1. Wstęp
Polska jest krajem o szczególnym potencjale do rozwijania inteligentnego rolnictwa, czyli wykorzystywania technologii cyfrowych do zwielokrotnienia plonów. Szeroka funkcjonalność dronów wpływa na ich różnorodne zastosowanie w agrokulturze. Dzięki zdolności dronów do wykonywania zadań związanych z monitoringiem i inspekcją upraw oraz ich zarządzaniem, a także możliwością dotarcia w nawet najciężej dostępne miejsca połączone z precyzją działań, Bezzałogowe statki powietrzne niosą duże korzyści dla sektora rolniczego, zwłaszcza przy wielkoobszarowych uprawach. Drony mogą monitorować wzrost roślin, są pomocne przy ocenie szkód, a także w sytuacjach kryzysowych – takich jak pożary czy podtopienia, wówczas umożliwiają znacznie szybszą reakcję i zniwelowanie strat. Zgodnie z zapowiedziami, po inauguracyjnej sesji demonstracyjnej nowego drona opryskowego ABZ Innovation L10, Polska będzie jednym z pierwszych krajów w Europie, który wdroży na szeroką skalę technologię oprysku z dronów. Warto przyjrzeć się jak szerokie zastosowanie mogą mieć drony w rolnictwie.
Drony są wyposażone w czujniki, które dostarczają w czasie rzeczywistym danych dotyczących stanu upraw czy przemieszczania się stada hodowlanego, co umożliwia efektywne i trafne podejmowanie decyzji związanych z zarządzaniem gospodarstwem. Bezzałogowe statki powietrzne mogą być sterowane na zasadzie komunikacji bezprzewodowej, coraz częściej są jednak wyposażane w algorytmy sztucznej inteligencji, dzięki czemu mogą poruszać się po wcześniej wyznaczonym torze samodzielnie omijając przeszkody poprzez analizę otoczenia. Do sterowania modelami zdolnymi do automatycznego lotu wykorzystywana jest technika dokładnego satelitarnego pozycjonowania – RTK GPS, która umożliwia wyznaczenie położenia urządzenia z dokładnością do kilku centymetrów.
Początkowo drony były kojarzone głównie z działaniami wojskowymi. Do celów rolniczych zaczęły być powszechnie wykorzystywane na początku lat 2000. Chociaż już w 1983 r. japońskie przedsiębiorstwo Yamaha Motor Company otrzymało od japońskiego Departamentu Rolnictwa zamówienie na zdalnie sterowany statek powietrzny, który umożliwiałby dokonywanie oprysków. Po kilku latach prac nad prototypami powstał R-50 – pierwszy na Świecie bezzałogowy wielowirnikowiec do opylania upraw o udźwigu 20 kg ładunku. Jednak pierwszym bezzałogowym statkiem powietrznym przeznaczonym do oprysków zdolnym do automatycznego lotu był stworzony w 1997 r. RMAX. Bezzałogowe śmigłowce są obecnie używane na szeroką skalę, zwłaszcza na terenie południowej Azji. Szacuje się, że około 30% upraw w Korei Południowej i około 40% upraw ryżu w Japonii (czyli powierzchnia ponad 1,05 miliona hektarów rocznie) jest opryskiwanych przy użyciu dronów [1].
2. Regulacje prawne dotyczące opryskiwania pól w Polsce i Unii Europejskiej
Spore ograniczenia w zakresie oprysków za pomocą dronów wynikają z polskiej i unijnej regulacji prawnej. Dokonywanie oprysków za pomocą bezzałogowych statków powietrznych zostało ograniczone poprzez Dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/128/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiającą ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów, która umożliwia dokonywanie oprysków powietrza jedynie w drodze odstępstwa. W Polskim ustawodawstwie wspomniana dyrektywa została zaimplementowana poprzez ustawę z dnia 8 marca 2013 r. o środkach ochrony roślin. W przepisach krajowych i unijnych drony nie zostały wyodrębnione z kategorii sprzętu agrolotniczego. Zgodnie z art. 38 tej ustawy przewidziane zostały dwa przypadki, w których środki ochrony roślin mogą być stosowane przy użyciu sprzętu agrolotniczego, czyli jeżeli:
- zwalczanie organizmów szkodliwych nie jest możliwe przy użyciu sprzętu naziemnego
lub
- zastosowanie środków ochrony roślin przy użyciu sprzętu agrolotniczego stwarza mniejsze zagrożenie dla zdrowia ludzi, zwierząt lub dla środowiska niż przy użyciu sprzętu naziemnego.
Ponadto, przewidziano katalog środków, których stosowanie przy użyciu sprzętu agrolotniczego jest zabronione, wśród nich są:
- środki chwastobójcze,
- desykanty,
- środki ochrony roślin bez dodania substancji obciążającej
- środki ochrony roślin zaklasyfikowane do klas i kategorii zagrożenia o największym znaczeniu dla życia i zdrowia.
W ustawie przewidziano także pewne wymagania dotyczące procesu oprysku. Przeprowadzenie zabiegu oprysku przy użyciu drona musi być ujęte w planie zabiegów, który zostaje zatwierdzony przez wojewódzkiego inspektora ochrony roślin i nasiennictwa właściwego ze względu na miejsce położenia upraw. Zgłoszenie tego zabiegu musi nastąpić nie później niż na 40 dni przed jego planowanym rozpoczęciem. Ponadto, statek powietrzny wykorzystywany do oprysków z powietrza musi być przystosowany do tego typu działań. W niektórych sytuacjach możliwe jest także wykonanie oprysku za pomocą drona, który nie został uwzględniony w planie zabiegów, jeżeli wystąpi nieprzewidziane zagrożenie ze strony organizmów szkodliwych a wykonanie takiego zabiegu nie stwarza zagrożenia dla zdrowia ludzi, zwierząt oraz dla środowiska. Informacje o planowanych zabiegach zgłoszone do planu są udostępniane na stronie internetowej wojewódzkiego inspektoratu ochrony roślin i nasiennictwa. To zapewnia przejrzystość i dostępność danych dla zainteresowanych stron. Należy pamiętać o przestrzeganiu tych wymogów i procedur, aby zapewnić bezpieczeństwo przy przeprowadzaniu zabiegu.
3. Opryskiwanie upraw rolniczych
W przypadku dronów, tak jak w przypadku załogowych statków powietrznych używanych do opryskiwania, wyróżnia się ze względu na kryterium budowy:
- płatowce – przypominające wyglądem samoloty
lub
- wirnikowce, które ze względu na swoją dużą mobilność i zwrotność, niezależnie od prędkości poruszania się, przeważają wśród dronów stosowanych do oprysków.
Drony mają mniejsze rozmiary i masę w porównaniu do załogowych statków agrolotnictwa, co prowadzi do znacznie niższych kosztów ich użytkowania. Niskie koszty wynikają głównie z braku konieczności przygotowania lotniska z pełną infrastrukturą i obsługą, mniejszego zużycia paliwa oraz znacznie mniejszych kosztów samego sprzętu. Obecnie na rynku dostępne są drony przeznaczone do dokonywania oprysków zarówno sterowane manualnie, jak i poruszające się automatycznie zgodnie z wcześniej wyznaczoną trasą. Stosowanie dronów przy opryskiwaniu pól uprawnych ma wiele zalet: przede wszystkim jest to oszczędność czasu, możliwość opryskiwania upraw w ciężko dostępnych miejscach oraz zwiększona precyzja w dokonywaniu oprysków, dużą korzyścią dla rolników jest także to, że w czasie oprysków mogą znajdować się oni w pewnej odległości, dzięki czemu nie znajdują się w bezpośrednim kontakcie ze szkodliwymi substancjami, co niweluje ryzyko zatrucia się. Istotne są także niewielkie rozmiary dronów, które umożliwiają większe pole manewru i dotarcie nawet do ciężko dostępnych miejsc czy poruszanie się pomiędzy przeszkodami. Przykładowo, dron Agras T16 jest w stanie wykonać oprysk na powierzchni 10 hektarów na godzinę.
4. Monitorowanie upraw
Tradycyjne metody monitorowania pól uprawnych, oceny plonów i identyfikacji problemów rolniczych często wiążą się z dużym nakładem czasu i pracy. Ogromne powierzchnie pól uprawnych i mała wydajność dotychczas wykorzystywanych metod stanowiły istotny problem współczesnego rolnictwa. Drony oferują nową perspektywę, umożliwiając rolnikom zdalne i znacznie szybsze w porównaniu do dotychczasowych metod zbieranie danych z powietrza. Obecnie wykorzystywana technika kamer multispektralnych pozwala na rejestrowanie oprócz światła widzialnego także mikrofale, podczerwień i ultrafiolet, co przy wykorzystaniu faktu, że rośliny absorbują i odbijają promienie słoneczne w różny sposób pozwala m.in. na szacowanie wielkości plonów, szacowanie szkód w rolnictwie, analizowanie informacji o żyzności gleby, a także rozpoznawanie chorób roślinności. Umożliwia to dostęp do danych niewidzialnych dla ludzkiego oka oraz pozwala na porównywanie danych dotyczących stanu zdrowia roślin w różnych okresach. Zastosowanie znajdują także kamery termowizyjne, dzięki którym łatwo można zidentyfikować tereny podmokłe na polach uprawnych. W przeciwieństwie do zdjęć satelitarnych – wykorzystywanych dotychczas do monitorowania upraw, drony cechują się wysoką precyzją i możliwością pracy nawet przy pochmurnej pogodzie. Dane dostarczone poprzez mapy z drona pozwalają rolnikom podejmowanie bardziej świadomych decyzji, a przez to umożliwiają ograniczenie ilości wykorzystywanej wody czy nawozów co znacznie zmniejsza poniesione koszty. Dodatkowo, dzięki BSP możliwe jest wykrycie chorób bakteryjnych, wirusów czy pasożytów rozprzestrzeniających się na plonach, które często, zwłaszcza przy dużym nasileniu powodują obniżki plonów. Wczesne wykrycie niepożądanych czynników przynosi wiele korzyści i pozwala uchronić uprawy przed klęską urodzaju.
5. Irygacja upraw
Kolejnym obszarem, w którym drony odgrywają ważną rolę jest irygacja pól uprawnych. Przy wysokich temperaturach jakie są osiągane w Polsce w okresie letnim i częstym braku opadów, zwłaszcza w przypadku dużych upraw nawadnianie pól staje się zajęciem niezwykle pracochłonnym. Wykorzystanie do tego celu dronów jest rozwiązaniem ekonomicznym pod względem czasu i spożytkowanych zasobów. Drony są wyposażone w odpowiednie czujniki, zdolne do zidentyfikowania części pola, które potrzebują więcej wody. Jest to także metoda proekologiczna, ponieważ przy wykorzystaniu technologii rozpylania o bardzo małej objętości można w ten sposób zaoszczędzić 90% zużytej wody w porównaniu z tradycyjnymi metodami oprysku. Takie rozwiązanie jest szeroko wykorzystywane w Chinach, gdzie zgodnie z danymi opublikowanymi przez XAG – chińskiego producenta dronów rolniczych, opierając się na zaawansowanej technologii precyzyjnego opryskiwania dronami, XAG zaoszczędził do końca 2020 roku ponad 15 milionów ton wody w rolnictwie [2]. Także przy irygacji upraw przydatna jest technologia kamer termowizyjnych pozwalająca wykryć niedobory wody na konkretnych obszarach.
