Труды Кубанского государственного аграрного университета
    

    <<<  Back

    2021, № 93

    UDC: 629.786.2:632
    GSNTI: 34.05.25

    Study of spectral characteristics of winter barley plants infected with economically significant diseases pathogens

    Winter barley is an important forage crop exposed to a complex of phytopathogens: Pyrenophora teres Drechsler, Cochliobolus sativus (S. Ito & Kuribayashi) Drechs. ex Dastur, Puccinia hordei G. H. Otth.), Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei Marchal, etc. Effective measures to protect culture largely depend on the possibility of early infection diagnosis and its origin sources. The purpose of this research was to study the spectral characteristics of winter barley crops affected by economically significant pathogens based on the analysis of ground-based spectrometry data. The research was conducted in 2020 at the experimental field of the Federal Research Center for Biological Plant Protection in Krasnodar. The paper analyzes the main features of the spectral characteristics of four varieties of winter barley, characterized by varying degrees of resistance to leaf-stem diseases. Artificial and natural infectious backgrounds of economically significant pathogens of barley were created on test plots with barley crops: reticulated and dark brown spots, powdery mildew and dwarf rust. Since the passage of the predicted incubation period by pathogens, regular spectrometric measurements of winter barley crops were carried out in the electromagnetic radiation range from 350 to 2500 nm with a spectral resolution of 1-10 nm. The first significant changes in the spectral characteristics of the studied plant backgrounds manifested in the form of a decrease in the spectral brightness coefficient (CX) in the near infrared range of the spectrum of 800-1200 nm at the time of the diseases first signs. The nature of the change in the reflectivity of the studied plant backgrounds is analyzed in comparison with the degree of development of pathogens. The possibility to detect changes in the state of winter barley crops at the early stages of disease development based on multi-time ground-based spectrometry data has been established
    Keywords: Spectral characteristics, winter barley, ground spectrometry, barley diseases, early diagnosis.
    DOI: 10.21515/1999-1703-93-111-121

    References:

    1. Абросимов, А. В. Перспективы применения данных ДЗЗ из космоса для повышения эффективности сельского хозяйства в России / А. В. Абросимов, Б. А. Дворкин // Геоматика. 2009. - № 4. - С. 45-49.
    2. Анпилогова, Л. К. Методы создания искусственных инфекционных фонов и оценки сортообразцов пшеницы на устойчивость к вредоносным болезням (фузариозу колоса, ржавчинам, мучнистой росе) / Л. К. Анпилогова, Г. В. Волкова // - Краснодар ВНИИБЗР, РАСХН, 2000. - 28 с.
    3. Волкова, Г. В. Фитосанитарное состояние посевов ячменя озимого в Краснодарском крае и республике Адыгея в предуборочный период / Г. В. Волкова, А. В. Данилова, Л. Н. Шуляковская и др. // Таврический вестник аграрной науки. 2021. - № 1 (25). - С. 50-63.
    4. Гурова, Т. А. Спектральные характеристики сортов пшеницы при биотическом стрессе / Т. А. Гурова, Д. Н. Клименко, О. С. Луговская, и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. - Т. 33. - № 10. - С. 71-75.
    5. Данилов, Р. Ю. Разработка прецизионных технологий фитосанитарного мониторинга агроэкосистем на основе использования данных дистанционного гиперспектрального зондирования Земли / Р. Ю. Данилов, В. Я. Исмаилов, В. А. Третьяков и др. // Достижения науки и техники АПК. - 2018. - Т. 32. - № 10. - С. 82-86.
    6. Данилов, Р. Ю. Общая методика и результаты наземных гиперспектральных исследований сезонного изменения отражательных свойств посевов сельскохозяйственных культур и отдельных видов сорных растений / Р. Ю. Данилов, О. Ю. Кремнева, В. Я. Исмаилов, и др. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. - № 1. - С. 113-127.
    7. Данилова, А. В. Оценка устойчивости перспективных сортообразцов озимого ячменя к комплексу листовых болезней в разные фазы вегетации растения / А. В. Данилова, И. Л. Астапчук, Г. В. Волкова, и др. // В сб. Научное обеспечение производства сельскохозяйственных культур в современных условиях. - Краснодар: - 2016. - С. 85-88.
    8. Есипенко, Л. П. Прогноз в защите растений: учеб. пособие / Л. П. Есипенко, А. С. Замотайлов, А. И. Белый. - Краснодар : КубГАУ, 2019. - 202 с.
    9. Есипенко, Л. П. Амброзия полыннолистная как сорное растение модульной организации / Л. П. Есипенко, А. Т. Подварко, А. И. Белый, Е. А. Перебора // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Вып. - № 1(82). - Краснодар, 2020. - С. 68-72.
    10. Репко, Н. В. Посевные площади и урожайность озимого ячменя в основных регионах возделывания / Н. В. Репко, Е. В. Смирнова, А. С. Коблянский // Научный журнал КубГАУ. 2015. - № 112. - С. 1-11. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/posevnye-ploschadi-iurozhaynost-ozimogo-yachme-nya-v-osnovnyh-regionah-vozdelyvaniya (дата обращения 21.05.2020).
    11. Кочубей, С. М. Спектральные свойства растений как основа методов дистанционной диагностики / С. М. Кочубей, Т. М. Шадчина, Н. И. Кобец // - Киев. Наукова думка, 1990, - 134 с.
    12. Кравцов, С. Л. Анализ спектральных каналов для дистанционного мониторинга состояния растительности (по зарубежным публикациям) / С. Л. Кравцов, Д. В. Голубцов, Е. Н. Лисова // Исследование Земли из космоса. 2013. - № 1. - С. 79-91.
    13. Михайленко, И. М. Методы обнаружения сорняков, болезней и вредителей растений по данным дистанционного зондирования / И. М. Михайленко, И. В. Воронков // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т.13. - № 3. - С. 72-83.
    14. Пикушова, Э. А. Концепция интегрированной системы защиты растений от вредных организмов (сорные растения: вредоносность, биоразнообразие, биология, ассортимент гербицидов): учеб. пособие / Э. А. Пикушова, В. П. Василько, А. И. Белый. - Краснодар: КубГАУ, 2020. - 137 с.
    15. Соколов, Ю. Г. Разработка технологии обнаружения очагов ржавчинных болезней пшеницы / Ю. Г. Соколов, В. Т. Садковский, О. Ю. Кремнева, и др. // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. - № 12-2 (78). - С. 29-33.
    16. Статистические данные продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных наций. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://faostat3.fao.org/browse/Q/*/E (дата обращения 25.05.2020).
    17. Федоренко, В. Ф. Перспективные технологии диагностики патогенов сельскохозяйственных растений / В. Ф. Федоренко, Н. П. Мишуров, Л. А. Неменущая // Науч. аналит. обзор: - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. - 68 с.
    18. Dubin H. J., Van Ginkel M. The status of wheat disease and disease research in warmer areas / H. J. Dubin, M. Van Ginkel // A proceeding of the international conference "Wheat for the non-traditional warm areas". Mexico: CIMMYT, 1991. - P. 125-145.
    19. Joshi, A. K. Wheat improvement in India: present status, emerging challenges and future prospects / A. K. Joshi, B. Mishra, R. Chatrath, et al. // Euphytica. 2007. Vol. 157. - P. 431-446. DOI: 10.1007/s10681-007-9385-7.
    20. McLean, M. S. Epidemiology and control of spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata) of barley: a review / M. S. McLean, B. J. Howlett, G. J. Hollaway // Crop Pasture Sci. 2009. Vol. 60. - P. 303-315. DOI: 10.1071/CP08173.
    21. Momeni, H. Race identification of Pyrenophora tritici-repentis in Iran. Journal of Plant Pathology / H. Momeni, R. Aboukhaddour, M. Javan-Nikkhah, M. Razavi, M.R. Naghavi, Akhavan and A., S.E. Strelkov. 2014, No 96 (2). - P. 287-294 DOI: 10.4454/JPP.V96I2.036.
    22. Park, R. F. Leaf rust of cultivated barley: pathology and control / R. F. Park, P. G. Golegaonkar, L. Derevnina, et al. // Annual Review of Phytopathology. - 2015. - Vol. 53 (1). - P. 565-589. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080614-120324.
    23. Peterson, R. F. Diagrammatic scale for stimating rust intensity onleaves and stems of cereals / R. F. Peterson, A. B. Cempbell, A. E. Hannah // Canad. J. Rev. 1948. No. 26. - P. 495-500.
    24. Rumpf, T. Early detection and classification of plant diseases with support vector machines based on hyperspectral reflectance / T.Rumpf, A. K. Mahlein, U. Steiner, et al. // Comput. Electron. Agric. 2010. - № 74 (1). - P. 91-99. DOI: org/10,1016/bs.agron.2020.03.001.
    25. Van der Merwe D. Chapter One - Drones in agriculture / D. Van der Merwe, D. R. Burchfield, T. D. Witt, K. P. Price, et al. // Advances in Agronomy. 2020. Vol. 162. - P. 1-30. DOI: org/10,1016/bs.agron. 2020.03.001.

    Authors:

    1. Danilov Roman Yurievich, Phd in Biology, art. scientific. employee, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Center for Biological Plant Protection".
    2. Kremneva Oksana Yurievna, Phd in Biology, led. scientific. employee, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Center for Biological Plant Protection".
    3. Pachkin Aleksey Aleksandrovich, Phd in Biology, art. scientific. employee, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Center for Biological Plant Protection".

    © 2010-2021 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»

    Телефон: +7(861)244-32-47.

    Зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия, свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-21434 от 30 июня 2005 г.