सौ साल से भी पहले, 1922 की गर्मियों में, कीटों और बीमारियों के खिलाफ छिड़काव विधि का उपयोग करके हवाई रासायनिक कार्य करने के लिए उपकरणों के साथ एक हवाई जहाज ने खोडनका राजधानी हवाई क्षेत्र से उड़ान भरी थी। सफल परीक्षण उड़ानों ने कृषि विमानन के विकास की शुरुआत को चिह्नित किया।
आज, पौधों की सुरक्षा के लिए विभिन्न विमानन साधनों का उपयोग अत्यधिक आर्थिक महत्व का है, क्योंकि यह निम्नलिखित का अवसर प्रदान करता है:
- कृषि फसलों की बड़े पैमाने पर दूरस्थ निगरानी;
- विशेष रूप से खतरनाक कीटों (टिड्डियां, मैदानी पतंगे, चूहे जैसे कृंतक, कोलोराडो आलू बीटल, हानिकारक कछुए) और बीमारियों (पत्ती की जंग, लेट ब्लाइट, अल्टरनेरिया) के खिलाफ छोटी कृषि अवधि में और दुर्गम स्थानों में सुरक्षात्मक उपाय;
- उपचार जब मिट्टी अत्यधिक नम हो, जब जमीनी उपकरण खेत में प्रवेश नहीं कर सकते, खासकर जब खरपतवार से लड़ रहे हों;
- लंबी फसलों (मकई, सूरजमुखी) और बीज वाली फसलों का प्रसंस्करण;
- चावल के खेतों का प्रसंस्करण;
-शुष्कता;
- 7 डिग्री से अधिक ढलान वाले ढलानों पर फसलों का प्रसंस्करण, जहां जमीन पर छिड़काव उपकरण काम नहीं कर सकते।
सोवियत संघ में, कृषि विमानन बेड़े का आधार AN-2 था। वर्तमान में, कृषि विमानन का विकास अल्ट्रा-लाइट एयरक्राफ्ट (यूएलए) और मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) के उपयोग के महत्वपूर्ण विस्तार की ओर बढ़ रहा है, जो भारी-भरकम विमानों की तुलना में काफी सस्ते हैं। संघीय उड्डयन विनियम और रूसी संघ के वायु संहिता के अनुसार, एक अल्ट्रा-लाइट विमान एक विमान (विमान) है जिसमें:
- अधिकतम टेक-ऑफ वजन 495 किलोग्राम से अधिक नहीं (विमानन बचाव उपकरण को छोड़कर);
- अधिकतम कैलिब्रेटेड स्टाल स्पीड (न्यूनतम उड़ान गति) 65 किमी/घंटा से अधिक नहीं।
मानव रहित विमान (यूएवी) में वे वाहन शामिल हैं जिनकी उड़ानें विमान के बाहर स्थित पायलटों (दूरस्थ पायलट) द्वारा नियंत्रित की जाती हैं।
यूएवी के उपयोग के सही तरीके की विशेषताएं इसके अधिकतम टेक-ऑफ वजन से निर्धारित होती हैं:
- 250 ग्राम तक - राज्य पंजीकरण या लेखांकन के अधीन नहीं हैं;
- 250 ग्राम से 30 किग्रा तक - अनिवार्य राज्य पंजीकरण के अधीन;
- 30 किग्रा और अधिक से - राज्य पंजीकरण के अधीन हैं।
यूएवी और एसएलए के उपयोग के महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- पहियों से फसलों को होने वाले नुकसान या ट्रामलाइन का उपयोग करने की आवश्यकता से कोई नुकसान नहीं (जमीनी उपकरणों की तुलना में);
- कम परिचालन लागत के साथ उच्च दक्षता (भारी-शुल्क वाले विमानों की तुलना में, क्योंकि इन विमानों को सुसज्जित हवाई क्षेत्रों की आवश्यकता नहीं होती है)।
मानव रहित विमान के उपयोग से निम्नलिखित समस्याओं को हल करने में मदद मिलती है:
- कृषि भूमि के लिए कार्टोग्राफिक आधार के निर्माण और कृषि उत्पादन की तकनीकी प्रक्रियाओं की योजना और निगरानी के लिए उनके सटीक निर्देशांक के साथ कृषि वस्तुओं की नियुक्ति पर विस्तृत जानकारी प्राप्त करना;
- फसलों की स्थिति और विकास को निर्धारित करने के लिए कृषि भूमि की अंतर्निहित सतह की मल्टीस्पेक्ट्रल फोटोग्राफी के आधार पर दूरस्थ निगरानी करना, वर्णक्रमीय फोटोग्राफी के परिणामों के आधार पर वनस्पति सूचकांक की गणना के आधार पर पैदावार की भविष्यवाणी करना, आदि;
