2021 год, № 93
УДК: 629.786.2:632ГРНТИ: 34.05.25
ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАСТЕНИЙ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ, ИНФИЦИРОВАННЫХ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ БОЛЕЗНЕЙ
Озимый ячмень является важной кормовой культурой, которая подвержена воздействию комплекса фитопатогенов: Pyrenophora teres Drechsler, Cochliobolus sativus (S. Ito & Kuribayashi) Drechs. ex Dastur, Puccinia hordei G. H. Otth.), Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei Marchal и др. Эффективные мероприятия по защите культуры во многом зависят от возможности ранней диагностики инфекции и источников ее происхождения. Целью данных исследований являлось изучение спектральных характеристик посевов озимого ячменя, пораженных экономически значимыми возбудителями болезней, на основе анализа данных наземного спектрометрирования. Исследования проводились в 2020 году на опытном поле ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений» г. Краснодар. В работе анализируются основные особенности спектральных характеристик четырех сортов озимого ячменя, которые характеризуются разной степенью устойчивости к листостебельным болезням. На тестовых участках с посевами ячменя были созданы искусственный и естественный инфекционные фоны экономически значимых патогенов ячменя: сетчатой и темно-бурой пятнистостей, мучнистой росы и карликовой ржавчины. Начиная с момента прохождения патогенами прогнозируемого периода инкубации, проводились регулярные спектрометрические измерения посевов озимого ячменя в диапазоне электромагнитного излучения от 350 до 2500 нм со спектральным разрешением 1-10 нм. Первые значимые изменения спектральных характеристик исследуемых растительных фонов проявились в виде снижения показателей коэффициента спектральной яркости (КСЯ) в ближнем инфракрасном диапазоне спектра 800-1200 нм на момент проявления первых признаков болезней. Проанализирован характер изменения отражательной способности исследуемых растительных фонов в сопоставлении со степенью развития патогенов. Установлено, что по многовременным данным наземного спектрометрирования возможно детектировать изменения состояния посевов озимого ячменя на ранних стадиях развития болезней.Ключевые слова: Спектральные характеристики, озимый ячмень, наземное спектрометрирование, болезни ячменя, ранняя диагностика.
DOI: 10.21515/1999-1703-93-111-121
Литература:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Есипенко, Л. П. Прогноз в защите растений: учеб. пособие / Л. П. Есипенко, А. С. Замотайлов, А. И. Белый. - Краснодар : КубГАУ, 2019. - 202 с.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Статистические данные продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных наций. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://faostat3.fao.org/browse/Q/*/E (дата обращения 25.05.2020).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Авторы:
- Данилов Роман Юрьевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
- Кремнева Оксана Юрьевна, канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений».
- Пачкин Алексей Александрович, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений».