تجربه استفاده از پهپاد در مراحل مختلف رشد برنج

مکانیزاسیون یکی از اولویت‌های بخش کشاورزی است که تا رسیدن به اوج آن، راه زیادی وجود دارد. مکانیزه شدن شیوه کاشت، داشت و برداشت محصولات زراعی نیازمند ارتقای وضعیت ناوگان کشاورزی است. در این مقاله قصد داریم به تجربیات استفاده از پهپاد در مراحل مختلف رشد برنج و موارد استفاده از پهپاد در کاشت، داشت و برداشت بپردازیم.

در گذشته پهپادها، اذهان عمومی را به سمت مسائل امنیتی سوق می‌داد اما در حال حاضر با استفاده از پهپاد کشاورزی می‌توان فرآیند کاشت تا برداشت محصول را به طور اتوماتیک مدیریت کرد. تجزیه و تحلیل خاک مزرعه، کاشت بذر به کمک پهپاد کشاورزی، نظارت بر کل فرآیند کاشت و برداشت در مزرعه‌های بزرگ، کنترل سلامت محصولات و درنهایت پهپادهای سمپاش و گرده‌افشان، رایج‌ترین استفاده پهپادها در صنعت کشاورزی هستند. پهپادها یکی از تکنولوژی‌های نوین هستند که با استفاده از آنها می‌توان در مدت کوتاه، حجم زیادی از مزارع را نظارت، سمپاشی و یا محلول‌پاشی کرد. امروزه پرواز پهپادها بر فراز مزارع برای سمپاشی و محلول‌پاشی شیوه مدیریتی جدیدی از کشاورزی را نمایان کرده است که موجب راحتی و سلامتی کشاورزان نیز شده است. برای مطالعه اثر پهپادها در سلامتی کشاورزان می توانید به مقاله پهپادهای سمپاش راهکاری برای کاهش سرطان و مسمومیت‌های شغلی مراجعه کنید.

تا پیش از این سمپاشی مزارع و باغات به صورت دستی با استفاده از موتورهای مخصوص یا تراکتورهای مجهز به تانکر انجام می‌شد و در هر دو روش نیروی انسانی نقش اصلی را داشت. در روش سمپاشی با موتور، کشاورز باید این وسیله را به همراه مخزن سم به پشتش بسته و با طی مسیر مزرعه و رعایت یک سری اصول از زدن ماسک گرفته تا چگونگی انتخاب مسیر رفت و برگشت به منظور آسیب نرساندن به محصول، کار سمپاشی را انجام می‌داد. این روش نه تنها سلامتی سمپاش را به خطر می‌انداخت بلکه توان کشاورز را به خاطر حمل مخزن مستهلک می‌نمود. بعدها سمپاشی با نصب مخزن به تراکتور رواج یافت. در این روش هم نیروی انسانی نقش اصلی را داشت چون تراکتور در حاشیه مزرعه پارک و سمپاشی با هدایت شیلنگ‌های طویل و راه رفتن در مزرعه انجام می‌شد.

اما هم‌اکنون با استفاده از پهپاد در زمان کمتر از ۱۰ دقیقه، ۱۰ لیتر سم در یک هکتار به صورت دقیق علیه بیماری‌ها و آفات سمپاشی می‌شود. در حالی که همین اقدام در سمپاشی سنتی باید با ۴۰۰ لیتر آب، سه نفر نیروی کار و ۲۰۰ متر شیلنگ، در بازه زمانی سه ساعته انجام می‌شد. علاوه بر اینها، روش سنتی منجر به خسارت ۱۰ درصدی به ساقه شالی در شالیزارها نیز می‌شد.

تجربه استفاده از پهپاد در مراحل مختلف رشد برنج بسیار رضایت بخش بوده است. طبق اعلام رسمی سازمان جهاد کشاورزی سمپاشی دقیق و یکنواخت به وسیله کنترل هوشمند، کاهش ۳۰ درصدی مصرف سم، جلوگیری از افزایش تلفات و ضایعات کشاورزی در فرآیند سمپاشی، قابلیت اجرا در مسیر‌های صعب العبور، کاهش آسیب‌های زیست محیطی، صرفه‌‌جویی در سوخت، افزایش سرعت عمل با دقت بالا، افزایش بهره‌وری و ارتقای کیفیت تولیدات، پاشیدن یکنواخت سم روی گیاه برنج، صرفه‌جویی در مصرف آب و عدم تردد در زمین‌های باتلاقی سبب شد تا سطح سمپاشی با پهپادها در شالیزارهای استان مازندران در سال ۱۳۹۹ به یک هزار و ۴۰۰ هکتار برسد.

کشت مستقیم بذر برنج در شالیزار توسط پهپادها

برای اولین بار در سال ۲۰۲۰ در کشور چین، کشت مستقیم بذر برنج با استفاده از پهپاد تجربه شد. عدم نیاز به نیروی کاری مسن، کاهش نیروی کارگری به خاطر بیماری کووید ۱۹، سرعت بالای کشت توسط پهپاد و امکان کشت در شب از جمله مواردی بود که ایده اولیه استفاده از این تکنولوژی نوین را به منظور کشت، سمپاشی و حتی باروری را در ذهن آنها ایجاد کرد.

به صورت سنتی، دو کارگر در مدت ۲۵ دقیقه زمینی به مساحت ۱۲۰۰ مترمربع را کشت کردند. درحالی که پهپاد همان کار را در مدت دو دقیقه و به طور کاملا یکنواخت انجام داد. پهپادها این توانایی را دارند که ۵۰۰۰۰ مترمربع (معادل ۵ هکتار) را در یک ساعت کشت کنند و این، با نیروی کار ۵۰ -۶۰ نفر کارگر مزرعه برابری می‌کند. با استفاده از این روش علاوه بر دستیابی به تراکم یکنواخت و مطلوب، فاکتورهای مهمی چون درصد سبز شدن، استقرار گیاه و شاخص‌های برداشت افزایش پیدا کرد. پهپادها در مزارع کوچک نیز به راحتی قابل استفاده هستند در صورتی که ماشین آلات کشاورزی بزرگ عموما برای مزارع بزرگ کارآیی دارند.

تجربه کشت مستقیم بذر برنج در شب توسط پهپادها این امکان را به کشاورز می‌دهد که تاریخ کاشت را از دست ندهد و در زمان اوج عملیات کاشت، به موقع و با خیال راحت هم در روز و هم در شب این امر را به پهپادها بسپارد. نکته قابل توجه اینکه پس از غروب خورشید معمولا وزش باد نسبت به روز کمتر است و عملیات به راحتی انجام می‌شود. برای مطالعه جزییات این تجربه به مقاله « Automated Farming: XAG Introduces Rice Seeding Drone to Mitigate Labour Shortage» به آدرس https://www.wfmz.com/news و https://kr-asia.com/drone-maker-xag-in-drive-to-automate-rice-farming-in-china-amid-labor-shortage-covid-19 مراجعه فرمایید.

تشخیص سن و مرحله رشد برنج در مزرعه با استفاده از پهپادها

برای مدیریت صحیح زراعی در مراحل مختلف رشد، نیاز به نظارت روزانه و دقیق گیاه و برنامه‌ریزی زراعی براساس سن فیزیولوژیکی و مرفولوژیکی گیاه می‌باشد. این امکان خصوصا در مزارع بزرگ به راحتی توسط پهپادها انجام‌پذیر است. کارآیی تجربه استفاده از پهپاد در مراحل مختلف رشد برنج در اندونزی و مالزی به اثبات رسیده است. در مالزی با استفاده از دوربین‌های خاص تعبیه شده در پهپادها شرایط سالم شالیزار تحت نظارت دقیق قرار گرفت و موجب بهینه‌سازی سیستم مدیریت و در نهایت افزایش عملکرد شد. برای مشاهده جزییات به مقاله Norasma et al,. ۲۰۱۸ مراجعه فرمایید.

برنج در اندونزی یکی از محصولات غذایی اساسی محسوب می‌شود لذا همواره تلاش برای پیشبرد تکنولوژی کشت برنج به منظور افزایش تولید در برنامه آنها دیده می‌شود. یکی از این تکنولوژی‌ها، نظارت بر سن و تشخیص فاز رویشی و زایشی برنج است. آنها موفق شدند که در مزارع بزرگ برنج، با تصویربرداری‌های پهپادی و پردازش آنها با روش ” هیستوگرام رنگ” اطلاعات مورد نیاز را استخراج کرده و با استفاده از Support Vector Machine (SVM) اطلاعات را دسته‌بندی کنند. نتایج حاصل شامل، طبقه‌بندی و تشخیص کلیه مراحل مختلف رشد برنج تا زمان برداشت (با اطمینان ۹۳%) بود. برای اطلاع بیشتر به مقاله ” Marsujitullah et al,. ۲۰۱۹″ مراجعه کنید.

