Nová technológia vo vinohradníctve – UAV

Skratka UAV (angl.: Unmanned Aerial Ve-hicles) označuje technológiu bezpilotných vzdušných dopravných prostriedkov, ktorých vývoj inicioval zbrojárský priemysel. Prvé koncepčné riešenia nachádzame už počas I. svetovej vojny. Počas II. svetovej vojny sa síce stretávame s technickými vylepšeniami, avšak ich nasadenie bolo do značnej miery obmedzené (US program Aphrodite). Prvé významnejšie „úspechy“ zaznamenáva táto technika počas vojen vedených Spojenými štátmi, a to v Kórei (stíhačka F6F Hellcat, lietadlo AD/A-1 Skyraider) a vo Vietname (Fire Fly resp. Lightning Bug). V súčasnosti ide o prepracované zbrojné systémy, v záujme vedenia vojenských operácii cez veliteľské stanovištia ďaleko od zomierajúcich, živiac tak perverzné predstavy uniformovaných o  koncepte „čistej vojny“.  

Prvé nasadenie UAV technológie v  civilnom sektore bolo zdokumentované až  koncom 90-tych rokov 20. storočia, a  to v  lesníctve a  poľnohospodárstve. Táto technológia je neodmysliteľnou súčasťou moderných trendov v  poľnohospodárstve, resp. vo vinohradníctve, ktoré definujú pojmy ako Inteligentné a Precízne vinohradníctvo. Oba termíny zahŕňajú jedno a to isté – a  síce poskytnúť vinohradníkovi presné a  adresné riešenie prevádzkových problémov, s cieľom minimalizovať pestovateľské riziká, a  tým prispievať k efektívnosti a ekonomickej udržateľnosti vinohradníckeho sektora. Aspekty životného prostredia, akými sú spodné vody, ovzdušie, pôdny edafón, znižovanie toxikologickej záťaže v  agrocenózach, znižovanie zdravotných rizík pre ľudí v prímestských aglomeráciach, zdravé potraviny, to sú hlavné, aj keď staro/nové argumenty, ktoré majú poukázať na permanentnú snahu o ekologizáciu poľnohospodárstva. Paradoxne, čím viac si v rámci EÚ zakazujeme a prikazujeme v oblasti poľnohospodárstva, o to viac nám ľudí každoročne umiera na choroby spojené s nezdravými potravinami a narušeným životným prostredím!

Aplikácia bezpilotných prostriedkov vo vinohradníctve je za posledných 20 rokov asi tá najvýraznejšia technologická inovácia spojená s náplňaním cieľov vedomostného poľnohospodárstva a  jasne načrtáva kontúry vinohradníctva tretieho milénia. Zaužívaný terminus technicus na  označenie UAV prostriedkov v  poľnohospodárstve je drón (obr. 2).

Začiatok éry drónov bol v prípade viniča hroznorodého akoby zapriahaním voza pred kone: najskôr sa špecializované firmy „pohrali“ s drónmi v rôznych oblastiach civilného sektora (priemyselné havárie, prírodné katastrofy, kartografia,…) a až potom sa hľadalo ich uplatnernie vo vinohradoch. Čo určite nechýba pri nasadení drónov vo viniciach sú technické problémy. Jeden príklad za  všetky. Dróny sa využívajú ako mobilné nosiče veľmi citlivých snímacích zariadení s  rôznymi typmi senzorov, aby sa následne získané digitálne zábery analyzovali cez špecifické softvéry. Vertikálna architektúra porastu viniča hroznorodého daná systémom jeho vedenia vytvára tieňový efekt, ktorý keď sa znásobí s kolorimetrickým efektom pôdy (zatrávnené/nezatrávnenené medziradie), je o problémy pri spektrofotometrickej analýze snímok postarané. Netreba samozrejme zabúdať na  podstatné detaily sťažujúce analýzu snímok, akými sú odroda, typ vedenia a ročník. Aj napriek technickým problémom ide o veľmi dynamický sektor ak si uvedomíme, že v roku 2015 bola činnosť drónov vo vinohradoch zameraná len na celoplošné hodnotenie vypadnutých krov, meranie heterogenity porastu na  základe listového zápoja, realizáciu promočných dokumentov pre vinárske domy.

