Detección de enfermedades para arroceros; Estos son los tres pasos esenciales para la toma de decisiones, control y manejo efectivo de las enfermedades de los cultivos. La teledetección, que es UAV, no solo puede servir directamente para el control de enfermedades de las plantas, sino que también proporciona una herramienta innovadora para la evaluación de enfermedades. Una evaluación eficaz de la enfermedad puede permitir la toma de decisiones precisas para el control de una enfermedad del cultivo, lo que resulta en el uso de una medida de control adecuada. La aplicación de fungicidas es una de las medidas de control más efectivas para el manejo de enfermedades. En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología UAV, el uso de UAV para la aplicación aérea de fungicidas se ha convertido en una nueva herramienta para el control de enfermedades en arroz y otros cultivos.

Detección de enfermedades del arroz UAV (vehículo aéreo no tripulado)

Ha desaparecido desde el primer UAV en Japón en 1990 utilizado para aplicaciones aéreas de insecticidas para controlar plagas de insectos en arroz, soja y trigo. La tecnología de chorro de aire basada en UAV se ha desarrollado rápidamente en aplicaciones de aviación agrícola, especialmente en los últimos cinco años. La aplicación aérea de UAV tiene varias ventajas sobre las aplicaciones terrestres y de chorro de aire de aeronaves convencionales. El rociador UAV puede operar a baja altitud y flotar en el aire para lograr un posicionamiento de alta precisión por GPS, lo que puede reducir el potencial de retiro de pesticidas y la cantidad de pesticidas utilizados. El flujo de aire descendente creado por los rotores puede ayudar a que las gotas de pesticidas penetren en copas densas para aumentar la eficiencia de la aplicación.
El rociador UAV puede funcionar en cultivos altos y terrenos empinados o montañosos y cubrir un área grande, pero la aplicación terrestre no puede hacerlo. El chorro de aire de UAV es menos costoso y más flexible en la operación que la aplicación de aire típica de un avión. Debido a estas ventajas, la investigación y el uso de la tecnología de inyección de aire UAV ha aumentado rápidamente en muchos países, especialmente en China y Japón, en los últimos años. En 2016, 4262 rociadores de vehículos aéreos no tripulados estaban en funcionamiento en China, y más de 476 000 hectáreas de cultivos de campo, incluido el arroz, fueron tratadas con ambientadores de vehículos aéreos no tripulados en China. En las estadísticas de 2020, había aproximadamente 170 tipos de vehículos aéreos no tripulados aplicados con pesticidas y se volaron 55 000 vehículos aéreos no tripulados. Las áreas de cultivo cultivadas en China durante este período ascendieron a más de 450 millones de hectáreas. El uso de UAV está muy extendido en Japón, con más de 2000 practicantes de UAV trabajando para rociar alrededor del 40% del campo de arroz.¿Cómo se utiliza el UAV en el cultivo de arroz?
El helicóptero y el cuadricóptero se encuentran entre los aplicadores de UAV más comunes que se utilizan para rociar fungicidas, insecticidas y herbicidas en una variedad de cultivos de campo. La capacidad del tanque y el tiempo de vuelo son dos parámetros técnicos importantes de los UAV. Si bien varía según el UAV, la mayoría de los UAV actualmente tienen una capacidad de tanque de 16 a 20 litros y un tiempo de vuelo de menos de 30 minutos. La altitud de vuelo suele oscilar entre 2 y 10 m, dependiendo de los UAV individuales. El ancho del área de aplicación puede variar de 3 a 15 m, y la eficiencia de trabajo puede ser de 0,7 a 13 hectáreas por hora. La optimización de estos parámetros operativos es importante para aumentar la eficiencia de la pulverización.
Se han llevado a cabo investigaciones para determinar la altitud de vuelo, la velocidad de vuelo y el ancho de la boca de pulverización que son más adecuados para varios UAV. Por ejemplo, cuando se usa el helicóptero WPH642 para rociar arroz, la mejor altitud de vuelo es de 2 m y la mejor velocidad de vuelo es de 1,5 m por segundo, mientras que la mejor altitud de vuelo para el P20 quadrotor UAV es de 2 m y el mejor vuelo. la velocidad era de 3,7 metros por segundo. La selección de los parámetros operativos óptimos puede garantizar una deposición óptima de las gotas de rociado dentro de las marquesinas para aumentar la eficiencia del rociado. La velocidad de vuelo, la altitud de vuelo y la tasa de flujo de la boquilla son tres factores en orden de importancia que afectan la distribución de la deposición de gotas.¿Cómo se utiliza el UAV en el cultivo de arroz?
Los rociadores UAV tienen las ventajas de bajos costos de equipo, bajo consumo de combustible y bajos volúmenes de rociado. Con los avances recientes en el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados y la tecnología de comunicación, la investigación y el uso de vehículos aéreos no tripulados para fungicidas y otras aplicaciones de pesticidas en cultivos de campo, incluido el arroz, ha aumentado significativamente en China, Japón, India y muchos otros países. Sin embargo, se espera que la fumigación aérea con vehículos aéreos no tripulados no reemplace a los medios más tradicionales, como la aplicación aérea. Entre otras desventajas, los rociadores UAV tienen una capacidad de tanque pequeña y no pueden cargar grandes cantidades de pesticidas, especialmente para las granjas de arroz en los EE. UU., que tienen un promedio de 243 hectáreas por granja. Las aplicaciones de UAV tienen tiempos de vuelo significativamente cortos y no pueden cubrir un área de rociado grande a la vez. Por otro lado, los rociadores UAV se pueden usar donde sea ventajoso.
La tecnología de fumigación UAV se puede incorporar a los sistemas de producción de cultivos existentes para aplicaciones de fungicidas de precisión. Los tratamientos sensibles pueden ser más efectivos para controlar las enfermedades que se desarrollan en los modelos de conglomerados, como el tizón de la cáscara del arroz. En los EE. UU., la aplicación de sensores remotos de UAV para la detección de enfermedades de cultivos y el uso de UAV para la aplicación de pesticidas en arroz y otros cultivos de campo aún están en pañales. Estados Unidos va a la zaga de otros países, especialmente de China, en la investigación y el uso de sensores remotos UAV en la detección y gestión de enfermedades de las plantas. Se necesita investigación continua y más inversión monetaria para mantenerse al día con otros países como China y Japón, y para adoptar esta nueva tecnología. Esto resulta en un aumento de la productividad de US$ 10 mil millones por año.

Perspectivas futuras para el uso de vehículos aéreos no tripulados en el cultivo de arroz

El diagnóstico y la detección rápidos y precisos de las enfermedades del arroz, en particular el tizón de la vaina, es el primer paso esencial en el manejo efectivo de enfermedades para reducir los costos de producción y maximizar los rendimientos de la producción. Sin embargo, los métodos tradicionales de detección de enfermedades basados ​​en síntomas visuales consumen mucho tiempo y son laboriosos, y su precisión depende en gran medida del conocimiento y la experiencia del examinador. La detección remota de UAV proporciona una resolución espectral, espacial y temporal sin precedentes que puede distinguir el tejido, la planta y el área de cultivo enfermos del tejido, la planta y el área de cultivo sanos en función de las características de los síntomas de la enfermedad.
El tizón de la vaina y el NBLS tienen sus propias características en los síntomas y el patrón de desarrollo de la enfermedad. Entre los cinco sensores remotos comúnmente utilizados para evaluar el estrés abiótico y biótico de los cultivos, el sensor RGB, el sensor multiespectral y el sensor hiperespectral se han utilizado con éxito para detectar el tizón de la vaina. El sensor multiespectral se ha utilizado para detectar y medir NBLS, y el sensor térmico infrarrojo se puede utilizar para detectar la aparición del tizón del arroz. Hasta el momento, no hay informes sobre el uso de imágenes fluorescentes para la detección de enfermedades del arroz.
Los vehículos aéreos no tripulados, los helicópteros, las alas fijas, los dirigibles y las alas voladoras se encuentran entre los vehículos aéreos no tripulados más utilizados para el fenotipado de cultivos y la detección de enfermedades. La selección de un sistema de drones apropiado es importante para obtener los mejores datos de imágenes que se puedan procesar y modelar para la detección y cuantificación de enfermedades de cultivos. Cada UAV tiene ventajas y desventajas en términos de costo, capacidad de vuelo y capacidad de carga; cada sensor tiene sus propias ventajas y limitaciones en la adquisición de información espectral. Además, el UAV también se puede utilizar como un innovador aplicador de fungicidas de aire para el control de enfermedades.
El hecho de que los rociadores UAV puedan operar a altitudes bajas, volar a varias velocidades y aplicarse con volúmenes bajos de fungicida los hace más adecuados para situaciones en las que se necesitan aplicaciones delicadas de fungicidas para un control más económico y ambientalmente efectivo de enfermedades como la formación de racimos y el pelo de arroz. plaga. El uso de UAV para la aplicación de pesticidas se ha convertido en una nueva aplicación para el control de enfermedades en el arroz y otros cultivos en muchos países, especialmente en China y Japón. Lo hace más adecuado para situaciones en las que se requieren aplicaciones delicadas de fungicidas para un control más económico y ambientalmente eficaz de enfermedades como la formación de panículas y el tizón de la cáscara del arroz.
¿Cómo se utiliza el UAV en el cultivo de arroz?Sin embargo, las aplicaciones de la tecnología UAV para la detección de enfermedades y las aplicaciones de fungicidas aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo. Existen muchas limitaciones técnicas y dificultades de implementación en la investigación y desarrollo de estas tecnologías. Los sistemas UAV actuales tienen una capacidad de batería, capacidad de tanque y carga útil limitadas. Los sensores a menudo son costosos y, por lo tanto, no existen tecnologías complementarias para la fumigación aérea basada en UAV, como la optimización de la deposición del dosel relacionada con las boquillas, y materiales pesticidas y formulaciones adyuvantes específicas para la fumigación con UAV.
Aunque el crecimiento de la industria de UAV ha sido muy rápido en los últimos años, existe una deficiencia obvia en el diseño estándar de UAV (diseños de rotor, tipos de motores, tamaños de tanques y tipos de boquillas). Esto crea desafíos para que los fabricantes de pesticidas desarrollen pautas recomendadas para el uso del producto. Existe la necesidad de desarrollar y mejorar métodos para establecer un gran modelo de procesamiento de datos de imágenes y detección de enfermedades. La detección temprana de la enfermedad es fundamental para la aplicación oportuna de fungicidas para un control eficaz de la enfermedad. Sin embargo, la mayoría de los métodos de detección remota de UAV informados en la literatura son menos efectivos para detectar enfermedades como el tizón de la vaina del arroz y NBLS descritas en las primeras etapas.
Las estrictas regulaciones del espacio aéreo existentes para las operaciones de UAV en la mayoría de los países, particularmente en los EE. UU., limitan la investigación y el desarrollo de tecnologías relacionadas con los UAV. Por lo tanto, el progreso en la adopción y comercialización de tecnologías UAV depende de la investigación conjunta entre ingenieros e ingenieros agrónomos. Debido a que se requieren capacitación y difusión efectivas, asociaciones entre los fabricantes de UAV agrícolas y fabricantes de productos químicos, y arreglos efectivos de espacio aéreo para los UAV.
Se espera que la teledetección de UAV se convierta en una herramienta efectiva ampliamente utilizada al mejorar el rendimiento de los UAV en el tiempo de vuelo y la carga útil, reducir los costos de los sensores y desarrollar y mejorar métodos de procesamiento de datos de imágenes grandes y modelos de detección y monitoreo de enfermedades. Por lo tanto, para la detección de enfermedades en el arroz y otros cultivos, y donde la fumigación aérea y la fumigación terrestre con aviones convencionales no están disponibles o no son posibles, la tecnología de fumigación con vehículos aéreos no tripulados puede convertirse en una nueva herramienta para controlar muchas enfermedades de los cultivos.

Referencias:

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

Escritor: Ozlem Guvenc Agaoglu

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