Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
528.854
631.527
It was revealed that the ClGreen index on pea crops takes the highest values during the flowering period – the beginning of fruit formation. An average negative correlation is determined with the resistance to lodging during the flowering period – the beginning of fruit formation of the crop. With the length of plants during harvesting, the conjugacy during the periods of development, flowering, and the beginning of fruiting is positive and takes negative values closer to the ripening period, and is also interpreted as average under conditions of sufficient moisture during the growing season and is weak in arid conditions.
ClGreen index, peas, growing season, correlation, breeding samples
Актуальность. С целью мониторинга состояния посевов сельскохозяйственных культур возможно использование БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) [1, 2]. Способность беспилотных летательных аппаратов выполнять съемку на малых высотах позволяет получать данные со сверхвысоким пространственным разрешением. Это дает возможность использовать их для оценки состояния и развития сельскохозяйственных культур, планировании их урожайности.
Возможность применения беспилотных технологий для прогнозирования продуктивности сельскохозяйственных посевов ранее была подтверждена рядом исследований [3, 4]. Цифровой мониторинг показателей агроэкосистем проводится на основе оценки вариабельности посевов по вегетационным индексам, с помощью аэрофотосъемки на мультиспектральную и другие виды камер [5].
Наиболее приемлемые периоды для определения коэффициента ClGreen на посевах гороха и его связь с основными сортовыми признаками изучена недостаточно, чем вызвана актуальность проводимых исследований.
Целью проведенных исследований являлось выявление характера и величины корреляционной связи рассчитанного на основании мультиспектральной съемки вегетационного индекса ClGreen со следующими селекционно-важными параметрами гороха: устойчивость к полеганию и длина растений в период уборки, а также установление наиболее приемлемых для проведения мультиспектральной съемки периода развития растений культуры Pisum sativum L.
Условия. Исследования проводились в 2022 – 2023 годах на полях Красноярского НИИСХ, в питомнике конкурсного сортоиспытания лаборатории селекции гороха.
В работе использовали относительный индекс хлорофилла ClGreen, являющийся показателем фотосинтетической активности растительного покрова [6]. Наибольшие значения индекса ClGreen коррелируют с наибольшим содержанием хлорофилла в листьях растений. Индекс ClGreen рассчитывали по формуле [7]:
где GREEN – отражение в зелёной области спектра; NIR – отражение в ближней инфракрасной области спектра.
Объекты и методы. Объектом исследования являлись образцы Pisum sativum L. Определялось изменение индекса на посевах гороха в течение вегетационного периода, а также корреляционная зависимость показателя индекса ClGreen c устойчивостью к полеганию и длиной растений при уборке.
Исследования проводились в 2022 – 2023 годах. 2022 год характеризовался как умеренно увлажненный (ГТК = 1,04), вегетационный период 2023 г. в целом характеризовался как засушливый (ГТК=0,82). На засушливость вегетационного периода 2023 года сказалось преимущественно недостаточное увлажнение июня и августа (табл. 1).
Таблица 1. Условия тепло- и влагообеспечения периода вегетации.
|
Года |
Сумма осадков, мм |
||||
|
май |
июнь |
июль |
август |
сумма |
|
|
2022 |
15,00 |
75,00 |
49,00 |
65,00 |
204,00 |
|
2023 |
40,00 |
42,00 |
49,00 |
30,00 |
161,00 |
|
Температура, °С |
среднее |
||||
|
2022 |
9,40 |
18,60 |
20,10 |
18,10 |
16,55 |
|
2023 |
10,40 |
17,07 |
19,10 |
15,70 |
15,57 |
Обсуждение результатов. Засушливые условия 2023 года отразились на графике индекса ClGreen. Формы кривых 2022 и 2023 года имеют подобную форму, главным отличительным критерием является разница в величине интеграла данных кривых. Максимальное значение индекс в 2022 году принимал в первой декаде июля, в 2023 году – в последней декаде июля, начале августа. В результате проведенных исследований установлено, что наибольшее значение индекс принимал в период цветения – начало плодообразования культуры (рис. 1).
Рис. 1. Изменение значений вегетационного индекса ClGreen в течение периодов вегетаций 2022 и 2023 гг.