- जमीनी उपकरणों के संचालन और कृषि कार्य की गुणवत्ता पर वास्तविक समय में परिचालन नियंत्रण;
- फसलों की खरपतवार के स्तर, कीटों की उपस्थिति और विकास के प्रारंभिक चरण में अव्यक्त रूप सहित बीमारियों की अभिव्यक्तियों को निर्धारित करने के लिए कृषि भूमि की जियोकोडेड फाइटोसैनिटरी निगरानी;
कृषि भूमि की हवाई फोटोग्राफी के लिए यूएवी का उपयोग, उपग्रह चित्रों की तुलना में, उच्च रिज़ॉल्यूशन (प्रति बिंदु एक सेंटीमीटर तक) के साथ चित्र प्राप्त करना सुनिश्चित करता है और, सबसे महत्वपूर्ण बात, घने की उपस्थिति में इस काम को करना संभव बनाता है। बादल (ऐसी अवधि के दौरान अंतरिक्ष यान का उपयोग करके रिकॉर्डिंग असंभव है)।
आइए हम फसलों की पादप स्वच्छता निगरानी पर अधिक विस्तार से ध्यान दें। हाल ही में, रूस में पौध संरक्षण उत्पादों के उपयोग की मात्रा लगातार बढ़ रही है: आंकड़ों के अनुसार, 2010 के बाद से हर पांच साल में वे दोगुने हो गए हैं और 2020 में 221 हजार टन तक पहुंच गए हैं। पौध संरक्षण उत्पादों के उपयोग की बढ़ती मात्रा के साथ, खेतों को कृषि क्षेत्रों की पादप स्वच्छता स्थिति पर जानकारी का त्वरित संग्रह और प्रसंस्करण सुनिश्चित करने की आवश्यकता है। इस जानकारी के बिना, कम कृषि समय सीमा में पौध संरक्षण उत्पादों के तर्कसंगत और सुरक्षित उपयोग के लिए तकनीकी सहायता की समस्याओं को हल करना असंभव है। खेतों के भू-आधारित मार्ग सर्वेक्षण के मौजूदा तरीके आवश्यक जानकारी जल्दी और आवश्यक मात्रा में प्राप्त करने की अनुमति नहीं देते हैं। इस संबंध में, पौध संरक्षण उपायों की योजना बनाने और उन्हें क्रियान्वित करने के लिए जानकारी एकत्र करने के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले दूरस्थ तरीकों को विकसित करने के लिए विदेशों और हमारे देश में सक्रिय रूप से काम चल रहा है। परिचालन दूरस्थ फाइटोसैनिटरी निगरानी के लिए, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मानव रहित हवाई वाहन हैं जो पृथ्वी की अंतर्निहित सतह के जियोकोडेड वीडियो, मल्टीस्पेक्ट्रल और हाइपरस्पेक्ट्रल छवियां प्रदान करते हैं।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि खरपतवार नियंत्रण के क्षेत्र में जानकारी एकत्र करने के लिए दूरस्थ तरीकों के उपयोग (खेत क्षेत्रों में खरपतवारों का स्थान निर्धारित करना, फसल के नुकसान का आकलन करना, हानिकारक क्षेत्रों का मानचित्रण करना) से संबंधित मुद्दों को पहले ही आंशिक रूप से हल किया जा चुका है। इस क्षेत्र में, वैज्ञानिक और तकनीकी सहयोग पर एक समझौते के ढांचे के भीतर, VIZR, एयरोस्पेस इंस्ट्रुमेंटेशन विश्वविद्यालय (सेंट पीटर्सबर्ग), समारा एग्रेरियन अकादमी और पटरो एलएलसी (मॉस्को) के विशेषज्ञों की भागीदारी के साथ अनुसंधान किया गया था। 20 से अधिक प्रकार के खरपतवारों के लिए अनाज की फसलों और आलू के रोपण की खरपतवार का आकलन करने के लिए स्पेक्ट्रोमेट्री के आधार पर जानकारी एकत्र करने के दूरस्थ तरीकों के लिए यूएवी का उपयोग करके सकारात्मक परिणाम प्राप्त किए गए हैं, जिनमें सोस्नोव्स्की के हॉगवीड जैसे हानिकारक भी शामिल हैं। डेटा 300-1100 एनएम की तरंग दैर्ध्य रेंज में खेती वाले पौधों और खरपतवारों से प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय विशेषताओं के निर्धारण और विश्लेषण के आधार पर प्राप्त किया गया था।