6. Ocena poziomu zniszczeń
Szkody na terenach uprawnych są nieodzownym problemem rolników. Prowadzenie własnego gospodarstwa wiąże się z wieloma zagrożeniami, często ciężkimi do oszacowania i wdrożenia adekwatnych działań zapobiegawczych. Szkody mogą być spowodowane m.in. warunkami pogodowymi, działaniami osób trzecich czy wtargnięciem dzikiej zwierzyny na obszar upraw. Szybkie wskazanie terenu dotkniętego zniszczeniami pozwala na zmniejszenie strat lub zdobycie danych potrzebnych do uzyskania odszkodowania. W odróżnieniu od samodzielnego monitorowania upraw przez człowieka, które może być nieprecyzyjne i wymaga znacznie więcej czasu, niż wykorzystanie do tego celu nowoczesnej technologii, użycie dronów znacznie upraszcza sposób radzenia sobie ze zniszczeniami upraw. Jedną z metod identyfikacji obszarów upraw dotkniętych uszkodzeniami jest analiza zmian w wartości wskaźnika wegetacyjnego, uzyskiwanego dzięki badaniom teledetekcyjnym. Natomiast, na podstawie zdjęć wykonanych za pomocą kamer multispektralnych można wygenerować mapy z dokładnymi danymi dotyczącymi powierzchni upraw dotkniętej zniszczeniami, które są przydatne przy staraniu się o uzyskanie odszkodowania.
7. Zalety wykorzystywania dronów do zabiegów rolniczych
Wykorzystanie dronów w rolnictwie przynosi wiele znaczących zalet, które mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki prowadzone są prace na polach uprawnych. Jedną z głównych korzyści związanych z wykorzystaniem bezzałogowych statków lotniczych w rolnictwie jest ich wydajność i dokładność[2]. Dzięki zastosowanym technologiom drony zbierają dane, które nie są widoczne dla ludzkiego oka. Po zebraniu danych i ich odpowiedniej analizie można wdrożyć strategię przystosowaną do obecnego stanu upraw, co pozwala na zaoszczędzenie czasu i zasobów. Znacznym ułatwieniem jest możliwość automatycznego sterowania drona, dzięki czemu można zaprogramować drony tak, aby podążały według wyznaczonego toru. Także czujniki w które wyposażone są urządzenia pozwalają na dostosowanie ilości naniesionego nawozu czy wody, co korzystnie wpływa na rozwój roślin. Zaletą dronów jest także to, że nie wymagają dodatkowej infrastruktury do monitorowania określonego terenu oraz stosunkowo krótki czas przygotowania do startu.
Tradycyjne metody dbania o uprawy w wielu przypadkach są mniej korzystne, gdyż absorbują zdecydowanie więcej czasu i energii. Przy manualnym wykonywaniu zabiegów lub wykorzystywaniu do tego mniej rozwiniętych maszyn, które wymagają stałego nadzoru i kierowania może skutkować nierównomiernym pokryciem upraw środkami ochrony, a także powodować uszkodzenia gleby i roślin z racji swojego rozmiaru i ciężaru. Kolejną zaletą jest zmniejszenie narażenia zdrowia na niebezpieczeństwo związane z pracą z niebezpiecznymi chemikaliami. Jest to także rozwiązanie korzystniejsze dla środowiska, dla przykładu przy uprawie winnicy dron może latać między rzędami i posiada możliwość zmniejszenia obszaru natrysku, dzięki czemu marnuje się mniej wody.
