Wykorzystanie dronów w rolnictwie - uprawa kukurydzy

Postęp technologiczny w rolnictwie to także powrót nad pola maszyn latających, którymi nie są, jak kilkadziesiąt lat temu, samoloty agrolotnicze, jak choćby: PZL-101 Gawron, An-2R, PZL-104 Wilga 35, Let L-200D Morava, M-15 Belphegor, M-18 Dromader, PZL-106 Kruk BR, czy też śmigłowiec Mi-2R.

Obecnie są nimi:

• ultralekkie statki powietrzne załogowe, jak np. wiatrakowce (gryrocopter) oraz
• różnego rodzaju drony (UAV), zaliczane do statków bezzałogowych

Wśród dronów jest jednak wiele typów i modeli, np. drony wirnikowe (o różnej liczbie śmigieł) czy też w postaci latających skrzydeł. Model drona ma duże znaczenie, gdyż jedne z nich niczym śmigłowce mogą zawisnąć w powietrzu, a te przypominające mini samoloty, tak jak one dokonywać jedynie przelotu.

Drony w ostatnim czasie dokonują niemal rewolucji w podejściu do różnych aspektów związanych z uprawą roślin. Wiele z nich można spotkać nad polami, a w szczególności nad uprawami kukurydzy. Bez wątpienia to właśnie plantacje kukurydzy stały się w Polsce zaczątkiem szerszego wykorzystywania tych maszyn w szeroko rozumianej pielęgnacji roślin.

Wykorzystanie dronów w zwalczaniu omacnicy

Dron widoczny nad roślinami kukurydzy zwykle kojarzony jest z walką biologiczną z omacnicą prosowianką – i słusznie. Tego typu urządzenia są wykorzystywane do aplikacji biopreparatów zawierających kruszynka (Trichogramma spp.), który jest pasożytem jaj tego najgroźniejszego szkodnika kukurydzy w Polsce. Dostępne w kraju drony umożliwiają aplikację biopreparatu w postaci kulek, które rozrzucają w odpowiedniej odległości jedna od drugiej na glebę, dzięki czemu zapewniają równomierne pokrycie błonkówkami kruszynka łanu kukurydzy. Za ich pomocą wykonuje się 1 lub 2 introdukcje pasożyta.

Nowością było pojawienie się z końcem 2018 roku na rynku drona o napędzie elektrycznym oraz hybrydowym (elektryczno-spalinowym) dostosowanego do aplikacji sypkiej wersji biopreparatu. Dotychczas taki biopreparat mógł rozrzucać jedynie wiatrakowiec lub samolot/śmigłowiec (wykorzystywane m.in. w Czechach), które nie obsługiwały mniejszych plantacji. Lukę tą wypełnia właśnie ten nowy rodzaj drona. Trzeba także w tym miejscu zaznaczyć, że postęp w produkcji bezzałogowych statków powietrznych cały czas następuje – trwają prace konstrukcyjne nad budową nowych modeli o większym zasięgu (wydajniejsze zasilanie) oraz o większej sile uciągu, co pozwala podczepiać pod nie większe ciężary.

Obok biologicznej ochrony roślin na plantacjach kukurydzy, drony odgrywają również wiele innych ról. Od wielu już lat problemem producentów kukurydzy jest zwierzyna leśna i szkody, jakie wyrządza. Dzięki obecności dronów bez większego problemu można lokalizować miejsca powstania uszkodzeń na plantacjach, które się filmuje lub fotografuje. Poprzez przelot drona i laserowe zeskanowanie całej plantacji z określonej wysokości istnieje możliwość poznania wysokość roślin w konkretnych miejscach, a także określenia, jaki procent upraw (w stosunku do całej powierzchni) został przez zwierzęta uszkodzony.

Drony nie tylko na plantacjach kukurydzy, ale także i innych roślin mają coraz więcej ról do odegrania. Służą w pracach geodezyjnych jako pomoc przy wytyczaniu granic pól, określania ich dokładnego kształtu, do tworzenia tzw. ortofotomap, ale także do lotniczego określania struktury zasiewów. Dzięki rozwojowi technik optycznych, profesjonalne drony mają coraz lepsze kamery pozwalające na dokonywanie wielu ciekawych, ale ważnych z praktycznego punktu widzenia rolnika pomiarów, które dotyczą zwłaszcza oceny kondycji roślin.