इस प्रकार, फसलों और खरपतवारों से प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक के आधार पर परिभाषित विशेषताओं की पहचान करने के लिए किए गए अध्ययनों के दौरान, कृषि भूमि की अंतर्निहित सतह की मल्टीस्पेक्ट्रल फोटोग्राफी के उपयोग के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य की सबसे जानकारीपूर्ण वर्णक्रमीय उपश्रेणियां स्थापित की गईं। आधुनिक रिमोट सेंसिंग सिस्टम का उपयोग करना। खरपतवारों और खेती वाले पौधों की वर्णक्रमीय छवियों के विश्लेषण से पता चलता है कि हम तरंग दैर्ध्य के निकट-अवरक्त उपश्रेणी में नीले, हरे, लाल और निकट-अवरक्त विद्युत चुम्बकीय विकिरण की उपश्रेणियों में प्राप्त वर्णक्रमीय चमक वक्रों में विशिष्ट अंतर देखते हैं।
कृषि भूमि के रिमोट सेंसिंग तरीकों के व्यापक उपयोग के लिए एक अधिक कठिन कार्य पौधों की बीमारियों के सूचनात्मक संकेतों का निर्धारण करना है, और सबसे ऊपर, अव्यक्त रूप में। यह इस तथ्य के कारण है कि रोगों के कई सूचनात्मक लक्षण अध्ययन के तहत पौधों की गैर-संक्रामक विकृति के संकेतों के लिए वर्णक्रमीय चमक के समान हैं।
स्पेक्ट्रोरेडियोमेट्री का उपयोग करके कोलोराडो आलू बीटल द्वारा आलू की बीमारियों और आलू के पौधों को नुकसान का निर्धारण करने में सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, यह पाया गया कि जब आलू के पौधे लेट ब्लाइट (छवि 1) से प्रभावित होते हैं, तो संक्रमण के तीसरे दिन, हम स्वस्थ पौधों की तुलना में प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक में तेज कमी देखते हैं, और सातवें दिन संक्रमण के अगले दिन, वर्णक्रमीय चमक मान दर्शाते हैं कि पौधे लगभग मर चुके हैं। इस मामले में, देर से तुषार से प्रभावित पौधों में वर्णक्रमीय चमक का मूल्य मिट्टी से प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक के मूल्यों के करीब है।
जब कोलोराडो आलू बीटल द्वारा आलू को नुकसान पहुंचाया जाता है, तो हम कीट द्वारा क्षति के बिना पौधों की तुलना में प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक में दो से तीन गुना की कमी देखते हैं। चित्र 2 आलू के पौधों के प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक पर डेटा प्रस्तुत करता है, जिसमें उनके नुकसान की विभिन्न डिग्री को ध्यान में रखा जाता है। कोलोराडो आलू बीटल द्वारा आलू के पौधे को हुए नुकसान के फॉसी की पहचान करने की दूरस्थ विधि के लिए प्राप्त आंकड़े बहुत महत्वपूर्ण हैं।
वर्तमान में, स्वस्थ और रोगग्रस्त आलू के पौधों, साथ ही कोलोराडो आलू बीटल द्वारा क्षतिग्रस्त पौधों से प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय चमक के आधार पर सूचनात्मक विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किए गए अध्ययनों के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य की सबसे जानकारीपूर्ण वर्णक्रमीय उपश्रेणियां स्थापित की गई हैं। यूएवी और एसएलए का उपयोग करके कृषि भूमि की अंतर्निहित सतह की मल्टीस्पेक्ट्रल फोटोग्राफी का उपयोग।
बीमारियों का निर्धारण करते समय, एग्रोफिजिकल इंस्टीट्यूट के शोध के परिणामों को ध्यान में रखना आवश्यक है, जिससे नाइट्रोजन और मिट्टी की नमी की कमी का अनुभव करने वाले पौधों के प्रतिबिंब की वर्णक्रमीय विशेषताओं को निर्धारित करना संभव हो गया।
प्राप्त परिणाम सूचनात्मक विशेषताओं की पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं जो कृषि भूमि की फाइटोसैनिटरी स्थिति को समझने में, बीमारियों से प्रभावित पौधों और खनिज पोषण या मिट्टी की नमी की कमी के कारण होने वाली विकृति वाले पौधों को स्पष्ट रूप से अलग करना संभव बनाते हैं।
विभिन्न कृषि फसलों के रोगों की वर्णक्रमीय छवियों के साथ-साथ खनिज पोषण या मिट्टी की नमी की कमी का अनुभव करने वाली इन फसलों की वर्णक्रमीय छवियों के पुस्तकालयों का निर्माण, दूरस्थ सूचना अधिग्रहण के परिणामों के आधार पर, सूचित और त्वरित निर्णय लेने की अनुमति देगा। बीमारियों की उपस्थिति में पादप स्वच्छता स्थिति को स्थिर करना या अन्य कारकों के कारण फसलों पर तनाव की स्थिति को दूर करने के लिए कृषि तकनीकी उपायों का एक सेट लागू करना।
बीवीएस के उपयोग का अगला महत्वपूर्ण क्षेत्र पौध संरक्षण उपायों के लिए उनका उपयोग है। पहली बार, मानव रहित रिमोट-नियंत्रित हेलीकॉप्टरों के रूप में यूएवी का उपयोग जापान में 90 के दशक की शुरुआत में चावल के खेतों में कीटनाशकों के उपचार के लिए किया जाने लगा। वर्तमान में, चीन में, जो कृषि ड्रोन के उत्पादन में अग्रणी है, यूएवी का उपयोग करने वाला प्रसंस्करण क्षेत्र पहले से ही कई मिलियन हेक्टेयर से अधिक है। यूएवी बाजार दुनिया भर में गतिशील रूप से विकसित हो रहा है, इन विमानों के उपयोग की मात्रा सालाना 400-500% बढ़ जाती है। विशेषज्ञों के मुताबिक, दुनिया में कृषि में यूएवी तकनीक के इस्तेमाल से बाजार मूल्य 5,7 अरब डॉलर तक पहुंच जाएगा।
कृषि ड्रोनों में, चीनी कंपनी डीजेआई बाजार पर हावी है, और सबसे आम मॉडल डीजेआई एग्रास टी16 है।
इस तथ्य के कारण कि इस मॉडल के यूएवी के अधिकांश हिस्से मिश्रित सामग्री से बने हैं, डिवाइस का वजन 18,5 किलोग्राम (बैटरी के बिना) से अधिक नहीं है। पौधों की सुरक्षा के लिए उपकरणों के साथ, टैंक को काम करने वाले तरल पदार्थ से भरते समय, मशीन का टेक-ऑफ वजन 41 किलोग्राम तक पहुंच जाता है। जब बूम आठ नोजल से सुसज्जित होता है तो कार्यशील द्रव भंडार की क्षमता 16 लीटर होती है। इस ड्रोन मॉडल का लाभ यह है कि यह रडार से सुसज्जित है, जो बाधाओं से टकराव के जोखिम को नाटकीय रूप से कम करता है, और स्पॉटलाइट का उपयोग करके रात में काम करने की क्षमता भी प्रदान करता है। किसी क्षेत्र में ड्रोन की इष्टतम उड़ान ऊंचाई 2,5-3 मीटर है, और यदि आवश्यक हो, तो उपकरण 30 मीटर (अधिकतम क्षैतिज उड़ान ऊंचाई) तक बढ़ सकता है। यह ऊंचाई बारहमासी पौधों, वनस्पति उद्यानों और जंगलों में पौधों को कीटों और बीमारियों से बचाने के लिए आवश्यक है।
रूसी संघ में, माउस जैसे कृन्तकों से निपटने के लिए बीवीएस के उपयोग पर सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए हैं (अनुसंधान VIZR और जिनस कंपनी की भागीदारी के साथ किया गया था)। चूहे जैसे कृंतकों के बिलों में कृंतकनाशकों के दूरस्थ निगरानी और जियोकोडेड अनुप्रयोग के क्षेत्र परीक्षणों से पता चला कि मैन्युअल अनुप्रयोग की तुलना में नई तकनीक की सटीकता 91% बनाम 97% है।
सोस्नोव्स्की के हॉगवीड के वितरण क्षेत्रों की दूरस्थ निगरानी के लिए यूएवी के उपयोग के साथ-साथ इस हानिकारक प्रजाति के खिलाफ शाकनाशी छिड़काव तकनीक के उपयोग में व्यावहारिक अनुभव संचित किया गया है।
कृषि में यूएवी के उपयोग के सकारात्मक परिणामों और संभावनाओं के बावजूद, दूरस्थ निगरानी और पौधों की सुरक्षा के लिए उनके प्रभावी और सुरक्षित उपयोग पर कानून और नियामक दस्तावेजों के क्षेत्र में कमियां हैं, साथ ही अनसुलझे मुद्दे भी हैं, अर्थात्:
- काम के दौरान डिवाइस खोने के जोखिम के साथ यूएवी की उच्च लागत;
- उपयोग पर कानूनी प्रतिबंध: दुनिया के अधिकांश देशों में, काम करते समय यूएवी ऑपरेटर की दृष्टि की रेखा के भीतर होना चाहिए (दूरी 500 मीटर से अधिक नहीं);
- डिवाइस को पंजीकृत करने, पंजीकृत करने की आवश्यकता (अधिकांश देशों में, यदि इसका वजन 25 किलोग्राम से अधिक है) और व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए यूएवी का उपयोग करने के लिए लाइसेंस प्राप्त करना;
- अतिरिक्त महंगे उपकरण और योग्य कर्मियों की आवश्यकता: यूएवी के निर्बाध और कुशल संचालन के लिए, उन्हें चार्ज करने के लिए कम से कम तीन अतिरिक्त बैटरी और एक जनरेटर होना आवश्यक है; एक मशीन की सर्विसिंग में कम से कम तीन लोग शामिल होते हैं;
- मौसम संबंधी स्थितियों पर अधिक निर्भरता. तेज़ हवा वाले मौसम में, डिवाइस को नियंत्रित करना बहुत मुश्किल होता है, खासकर तेज़ हवा वाले मौसम में;
- संघीय कानून संख्या 109 "कीटनाशकों और कृषि रसायनों के सुरक्षित संचालन पर" की आवश्यकताओं के अनुसार बीवीएस का उपयोग करके पौध संरक्षण उत्पादों के उपयोग के लिए वैध नियमों की कमी;
- कृषि में यूएवी के सुरक्षित संचालन पर नियामक दस्तावेजों की कमी;
- बीवीएस का उपयोग करके पौध संरक्षण उत्पादों का उपयोग करते समय कानूनी संस्थाओं और व्यक्तियों के लिए बीमा जोखिम मानकों की कमी;
- हानिकारकता की आर्थिक सीमा को ध्यान में रखते हुए, साथ ही उनके परिणामों की स्वचालित डिकोडिंग को ध्यान में रखते हुए, खरपतवारों, कीटों और बीमारियों की दूरस्थ फाइटोसैनिटरी निगरानी की समस्याओं को हल करने के लिए उच्च कीमत और सॉफ्टवेयर उत्पादों की कमी।
निगरानी और पौधों की सुरक्षा के लिए यूएवी के उपयोग के लिए ऑपरेटरों के प्रशिक्षण और तकनीकी नियमों के औद्योगिक परीक्षण के लिए क्षेत्रीय केंद्र बनाने की तत्काल आवश्यकता है।
कृषि के डिजिटलीकरण के कार्यक्रमों के हिस्से के रूप में, प्रमुख फसलों को कीट क्षति के विशिष्ट जानकारीपूर्ण संकेतों के साथ शाकनाशियों और संदर्भ नमूनों के उपयोग के लिए विकास के सबसे कमजोर चरण में खरपतवारों के संदर्भ नमूनों के बड़े डेटाबेस के विकास में तेजी लाना आवश्यक है। . खनिज पोषण के स्तर और कृषि जलवायु मापदंडों के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, स्वस्थ और रोगग्रस्त पौधों की वर्णक्रमीय छवियों के पुस्तकालयों के निर्माण को पूरा करना भी उतना ही महत्वपूर्ण है।
अनातोली लिसोव, एकीकृत पादप संरक्षण प्रयोगशाला के प्रमुख, संघीय राज्य बजटीय संस्थान VIZR, ई-मेल: lysov4949@yandex.ru