Дроны в защите растений: ультрамалообъёмное опрыскивание

Во многих странах — включая Россию — беспилотники уже перестали быть «экзотикой» и стали рабочим инструментом на ферме. Сегодня продвинутые хозяйства применяют промышленные агродроны для самых разных задач: наблюдают за посевами на всех стадиях развития, выявляют очаги болезней и вредителей, оценивают состояние растений и оперативно выполняют обработки. Благодаря быстрому прогрессу ПО беспилотники становятся доступнее и самостоятельнее: часть операций автоматизируется, а потребность в пилотах высокой квалификации заметно снижается.

Дроны в защите растений: ультрамалообъёмное опрыскивание

Одна из ключевых работ, где БПЛА дают ощутимую пользу, — ультрамалообъёмное опрыскивание (УМО). Обработки с воздуха могут проводиться двумя способами:

• «Классическая авиационная» схема — распыление по всей площади поля.
• «Точечная» обработка — внесение только там, где выявлена проблема (сорняки, вредители, болезнь, неравномерность развития и т. п.).

На практике технология часто включает подготовительный этап: осмотр участка, построение 3D-модели, формирование карты рельефа и точное обозначение границ обработки. По сравнению с пилотируемой авиацией и наземными самоходными опрыскивателями дроны компактнее и манёвреннее; при этом за рабочую смену (условно — до 12 часов) способны обработать порядка 100–150 га.

Что такое УМО и чем оно отличается от «обычного» внесения

Ультрамалообъёмное опрыскивание — это внесение удобрений, пестицидов и биологических средств защиты в виде высококонцентрированного рабочего раствора (или другой рабочей жидкости), готового к применению. Сам подход используется десятилетиями: УМО как технология внесения средств защиты растений известна уже более полувека.

Состав рабочей жидкости зависит от препарата и рецептуры. Встречаются:

• растворы;
• суспензии (с мелкими твёрдыми частицами);
• эмульсии (насыщенные составы разных препаративных форм).

Само опрыскивание — это нанесение рабочей жидкости на поверхность культуры с помощью распылителей. Ключевое отличие УМО от традиционных методов — меньший объём рабочей жидкости на гектар, а значит, меняются и параметры распыла, прежде всего размер капель.

От чего зависит эффективность опрыскивания

На результат обработки сильнее всего влияют несколько групп факторов.

1) Сроки внесения

Своевременность — фундамент точного земледелия. И подкормки, и мероприятия против сорняков/вредителей дают эффект только тогда, когда выполнены в нужную фазу развития культуры и в правильное «окно» по погоде.

2) Равномерность распределения

Под равномерностью обычно понимают:

• качество нанесения по горизонтали и вертикали (включая нижние ярусы растений);
• соответствие объёма внесения заданной норме;
• стабильность факела распыла и давления;
• исправность системы (шланги, форсунки, фильтры) и корректную высоту установки.

3) Покрытие и дозировка

Эти параметры зависят от:

• типа препарата и рабочей жидкости,
• размера капель,
• количества капель на единицу площади.

Для разных групп средств защиты требования к покрытию различаются. Пример ориентировочных диапазонов:

Почему «классика» не всегда устраивает: слабые места традиционных методов

Обычно хозяйства выбирают между:

• навесными/прицепными и самоходными опрыскивателями,
• малой авиацией (самолёты/вертолёты).

Эти решения действительно могут быть производительными, особенно на больших массивах. Но у них есть заметные ограничения:

• Высокая цена самоходной техники и её содержания — тяжёлая нагрузка для небольших хозяйств.
• Большой расход воды и, как следствие, логистика подвоза и приготовления рабочих растворов.
• Простои из-за погоды, особенно при затяжных дождях.
• Потеря части посевов на технологических колеях (вплоть до нескольких процентов площади).
• Уплотнение почвы и дополнительная нагрузка на поле от тяжёлых машин.
• Расходы на персонал, обслуживание и ремонт.

Малая авиация: производительность есть, точности и безопасности — меньше

Самолёт способен закрывать большие площади очень быстро (десятки и сотни гектаров в час), но цена этой скорости — меньшая точность и больше рисков. Крупная капля и высота распыления часто приводят к тому, что часть препарата:

• испаряется в жару, не доходя до листа,
• сносится ветром, распределяется неравномерно по краям поля, особенно если участок ограничен лесополосой (самолёту нужно пространство для набора высоты).

Отдельная проблема — вероятность попадания раствора на соседние поля, что может закончиться повреждением чужой культуры, гибелью опылителей и последующими претензиями/компенсациями.

Вертолёты дают более точную работу, но их применение часто ограничивается стоимостью топлива, доступностью исправной техники и невозможностью полноценно работать ночью. Дополняет картину дефицит опытных пилотов и высокая стоимость ремонта старых машин.

Почему дроны часто выигрывают

По сравнению с авиацией и наземными опрыскивателями БПЛА обеспечивают:

• низкий и медленный полёт — удобнее «дотягиваться» до сложных зон и обрабатывать очаги точечно;
• ночные обработки — меньше испарение раствора и выше шанс попасть по активным в тёмное время вредителям;
• выше безопасность — контакт человека с пестицидами минимизируется;
• меньше людей на задачу — как правило, достаточно одного оператора;
• экономию воды: ориентировочно 5–10 л/га против 200–300 л/га у самоходных опрыскивателей и 50–100 л/га у малой авиации;
• более полное покрытие растений за счёт мелкодисперсной капли и потоков воздуха от винтов, которые помогают «продувать» растение и доставлять раствор не только сверху, но и в нижние ярусы.

Как строят маршрут на DJI Agras T40: три подхода

Схемы планирования задания обычно выглядят так:

1. Обход/объезд по периметру с пультом
   Оператор фиксирует контрольные точки границы участка, где нужна обработка.
2. Облёт границ самим Agras
   Дрон облетает участок и записывает крайние точки, формируя контур.
3. Предварительная разведка и фотограмметрия (самый удобный вариант)
   Сначала участок снимают «разведчиком» (например, Phantom 4 RTK или P4 Multispectral), затем в ПО (например, DJI Terra) строят ортофотоплан и цифровую модель рельефа. После этого готовую карту с границами, препятствиями и параметрами полёта загружают на пульт — и опрыскиватель летит строго по заданию. RTK-позиционирование даёт сантиметровую точность, что улучшает качество внесения.

Сводное сравнение подходов

Ниже — кратко о минусах традиционных решений и сильных сторонах БПЛА.