تشخیص زودرس و تعیین نقشه بیماری برنج با استفاده از پهپاد

بروز بیماری در گیاه برنج می‌تواند کیفیت و کمیت محصول را کاهش دهد. بنابراین تشخیص زود هنگام بیماری گیاه به جلوگیری از آلودگی شدید برنج و در نهایت از بین رفتن محصول کمک می‌کند. اخیراً از پرنده‌های هدایت پذیر از دور (پهپاد) همراه با دوربین چند طیفی و همچنین GPS در نظارت بر کشاورزی استفاده می‌شود که می‌تواند ابزاری سریع و مستقل برای به دست آوردن داده‌ها در یک منطقه با مقیاس بزرگ باشد. اطلاعات ثبت شده با استفاده از پردازش تصاویر، موقعیت و زمان واقعی وقوع بیماری گیاه برنج را تشخیص و طبقه‌بندی می‌کند. سیستم تشخیص زودرس بیماری‌های برنج را می‌توان در مقاله « Kitpo and Inoue, 2018» مطالعه کرد.

سمپاشی و محلول‌پاشی شالیزارها توسط پهپادها

با حضور پهپادها، سمپاشی به منظور مبارزه با علف‌های هرز و آفات و بیماری‌ها و نیز تغذیه برگی به روش محلول‌پاشی بسیار آسان و سریع شده است. در سال‌های اخیر باغات، مزارع و شالیزارهای بسیاری از تکنولوژی نوین پهپادها به طور رضایت‌آمیزی استفاده کردند و مزایای خوب آن را تجربه کردند. گزارش شده که در آفریقا، پهپادها چهره کشاورزی برنج را تغییر دادند و در مقایسه با زمان اجرای سه ساعته سمپاشی به روش سنتی، پهپادها در مدت ۱۵ دقیقه یک هکتار را سمپاشی کردند و علاوه بر این کارگران نیز از تماس با مواد شیمیایی در امان بودند و همین امر به سلامتی آنها بسیار کمک می‌کند. (https://www.theafricareport.com/83514/togo-drones-usher-in-small-revolution-for-west-african-rice-growers/)

محققان در تایلند اثربخشی بالای استفاده از پهپادها را در مقایسه با روش‌های مرسوم گزارش کردند. آنها کاهش مصرف مواد شیمیایی به میزان ۴۰%، کاهش حجم آب مصرفی تا ۱۰ برابر، جلوگیری از خسارت ۱۵% به محصول، پاشش یکنواخت قطرات محلول‌پاشی، کنترل ۹۰ درصدی آفات و افزایش کیفیت محصول را از مزایای استفاده از پهپادها در شالیزارها برشمردند. در ایران، استان‌های مازندران، خوزستان و فارس در سطح وسیعی تجارب بسیار خوبی را در این زمینه داشتند. شرکت شریف اگربات به عنوان یکی از شرکت‌های پیشرو در صنعت رباتیک کشاورزی در این استان‌ها چندین هزار هکتار ارائه خدمات محلول‌پاشی با پهپاد داشته است و پذیرای علاقه‌مندان به واگذاری نمایندگی در استان‌های مختلف می باشد. پیش از پهپادها، تراکتورهای سبک وزن، بانک نشاء، دستگاه نشاءکار و کمباین‌های سبک وزن نیز تحولات بسیار خوبی را در زراعت برنج ایجاد کردند.

برای مطالعه بیشتر در این زمینه می‌توانید به مقاله https://sharifagrobot.com/blog/spraying-rice-field-using-drones/ مراجعه فرمایید.

منبع:

• Kitpo N. and M. Inoue 2018. Early Rice Disease Detection and Position Mapping System using Drone and IoT Architecture. 2018 12th South East Asian Technical University Consortium (SEATUC), 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/SEATUC.2018.8788863.
• Marsujitullah, Zahir Zainuddin, Salama Manjang, Aksan Surya Wijaya. 2019 J. Phys.: Conf. Ser. 1198 092001.
• Norasma. C.Y.N., M.Y. Abu Sari, M.A. Fadzilah, M.R. Ismail, M.H. Omar, B. Zulkarami, Y.M.M. Hassim and Z. Tarmidi. 2018. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 169, 9th IGRSM International Conference and Exhibition on Geospatial & Remote Sensing (IGRSM 2018) 24–۲۵ April 2018, Kuala Lumpur, Malaysia.
• Sakata, Shozo ed. 2020. Structural Changes of Agriculture in the CLMTV Countries and their SocioEconomic Impacts, BRC Research Report, Bangkok Research Center, JETRO Bangkok / IDE-JETRO.
• XAG. 2020. Automated Farming: XAG Introduces Rice Seeding Drone to Mitigate Labour Shortage. https://www.wfmz.com/news.