Akademija, Kėdainių r. Viena iš bepiločių orlaivių panaudojimo sričių – aerodistanciniai dirvožemio tyrimai. Įgudus naudoti dronus ir sukūrus tikslius duomenų apdorojimo algoritmus, neteks klampoti po dirvą norint išsiaiškinti lauko būklę. 

Aerodistanciniai tyrimai leis tiksliai nustatyti dirvožemio erozijos paveiktus plotus, įvertinti erozijos laipsnį, netolygiai dirvožemio paviršiuje pasiskirsčiusių humuso medžiagų ar drėgmės kiekį. Žinant tikslią situaciją konkrečiame lauke, bus įmanoma priimti tikslius sprendimus problemoms spręsti. Tačiau iki to dar reikia nueiti ilgą kelią. 

Lietuvos žemės ūkio konsultavimo tarnyba (LŽŪKT), mokslininkai iš Vilniaus universiteto Geomokslų instituto ir žemdirbiai trejus metus vykdė EIP projektą „Inovatyvios paslaugos „Dirvožemio aerodistanciniai tyrimai ir konsultacijos“ sukūrimas“. Projekto rezultatai praėjusią savaitę buvo pristatyti baigiamajame virtualiame renginyje, į kurį virtualiai prisijungė daugiau kaip šimtas dalyvių: žemdirbių, konsultantų, mokslininkų, žemės ūkio specialistų. 

Konferencijoje pranešimus skaitė docentai iš Vilniaus universiteto Geomokslų instituto Geografijos ir kraštotvarkos katedros: Ričardas Skorupskas, Gintautas Stankūnavičius ir Jonas Volungevičius, taip pat LŽŪKT Plėtros padalinio vadovas Rimtautas Petraitis ir Tiksliojo ūkininkavimo paslaugų ir kompetencijų centro vadovas Lukas Šapranauskas. 

Konferenciją pradėjęs vienas iš projekto iniciatorių R. Petraitis priminė, kad ES yra parengusi kelis svarbius dokumentus, pagal kuriuos nustatyti trumpalaikiai ir ilgalaikiai tikslai, pvz., iki 2030 m. turime būti užtikrinę, kad 75 proc. dirvožemių būtų geros būklės. Suprantama, kad neužilgo bus ir konkretūs sprendimai, kuriuos turės taikyti kiekviena šalis. 

R. Petraitis priminė, kad lapkričio 17 d. Europos Komisija Europos Parlamentui pristatė Dirvožemio strategiją. Ji bus įtraukta į kitas priemones: taršos mažinimo, žiedinės ekonomikos, prisitaikymo prie klimato ir biologinės kaitos, nuo lauko iki stalo ir kitas. 

„Į dirvožemį turime pasižiūrėti iš įvairių kampų: ne tik, kaip dabar populiaru, iš maisto medžiagų balanso. Labai svarbios dirvožemio sveikatos užtikrinimo priemonės yra susijusios su dirvožemio fizinių savybių nustatymu ir gerinimu. Dabar jau neužtenka žinoti, kiek ir kokių dirvožemyje yra maisto medžiagų, turime atkreipti dėmesį ir į fizines jo savybes, sudėtį, erozijos paveiktas ar nepaveiktas vietas,  užmirkimą, suspaudimą ir kt. Tik matydami visumą, galėsime užtikrinti sveiką dirvožemį, “– įsitikinęs R. Petraitis.

Tyrimai atlikti įvairiose šalies savivaldybėse

Aerodistanciniai tyrimai atlikti 6 ūkiuose ir 3 žemės ūkio bendrovėse. Ūkiai parinkti taip, kad jų laukų paviršiaus sąlygos, vyraujantys dirvožemiai atspindėtų pagrindinius šalies agrarinius regionus: molingąsias žemumas ir kalvotąsias aukštumas Kėdainių, Joniškio, Ukmergės, Radviliškio, Panevėžio, Šakių rajonų ir Elektrėnų savivaldybėse. 