Za ostatné dva roky došlo k výraznemu technologickému a vedomostnému posunu, zdokonaľujú sa metódy obrazovej analýzy, takže dróny sa v súčasnosti aktívne zapájajú aj do monitorovania zdravotného stavu viniča. Súkromné spoločnosti investovali nemalé finančné prostriedky do toho najdôležitejšieho, čo urobí z tejto technológie chrbtovú kosť riadenia vinohradníckych činností v  nasledujúcich desaťročiach: determinácia typu žiarenia a  spektrálneho diapazónu, ktoré rastlina vyžaruje po  napadnutí konkrétnym patogénom. To je kľúčová časť celého know-how, správne intepretovať snímky získané zo scanovania porastu drónmi z hľadiska fytopatologického a  fyziologického. Bez týchto údajov ide o farebné fotografie bez akejkoľvek výpovednej hodnoty pre praktické použitie. Čím skôr sme schopní zachytiť spektrálne zmeny po napadnutí viniča konkrétnym patogénom, tým hodnotnejší je výstup pre konečného uživateľa: preventívna ochrana je vždy lacnejšia, ohľaduplnejšia k cenóze než kuratívny, resp. eradikatívny zásah. Od  momentu napadnutia, kedy ešte príznaky infekcie nie sú viditeľné voľným okom, až po  symptomaticky jasne def nované a viditeľné zmeny na vegetatívnych či generatívnych častiach viniča, sa spektrum vyžarované rastlinou mení. Preto je veľmi dôležité k  zisteným hodnotám spektra priradiť adekvátne biologické informácie a na základe takto spárených dát vytvoriť špecifický senzor schopný inštalácie na lietaciu platformu – drón. Ak napríklad môžem uviesť parížsky start-up, spoločnosť Chouette (www.chouette.vision), ktorá síce má v komerčnej ponuke zaradenú aj detekciu peronospóry využívajúc UAV technológiu vo vinohradoch, no súpis patogénov, na ktorých v súčastnosti spoločnosť intenzívne pracuje, je pomerne impozantný: čierna hniloba (Guignardia bidwelli), Stolbur, fytoplazmóza FD, drevokazné huby (ESCA), Eutypióza. V  hľadáčiku priorít má táto spoločnosť okrem už spomenutých patogénov zaradenú aj detekciu nedostatku železa a horčíku v pôde, mapovanie a hodnotenie poškodenia porastu mrazmi.

Vo vinohradníctve sa najčastejšie využívajú dva typy drónov (obr. 3). Model s krídlami musí neustále lietať, potrebuje dostatočný priestor na bezpečné pristátie, na jedno nabytie batérie je schopný pokryť 18–20 ha, vo vzduchu vydrží 45–60 minút a unesie 100–300 gramov technického vybavenia.

Multirotorový model so 4–8 motormi je schopný nielen lietať, ale zároveň je schopný zaujať stacionárnu pozíciu vo vzduchu, jeho ovládanie je dynamické, pristáva vertikálne, je schopný uniesť záťaž 0,2-3 kg a jeho autonómia vo vzduchu dosahuje 20-30 minút na jedno nabytie. Technické parametre jednotlivých drónov sa môžu výrazne líšiť, podľa toho či ide o profesionálne alebo polo-profesionálne modely. Už spomínaná francúzska spoločnosť Choutte prišla na trh s novým, patentovo chráneným riešením plne automatického, multirotorového drónu so 60 minutovou letovou autonómiou a  schopnosťou nasnímať 5 ha viniča na  jedno nabytie.Ide o  prevratné technologické riešenie, ktoré na zber dát využíva technológiu Smartphone.

Netreba mať prehnané očakávania, že by v  najbližších rokoch išlo o  techniku využívanú a  využiteľnú každým vinohradníkom, bez ohľadu na  výmeru obhospodarovaných vinohradov. Ide skôr o technológiu, ktorá bude výkonným nástrojom pre poradenské spoločnosti,ktoré usmerňujú agrotechnické práce u  viacerých pestovateľov. Moje skúsenosti z  ostatných troch rokov jasne ukázali obmedzenia poradenskej činnosti, ktorá ak má byť prínosom pre vinohradníka, musí byť postavená na pravidelnom zbere biologických dát z  monitorovaných parciel,…dve nohy a  vek terénneho pracovníka sú však limitné faktory pri realizácii biomonitoringu. Len na porovnanie: pri terestriálnom biomonitoringu maximálna odsledovatelnosť plôch je približne 600–700/ha/osoba, v  roku 2015 francúzsky lider v  poskytovaní UAV služieb pre poľnohospodárov – spoločnosť Airinov monitorovala 85 000 hektárov poľnohospodársky využívaných plôch z toho 2500 hektárov vysadených výsadieb viniča.

Informácie, ktoré sme schopní vyťažiť zo snímkovania vinohradov drónmi, závisia od  typu nainštalovanej kamery, typu samotných senzorov a ich vlnového rozpätia. Vo viditeľnom spektre (vlnové dĺžky 400-750 nm) môžme hodnotiť napríklad vodné pomery v  pôde, reliéf. V  spektre blízkom infračervenému žiareniu (vlnové dĺžky 780-1600 nm) a  viditeľnom spektre vieme hodnotiť napríklad vývoj bylinného porastu v  medziradí, potrebný pre výpočet vodnej bilancie na  monitorovaných parceliach, a tak vieme diagnostikovať hydrický stres, nedostatok dusíku (obr. 4), heterogenitu porastu z hľadiska objemu listovej hmoty, presne stanoviť výpadok jedincov v  riadkoch, poškodenie porastu mrazom, krúpami, prípadne lesnouzverou. Multispektrálnymi kamerami vieme zase diagnostikovať napadnutie porastu patogénmi, zhodnotiť zdravotný stav porastu (obr. 5), tepelnými senzormi vieme zmerať teplotné pomery v  rámci parcely a  detekovať zóny s  hydrickými anomáliami.

Okrem už spomenutých riešení, ktoré nám ponúka uplatnenie drónov vo vinohradníctve, nedá mi nespomenúť ešte ďalšie tri aplikačné možnosti: kvalifikovaný odhad úrody; hodnotenie kvality úrody; determinácia fenologických štádií. Výsledkom uvedených analýz je okrem iného fragmentovaný zber úrody v  závislosti od odrody, na kvalite hrozna v rámci jednej a tej istej plochy v členitom teréne.

[Show slideshow]

V  ostatných rokoch sa dostáva do  popredia využitie drónov ako techniky na  aplikáciu postrekov v  ťažko dostupnom teréne. Švajčiarska spoločnosť Fly&Film vyvinula postrekový drón, ktorý lieta 0,5-1 meter nad porastom, unesie 20 kg postrekovej tekutiny a jeho celková hmotnosť, vrátane postreku, je 40 kg. Vo Švajčiarsku je táto technika pod prísnym dohľadom kantonálnych autorít, prvé testy realizované v kantóne Neuchâtel boli miestnymi špecialistami hodnotené pozitívne. Najväčšu obavu pri vzdušnej aplikácii fytosanitárnych prípravkov vyvoláva hrozba nežiadúcich úletov, preto kľúčovým momentom pri homologizácii takýchto zariadení je preukázať možnosť aktívnej regulácie nasmerovania aplikačnej tekutiny, a tým ovládať prípadné úlety mimo cieľový porast. V rámci EÚ je letecká aplikácia fytosanitárnych prostriedkov zakázaná Nariadením 2009/128/CE, a aj keď v čase vydania tohto nariadenia postrekové dróny ešte neexistovali, ich použitie v súčasnosti spadá pod uvedené nariadenie.

Aj  napriek tomu, že na  Slovensku dlhodobo zápasíme s  riadeným únikom f nančných prostriedkov na  vedu, rozvoj a  inováciu, v  rámci skromných privátnych zdrojov sa snažíme spoločne s  niekoľkými vinármi ako tak držať krok s technickým pokrokom, ktorého sme vo vinohradníctve svedkami. Využívanie moderných technológii, obrazová analýza snímok získaných z  drónov, spektrálna interpretácia fytopatologických a  fyziologických dejov v  agrocenóze, prognostické modely infekčných rizík zakomponované v  poradenskom portály (www.vitiport.com), sú koncepčným a  logickým pokračovaním autekologickej školy ochrany rastlín založenej v  50-tych rokoch minulého storočia na Ústave experimentálnej fytopatológie a  entomoló- gie SAV v  Ivánke pri Dunaji,… na  Ústave, ktorý bol výnimočný svojim prevratným prístupom k ochrane rastlín,… na Ústave, ktorý sme si ako národ po  50-tich rokoch fungovania iniciatívne zlikvidovali k 31. 12. 2002, ako darček k Novému roku.

RNDr. Bruno Gabel, CSc

Tags: 05/2017