8. Podsumowanie
Bezzałogowe statki powietrzne są rewolucją w sektorze rolnictwa. Ich zastosowanie obejmuje coraz szerszy zakres dziedzin życia, umożliwiając zmechanizowanie i usprawnienie wielu czynności, które wcześniej były wykonywane ręcznie przez człowieka. Drony wnoszą znaczący wkład w nowoczesne rolnictwo, dzięki nowym metodom i ich wysokiej funkcjonalności. Wykorzystanie nowoczesnych urządzeń pozwala na szybkie i dokładne nadzorowanie dużych obszarów rolniczych, dostarczając cennych danych na temat stanu upraw, jakości gleby i warunków atmosferycznych, co umożliwia bardziej precyzyjne i odpowiedzialne podejście do zarządzania rolnictwem. Dzięki dronom rolnicy zyskują lepszą kontrolę nad swoimi uprawami, umożliwiając skuteczniejsze monitorowanie i wykrywanie wczesnych oznak problemów. Drony wyposażone w zaawansowane kamery i sensory są w stanie identyfikować obszary zarażone chorobami, występowaniem szkodników czy niedoborami wody, co pozwala na szybką interwencję i minimalizację strat. Rozwój nowoczesnych technologii przyczynia się do transformacji sektora rolnictwa, czyniąc go bardziej efektywnym, zrównoważonym i przyjaznym dla środowiska. Drony stanowią innowacyjne narzędzie, które zapewniają rolnikom nowe możliwości i perspektywy dynamizacji swojej pracy.
Magdalena Paź, studentka IV roku na Wydziale Prawa i Administracji Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie
Przypisy:
[1] Ozkan, E., “Drones for Spraying Pesticides—Opportunities and Challenges”, 2023. www.ohioline.osu.edu/factsheet/fabe-540
[2] XAG. (2020). XAG Corporate Social Responsibility Report 2020. www.xa.com/en/about/csr, str.26.
Źródła:
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/128/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów (Dz. U. UE. L. z 2009 r. Nr 309, str. 71 z późn. zm.).
- Ustawa z dnia 8 marca 2013 r. o środkach ochrony roślin (t.j. Dz. U. z 2023 r. poz. 340 z późn. zm.).
- Berner, B., J. Chojnacki. „Wykorzystanie dronów w rolnictwie precyzyjnym.” Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 3 (2016).
- Berner, B., J. Chojnacki. „Zastosowanie bezzałogowych statków powietrznych do opryskiwania upraw rolniczych.” Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 2 (2017).
- Veroustraete, Frank. „The rise of the drones in agriculture.” EC agriculture 2.2 (2015): 325-327.
- Pathak, H., et al. „Use of drones in agriculture: Potentials, Problems and Policy Needs.” ICAR-National Institute of Abiotic Stress Management (2020): 4-5.
- Krishna, Kowligi R. Agricultural drones: a peaceful pursuit. CRC Press, 2018.
- Sadiku, Matthew NO, Tolulope J. Ashaolu, and Sarhan M. Musa. „Emerging technologies in agriculture.” International Journal of Scientific Advances 1.1 (2020): 31-34.
- Wang, Linlin, et al. „Progress in agricultural unmanned aerial vehicles (UAVs) applied in China and prospects for Poland.” Agriculture 12.3 (2022): 397.
- Sylvester, Gerard, ed. E-agriculture in action: drones for agriculture. Food and Agriculture Organization ofn the United Nations and International Telecommunication Union, 2018.
- Borikar, Ganesh P., Chaitanya Gharat, and Sachin R. Deshmukh. „Application of Drone Systems for Spraying Pesticides in Advanced Agriculture: A Review.” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 1259. No. 1. IOP Publishing, 2022.
- XAG. (2020). XAG Corporate Social Responsibility Report 2020. www.xa.com/en/about/csr
- Ozkan, E., “Drones for Spraying Pesticides—Opportunities and Challenges”, 2023. www.ohioline.osu.edu/factsheet/fabe-540
- www.rolnictwoprecyzyjne.eu
- www.farmer.pl
- www.dronelife.com
- www.sadownictwo.com.pl
- www.rolnictwoprecyzyjne.eu/
- www.portalwysokichplonow.pl
- www.dronywrolnictwie.pl
- www.droniq.pl
- www.aeromind.pl
- www.ironsky.pl