„Konsultavimo tarnybos specialistai ir konsultantai mokysis, kaip valdyti bepiločius orlaivius, fiksuoti reikalingus dirvožemio paviršiaus vaizdus, taikyti, analizuoti ir interpretuoti projekto metu partnerių iš VU sukurtus algoritmus ir pagal turimą informaciją įvardinti ūkininkams, kur jų laukuose vyksta mineralizacijos, humifikacijos ir kt. dirvodaros procesai, suteikti rekomendacijas dėl pažeistų dirvožemių stiprinimo“, – sakė projekto vadovas R. Petraitis.

Patikimiems duomenims gauti reikia tam tikrų sąlygų

Pasak R. Skorupsko, precizinės žemdirbystės pagrindas yra dirvožemio dangos ir augalijos dangos tyrimai, duomenų apdorojimas ir jų panaudojimas. Žinoma, žiūrint iš viršaus, tiksliai nematoma, kokios dirvožemio savybės yra 10, 20 cm gylyje ar žemiau, bet tam tikros sąsajos matomos per atspalvius. 

Tyrimams reikia tam tikrų sąlygų. Pageidautina, kad dirvos paviršius būtų be augalinės dangos, o apdirbimo pobūdis būtų vienalytis (visas laukas suartas, suakėtas ir pan.). „Kuo lygesnis ir atviresnis paviršius, tuo daugiau ir tikslesnės informacijos apie jo morfologiją, o kai kada ir podirvį galima surinkti,“ – teigė R. Skorupskas. 

Bepiločiais orlaiviais atliekamų tyrimų tikslumui įtakos turi ne tik dirvožemio paviršiaus tolygumas, bet ir meteorologiniai veiksniai: vėjas, debesuotumas, krituliai. Vertinant paros laiką, tinkamiausias periodas būtų kuo arčiau vidurdienio, nes tada būna trumpiausi šešėliai. 

„Kai matai, kiek įtakos duomenų tikslumui daro kintančios gamtos sąlygos, kartais net norisi susiimti už galvos ir mesti visus šiuos tyrimus. Būtina suprasti, kad tyrimai natūralioje aplinkoje labai skiriasi nuo laboratorinių sąlygų“, – pastebi J. Volungevičius. 

Aerodistanciniai tyrimai gali parodyti problematiškiausias lauko vietas (V. Liako nuotr.)

Teoriškai, jei sniego nėra, skrydžius atlikti galima ir sausį, bet yra problema – saulės spindėjimo aukštis labai žemas, greitai formuojasi šešėliai, todėl nukenčia kokybė. Atsižvelgiant į apšviestumą, saulės judėjimo aukštį, optimaliausios sąlygos yra nuo kovo pradžios iki gegužės vidurio, kai įsėlis intensyviai pradeda žaliuoti. Vėjyje vilnijantis javų laukas yra visiškai netinkamas tiksliems duomenims gauti. 

Tyrimui naudotas fiksuoto sparno bepilotis orlaivis ir 2 tipų kameros. Regimo spektro (RGB) kamera, kuri  padeda pamatyti realų dirvožemio vaizdą. Jį turėdamas konsultantas apie dirvožemį jau galės pasakyti daug detalių, pvz., potencialias humuso medžiagų trūkumo ar drėgmės pertekliaus vietas, parodyti maisto medžiagų netekimo iš dirvožemio kryptis, išskirti smėlingus ar molingesnius lauko ruožus.

Termovizorinė kamera, veikianti NIR ir SWIR bangų diapazone, leidžia pamatyti dirvožemio temperatūros režimą, o tuo pačiu ir drėgmės pasiskirstymą, atskleidė melioracijos sistemų išsidėstymą ir jų būklę. 

Vietoj paros – 90 sekundžių: tiek sutrumpėja analizės laikas

Apie  90 sekundžių – tiek, sukūrus naująjį algoritmą, užtrunka vieno lauko pirminė analizė. Neturint algoritmo ir duomenis analizuojant mechaniniu būdu, procesas užtrukdavo apie 24 val. 

