پیشرفت ها در سمپاشی با پهپادها
یکی از مهمترین پیشرفتهای فنآوری برای کاهش استفاده از آفتکشها در باغها و تاکستانها بیش از چهار دهه پیش رخ داد: یک کنترلکننده نرخ پاشش روی سمپاش. این نوع سمپاشها اپراتورهای سمپاش را قادر میسازند تا نرخ کاربرد را بدون توجه به تغییرات سرعت پیشروی ثابت نگه دارند. آنها اکنون یک جزء استاندارد در هر سمپاش جدید فروخته شده هستند البته در اروپا و آمریکا. برای چند دهه تا زمان معرفی این نوآوری ها، هیچ پیشرفت مهم دیگری در فناوری اسپری رخ نداد:
- فرمان خودکار و هدایت خودکار تراکتورها یا سمپاش های خودکششی
- سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS)
- سیستم های موقعیت یابی جهانی (GPS)
- فنآوریهای نازل مدولاسیون عرض پالس (PWM) که جایگزینهایی برای نحوه عملکرد ادوات کشاورزی، از جمله سمپاشها در باغها و تاکستانها ارائه میکند.
البته سه مفهوم جدید دیگر نیز به ثمر نشسته اند:
- پهپادها یا سیستمهای هوایی بدون سرنشین (UAS)، برای اهداف مختلف، از جمله سمپاشی در باغها و تاکستانها
- فناوری پاشش با نرخ متغیر
- کاربرد آفت کش ها در موارد خاص
استفاده از پهپاد برای سمپاشی
اگرچه در ایالات متحده رایج نیست، استفاده هوایی از آفت کش ها با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین (شکل 1) در حال تبدیل شدن به یک فعالیت معمول در سایر نقاط جهان است و پیشرفت ها در سمپاشی با پهپادها بسیار محسوس می باشد. این امر به ویژه در تاکستانها و باغهای آسیای جنوب شرقی و اروپا در زمینهای کوچک که در آن توپوگرافی از سمپاشی توسط هواپیماهای بال ثابت معمولی جلوگیری میکند صادق است (شکل 2). یعنی در کوهپایه ها که امکان استفاده از هواپیماهای سمپاش وجود به دلیل وجود کوه، استفاده از پهپادهای سمپاش بسیار می تواند کارگشا باشد.
پهپادی که برای سمپاشی استفاده می شود تقریباً به تمام قسمت های یک سمپاش زمینی، از جمله مخزن و پمپ برای فشار دادن آفت کش ها از طریق شیلنگ ها به نازل ها مجهز است. ظرفیت مخزن اسپری پهپاد از 10 تا 20 لیتر متغیر است و میزان کاربرد معمولاً از 5 تا 10 لیتر در هر هکتار است. بسته به میزان کاربرد، مخلوط سمپاش در مخزن 4 تا 10 دقیقه دوام می آورد. حداکثر سرعت پرواز پهپادها 24 تا 32 کیلومتر در ساعت است. باتری ها بسته به اندازه و نوع باتری 5 تا 15 دقیقه دوام می آورند. برخی از پهپادها را میتوان طوری برنامهریزی کرد که برای سوختگیری به پایگاه اصلی خود پرواز کنند. پس از پر شدن مخزن با محلول سمی، پهپاد به همان جایی که متوقف شده بود پرواز می کند و به سمپاشی ادامه می دهد. هواپیماهای بدون سرنشین معمولاً به صورت دستی 3 تا 4 متر بالاتر از محصول پرواز می کنند. به عنوان یک ویژگی اختیاری، برخی از پهپادها دارای حسگر زمین برای پاشش در زمین های ناهموار هستند. با استفاده از این ویژگی، پهپاد می تواند به طور خودکار در تپه ها و شیب ها حرکت کند. هزینه یک پهپاد اسپری بسته به ویژگی هایی مانند اندازه، ظرفیت مخزن و عمر باتری بین 250 میلیون تا یک میلیارد تومان متغیر است.
در حال حاضر، عوامل متعددی در استقبال آهسته از پیشرفتها در سمپاشی، با پهپادها توسط کشاورزان نقش دارند:
- الزامات قانونی و مجوزی، مانند دریافت مجوز پروازی
- کسب مهارت و تجربه برای پرواز ایمن هواپیماهای بدون سرنشین
- عمر باتری کوتاه تقریباً 20 دقیقه در هر بار شارژ برای پهپادها
- فقدان دستورالعملهای واضح و نرخهای مورد نیاز روی برچسبهای آفتکشها هنگام استفاده از پهپادها
البته با توجه به علاقه و محبوبیت قابل توجه ایده سمپاشی یا پهپاد، این عوامل محدود کننده، احتمالاً در آینده کاهش یافته و اصلاح خواهند شد.
کشاورزان و باغداران هنگام آفت کشی اغلب می پرسند، “آیا سم پاشی پهپاد به اندازه روش های سمپاشی معمولی موثر است؟” پاسخ برای کاربردهای کشت زراعی یک “بله” محتاطانه است. تعدادی گزارش معتبر و منتشر شده وجود دارد که نشان میدهد سمپاشی پهپاد به اندازه سمپاشی معمولی در محصولات زراعی مانند ذرت، سویا و گندم مؤثر است. متأسفانه، تحقیقات بسیار کمی برای مقایسه عملکرد (کارایی و بادبردگی) سمپاش های بدون سرنشین در باغ ها و تاکستان ها با تجهیزات سمپاشی معمولی انجام می شود. با این حال، پهپادها با موفقیت در بسیاری از نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرند.
پهپادها علاوه برای آفت کشی و سمپاشی، با موفقیت برای اهداف دیگری در باغات و تاکستان ها استفاده می شوند. آنها برای جمع آوری طیف گسترده ای از داده های خاص سایت مزرعه، از جمله شناسایی حضور علف های هرز برای سمپاشی، سطوح تنش مواد مغذی و مناطق آلوده به حشرات و بیماری استفاده می شوند و پیشرفت ها در سمپاشی با پهپادها در عملیات های مختلف قابل استفاده هستند. رویکردهای سنتی برای جمعآوری چنین دادههایی معمولاً شامل آزمایشهای آزمایشگاهی و جستجوی انسانی است که کارهای پرهزینه، پرزحمت و وقتگیر هستند. گاهی اوقات، زمانی که داده ها برای استفاده آماده می شوند، بی ربط هستند و دیگر وقت برای عملیات تمام شده است. علاوه بر این، استفاده از جستجوی انسانی برای تجزیه و تحلیل شرایط مزرعه و محصول ذهنی و بصری است. چه کسی داده ها را می گیرد – و حتی همان شخصی که داده ها را در زمان های مختلف روز دریافت می کند – می تواند بر کیفیت آن تأثیر بگذارد. ارزیابی ذهنی می تواند منجر به تصمیم گیری های ضعیف و زیان های اقتصادی بزرگ شود. تشخیص مرزهای دقیق مشکلات و شرایط در یک باغ یا تاکستان بدون داشتن دید از بالا به مزرعه از فاصله نزدیک بسیار دشوار است. در حال حاضر این نوع داده ها از ماهواره هایی که تصاویر چند طیفی با وضوح حدود 30 سانت مربع ارائه می دهند جمع آوری می شود. گاهی اوقات وضوح بسیار بالاتری مانند آنچه توسط پهپادها ارائه می شود مورد نیاز است. با کمک فناوری جیپیاس سریعتر و دقیقتر و در دسترس بودن دوربینهای با وضوح بالا با هزینه بسیار کمتر، سرعت پرواز و ارتفاع متغیر یک پهپاد میتواند اطلاعات زیادی را برای هر نیم اینچ مربع از محصول یا شرایط خاک در یک باغ یا تاکستان فراهم کند.
سمپاشی مخصوص سایت و نقاط مختلف مزرعه
حشرات یا بیماری ها در یک تاکستان یا باغ به ندرت به طور یکنواخت توزیع می شوند، در برخی مناطق ممکن است آلودگی خفیف یا آلودگی بسیار شدید وجود نداشته باشد. همچنین، نوع بیماری یا حشرات موجود ممکن است از محلی به محل دیگر در همان باغ یا تاکستان متفاوت باشد. بنابراین ممکن است لازم باشد که انواع سموم دفع آفات با سرعت های متفاوت در قسمت های مختلف باغات یا تاکستان ها سمپاشی شود.
اکنون فناوریهایی برای کاربردهای آفتکشهای خاص هر منطقه وجود دارند و در حال توسعه هستند. این یک فرآیند دو مرحله ای است. ابتدا، نقشه نسخه ای از منطقه قبل از سمپاشی برای شناسایی شرایط روی زمین، مانند ویژگی های تاج محصول، مناطقی که سطوح تنش مواد مغذی را نشان می دهند، یا مناطق آلوده به حشرات و بیماری هایی که ممکن است نیاز به سم پاشی آفت کش داشته باشند، تهیه می شود. این نقشه شامل مختصات GPS مناطقی است که ممکن است بر اساس سطح آلودگی آفت در منطقه، سمپاشی آفت کش های مختلف – یا سمپاشی همان آفت کش با سرعت های متفاوت – مورد نیاز باشد. داده های مورد نیاز برای تولید نقشه نسخه با مختصات GPS منطقه را می توان به چند روش انجام داد:
- جستجوی تاکستان و ثبت مختصات با استفاده از یک دیتا لاگر قابل حمل دستی
- با استفاده از تکنیک های سنجش از دور شامل تصاویر ماهواره ای (GIS)
- پرواز هواپیماهای کوچک یا هواپیماهای بدون سرنشین برای گرفتن فیلم یا عکس از باغ یا تاکستان
در مرحله بعد، تصاویر گرفته شده توسط دوربین ها دیجیتالی، تجزیه و تحلیل می شوند و سپس نقشه ای از پارامترهای ذکر شده در بالا تولید می شود. سپس از این نقشه برای انجام سمپاشی خاص سایت با استفاده از پهپاد مجهز یا سمپاش تراکتوری استفاده می شود. با استفاده از دادههای مختصات منطقهای که باید پاشش شود و فناوری GPS هنگامی که پهپاد یا سمپاش معمولی به منطقهای میآید که توسط نقشه دیجیتالی نیاز به سمپاشی دارد، نازلها برای اسپری فعال میشوند. سمپاشی در مناطق ممنوعه سمپاشی که در نقشه دیجیتالی مشخص شده اند متوقف می شود. این روند تا زمانی ادامه می یابد که کل زمین همانطور که توسط نقشه دیجیتالی شده اسپری شود. شکل زیر نشان میدهد که چگونه میتوان از یک نقشه دیجیتالی برای سمپاشی آفتکشها در یک تاکستان با توجه به نیاز (یک آفتکش مختلف در مکانهای مختلف، یا تغییر میزان کاربرد) مرتبط با هر نقطه که با رنگهای متفاوت در سرتاسر تاکستان جدا شده است، استفاده کرد.
کاربرد آفتکشهایی که در اینجا توضیح داده شده است، میتواند با پیروی از نقشه نسخهای که قبل از سمپاشی تهیه شده است، مقدار آفتکشها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.