Pirinç yetiştiricileri için hastalık tespiti; karar verme, kontrol ve mahsul hastalıklarının etkin yönetimi için üç temel adımdır. İHA olan uzaktan algılamanın sadece kendisi doğrudan bitki hastalıklarının kontrolüne hizmet edemez, ancak bununla birlikte hastalık değerlendirmesi için yenilikçi bir araç sağlar. Etkili hastalık değerlendirmesi, bir mahsul hastalığının kontrolü için uygun bir kontrol önleminin kullanılmasıyla sonuçlanan doğru bir karar vermeyi sağlayabilir. Fungisit uygulaması, hastalık yönetimi için en etkili kontrol önlemlerinden biridir. İHA teknolojisinin gelişmesiyle birlikte son yıllarda, havadan mantar ilacı uygulaması için İHA kullanımı pirinç ve diğer mahsullerdeki hastalıkların kontrolü için yeni bir araç haline gelmiştir.
Pirinç Hastalıkları Tayinin İHA (İnsansız Hava Aracı)
1990’da Japonya’da pirinç, soya fasulyesi ve buğdaydaki böcek zararlılarını kontrol etmek için havadan insektisit uygulamaları için kullanılan ilk İHA’dan bu yana oldukça yok kat etmiştir. İHA tabanlı hava püskürtme teknolojisi, özellikle son beş yılda tarımsal havacılık uygulamalarında hızla gelişmiştir. İHA hava uygulaması, geleneksel uçak hava püskürtme ve yer uygulamasına göre çeşitli avantajlara sahiptir. İHA püskürtücü, düşük irtifada çalışabilir ve GPS ile yüksek hassasiyette konumlandırma elde etmek için havada asılı kalabilir, bu da pestisit çekme potansiyelini ve kullanılan pestisit miktarını azaltabilir. Rotorlar tarafından oluşturulan aşağı doğru hava akışı, uygulama etkinliğini artırmak için pestisit damlacıklarının yoğun kanopilere nüfuz etmesine yardımcı olabilir.
İHA püskürtücü, yüksek mahsullerde ve dik veya dağlık arazilerde çalışabilir ve geniş bir alanı kaplayabilir, ancak zemin uygulaması bunu yapamaz. İHA hava püskürtme, tipik uçak hava uygulamasına göre daha düşük maliyetli ve operasyonda daha esnektir. Bu avantajlarından dolayı son yıllarda başta Çin ve Japonya olmak üzere birçok ülkede İHA hava püskürtme teknolojisinin araştırılması ve kullanımı hızla artmıştır. 2016 yılında, Çin’de 4,262 İHA püskürtücü faaliyetteydi ve pirinç de dahil olmak üzere 476.000 hektardan fazla tarla mahsulü, Çin’de İHA hava spreyleri ile tedavi edilmiştir. 2020 istatistiklerinde, yaklaşık 170 tip pestisit uygulamalı İHA bulunmaktaydı ve 55.000 İHA uçmuştur. Çin’de işlenmiş ekin alanları bu dönemde 450 milyon hektardan fazlaydı. Japonya’da İHA kullanımı yaygındır ve pirinç tarlasının yaklaşık %40’ını püskürtmek için 2000’den fazla İHA uygulayıcısı çalışmaktadır.
Helikopter ve quadcopter, çeşitli tarla bitkilerinde mantar ilaçları, böcek öldürücüler ve herbisitleri püskürtmek için kullanılan en yaygın İHA uygulayıcıları arasındadır. Tank kapasitesi ve uçuş süresi İHA’ların iki önemli teknik parametresidir. İHA’ya göre değişmekle birlikte, çoğu İHA’nın tank kapasitesi şu anda 16 ila 20 litredir ve uçuş süresi 30 dakikadan azdır. Uçuş irtifası, bireysel İHA’lara bağlı olarak genellikle 2 ila 10 m arasında değişir. Püskürtme alanı genişliği 3 ila 15 m arasında değişebilir ve çalışma verimliliği saatte 0,7 ila 13 hektar arasında olabilir. Bu çalışma parametrelerinin optimizasyonu, püskürtme etkinliğini artırmak için önemlidir.
Çeşitli İHA’lar için daha uygun olan uçuş irtifasını, uçuş hızını ve püskürtme namlu genişliğini belirlemek için araştırmalar yapılmıştır. Örneğin, pirinç üzerine püskürtmek için WPH642 helikopteri kullanıldığında, en iyi uçuş irtifası 2 m ve en iyi uçuş hızı saniyede 1.5 m iken, P20 dört rotorlu İHA için en iyi uçuş irtifası 2 m ve en iyi uçuş olarak bulunmuştur. hız saniyede 3,7 m idi. Optimum çalışma parametrelerinin seçilmesi, püskürtme etkinliğini artırmak için kanopiler içinde optimum sprey damlacık birikimini sağlayabilir. Uçuş hızı, uçuş yüksekliği ve meme akış hızı, damla birikimi dağılımını etkileyen önem sırasına göre üç faktördür.
