Ứng dụng giải pháp máy bay nông nghiệp không người lái trong canh tác mía [Tại Nam Phi]

Bài viết dưới được chúng tôi sưu tầm và dịch từ bản gốc, về ứng dụng drone nông nghiệp trên cây mía tại Nam Phi. Link bản gốc:  https://terra-xplore.com/blogs/sugarcane/sugarcane-farming-with-agriculture-drone-solutions?

Thông tin trên bài viết mang tính chất tham khảo.

Bài viết mang tính Hướng dẫn toàn diện về cách sử dụng máy bay không người lái trong nông nghiệp để canh tác mía.

***

Cây mía đóng vai trò quan trọng trong lịch sử loài người, là nguồn cung cấp chính đường và các sản phẩm khác có ảnh hưởng sâu sắc đến tiêu thụ thực phẩm và các hoạt động thương mại trên toàn cầu. Nó đã được trồng trọt hàng nghìn năm, có nguồn gốc từ Đông Nam Á và lan rộng khắp thế giới. Ngày nay, nó là một loại cây trồng thiết yếu, không chỉ được sử dụng để sản xuất đường mà còn để sản xuất bioethanol, một nguồn nhiên liệu thay thế.

Trên toàn cầu, mía được trồng trên khoảng 19,3 triệu ha. Brazil dẫn đầu thế giới về sản lượng mía, tiếp theo là Ấn Độ và Trung Quốc. Các quốc gia khác có diện tích trồng mía đáng kể bao gồm Nam Phi, Cuba, Thái Lan, Mexico, Úc, Hoa Kỳ và Indonesia.

Tại Nam Phi, mía là cây trồng lớn thứ năm, đóng vai trò quan trọng trong sinh kế của nhiều nông dân. Theo Hiệp hội Đường Nam Phi (SASA), mía là cây trồng chiến lược đối với KwaZulu-Natal và Mpumalanga, nơi tập trung sản xuất mía, chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng thu nhập nông nghiệp từ cây trồng trên cả hai tỉnh.

Tuy nhiên, khi phương pháp canh tác mía truyền thống đối mặt với những thách thức hiện đại, công nghệ máy bay không người lái mang lại những lợi thế đáng kể.

Tham khảo thêm:

• Dịch vụ phun thuốc trừ sâu bằng máy bay [Toàn quốc, giá cạnh tranh]

• Báo giá máy bay nông nghiệp DJI cạnh tranh nhất

1. Đối mặt với những thách thức thông thường

Mặc dù có tầm quan trọng lớn, việc trồng mía hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức. Các phương pháp truyền thống thường tốn kém, sử dụng hóa chất không hiệu quả như thuốc trừ sâu hoặc chất làm chín , và tiềm ẩn rủi ro về an toàn cho người lao động. Máy bay có người lái, vốn được sử dụng truyền thống để phun thuốc trừ sâu, lại thiếu chính xác, dẫn đến hiện tượng hóa chất phát tán và có thể gây hại cho cây trồng ở các khu vực xung quanh.

Khi phun thuốc cho mía, người trồng thường phải đối mặt với một số vấn đề chính:

1. Chi phí cao liên quan đến các phương pháp truyền thống
2. Khó khăn trong việc ký hợp đồng với các dịch vụ phun thuốc trừ sâu bằng máy bay truyền thống.
3. Khả năng thẩm thấu hóa chất kém
4. Rủi ro an toàn đối với người vận hành
5. Thiếu chính xác đối với máy bay cánh cố định và trực thăng.
6. Sự phát tán hóa chất gây hại cho cây trồng xung quanh và môi trường.

2. Lợi ích của máy bay không người lái trong nông nghiệp đối với việc trồng mía

Máy bay không người lái nông nghiệp mang đến giải pháp cho nhiều thách thức mà phương pháp canh tác mía truyền thống gặp phải. Những máy bay không người lái tiên tiến này có thể nâng cao hiệu quả, giảm chi phí nhân công và tăng cường giám sát cây trồng. Bằng cách tận dụng công nghệ hiện đại, nông dân có thể phun thuốc trừ sâu chính xác hơn và dự đoán năng suất tốt hơn.

Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn một số lợi ích chính:

2.1. Phun chính xác và đều

Một trong những lợi ích nổi bật của máy bay không người lái nông nghiệp là khả năng phun thuốc hóa học chính xác và đồng đều. Không giống như máy bay cánh cố định bay ở độ cao khoảng 15 mét, những máy bay không người lái này hoạt động ở độ cao thấp hơn nhiều (2,5-4 mét). Điều này đảm bảo thuốc hóa học tiếp cận được phần giữa và phần dưới của cây, tăng hiệu quả sử dụng.

Khi phun thuốc kích thích chín trái cây , máy bay cánh cố định và trực thăng thường bay ở độ cao khoảng 15 mét. Do tốc độ cao, các giọt thuốc thường bay lạc sang các cây trồng gần đó. Điều này tương tự như việc phun thuốc diệt cỏ hoặc thuốc ức chế sinh trưởng lên cây trồng không cần chúng.

Ngược lại, máy bay không người lái nông nghiệp hoạt động ở độ cao thấp hơn nhiều (2,5-4 mét so với cây trồng) và sử dụng công nghệ định vị RTK để đạt độ chính xác cao, ở mức centimet trên các thửa ruộng phức tạp. Luồng khí từ cánh quạt đẩy các giọt thuốc xuống dưới và đảm bảo khả năng thẩm thấu mạnh, không chỉ đến ngọn cây mà còn cả phần giữa và phần dưới của cây. Kích thước giọt thuốc có thể được điều chỉnh linh hoạt thông qua bộ điều khiển từ xa để có độ phủ tốt hơn và phun đồng đều.

Agrihawk , một nhà cung cấp giải pháp máy bay không người lái nông nghiệp của Nam Phi, đã tiến hành một thử nghiệm so sánh việc phun thuốc làm chín trái mía bằng máy bay không người lái nông nghiệp và máy bay cánh cố định. Thử nghiệm được thực hiện trên hai khu vực ruộng mía có cùng giống mía và điều kiện sinh trưởng. Việc giám sát được thực hiện bằng máy bay không người lái Mavic 3 Multispectral và chỉ số NDVI trong suốt quá trình. Kết quả được quan sát sau 16 và 37 ngày phun thuốc. Hình ảnh NDVI cho thấy máy bay không người lái nông nghiệp cung cấp phạm vi phủ sóng hiệu quả và đồng đều hơn so với máy bay cánh cố định.

2.2. Tăng lượng tinh thể có thể thu hồi ước tính (ERC) và thu nhập của người trồng.

Giá mua mía thường được xác định bằng lượng tinh thể có thể thu hồi ước tính (ERC). Sử dụng chất làm chín có thể thúc đẩy đáng kể cả sản lượng đường và thu nhập của nông dân. Theo truyền thống, nông dân sản xuất nhỏ ở Nam Phi không thể tận dụng được lợi thế của việc làm chín bằng hóa chất, không giống như các hộ nông dân thương mại lớn. Tuy nhiên, sự ra đời và khả năng tiếp cận ngày càng tăng của máy bay không người lái phun thuốc trừ sâu đã mở ra những cơ hội mới cho những nông dân này. Máy bay không người lái có thể hoạt động hiệu quả trên những cánh đồng nhỏ, phân tán, nơi các phương pháp phun thuốc trên không truyền thống gặp khó khăn.

Các thử nghiệm quy mô lớn với nông dân thương mại đã chứng minh lợi ích kinh tế của việc làm chín bằng hóa chất (Van Heerden và cộng sự, 2015; Van Heerden, 2019; Van Heerden và Ramusandiwa , 2021). Để khám phá tính khả thi của máy bay không người lái phun thuốc trừ sâu cho nông dân sản xuất nhỏ (SHF), Van Heerden và các đồng nghiệp, phối hợp với Viện Nghiên cứu Mía đường Nam Phi (SASRI), Khoa Khoa học Thực vật và Đất đai thuộc Đại học Pretoria và nhà cung cấp nông nghiệp PACSys , đã tiến hành các thử nghiệm trình diễn có sự tham gia của cộng đồng tại nhiều địa điểm khác nhau để đánh giá tiềm năng gia tăng năng suất thu hồi vốn (ERC) từ việc làm chín bằng hóa chất.

