Gyomosodás felmérés korai és aktív fejlődési szakaszban

Mit jelent és miért fontos az integrált növényvédelem?

A gyomok jelenléte komoly problémát jelent a mezőgazdaságban, mivel korlátozzák a kultúrnövények életterét, a rendelkezésre álló víz és tápanyagok mennyiségét, terjeszthetnek bizonyos kórokozókat, a betakarított termésbe bekerülve mérgezést okozhatnak. Az elgyomosodott állományok betakarítása nehezebb, összességében a gyomok jelentősen csökkentik a termésmennyiséget és termés minőségét. A gyomosodás hatékony felügyelete és kezelése létfontosságú a termelékenység és a jövedelmezőség szempontjából. Ez az esettanulmány bemutatja, hogyan lehet a drónokat hatékonyan felhasználni a gyomosodás felmérésére, lehetővé téve a termelők számára, hogy pontosabb és gyorsabb intézkedéseket hozzanak a gyomosodás elleni küzdelemben.

Parlagfű a napraforgó állományban

A mai precíziós gazdálkodásban az alapvető növényvédelmet integrált védekezés jelenti.  Célunk az, hogy a precíziós eszközök felhasználásával a kémiai védekezési eljárásokat a lehető legkisebb mértékűre korlátozzuk egyrészt az agronómiai és ökonómiai hatékonyság növelése, másrészt a környezetvédelmi szempontok, harmadrészt pedig az élelmiszerbiztonságai előírások betartása érdekében.

A precíziós gazdálkodás, mint gazdálkodási forma vagy tevékenységről akkor beszélhetünk, ha egyrészt van úgynevezett visszacsatolás a rendszerben, illetve a munkavégzések, a kezelések és egyéb beavatkozások helyspecifikusan és differenciált módon történnek. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy megfelelő döntéshozatal történjen, ahhoz célszerű időszakosan állapotfelméréseket készíteni, és ezek alapján olyan információkat meghatározni, amely alapján akár egy úgynevezett kijuttatási terv készíthető és így a terület kezelése esetén az input anyagok költségei jelentősen csökkenthetők, optimalizálhatók. Röviden fogalmazva drónok alkalmazásával nagy pontosságú felvételeket készíthetünk és ezek alapján meghatározhatjuk, hogy hol és milyen intenzitásban található gyomnövény, majd azokat helyspecifikusan tudjuk kezelni, anélkül, hogy a teljes táblánkat kezeltük volna.

Most már általában a szántóföldi kultúrák esetében is az integrált növényvédelmében a kémiai eljárások csak végső megoldásként jöhetnek számításba, ha más módszerek nem, vagy csak részleges megoldásokat eredményeznek a növényvédelmi problémákra. Természetesen ahhoz, hogy megfelelő döntéseket hozzunk, megfelelően ismernünk kell a területünket, a kultúránkat és azok sajátosságait.

Ezért az integrált növényvédelem az alábbi lépésekkel történik:

‒          a termőhely helyes megválasztása (terület, tábla és földismeret)

‒          a fajtamegválasztás

‒          a kémiai védekezési eljárások.

Gyomszabályozás vagy gyomírtás?

A precíziós gazdálkodás esetén a gyomírtás helyett gyakran alkalmazzuk a gyomszabályozás kifejezést. Elmondható, hogy ez egy szemléletváltozás, ami összesen pár évre nyúlik vissza és a gyomokkal szembeni védekezésben történt változásokat foglalja magában. Gyomszabályozás esetén az a fontos, hogy gyomosodás mértékét olyan szintre szorítjuk vissza, amely az állományok optimális növekedését, fejlődését, termésképződését nem befolyásolja negatívan. Nem célunk tehát adott területen a gyomok teljes körű kiirtása, csak olyan szintre történő visszaszorítása, amely agronómiai szempontból már elfogadható. Ez kevesebb költséget, kisebb környezeti terhelést jelent.

A sikeres gyomszabályozás csak integrált módon valósítható meg a termesztésben. Ennek során a termőhelyi feltételeket, a fajtát, az agrotechnikai elemeket különös gondossággal kell megválasztani. Ezek nem megfelelő hatékonysága esetén kerülhet sor a herbicid-használatra. A növényi kultúra vegyszeres gyomirtását gyomfelvételezésnek kell megelőznie, melyet légi felvételek segítségével nagyon hatékonyan és még időben elvégezhetünk!

Gyomszabályozás során foltkezelést végzünk, melyre szintén nagyon optimális megoldás a dróntechnológia. Permetező drónokkal nagyon pontosan mérhetjük a dózist, munkagépekkel nehezen megközelíthető területre is be tudunk repülni, és nagyon precízen tudunk csak a szükséges foltokban kijuttatni.

Betegségek és ellenük történő védekezés

A növényi kultúrák gyökérzetét, vegetatív és generatív növényi részeit a vetőmagjának elvetésétől egészen a növény betakarításáig folyamatosan veszélyeztetik a különböző kórokozók. Például a búza betegségeinek a döntő része gombás eredetű megbetegedés, néhány vírus is gondokat okozhat.

A betegségek ellen szinte mindig kémiai úton csávázással és állománykezeléssel védekezhetünk és itt is rettentően fontos az input anyagok optimalizálása, melyhez hasonlóan a gyommérésnél, felvételezéseknek kell történnie, hogy tudjuk a területen belül hol és milyen jellegű, hatásfokú a probléma. Ezekhez a feladatokhoz a drónos mintavételezés szintén tökéletes megoldásnak bizonyul.

A fertőzések és betegségek igen könnyedén kimutathatóak légi felvételek alapján, de nem a látható tartományban, hanem speciális termovíziós, közismert nevén hőkamerák alkalmazásával. A termovíziós felvételeket egyébként nem csak fertőzések detektáláshoz használjuk, hanem aszályos, száraz, vízigényes öntözésre szoruló területek kiszűrésére is. Ezzel optimalizálhatjuk az öntözési folyamatokat, akár a locsolórendszerek tervezésénél is hasznos információt tudunk nyújtani. Az alábbi képen egy ilyen hőtérkép látható.

A fotogrammetria alapvetően olyan technika, amely lehetővé teszi a térbeli pozíciók és alakok meghatározását fényképek alapján.

A terepi modell előállítás folyamata a következő főbb lépésekből áll össze:

• Felvétel készítése: A drónok különböző szögekből és eltérő magassági helyzetekből készítenek légi felvételeket a területről, megfelelő felbontással és magas pozitív átfedéssel.
• Pontok azonosítása: Az azonosított pontok, referenciapontok alapján kalibrálják a felvételeket, figyelembe véve a kamerapozíciót és orientációt.
• Pontfelhők generálása: A felvételeket feldolgozzák számítógépes szoftverek segítségével, és pontfelhőket generálnak, amelyek tartalmazzák a térbeli koordinátákat és a felvételeken látható pontok magasságát.
• Terepi Modell felépítése: A pontfelhőkből létrehozzák a terepi modellt, amely tartalmazza a terület topográfiáját és domborzatát. Ez a modell részletes és pontos reprezentációja a földfelszínnek.

Gyakorlati példa: Hogyan mérhető a gyomosodás légi felvételezés alapján a területen?

A felmérések logikája mindig két lépcsőből áll össze: minőségi adatgyűjtés és hatékony adatfeldolgozás.

A feldolgozási folyamatot a repülés előzi meg. Repülés előtt pedig ajánlom az alábbi cikkünket, avagy mire figyeljek repülés előtt?

Repülés, nyersanyag előállítás

Repülés során mezőgazdasági területeken javarészt tervezetten készítünk nyersanyagot, hiszen több hektár vagy akár többszáz hektáros területeknél rengeteg időt spórolhatunk azzal, ha nem manuális jelleggel készítjük a fényképeket, hanem rábízzunk magunkat egy erre specializálódott programra. A program figyeli, hogy megfelelő időközönként és megfelelő átfedéssel készüljenek a fotók. Általában a kiindulási alapot egy ortofotó, azaz felülnézeti kép adja a vizsgálatok során, amelyet tervezetten szoktunk repülni, ugyanis a legalapvetőbb küldetéstervezési szoftverek, például DJI Pilot, Pilot2, Pix4D, DroneDeploy…stb. biztosítja számunkra ezt a funkciót.

Mezőgazdasági területeken attól függően, hogy mi a feladat és milyen akadályok akadnak a területen általában 50 – 100 méteres repülési magassággal repülünk, mert nagyjából 1.5 – 3 cm/px GSD értékkel szoktunk a legtöbb esetben dolgozni, természetesen akadnak kivételek, ilyen például egy tőszámlálás. Egyszerű példával élve egy általános kárfelmérésnél a pontosságot lecsökkenthetjük, ezáltal csökkentjük a repülési időt és akkumulátor számot, viszont például egy kijuttatási terv készítés során ügyelnünk kell a nagy pontosságra, ugyanis egy magas kockázatú permetezési műveletnél nem mindegy az, hogy a nem megfelelően konfigurált mérésből adódó felbontási problémák miatt bizonyos részterületeken nem juttatunk ki elegendőt vagy túl sokat juttatunk ki az input anyagból.

KORAI SZAKASZ

Légi felvételek alapján a gyomok kiszűrése egyébként képanalízis segítségével történik, ugyanis elmondható, hogy más spektrális tulajdonságokkal rendelkeznek, tehát különböző hullámtartományban más értékű a visszavert energia és ezt mi fotogrammetriával jól ki tudjuk használni.

Gyomokra viszonylag gyors fejlődési ütem jellemző és már korai szakaszban igen magas értékű, az átlaghoz képest magas értékű vegetációs, növényegészségügyi értéket vesznek fel. 

Tehát amikor növényegészségügyi vizsgálatot végzünk egy területen NDVI alapján, akkor szinte, mint minden matematikai viszonyítási rendszerben valamihez képest és általában az átlagos értékhez képest viszonyítjuk a vegetációs értéket is. Ez azt jelenti – és tételezzük fel, hogy ugye ismerjük az alapvető NDVI skálát – , hogy NDVI értékek esetén az időszaktól és a kultúrától, annak milyenségétől függ az, hogy milyen értékek találhatóak a területen, nem biztos, hogy minden esetben -1 és 1 között lesznek ugye értékek.

Korai szakaszban általában gyomosodás mérésre alkalmazunk NDVI felmérést, ugyanis míg egy normál szántóföldi kultúránál, például napraforgónál, búzánál a legmagasabb NDVI érték pár leveles állapotban is csak 0.2-0.3 érték körül alakul, míg a gyomnövényeknek általában jóval magasabb és már korai szakaszban elérhetik akár a 0.6 és 0.7 értéket is. Ezek alapján tudjuk kiszűrni a gyomos területeket, az a fontos, hogy mindig az átlaghoz képest viszonyítunk és szerencsénkre a programok kiírjak nekünk az átlagértéket is.  

Hazánkban őshonos fajnak nevezhető a mezei acat (mi régiónkban is igen elterjedt), amely elég közismert, hisz a legtöbb kiskertben, kertészetben és hát a szántóföldi területek nagy részén is megtalálható, igen igénytelen gyomfajta és aki már kertészkedett az biztos találkozott vele és tudhatja, hogy a fejlődési ütemük nagyon gyors.

Az előbbi információk alapján tehát korai szakaszban nagyon könnyen egyszerűen lehet gyomos részeket kiszűrni, az alábbi képen látható terület még idény előtti állapotban volt és az NDVI képen láthatóak a kis acatfoltok. A teljes 5 Ha területen, összesen 0.5 Ha kierjedésben volt megtalálható mezei acat.

Ezeket az acat foltokat nagyon jól lehet kezelni permetező drónokkal, tehát ebből a térképből olyan eredményt lehet előállítani, amely tartalmazza az acat foltok helyzetét és kiterjedését (magyarán a foltoka koordináta helyesen) – ezt nevezzük zónatervnek, majd dózis hozzárendelésével pedig kijuttatási tervnek – és be tudjuk tölteni a permetező drónba, amely csak ott fogja kijuttatni a vegyszert, ahol arra szükség van, ilyet mutatok be a következő részben.

AKTÍV FEJLŐDÉSI SZAKASZ

Aktív fejlődési szakaszban önmagában a feldolgozott NDVI érték az nem olyan egyszerűen célravezető, ugyanis minél inkább fejlődik a normál kultúra, annál inkább lesz kisebb az észlelhető differencia a gyom és a szántóföldi kultúra között vegetációs értékek terén, ezért ezt ilyenkor nem egyszerűen csak az NDVI értékekből olvassuk ki.

Az alábbi képen látható egy nyers fénykép, amely a közeli infravörös tartományt felhasználva (nyers NIR) készült és a képen is kiemeltem, de ránézésre is nagyon jól látható az, hogy bizonyos tartományban milyen spektrális különbség van a gyomnövény és a szántóföldi kultúra között. A képen napraforgó állomány van és a napraforgó állományt sokszor támadja a parlagfű, amely látható tartományban (mivel szinte minden zöld még ilyenkor), ezért nehezen látható, de infravörös tartományban jól külön lehet választani a kettőt és a napraforgó állományon belül kirajzolódó szürkés vattaszerű foltok mutatják a parlagfű helyzetét.

Erre természetesen egy tematikus térképet tudunk létrehozni, amely tartalmazza a parlagfűvel szennyezett részeket és dózis érték megadásával már létre is tudjuk hozni a kijuttatási tervünket, amely betölthető precíziós gépekbe, traktorokba és permetező drónokba is egyaránt. Az alábbi képen egy ilyen egyszerűsített terv látható.