Как сельскохозяйственные дроны DJI используют для ухода за виноградниками в Швейцарии

Максимальное повышение эффективности и продуктивности виноградников – вот главные цели внедрения беспилотных технологий DJI в ряде швейцарских регионов. 

Виноградарство – это одновременно и наука, и искусство, которые глубоко укоренены в богатые сельскохозяйственные традиции Швейцарии. Но, как и любое иное сельскохозяйственное предприятие, виноградарство сталкивается с изрядным количеством проблем и вызовов: от борьбы с вредителями и болезнями до выполнения работ на участках со сложными условиями. Владельцы виноградников постоянно ищут инновационные решения для защиты своих культур и повышения урожайности.

Одним из таких почти революционных нововведений стало использование швейцарскими владельцами виноградников беспилотных технологий. Сельскохозяйственные платформы DJI помогли преобразовать управление хозяйством и установить новые стандарты в точном земледелии. В этой статье на примере работы компании “DigitalRoots” – партнера DJI Agriculture в Швейцарии – мы покажем вам, как внедряют дроны в швейцарских виноградниках. Мы также рассмотрим два реальных примера, которые доказывают эффективность новой техники в борьбе с вредителями и при распылении в сложных условиях рельефа.

Основные проблемы, связанные с уходом за виноградниками в Швейцарии

Урожай под угрозой

Швейцарские виноградники, особенно в регионе Сьен, славятся высоким качеством урожая. Однако, как и в других винодельческих регионах, эти виноградники нуждаются в тщательном уходе, так как постоянно подвергаются опасному воздействию различных болезней, например, мучнистой росы. Существуют и другие угрозы для винограда, с которыми приходится бороться самыми различными средствами.

Ложная и настоящая мучнистая роса — два грибковых заболевания с разрушительными последствиями для виноградной лозы. Поражая листья, побеги, черешки и стержни, эти патогены ставят под угрозу здоровье виноградной лозы и приводят к катастрофическим экономическим потерям. Если не контролировать состояние растений, то эти заболевания могут значительно снизить как качество, так и количество урожая.

Еще одной растущей проблемой стали вредители. Например, крайне опасной для винограда является североамериканская цикадка, которая заражает растения фитоплазменной болезнью виноградной лозы, смертельной для винограда. Причем этот вредитель особенно хорошо себя чувствует на труднодоступных участках виноградников. Традиционные методы борьбы с цикадкой в таких ситуациях оказываются малоэффективными.

Цели

Для владельцев виноградников и тех, кто исследует новые технологии, цели внедрения беспилотников вполне ясны:

• Эффективный контроль заболеваний путем точного и своевременного распыления фунгицидов и удобрений.
• Борьба с вредителями и болезнями без ущерба для окружающей среды.
• Увеличение урожайности на склонах без ущерба для жизни и здоровья фермеров и рабочих.
• Снижение операционных расходов и затрат химикатов путем практического применения методов устойчивого развития в сельском хозяйстве.

Почему традиционные методы неэффективны

Ранее швейцарские виноградники использовали для борьбы с вредителями и болезнями опрыскивание вручную, опрыскивание с помощью трактора (турбо-опрыскиватели) и даже вертолеты. Эти методы в целом работали, но с ними было множество серьезных проблем:

• Ручное опрыскивание: 
  • обладает низкой эффективностью (в день можно обработать только 1 га); 
  • несет риски для здоровья работников при прямом контакте с химикатами;
  • крутые склоны (до 50 градусов), по которым приходится подниматься, превращают этот процесс в весьма трудоемкое и непрактичное занятие;
  •  затраты достигают почти 9 тысяч швейцарских франков за сезон только на использование биохимии
• Турбо-опрыскиватели:
  • Малоэффективны из-за склонов, на которых располагаются виноградники;
  • требуют много воды (от 300 до 400 литров воды на гектар, в то время как дроны расходуют всего от 100 до 120 литров на гектар);
  • высокое потребление химикатов (на 10–20% больше, чем дроны).
• Вертолеты:
  • Высокие операционные расходы, особенно на топливо (19,5 швейцарских франков на га, в то время как дрон расходует только 3,6 швейцарских франков на га).
  • Риск попадания капель на другие участки и опасность загрязнения окружающей среды.
  • Слишком сложная и дорогая логистика, требующая как минимум 10 рабочих для одной операции.