Zarejestrowany przez odpowiednio skonfigurowane kamery obraz pozwala na szybką ocenę zaawansowania wzrostu roślin i ich ogólnej kondycji poprzez ocenę zieloności liści. To z kolei może dać odpowiedź na temat prowadzonego nawożenia, pojawienia się chorób i szkodników, warunków wodno-glebowych na polu, czy też stopnia dojrzenia uprawy, a tym samym momentu ustalenia terminu zbioru plonu. Ocena kondycji roślin za pomocą kamer i czujników zamocowanych pod dronem jest możliwa, ponieważ rośliny wykazujące zaburzony rozwój inaczej odbijają światło niż te prawidłowo rozwijające się. Podobnie jest w przypadku roślin dojrzałych (zwykle zaschniętych).

Na dronach montuje się kamery o przeróżnych typach. W większości modeli wykorzystuje się kamery RGB, które przechwytują światło czerwone, zielone i niebieskie. Bardziej zaawansowane są kamery multispektralne, które wykorzystują pasma fal zielonych, niebieskich, czerwonych i bliskiej podczerwieni do rejestrowania zarówno widocznych, jak i niewidocznych obrazów. O wiele lepsze efekty daje jednak zastosowanie kamer hiperspektralnych z podwyższonymi możliwościami wykrywania zmian w obrazie dzięki większej liczbie pasm spektralnych. Pozyskiwane przez drona obrazy, po analizie przez specjalistyczne oprogramowanie dostarczają wiele cennych danych, które można później wykorzystać w praktyce do zarządzania gospodarstwem, przez co oszczędza się czas i pieniądze, a także środki produkcji.

Drony, tak jak nowoczesne kombajny, mogą dokonać wstępnej oceny wysokości plonów, zanim nastąpi ich zbiór. Odpowiednie czujniki pozwalają na zliczenie roślin, pomiar ich wysokości, wyliczenie biomasy oraz gęstości pokrycia uprawy, dzięki czemu uzyskuje się pogląd na temat plonowania.

Jednym z bardziej oczekiwanych zadań dla drona jest tzw. celowana chemiczna ochrona roślin. Polegać ona będzie na tym, że najpierw pole zostanie zeskanowane przez kamery drona pod kątem kondycji roślin. Agrolotniczo lub poprzez obserwacje naziemne zostanie rozpoznany problem słabej kondycji roślin, np. z powodu pojawu szkodnika lub choroby, zostaną podjęte decyzje autonomiczne przez program komputerowy lub manualnie przez rolnika, a następnie dron-opryskiwacz lub dron z biopreparatem wyleci w określone miejsce w łanie, aby dokonać celowanego zabiegu ochronnego, bez konieczności stosowania środka na obszarze całej uprawy. To znacząco zmniejszy koszty, w tym przyczyni się do ochrony środowiska.

Zabiegi celowane są niezmiernie ważne w precyzyjnym rolnictwie, gdyż wpisują się w koncepcję integrowanej ochrony roślin. Trzeba także mieć na uwadze, że jeden dron niekoniecznie się sprawdzi na dużym polu uprawnym, ale są już w testowane tzw. roje, czyli skomunikowane ze sobą drony działające w określonym celu. Podobnie jak w ochronie roślin, drony będzie można użyć do celowanego nawożenia roślin, gdy okaże się, że w pewnych miejscach na polu zaczną pojawiać się objawy niedoborów pokarmowych. Taki dron może nalecieć na wcześniej zeskanowane miejsce i rozsiać lub nalistnie zaaplikować odpowiedni nawóz. Nie jest to daleka przyszłość, gdyż drony-opryskiwacze są na dużą skalę wykorzystywane już w Chinach do ochrony m.in. plantacji ryżu. Drony-aplikatory nawozów nalistnych już są, kwestią czasu jest rozbudowa tych maszyn do udźwigu większych ciężarów umożliwiających aplikację nawozów granulowanych na większej powierzchni.