Imliausi laikui yra darbai, kuriuos tenka atlikti lauke. Čia reikia daug vadybinio darbo: suorganizuoti komandą ir atlikti skrydį, apdoroti surinktus duomenis. „Svarbu, kad pavyktų išlaikyti kuo vienodesnes sąlygas matavimų metu. Saulės aukštis virš horizonto greitai keičiasi, todėl būtų nelabai etiška lyginti rudens pradžios ir pabaigos duomenis. Būtina įvertinti ir tai, kad per kelias valandas dirvos temperatūra ir drėgmė gali stipriai pakisti“, – pastebi G. Stankūnavičius. 

Analizuoti gautus duomenis taip pat nėra paprasta – čia labai svarbu konsultantų kompetencijos ir gebėjimai. „Paslauga turėtų susidėti iš šių grandžių: aerodostancinių tyrimų (imlių darbui), algoritmo taikymo ir konsultanto darbo su žemdirbiu, kalbant apie jo laukus, sprendžiant konkretaus lauko problemas, interpretuojant ir aiškinant gautus duomenis ir rezultatus“, – pataria J. Volungevičius.

Pavyzdžiai iš praktikos, kaip gali praversti dronai

Dronai dažniausiai naudojami kintamos normos tręšimo planams rengti, pasėlių būklei apžvelgti, tačiau jie gali būti pasitelkti ir įvertinant nestandartines ūkio situacijas. L. Šapranauskas pateikė kelis tokius pavyzdžius. 

Kėdainių r. 2019 m. garstyčiomis buvo apsėtas 60 ha laukas (sėjos norma 13,1 kg/ha). Po kurio laiko pastebėta, kad augalai dygsta labai vangiai. Ūkininkas kreipėsi į LŽŪKT su prašymu nustatyti pasėlių tankumą. Tam pasitelkti dronai ir surinkti bei apdoroti jų duomenis (pagal NDVI indeksą buvo nustatytas augalų gyvybingumas, piktžolių kiekis ir kt.).

„Pagal standartą 1 kv. m garstyčių turėtų būti 100–120 vnt., tačiau kai kuriose lauko plotuose augalų gyvybingumas tesiekė 38,67 vnt./ kv. m, nors sertifikate buvo deklaruotas 90 proc. daigumas. Vėliau ūkininkai sėklas dar ištyrė laboratorijoje. Pasirodo, kad sėklos buvo 6 metų senumo. Taigi, turint tikslius duomenis ir įrodymus, galima siekti žalos atlyginimo“, – teigė L. Šapranauskas.

Į LŽŪKT pernai kreipėsi ūkininkas dėl žalos nustatymo, nes per jo laukus buvo tiesiamas dujotiekis. To iš anksto nežinodamas, ūkininkas pasėlius apsėjo ir prižiūrėjo. Patirti nuostoliai dėl sunaudotų resursų (sėklos, trąšos, augalų apaugos produktai, kuras, darbo laikas ir kt.). Netenkama būsimo derliaus, be to, sugadinamas dirvožemis, nes apverčiamas derlingas sluoksnis) ir kt. Įmonė, tiesianti dujotiekį, pasiūlė kompensaciją – padengti 3 t/h prarandamo derliaus. Ūkininkas nesutiko, teigdamas, kad patyrė kone dvigubai didesnį – 5–6 t/h – kviečių derliaus nuostolį.

Pasitelkus įvairių tipo dronus ir jų teikiamus duomenis, dėl dujotiekio vamzdžių tiesimo darbų nustatytas 4,76 ha ploto pažeidimas, kuris sudaro apie 6 proc. bendro laukų ploto. Iš viso tikėtinas pažeisto ploto dydis yra 6,27 ha, tai sudaro 7,87 proc. bendro laukų ploto. Iš šio ploto bus gaunamas mažesnis derlius, tad ūkininkas turi pagrindo imtis veiksmų dėl žalos atlyginimo. 

Bepiločiai orlaiviai padeda įvertinti ir laukinių gyvūnų pasėliams daromą žalą, net išmatuoti šlapynių tėkmės greitį ir pan. Dronų galimybės tikrai didelės ir dabar yra tas laikas, kai jos dar tik atrandamos.