Максимальная сопряженность индекса с устойчивостью к полеганию образцов гороха посевного также выявлена в период цветения – начала плодообразования культуры, когда растения наиболее развиты. В 2022 году цветение культуры продолжалось в период с 27 июня по 17 июля, при этом дата полного цветение приходилась на 5 июля, в 2023 г. цветение культуры продолжалось с 7 по 17 июля, с датой наиболее выраженного цветения по всем образцам приходящегося на 10 июля. В 2022 году созревание отмечалось 14 августа, в 2023 г. 9 августа. С устойчивостью к полеганию в период вегетации определена отрицательная корреляция с наиболее значимым индексом 2022 года (r = -0,536) 11 июля, 2023 года (r = -0,563) 28 июля – среднеотрицательная зависимость.
С длиной растений в период цветения – начала плодообразования корреляция была положительной, однако к периоду созревания корреляционная зависимость становилась отрицательной. В наиболее влагообеспеченный 2022 год, когда растения характеризовались большей длинной, по сравнению с 2023 годом, диапазон разницы корреляционной зависимости являлся более значительным, он изменялся от среднего положительного 0,499 (5 июля) до среднего отрицательного -0,346 (17 августа), в то время как корреляционная зависимость 2023 года определялась как слабая (рис. 2).
Рис. 2. Корреляция индекса с устойчивостью к полеганию и длиной растений при уборке.
Заключение. Таким образом, наибольшие значения индекса ClGreen на посевах гороха было выявлено в период цветения – начало плодообразования культуры.
В период цветения – начало плодообразования культуры с устойчивостью к полеганию определялась средняя отрицательная корреляция.
С длиной растений корреляция была положительной и принимала отрицательные значения ближе к периоду созревания, а также являлась средней в условиях достаточного увлажнения вегетационного периода и слабой в засушливых условиях.
1. Zubarev, Yu., Fomin, D., Chaschin, A., Zabolotnova, M. (2019). Ispol'zovanie bespilotnyh letatel'nyh apparatov v sel'skom hozyaystve. Vestnik Permskogo federal'nogo issledovatel'skogo centra, (2), 47-51. - DOIhttps://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.5 EDN: https://elibrary.ru/TITLEP
2. Cuaran Jose, Leon Jose. Crop Monitoring using Unmanned Aerial Vehicles: A Review // Agricultural Reviews. 2021. 42(2): 121-132. DOI:https://doi.org/10.18805/ag.R-180
3. Rogachev A. F. Melihova E. V., Belousov I. S. Issledovanie razvitiya i produktivnosti sel'skohozyaystvennyh kul'tur s primeneniem bespilotnyh letatel'nyh apparatov // Izvestiya NV AUK. 2019. 4(56). R. 329-339. - DOI:https://doi.org/10.32786/2071-9485-2019-04-38. EDN: https://elibrary.ru/VQAVIV
4. Kozhuhova E.V., Botvich I.Yu., Emel'yanov D.V., Oreshnikova O.P. Primenenie bespilotnyh tehnologiy dlya analiza tehnologichnosti i urozhaynosti goroha // V sbornike: Rol' agrarnoy nauki v obespechenii prodovol'stvennoy bezopasnosti Sibiri. Materialy vserossiyskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. Krasnoyarsk, 2022. S. 77-81. - DOI:https://doi.org/10.52686/9785604525029_77 EDN: https://elibrary.ru/KUJDSN
5. Olenin O.A. Zudilin, S.N., Osorgin, Yu.V. Cifrovoy monitoring pokazateley agroekosistem na osnove kosmicheskih i bespilotnyh // Permskiy agrarnyy vestnik. 2019. № 3 (27). S. 53-61. EDN: https://elibrary.ru/LWKWJO
6. Moran J.A., Mitchell A.K., Goodmanson G., Stockburger K.A. Differentiation among effects of nitrogen fertilization treatments on conifer seedlings by foliar reflectance: a comparison of methods // Tree Physiol. 2000. V. 20. P. 1113–1120.
7. Informativnost' spektral'nyh vegetacionnyh indeksov dlya ocenki zasorennosti posevov sel'skohozyaystvennyh kul'tur po nazemnym i sputnikovym dannym / T. I. Pis'man, M. G. Erunova, I. Yu. Botvich [i dr.] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2021. № 3. S. 55-66. - DOIhttps://doi.org/10.31857/S0205961421030076. EDN VAKKWD.