Традиционные методы могут быть эффективными, но преимущественно на несложных участках и в несложных условиях. Но даже там им сложно конкурировать с беспилотными технологиями, которые гарантируют точность, безопасность и универсальность.

Первый пример использования дронов: борьба с ложной и мучнистой росой

Ложная и настоящая мучнистая роса — грибковые заболевания, которые являются большой угрозой для виноградной лозы. Из-за поражения ложной и мучнистой росой снижаются урожайность, качество и падает здоровье лозы. В Швейцарии эти заболевания являются постоянной проблемой для виноградников, требующей эффективных и точных стратегий управления. Чтобы справиться с этими проблемами, владельцы виноградники и ученые, изучающие проблемы сельского хозяйства, обращаются к беспилотным технологиям.

Конечный потребитель

Это сотрудничество объединило швейцарского партнера DJI компанию “Digitalroots” и федеральный сельскохозяйственный научно-исследовательский институт “Agroscope”. Компания “Digitalroots” начала работать с сельскохозяйственными дронами в 2016 году. На данный момент специалистам удалось обработать 1300 гектаров виноградников. “Agroscope” играет ключевую роль в продвижении устойчивых методов ведения сельского хозяйства и изучении инновационных технологий, таких как дроны, для борьбы с болезнями виноградной лозы.

В качестве сельскохозяйственного научно-исследовательского института Швейцарской Конфедерации при Федеральном управлении сельского хозяйства (FOAG), “Agroscope” сосредоточил внимание на повышении устойчивого производства продуктов питания, продовольственной безопасности и защите окружающей среды. Их исследования охватывают управление урожаем, защиту растений, животноводство и качество продуктов питания. Главной целью перечисленные исследовательских направлений является повышение эффективности при сохранении ресурсов. Внедряя такие технологии, как опрыскивание с помощью дронов, “Agroscope” помогает сделать сельское хозяйство более эффективным и экологически чистым.

Рабочий процесс и решение

Испытания проводились на винограднике в регионе Сьон. В качестве основного БПЛА использовалась сельскохозяйственная платформа DJI Agras T30. В течение нескольких сеансов, начиная с апреля 2022 года, дроны выполняли точные графики опрыскивания для защиты виноградных лоз от настоящей и ложной мучнистой росы.

Ключевые этапы рабочего процесса включали:

• Планирование полетов с использованием технологии RTK, чтобы обеспечить точность сантиметрового уровня.
• Опрыскивание по 4–6 га в день, что почти в четыре раза больше, чем обработка ручным способом.
• Химическая обработка фунгицидным суспензионным концентратом Helios 500 SC.

В полевых испытаниях в качестве коммерческого продукта использовался Helios 500 SC, концентрат суспензии, разработанный с номинальной концентрацией 500 г/л. Активным ингредиентом является флуоресцентный трассер, идентифицированный как бензоксазол, 2,2′-(2,5-тиофендиил) бис[5-(1,1-диметилэтил)-].

Для применения 0,3% об./об. раствора Helios 500 SC смешивали с распылителем, в результате чего номинальная концентрация трассера составляла 0,15% м/о. Дрон работал с нормой внесения 140 л/га, обеспечивая точную подачу смеси для распыления.

Результаты использования технологии дронов

Повышение эффективности

• Сокращение расхода воды до 100–120 л/га по сравнению с 300–400 л/га для турбораспылителей.
• Достигнута экономия затрат в размере 15% для традиционных химикатов и 9% для биохимических применений.

Более высокий уровень безопасность

• Устранено прямое воздействие едких химикатов на рабочих.
• Функция отслеживания рельефа привело к более эффективной и безопасной работе на крутых склонах.

Точное внесение

• Расширенное отслеживание рельефа и регулировка размера капель обеспечили оптимальное покрытие распылением верхней и нижней поверхности листьев.

Второй пример использования дронов: борьба с цикадкой

Фитоплазменное заболевание виноградной лозы (Flavescence dorée) — это бактериальное заболевание, которое в значительной мере поражает виноградную лозу, приводя к экономическим и сельскохозяйственным проблемам в винодельческих регионах. В Швейцарии борьба с цикадкой, ответственной за распространение FD, традиционно основывалась на одном активном ингредиенте — пиретрине, смешанном с кунжутным маслом. Обязательные зоны контроля в настоящее время требуют одной-двух обработок в год. Однако с недавними вспышками FD в регионе Вале были обозначены дополнительные зоны контроля, включая участки с труднодоступными участками.