Trong các thí nghiệm này, 15 hộ nông dân nhỏ (SHF) đã thực hiện thành công các thử nghiệm làm chín mía bằng máy bay không người lái tại 11 địa điểm khác nhau. Việc phun thuốc được thực hiện bằng máy bay không người lái Agras T20 hoặc T30. Kết quả cho thấy năng suất ERC tăng lên, dao động từ 0,21 đến 1,78 tấn/ha. Nói cách khác, sự can thiệp của máy bay không người lái đã dẫn đến năng suất đường cao hơn.

2.3. Khả năng phun thuốc ban đêm

Tại Nam Phi, nhiệt độ ban ngày mùa hè có thể lên tới 35-40 ℃ , khiến những khoảng thời gian này không tối ưu cho việc phun thuốc do sự bay hơi nhanh. Các đội phun thuốc thường kín lịch trong những giờ cao điểm, đòi hỏi phi công phải linh hoạt và kéo dài thời gian hoạt động. Điều này làm cho việc phun thuốc ban đêm trở thành một lựa chọn quan trọng để hoàn thành công việc trong thời gian có hạn.

Tuy nhiên, việc phun thuốc vào ban đêm quá nguy hiểm đối với máy bay có người lái do tầm nhìn kém và rủi ro bay ở độ cao thấp. Máy bay không người lái nông nghiệp, được trang bị hệ thống an toàn tiên tiến và đèn LED độ sáng cao, có thể phát hiện chính xác các chướng ngại vật ngay cả trong bóng tối. Đối với các chướng ngại vật phức tạp hơn, người điều khiển có thể lập kế hoạch trước lộ trình, tăng cường tính linh hoạt trong vận hành. Ngoài ra, phun thuốc vào ban đêm làm giảm sự bay hơi của giọt thuốc, cải thiện khả năng tiếp xúc với sâu bệnh và hiệu quả tổng thể.

Phản hồi từ các đối tác cho thấy khoảng 40% người sử dụng máy bay không người lái nông nghiệp ở Nam Phi lựa chọn phun thuốc vào ban đêm để tránh cái nóng mùa hè và đáp ứng nhu cầu cấp thiết trong mùa cao điểm.

2.4. Khả năng thích ứng với địa hình

Theo Hiệp hội Đường Nam Phi (SASA), có 20.711 hộ nông dân trồng mía quy mô nhỏ. Ruộng của họ thường được bao quanh bởi thảm thực vật tự nhiên hoặc được sử dụng cho các mục đích khác, khiến việc phun thuốc trừ sâu bằng máy bay truyền thống trở nên khó khăn đối với những nông dân này. Máy bay không người lái nông nghiệp cung cấp các chế độ vận hành linh hoạt, cho phép người điều khiển lựa chọn giữa chế độ thủ công, thủ công nâng cao (M+) hoặc tự động dựa trên hình dạng và kích thước của thửa ruộng. Những thửa ruộng nhỏ (5-10 ha), không phù hợp với việc phun thuốc bằng máy bay cánh cố định hoặc trực thăng, giờ đây có thể được phun thuốc hiệu quả, đảm bảo thu nhập cao hơn cho nông dân quy mô nhỏ.

Máy bay không người lái Agras T50 có thể thực hiện chức năng bám sát địa hình mà không cần lập bản đồ trước và có thể bắt đầu phun thuốc ngay sau khi lập kế hoạch ruộng, ngay cả trên các sườn dốc lớn (lên đến 50°). Đối với các thửa ruộng dốc hơn, có thể sử dụng Mavic 3 Multispectral với RTK và Terra để khảo sát và lập bản đồ trên không với độ chính xác cao, sử dụng công nghệ AI để xác định các vật thể trong thửa ruộng. Sau đó, máy bay không người lái nông nghiệp sẽ phun thuốc theo tuyến đường 3D, đạt độ chính xác cao. Công nghệ truyền hình ảnh tiên tiến, OcuSync 3.0 và Relay tăng cường tín hiệu giữa bộ điều khiển từ xa và máy bay không người lái, giúp dễ dàng vượt qua các chướng ngại vật. Hiệu quả và khả năng thích ứng của máy bay không người lái nông nghiệp có thể đáp ứng nhu cầu của tất cả các cánh đồng mía.

2.5. Tăng cường an toàn

Máy bay có người lái truyền thống tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn. Ngược lại, máy bay không người lái được điều khiển từ xa, loại bỏ những rủi ro này. Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cho người vận hành mà còn giúp quá trình phun thuốc hiệu quả và đáng tin cậy hơn.

Việc phun thuốc trừ sâu cho mía bằng máy bay cánh cố định và trực thăng có người lái tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn. Tại Nam Phi, Pacsys , một đối tác của chúng tôi, báo cáo rằng khoảng 90% máy bay có người lái được sử dụng để phun thuốc trừ sâu cho mía ở Ballito là máy bay siêu nhẹ. Những máy bay siêu nhẹ này đặc biệt nguy hiểm, vì phi công hầu như không có người lái điều khiển và phải dùng sức tay để điều khiển cánh, đạt tốc độ 60-70 km/h khi bay. Đã có một số sự cố an toàn xảy ra trong những năm qua.

3. Cơ hội ứng dụng máy bay không người lái trong canh tác mía đường

3.1. Phun thuốc trong suốt chu kỳ sinh trưởng.

Máy bay không người lái nông nghiệp có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau trong chu kỳ sinh trưởng của cây mía. Dưới đây là một số ứng dụng chính:

• Giai đoạn thiết lập : Phun thuốc diệt cỏ trước và sau khi cây mọc để kiểm soát cỏ dại.

• Giai đoạn sinh trưởng : Sử dụng thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu để bảo vệ cây trồng.
• Giai đoạn sinh trưởng mạnh : Xử lý có chọn lọc bằng thuốc diệt cỏ lá rộng.
• Giai đoạn chín : Phun thuốc làm chín để tăng hàm lượng đường.

Máy bay không người lái đảm bảo mỗi lần phun thuốc đều được thực hiện chính xác, giảm thiểu lãng phí và tối đa hóa hiệu quả của các hóa chất được sử dụng. Cách tiếp cận có mục tiêu này dẫn đến cây trồng khỏe mạnh hơn và năng suất cao hơn.

3.2. Các biện pháp tốt nhất để phun thuốc trừ sâu bằng máy bay không người lái cho cây mía.

Cài đặt thông số chuyến bay được đề xuất

Để đạt được kết quả tốt nhất, điều cần thiết là phải tuân theo các thông số bay được khuyến nghị. Dưới đây là một số hướng dẫn chung khi sử dụng với Agras T40 hoặc T50:

* Đây là các khuyến nghị về thông số dựa trên điều kiện chung. Vui lòng tham khảo ý kiến chuyên gia nông học và nhãn hóa chất để đánh giá yêu cầu về kết quả và đặc điểm địa hình trước khi tiến hành.

3.3. Mẹo phun thuốc làm chín trái cây

• Đảm bảo tốc độ gió dưới 15 km/h.
• Sử dụng kích thước giọt trung bình tùy thuộc vào điều kiện gió và nhiệt độ.
• Hãy tuân thủ các thông số bay được khuyến nghị để đạt được phạm vi phủ sóng và hiệu quả tối ưu.

4. Kết luận

Máy bay không người lái nông nghiệp đang làm thay đổi ngành trồng mía, mang lại độ chính xác, hiệu quả và an toàn mà các phương pháp truyền thống không thể sánh kịp. Cho dù bạn là một nông dân đang tìm cách tăng năng suất hay một người đam mê máy bay không người lái quan tâm đến những đổi mới nông nghiệp mới nhất, những chiếc máy bay không người lái này đều đại diện cho một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực này.

Bằng cách ứng dụng máy bay không người lái trong nông nghiệp, nông dân có thể khắc phục những thách thức của phương pháp canh tác truyền thống, đạt năng suất cao hơn và đóng góp vào nền nông nghiệp bền vững. Nếu bạn sẵn sàng đưa việc trồng mía của mình lên một tầm cao mới, hãy cân nhắc tích hợp những máy bay không người lái tiên tiến này vào hoạt động sản xuất.

Xin chân thành cảm ơn Pacsys , Agrihawk và Hummingbird đã chia sẻ thông tin được sử dụng trong bài viết trên.