Використання засобів захисту рослин є одним з найважливіших факторів, що впливають на врожайність. Раціональне використання агрохімікатів на ранніх стадіях росту є запорукою повноцінного формування та розвитку культури.
Раціоналізація використання пестицидів є одним з найважливіших факторів прибутковості
Протягом 2016-2018 років ринок пестицидів в Україні зріс на 12% (з 820 млн дол. США до 920 млн дол. США). Водночас обсяг імпортної продукції збільшився на 4%. Україна здатна забезпечити себе пестицидами не більше ніж на 20% і критично залежить від імпорту.
У 2017 році вартість пестицидів для фермерів зросла на 30%. Після масової ліквідації хімічних підприємств у Китаї (в рамках політики країни щодо скорочення виробництва хімікатів) ціни на окремі види продукції зросли вдвічі (азоксистробін). Раціоналізація використання пестицидів є необхідним фактором досягнення рентабельності у сільськогосподарському виробництві.
До 30% загальних втрат врожаю пов'язані з проблемами з бур'янами
Бур'яни нерівномірно поширюються по різних частинах поля — у цьому їхня специфіка. Своєчасне виявлення та лікування спалахів є найважливішим фактором у контролі їх поширення.
З розвитком технологій неефективний та трудомісткий візуальний огляд був замінений методами спостереження за допомогою БПЛА та супутників дистанційного зондування. Вони дозволяють оцінювати стан посівів на великих площах з необхідною частотою. Останнім часом для визначення забур'яненості також використовуються технології машинного навчання та робототехніка.
Щорічні втрати від шкідників, хвороб та бур'янів можуть сягати до 40% світового врожаю. До 30% загальних втрат спричинено проблемами з бур'янами. Неможливо отримати високі врожаї певних культур (кукурудзи, ріпаку тощо) без правильного використання засобів захисту рослин.
Традиційні методи боротьби з бур'янами передбачають застосування гербіцидів по всьому полю. Така практика призводить до надмірного використання активного інгредієнта, що збільшує витрати для фермера та призводить до забруднення навколишнього середовища.
Мінімізація використання пестицидів та підтримка продуктивності – це завдання точного землеробства. Виявлення та ідентифікація бур'янів за допомогою спеціальних технічних засобів допоможе реалізувати це завдання.
Використання супутників для вирішення проблеми
Супутниковий моніторинг є найбільш економічно вигідним для виявлення бур'янів. Однак після появи сходів визначити забур'яненість за допомогою супутників неможливо через подібність відбивної здатності бур'янів та посівів. Спектральну реакцію цільових бур'янів необхідно чітко відрізняти від фону. Тому на практиці супутники використовуються або для визначення ступеня забур'яненості поля до появи сходів, або на полях, вільних від посівів. Дистанційне зондування (ДЗ) також використовується для оцінки ефективності боротьби з бур'янами через періодичність отримання зображень.
Моніторинг бур'янів за допомогою дронів
Завдяки швидкому розвитку БПЛА та покращенню їх технічних характеристик (час польоту, якість фотоапаратури) економічна ефективність їх використання зростає.
Моніторинг за допомогою БПЛА здійснюється на різних стадіях вегетативного розвитку рослин. Оснащені сучасними RGB-камерами, дрони отримують зображення з високою роздільною здатністю 1-2 см/піксель, що дозволяє виявляти окремі культури та бур'яни.
На ранніх стадіях росту просапних культур зображення з БПЛА використовуються для визначення наявності бур'янів у рядках. Алгоритми обробки зображень ідентифікують рядки та міжряддя культур. Таким чином, вся рослинність у рядках ідентифікується як бур'яни.
Отриману інформацію можна використовувати для складання карт диференційованого застосування гербіцидів. Для визначення виду бур'янів та ефективного методу боротьби з ними доцільно обстежити найбільш проблемні ділянки.
На ранніх стадіях розвитку сільськогосподарських культур також ефективною є оцінка маси рослин. Для цього використовуються польоти БПЛА з гіперспектральними камерами та вегетаційні індекси. Враховуючи специфіку розвитку бур'янів (високі темпи росту), ділянки з високим значенням індексу NDVI ймовірно уражаються, тому вони потребують негайної уваги з боку сільськогосподарського виробника.
Технології машинного навчання для ідентифікації бур'янів — рішення платформи Hummingbird
Машинне навчання дає хороші результати в ідентифікації рослин. Однак, технологія вимагає значної кількості даних для «навчання» системи. Збір цих даних є надзвичайно складним завданням, за яке взялася компанія Hummingbird Technologies. Сьогодні ця платформа пропонує власне ефективне рішення проблеми забур'яненості.
Значна частина сільськогосподарського поля може бути абсолютно відсутнім бур'янами або їхня присутність буде мінімальною. Планові польоти над полями допоможуть оцінити загрозу поширення бур'янів. На основі обробки отриманих зображень створюється карта наявності бур'янів.
Hummingbird Technology пропонує три продукти для виявлення бур'янів та картування завдань для диференційованого застосування гербіцидів.
Один із продуктів визначає зони бур'янів у полі на основі вегетаційного індексу NDVI. Це робиться перед посівом та диференційованим внесенням ґрунтового гербіциду. На Заході поширена практика застосування страхового гербіциду. У цьому випадку польоти дронів та визначення зон бур'янів проводяться після посіву до появи сходів. Цей продукт підходить для всіх культур, а саме: озимої та ярої пшениці, ячменю, ріпаку, кукурудзи, соняшнику, сої, картоплі, цукрового буряка.
Для просапних культур з широкими міжряддями (понад 40 см) – зони бур’янів виявляються за допомогою БПЛА, оснащених RGB-камерами. Картування бур’янів у міжряддях здійснюється шляхом їх видалення із зображення культури та пошуку залишкової зеленої маси. Все це робить система штучного інтелекту. Після цього створюється карта диференційованого застосування страхового гербіциду.
Такі карти можна складати перед обробкою полів засобами захисту рослин та протягом 10-14 днів після обробки, щоб визначити ефективність обприскування та виявити бур'яни, стійкі до гербіцидів.
Ці послуги вже доступні в Україні.
Обробка мухами для контролю наявності бур'янів перед застосуванням хімікатів для різних культур проводиться на певних стадіях розвитку рослин.
Наявність бур'янів у рядках озимого ріпаку визначається після застосування грамініцидів для створення ділянок з рослинами, стійкими до їхньої дії.
Посіви соняшнику та кукурудзи оглядають щонайменше тричі.
Інші інноваційні рішення для боротьби з бур'янами
Інтеграція датчиків та сенсорів у сільськогосподарську техніку дозволяє автоматизувати процеси виявлення та видалення бур'янів. Навісне обладнання для тракторів та сільськогосподарської техніки вже використовується для роботи на просапних культурах та у садах.
Системи WeedSeeker та WEEDit від Trimble забезпечують можливість диференційованого застосування гербіцидів.
Точкове обприскування бур'янів здійснюється завдяки світлодіодам, які сканують поверхню в червоному та інфрачервоному діапазоні. Відбите світло аналізується, якщо бур'яни виявлені – то на форсунку подається сигнал, і вона спрацьовує.
Принципово інше рішення пропонує система XPower, яку вже використовують New Holland та Case IH. У цьому випадку замість агрохімікатів використовується електричний струм. За словами розробників, система знищує бур'яни до кореня. Завдяки зростаючій стійкості бур'янів до пестицидів, такі системи, як XPower, зможуть зайняти свою нішу на ринку.
Розробки в галузі робототехніки
Автоматизація процесів боротьби з бур'янами є найважливішим аспектом автономного сільського господарства.
Економічна ефективність рішень поки що не виправдовує впровадження робототехніки в сільське господарство. Роботизовані системи прополювання використовують комп'ютерний зір для ідентифікації бур'янів та точкового обприскування. Вони економлять 90% бюджету на пестициди (порівняно з польовим обприскуванням), але вартість придбання та обслуговування технології на цьому етапі занадто висока.
Серед розробок, що пройшли польові випробування, виділяються: сільськогосподарська та прополююча платформа BoniRob від Bosch; AgBot II (QUT) – робот для автономного внесення добрив, виявлення та класифікації бур’янів, а також механічного або хімічного знищення бур’янів; «Weed Killer» від EcoRobotix – робот для посіву ріпаку та буряка, який зменшує витрати на пестициди у 20 разів; RIPPA (розроблений дослідниками Сіднейського університету) – робот на сонячній енергії, який ідентифікує, видаляє та виконує точкове обприскування, та інші.
Робототехніка з часом стане доступнішою для сільськогосподарських виробників і підвищить ефективність боротьби з бур'янами. Але сьогодні найефективнішим рішенням є платформи, які аналізують знімки з дронів за допомогою машинного навчання. На основі цієї інформації системи створюють карти забур'яненості та диференційованого застосування гербіцидів. Такі рішення можуть заощадити до 20% гербіцидів, одночасно збільшуючи врожайність.
Источник: www.propozitsiya.com
