28.12.22

İlaçlama Teknolojisi ve Akıllı Tarım (Tarım 4.0)

Kimyasal mücadele bitki yetiştiriciliğinde hızlı sonuç alınması ve kolayca uygulanabilmesi nedeniyle uzun yıllardır tarımı yapılan ürünlerde kayıpları önlemek amacıyla diğer mücadele yöntemlerine göre daha geniş çaplı kullanılmaktadır.

İlerleyen yıllar içersinde uygulanacak ilaçlar evrimsel olarak gelişirken buna bağlı olarak uygulama teknolojileride gelişmiş ve halende gelişmeye devam etmektedir.

Bitki koruma alanında tümünü pestisit olarak adlandırdığımız fungisitlerin, herbisitlerin ve insektisitlerin uygulanması, tarımda en çok uygulama alanı bulan ve önemli işlerden biridir. Pestisitlerin verimli kullanımı ürün verimini artırmak için bitki zararlılarını ve hastalıklarını kontrol etmeye yardımcı olmaktadır. Fakat çözüm olduğu düşünülen bu kimyasalların aşırı derecede kullanımı sonucunda mikroorganizmalara, böceklere ve bitki paraziti nematodlara karşı zaman içerisinde direnç oluşumu ortaya çıkmaktadır. Bunun sonucunda daha yüksek dozlarda kimyasal pestisitler uygulanmakta ya da kullanılan kimyasalların çeşitliliği arttırılmaktadır. Özellikle toprak altında ve kapalı habitatlarda bulunan zararlılara karşı kimyasalların kullanımı olumlu sonuçlar vermemektedir.

Günümüzde kimyasal pestisitlerin çevreye ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinin anlaşılması ile daha güvenli pesitisitlerin veya biyolojik içerikli ürünlerin geliştirilmesi önem kazanmıştır. Dünyada 2030 yılına kadar bir çok pesitisitin yasakalanarak mevcut kullanımdaki ilaçların %50 sinin azaltılması ve 2050 yılında ise kimyasal içerikli ilaçlardan tamamen güvenli ilaçlara geçiş  bir dünya trendi olarak hedeflenmiştir. Bu anlamda akıllı tarımın da zirai üretimin her aşamasına hızlı girişi ile mücadelede yeni alternatif mücadele yöntemlerinin etkinliklerinin arttırılmasına yönelik  bilimsel çalışmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Bunlardan biriside yeni ilaçlama teknolojilerinin akıllı tarım ile birlikte kullanılarak mevcut olumsuzları ortadan kaldırırken üreticilerin maliyetlerini düşürmek ve hedeflenen zararlılar üzerinde bitki koruma kontrolünü maksimize etmektir. Bu nedenle, son yıllarda   püskürtme yöntemleri ve teknolojileri Endüstri 4.0’a bağımlı olarak sürekli bir evrim geçirmektedir. Değişken oranlı püskürtücüler, İHA (Unmanned Aerial Vehicles-UAVs-Drone) püskürtücüler ve elektrostatik püskürtücüler gibi robotik ve otomatik püskürtme teknolojileri, pestisitlerin kullanım oranını artırmak, pestisit kalıntılarını azaltmak, gerçek zamanlı, maliyet tasarrufu, bitki koruma ürünleri uygulamasının yüksek uyumluluğu için büyümektedir. Konvansiyonel püskürtücüler yeni teknolojiyle kıyaslandığında çok zahmetli ve bunları sahada çalıştırmak için çok ağır makineler gerektirmesinden dolayı en başta toprağın ezilip sıkışmasına ve yetiştiricilik özelliğinin büyük ölçüde kaybolmasına neden olmaktadır. Ayrıca, püskürtme memeleri, bitki yaprakları tespiti ve hava parametreleri için uygun bir uygulama yöntemi olmaması nedeniyle uygulama miktarını arttırmaktadırlar.

Ancak püskürtme teknolojilerindeki ilerleme ile bu parametrelerin ölçümü sensör teknolojisi kullanılarak çok kolay hale gelmektedir. Püskürtme alanındaki ilerleme, değişken hızlı püskürtücüler, elektrostatik püskürtücüler ve İHA (UAV) püskürtücüler üzerindeki pestisit uygulama teknolojisini değiştirmektedir. Bu teknolojiler, zararlı ve yabancı ot tespiti, bitki gölgeliği ile bitki örtüsü ölçümü, yaprak yapısı hesaplaması ve hava parametrelerinin algılanması için IoT sensörlerinin kullanımı ile pestisit uygulama senaryosunu değiştirerek bitkinin ve ürünün gerekli kısımlarında pestisit miktarını ölçmekte ve uygulamaktadır. Gelişmiş püskürtücülerin kullanımıyla kontrollü pestisit uygulanan püskürtme memeleri ile püskürtme sürüklenmesi ve aşırı dozda pestisit uygulamasının azaltılması, ürün ve bitki gölgeliklerinin yapısıyla geometrisinin hızlı tespitine bağlı pestisit maruziyetinin çevre, su ve toprak kirliliği üzerindeki etkisi azalmaktadır.

Son yıllarda değişken püskürtme teknolojisindeki gelişmelerle hedef alanın özellik tespiti için sensörler (Ultrasonik sensör, Kızılötesi sensör, LiDAR sensör) kullanılmaktadır. Püskürtme cihazı kontrol ünitesi işlemi, gerçek zamanlı püskürtme hızıuygulamasını ayarlar ve gölgelik üzerinde gerekli olan doğru püskürtmelere izin verir. Değişken püskürtme teknolojileri en çok meyve bahçeleri ve üzüm bağları için yararlıdır; çünkü bu teknoloji hedef bölgede püskürtme birikimi oranını arttırır ve hedef dışı uygulamayı azaltmaktadır. Değişken oranlı püskürtme teknolojisi, püskürtme uygulaması sırasında kirliliği azalttığı için hızla büyüme göstermektedir. Yine bir başka yöntem olarak kullanılan elektrostatik püskürtme teknolojisine baktığımızda, 1930 yıllarında beri bilinen ve geliştirilen bir teknoloji olarak günümüzde sensörlerle koordineli olarak kullanılmasıyla yüksek püskürtme verimliliğine sahip ve ihtiyaç duyulan pestisit miktarından tasarruf sağlanmakta, sürüklenmeyi, çevre kirliliğini ve insan sağlığı risklerini azaltmaktadır. Bu nedenle, elektrostatik püskürtme sistemi, pestisitlerin tarla ve meyve bahçelerine verimli bir şekilde uygulanması için en gelişmiş püskürtme makinesi olarak kabul edilmektedir.

Birçok nedenle artık günümüzde insansız hava araçları (İHA’lar) sahada rahatlıkla kullanılabilmektedir. İHA’lar özellikle gelişmiş ülkelerde akıllı-hassas tarım amacıyla yaygın olarak kullanım yeri bulmuştur. Görüntü ve sensör sistemlerinin eklenmesi de İHA’ların potansiyelini artırmaktadır ve mükemmel hedef algılama sensörleri ve iyi bir taşıma sistemi ile gerekli alana doğru sprey uygulaması ile sprey kayması şeklinde sprey kaybını azaltmaktadır. Püskürtme uygulama teknolojilerindeki gelişmeler, bitkisel üretimi artırmakta ve tarladaki hastalık, yabancı ot ve böcekler üzerindeki pestisit etkinliğini artırmaktadır. Püskürtme kayması şeklinde sprey kaybı, hava etkileri, hedef tespiti ve akış nozulleri kontrol gibi problemler gelişmiş pestisit uygulama teknolojileri ile çözülmüştür. Ultra düşük hacimli püskürtücüler ve ince damlacık püskürtme nozullerı ile tankın yeniden doldurulması için zaman alan sorun azaltılmaktadır.

Aynı zamanda, genellikle son derece hassas ekipman veya mobil robotlar tarafından uygulanan mekanize püskürtme sistemi, pestisit uygulamasının istenilen zamanda ve yerde seçici olarak hedeflenmesini mümkün kılmaktadır. Bu gelişmiş püskürtme teknolojileri sadece işçilik maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda çevrenin korunmasında da etkilidir. Akıllı sistemlerin tamamında, sahada hassas operasyon için makine görüşü, spektral yansıma, uzaktan algılama vb. algılama teknolojisi kritik bir rol oynamaktadır. Günümüzde birçok araştırıcı uluslararası alanda bazen büyük bir işbirliği içinde bazende yaratıcı bir rakabetle tarla ve meyve bahçeleri için hassas püskürtme teknolojilerinin tasarımı, geliştirilmesi ve test edilmesi konusunda üzerinde deneysel çalışmalar yürütmektedir.

İleri püskürtme teknolojileri, çevreyi korumanın yanı sıra çiftçiler ve gıda üretimi için maliyetleri düşürmekte, ayrıca sürdürülebilir tarımsal hedefler kapsamında gelecekteki mahsul üretim gereksinimini göz önünde bulundurarak tasarlanmıştır. Bu amaçla mevcut teknoloji (4G LTE ve 5G hücresel) ürün izleme, pestisitlerin ve yabancı ot öldürücülerin hedef alan üzerindeki uygulamalarına yönelik geleneksel yöntemleri yüksek doğrulukla değiştirmektedir. Günümüzde artık insansız olarak ekiminden hasatına kadar tüm aşamalarında akıllı tarım teknikleri kullanılarak ürün yetiştirilmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir.