 91% विरुद्ध 97% आहे.
सोस्नोस्कीच्या हॉगवीडच्या वितरण क्षेत्राच्या दूरस्थ देखरेखीसाठी बीव्हीएसच्या वापरावर तसेच या हानिकारक प्रजातींविरूद्ध तणनाशक फवारणी तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यावर व्यावहारिक अनुभव जमा झाला आहे.
सकारात्मक परिणाम आणि शेतीमध्ये UA वापरण्याची शक्यता असूनही, दुर्गम देखरेख आणि वनस्पती संरक्षणासाठी त्यांच्या प्रभावी आणि सुरक्षित वापरासाठी कायदे आणि नियामक दस्तऐवजांच्या क्षेत्रातील त्रुटी तसेच निराकरण न झालेल्या समस्या आहेत, म्हणजे:
- कामाच्या अंमलबजावणीदरम्यान उपकरणे गमावण्याच्या जोखमीसह UAV ची उच्च किंमत;
- वापरावरील कायदेशीर निर्बंध: जगातील बर्याच देशांमध्ये, कामाच्या कामगिरी दरम्यान यूएव्ही ऑपरेटरच्या दृष्टीच्या रेषेत असणे आवश्यक आहे (दूरस्थता 500 मीटरपेक्षा जास्त नाही);
- नोंदणी करणे, डिव्हाइसची नोंदणी करणे (बहुतेक देशांमध्ये, त्याचे वजन 25 किलोपेक्षा जास्त असल्यास) आणि व्यावसायिक हेतूंसाठी यूएव्ही वापरण्यासाठी परवाना प्राप्त करणे;
- अतिरिक्त महागड्या उपकरणे आणि पात्र कर्मचार्यांची आवश्यकता: यूएव्हीच्या अखंड आणि कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी, त्यांना चार्ज करण्यासाठी किमान तीन अतिरिक्त बॅटरी, जनरेटर असणे आवश्यक आहे; किमान तीन लोक एका कारची सेवा करण्यात गुंतलेले आहेत;
- हवामानाच्या परिस्थितीवर खूप अवलंबून आहे. वादळी हवामानात, यंत्राचे नियंत्रण करणे फार कठीण असते, विशेषत: जोरदार वाऱ्यासह;
- "कीटकनाशके आणि कृषी रसायनांच्या सुरक्षित हाताळणीवर" फेडरल कायदा क्रमांक 109 च्या आवश्यकतांनुसार बीव्हीएस वापरून वनस्पती संरक्षण उत्पादनांच्या वापरासाठी कायदेशीर नियमांची कमतरता;
- शेतीमध्ये यूएव्हीच्या सुरक्षित ऑपरेशनसाठी नियामक कागदपत्रांचा अभाव;
- BVS च्या मदतीने वनस्पती संरक्षण उत्पादने वापरताना कायदेशीर संस्था आणि व्यक्तींसाठी विमा जोखीम मानकांचा अभाव;
- तण, कीटक आणि रोगांच्या दूरस्थ फायटोसॅनिटरी मॉनिटरिंगच्या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी उच्च किंमत आणि सॉफ्टवेअर उत्पादनांचा अभाव, हानीकारकतेच्या आर्थिक उंबरठ्याचा विचार करून, तसेच त्यांच्या परिणामांचे स्वयंचलित डीकोडिंग.
प्रशिक्षित ऑपरेटर्ससाठी प्रादेशिक केंद्रे तयार करण्याची आणि वनस्पतींचे निरीक्षण आणि संरक्षण करण्यासाठी UAS च्या वापरासाठी तांत्रिक प्रक्रियेच्या उत्पादन मंजुरीची तातडीने गरज आहे.
कृषी कार्यक्रमांच्या डिजिटलायझेशनचा भाग म्हणून, तणनाशकांच्या वापरासाठी विकासाच्या सर्वात असुरक्षित टप्प्यात तणांच्या संदर्भ नमुन्यांच्या मोठ्या डेटाबेसच्या विकासास गती देणे आवश्यक आहे आणि प्रमुख पिकांना कीटकांच्या नुकसानाची वैशिष्ट्यपूर्ण माहितीपूर्ण चिन्हे असलेले संदर्भ नमुने. खनिज पोषण आणि कृषी हवामान मापदंडांच्या पातळीचा प्रभाव लक्षात घेऊन निरोगी आणि रोगग्रस्त वनस्पतींच्या वर्णक्रमीय प्रतिमांची लायब्ररी तयार करणे तितकेच महत्वाचे आहे.
अनातोली लिसोव्ह, एकात्मिक वनस्पती संरक्षण प्रयोगशाळेचे प्रमुख, VIZR, ई-मेल: lysov4949@yandex.ru