Здійснюємо моніторинг технологічних стресів озимих зернових колосових культур

Урожаї озимих культур в України стали в останні часи стратегічним надбанням, оскільки фінансове надходження, що вони забезпечують, є надважливою складовою в бюджеті держави. Багато різноманітних чинників впливають на морфо-фізіологічний стан рослинних насаджень, а значить і на обсяги цієї складової: виконання технологічних вимог, якість посівного матеріалу, погодні умови і, як виявилось, технологічні стреси… До стресів, на наш погляд, потрібно в першу чергу віднести післядію на рослину результатів хімізації (післядію гербіцидів).

    В 2017-2018 рр. кафедра автоматики і робототехнічних систем імені академіка І.І. Мартиненка сумісно із співробітниками кафедр агрохімії та якості продукції розпочала дослідження в новому для себе напряму - дистанційному моніторингові рослинних насаджень для раціонального використання добрив. З 2019 року сумісно із співробітниками кафедри інтегрованого захисту та карантину рослин дослідження були розширені для оцінки впливу стресів технологічного характеру, зокрема післядії гербіцидів на ріст і розвиток озимих культур, що суттєво збільшувало можливість керування врожаєм. Для цього в проєкті, що був здобутий за конкурсом в МОН України, застосували як традиційні, так і сучасні дистанційні методи моніторингу станів рослин за результатами спектрального аналізу. Активну участь у цій роботі бере і відомий вчений, професор М. Доля, адже саме за його ініціативи і була розпочата робота стосовно моніторингу стресів, обумовлених післядією гербіцидів. Зрозуміло, що інженери забезпечують при цьому сучасну математичну та технічну складові, а фахівці з агрохімії та захисту й карантину рослин – визначають критерії та якість оцінки за ними.
     Весна – важливий період вегетації озимих. Їхні стани в цей період формують основу врожайності. Важливо не пропустити критичні моменти. Тому 27.04.2020 р. були проведені моніторинги посівів пшениці озимої на стаціонарах агрономічної дослідної станції та виробничих площах навчально-дослідного господарства «Великоснітинське».
     Для дистанційного цифрового моніторингу та спектрального аналізу використали систему Slantrange у складі сучасного промислового коптеру DJI Matrice 600 та сенсора Slantrange 3p. Система Slantrange є інноваційною, розробленою саме під специфіку безпілотних літальних апаратів, оскільки дозволяє не лише враховувати зміни освітлення, а й ідентифікувати рослинні насадження. В умовах різноманіття типів та підтипів ґрунтів України зазначене робить таку систему універсальною. Для розрахунку вегетаційних індексів, а саме стрес-індексів, в програмному забезпеченні Slantview використовувався видимий спектр (канали зелений 550 та червоний 650 nm) та інфрачервоний (канали Re 710 та iR 850 nm).
     На знімку (рис. 1) зафіксовано перед польотну підготовку промислового коптера для моніторингу дослідного стаціонару.

Рис. 1. Налагодження системи: давній партнер кафедри АРС, представник Slantrange в Україні, директор компанії Техноопттрейдинг Каміл Алієв; доцент кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва Наталія Пасічник (відповідальний виконавець проекту); декан факультету захисту рослин, біотехнології та екології професор Микола Доля

     На знімку (рис. 2) демонструється обліт промисловим коптером в автоматичному режимі за заданими координатами посівів пшениці озимої в навчально-дослідному господарстві «Великоснітинське».

Рис. 2. Коптер в автоматичному режимі польоту над виробничим полем: М. Доля, Н. Пасічник, В. Лисенко (керівник проекту)

    Результати дистанційного цифрового моніторингу станів рослинних насаджень на стаціонарах та виробничих площах подано на рис. 3, 4. Їх аналіз дозволяє стверджувати, що стан рослин на стаціонарах, попри складні погодні умови, добрий і відповідає умовам експерименту, що продовжується уже протягом багатьом десятиліть.

Рис. 3. Розподіл вегетаційного індексу Stress на супутниковому знімку дослідного стаціонару, де інтенсивно зелений колір відповідає ділянкам з найкращими посівами пшениці озимої

Рис. 4. Розподіл вегетаційного індексу Stress на виробничих просівах пшениці озимої (ослаблені посіви корелюють з технологічними коліями пересування наземного обладнання, що є ознакою саме технологічного характеру стресу)

     На виробничих же площах, окрім складних погодніх умов проявився і технологічний стрес як результат післядії гербіцидів. Як покращити ситуацію – свою рекомендацію нададуть провідні фахівці.
    Переконуюсь уже багато разів, що непрості задачі управління складними біотехнічними об’єктами можуть бути вирішені лише багатопрофільними колективами, яких немало в нашому університеті.

В. Лисенко,
завідувач кафедри автоматики і робототехнічних систем
імені академіка І.І. Мартиненка