Для решения этих проблем фунгицидные обработки в труднодоступных районах все чаще проводятся с использованием технологии дронов.

Это испытание, специально проведенное в 2023 году в Шаррате в сотрудничестве с кантоном Вале и сельскохозяйственной фирмой по производству дронов Digitalroots, было разработано для оценки эффективности применения пиретроидов с помощью дронов. Испытание было повторено в 2024 году для двух обработок, чтобы подтвердить результаты и усовершенствовать методологию.

Конечный потребитель

Второе испытание, проведенное в партнерстве с Сельскохозяйственными службами Вале и экспертом по агрономии Стефано Билотта, было сосредоточено на оценке решений на основе дронов для борьбы с вредителями. В частности, испытание было направлено на решение проблемы контроля цикадки — переносчика желтовато-бурого пожелтения (FD) — Scaphoideus titanus, представляющего серьезную угрозу для виноградников в Швейцарии.

Рабочий процесс и решение

Для данного исследования компания DJI использовала свои беспилотники нового поколения Agras T50, выполнив две обработки в июне и июле 2024 года. Химическое вмешательство основывалось на Pyrethrum FS, сочетающем пиретрин и кунжутное масло для экологически безопасной борьбы с вредителями.

Результаты

Эффективность

• Эффективность дронов соответствовала или превосходила эффективность наземных опрыскивателей, с эффективностью борьбы с вредителями 77,8% после первой обработки и 75,9% после второй.
• Высокая точность обработки на крутых, сложных участках.

Сокращение использования ресурсов

• На 30% меньше расхода воды по сравнению с обработкой вертолетом.
• Более низкие эксплуатационные выбросы (3,60 швейцарских франка/га расходов на топливо против 19,50 швейцарских франков/га для вертолетов).

До обработки оценки подтвердили однородность популяций во всех трех вариантах. В отличие от испытания 2023 года, эффективность измерялась с помощью формулы Эбботта. Наземная обработка с помощью опрыскивателя дала выдающиеся результаты, достигнув впечатляющей эффективности 98,3%, что значительно выше 86,4%, зарегистрированных в T2+7 в 2023 году. Обработка с помощью дронов, хотя и была немного менее эффективна, все же продемонстрировала высокую эффективность с эффективностью 77,8% после первой обработки и 75,9% после второй — оба улучшения по сравнению с результатами 2023 года.

Примечательно, что в этом году для обработки использовался усовершенствованный DJI Agras T50, недавно одобренная, более совершенная модель, заменившая DJI Agras T30, использовавшуюся в 2023 году. Как и в предыдущем году, отлов взрослых особей оказался неубедительным, вероятно, из-за миграции с соседних виноградников. В целом, эти результаты подтверждают потенциал применения дронов, особенно в труднодоступных районах. Наблюдения в 2024 году еще раз подчеркивают важность надлежащего прореживания листьев и удаления побегов перед обработкой. Эти подготовительные шаги имеют решающее значение для максимизации эффективности применения натурального пиретрина, независимо от того, проводится ли оно с помощью наземных опрыскивателей или дронов.

Швейцарское виноградарство выходит на новый уровень развития

Приведенные выше примеры показывают, что передовые сельскохозяйственные платформы DJI – Agras T30 и Agras T50 – в определенной мере переписывают ранее сложившиеся правила в отношении борьбы с вредителями и профилактики заболеваний сельскохозяйственных растений, включая виноградники. Успешное внедрение беспилотных технологий и их интеграция в общий бизнес-процесс помогает повысить эффективность хозяйства, улучшить состояние с безопасностью и снизить риск негативного воздействия на окружающую среду. Примеры, продемонстрированные швейцарскими виноделами, – это еще один важный аргумент в пользу активного применения беспилотных платформ в сельском хозяйстве, причем даже в такой непростой его отрасли, как виноградарство. Владельцы участков региона Сьеон убедились, что дроны дают возможность добиваться более высоких урожаев и более качественных культур с меньшими затратами ресурсов.