İHA spreyler düşük donanım maliyetleri, düşük yakıt tüketimi, düşük püskürtme hacimlerinin avantajlara sahiptir. İHA geliştirme ve iletişim teknolojisindeki son gelişmelerle birlikte, Çin, Japonya, Hindistan ve diğer birçok ülkede, pirinç de dahil olmak üzere tarla ürünlerinde fungisit ve diğer pestisit uygulamaları için İHA’ların araştırılması ve kullanımı önemli ölçüde artmıştır. Ancak, İHA havadan püskürtmenin, hava taşıtı uygulaması gibi daha geleneksel araçların yerini alamayacağı beklenmektedir. Diğer dezavantajların yanı sıra, İHA püskürtücülerin tank kapasitesi küçüktür ve büyük çiftlikler, özellikle çiftlik başına ortalama 243 hektar olan ABD’deki pirinç çiftlikleri için büyük miktarda pestisit yükleyemez. İHA uygulamaları önemli ölçüde kısa uçuş süresine sahiptir ve bir seferde geniş püskürtme alanını kapsayamaz. Diğer yandan İHA püskürtücüler avantajlı olabileceği durumlarda kullanılabilir.
İHA püskürtme teknolojisi, hassas mantar ilacı uygulamaları için mevcut ürün üretim sistemlerine dahil edilebilir. Pirinç kabuğu yanıklığı gibi küme modellerinde gelişen hastalıkları kontrol etmek için hassas uygulamalar daha etkili olabilir. ABD’de, ürün hastalıklarının tespiti için İHA uzaktan algılama uygulaması ve pirinç ve diğer tarla ürünlerinde pestisit uygulaması için İHA kullanımı henüz emekleme aşamasındadır. ABD, bitki hastalıkları tespiti ve yönetiminde İHA uzaktan algılama araştırma ve kullanımında başta Çin olmak üzere diğer ülkelerin gerisinde kalmaktadır. Çin ve Japonya gibi diğer ülkelere ayak uydurmak için araştırma ve bu yeni teknolojiyi benimsemek için sürekli araştırma ve daha fazla parasal yatırıma ihtiyaç vardır. Bu da yılda 10 milyar ABD doları değerinde üretkenlikte atış sağlamaktadır.
Pirinç Yetiştiriciliğinde İHA Kullanımına Dair Gelecek Öngörüleri
Pirinç hastalıklarının, özellikle de kılıf yanıklığının hızlı ve doğru teşhisi ve tespiti, üretim maliyetlerini azaltmak ve üretim getirilerini en üst düzeye çıkarmak için etkili hastalık yönetiminin ilk temel adımıdır. Bununla birlikte, görsel semptomlara dayalı geleneksel hastalık tespit yöntemleri zaman alıcı ve zahmetlidir ve doğruluğu büyük ölçüde denetçinin bilgi ve deneyimine bağlıdır. İHA uzaktan algılama, hastalık semptomlarının özelliklerine dayalı olarak hastalıklı doku, bitki ve kırpılmış alanı sağlıklı doku, bitki ve kırpılmış alandan ayırt edebilen benzeri görülmemiş bir spektral, uzaysal ve zamansal çözünürlük sağlar.
Kılıf yanıklığı ve NBLS, semptomlarda ve hastalık gelişim modelinde kendi özelliklerine sahiptir. Ekinlerin abiyotik ve biyotik streslerini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan beş uzak sensör arasında RGB sensörü, kılıf yanıklığını tespit etmek için multispektral sensör ve hiperspektral sensör başarıyla kullanılmıştır. NBLS’yi saptamak ve ölçmek için multispektral sensör kullanılmıştır ve kızılötesi termal sensör, pirinç patlamasının oluşumunu tespit etmek için kullanılabilir. Şimdiye kadar, pirinç hastalığı tespiti için floresan görüntülemenin kullanımına ilişkin herhangi bir rapor bulunmamaktadır.
Çok rotorlu, helikopterler, sabit kanatlar, keşif balonları ve uçan kanatlar, mahsul fenotiplemesi ve hastalık tespiti için kullanılan en çok İHA’lar arasındadır. Uygun bir insansız hava sisteminin seçimi, mahsul hastalıklarının tespiti ve miktarının belirlenmesi için işlenebilecek ve modellenebilecek en iyi görüntüleme verilerini elde etmek için önemlidir. Her İHA’nın maliyet, uçma kabiliyeti ve taşıma kapasitesi bakımından avantajları ve dezavantajları vardır; her sensörün spektral bilgi edinmede kendi avantajları ve sınırlamaları vardır. Ek olarak, UAV, hastalık kontrolü için yenilikçi bir hava mantar ilacı aplikatörü olarak da kullanılabilir.
İHA püskürtücüler, düşük irtifalarda çalışabilmeleri, çeşitli hızlarda uçabilmeleri ve düşük fungisit hacimleri ile uygulanabilmeleri, salkım oluşumu ile pirinç kılı yanıklığı gibi hastalıkların daha ekonomik ve çevresel olarak etkin kontrolü için hassas fungisit uygulamalarına ihtiyaç duyulan durumlar için daha uygun hale getirmektedir. İHA’nın pestisit uygulaması için kullanılması, başta Çin ve Japonya olmak üzere birçok ülkede pirinç ve diğer mahsullerde yeni bir hastalık kontrol uygulaması haline gelmiştir. Salkım oluşumu ile pirinç kabuğu yanıklığı gibi hastalıkların daha ekonomik ve çevresel olarak etkin kontrolü için hassas fungisit uygulamalarının gerekli olduğu durumlar için daha uygun hale getirir.
Bununla birlikte, İHA teknolojisinin hastalık tespiti ve fungisit uygulamalarına yönelik uygulamaları henüz gelişmenin erken aşamalarındadır. Bu teknolojilerin araştırılması ve geliştirilmesinde birçok teknik sınırlama ve uygulama zorluğu bulunmaktadır. Mevcut İHA sistemleri sınırlı pil kapasitesine, tank kapasitesine ve faydalı yüke sahiptir. Sensörler genellikle pahalıdır ve dolayısıyla meme ile ilgili gölgelik birikiminin optimizasyonu gibi İHA tabanlı havadan püskürtme için destekleyici teknolojiler ve İHA püskürtmeye özgü pestisit malzemeleri ve adjuvan formülasyonları bulunmamaktadır.
İHA endüstrisinin büyümesi son yıllarda çok hızlı olmasına rağmen, standart İHA tasarımında (rotor tasarımları, motor tipleri, tank boyutları ve nozul tipleri) bariz bir eksiklik vardır. Bu, zirai ilaç üreticilerinin ürün kullanımı için önerilen yönergeleri geliştirmeleri için zorluklar yaratır. Büyük görüntü veri işleme ve hastalık tespit modelinin kurulması için yöntemlerin geliştirilmesine ve iyileştirilmesine ihtiyaç vardır. Etkili hastalık kontrolü için zamanında fungisit uygulaması için erken hastalık tespiti kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, literatürde bildirilen çoğu İHA uzaktan algılama yöntemi, açıklanan pirinç kılıfı yanıklığı ve NBLS gibi hastalıkların erken evrelerde saptanmasında daha az etkilidir.
Çoğu ülkede, özellikle ABD’de İHA operasyonları için uygulanan mevcut katı hava sahası düzenlemeleri, İHA ile ilgili teknolojilerin araştırma ve geliştirmesini sınırlandırmaktadır. Bu nedenle, İHA teknolojilerinin benimsenmesi ve ticarileştirilmesi konusundaki ilerleme, ziraat mühendisleri ve mühendisler arasındaki ortak araştırmalara bağlıdır. Çünkü etkili eğitim ve yaygınlaştırma, tarımsal İHA üreticileri ve kimyasal üreticileri arasındaki ortaklıklar ve İHA’lar için etkili hava sahası düzenlemeleri yapılması gerekir.
İHA’ların uçuş süresi ve yük üzerindeki performansının iyileştirilmesi, sensör maliyetlerinin düşürülmesi ve büyük görüntü veri işleme yöntemlerinin ve hastalık tespiti ve izleme modellerinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ile İHA uzaktan algılamanın yaygın olarak kullanılan etkili bir araç haline gelmesi beklenmektedir. Böylelikle pirinç ve diğer mahsullerdeki hastalıkların tespiti için ve geleneksel uçak havadan ilaçlama ve yer ilaçlamanın mevcut olmadığı veya mümkün olmadığı durumlarda İHA ilaçlama teknolojisinin birçok ürün hastalığının kontrolü için yeni bir araç haline gelebilir.
Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/349661101_UAV_Remote_Sensing_An_Innovative_Tool_for_Detection_and_Management_of_Rice_Diseases
http://www.scitepress.org/Papers/2019/79099/79099.pdf
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu