Застосування дистанційного зондування землі для дослідження вегетаційного розвитку гібридів соняшника за різних кліматичних умов зони Степу

Abstract

В останні 20 років в зоні Степу фіксується збільшення частоти кліматичних аномалій, зниження продуктивності опадів, збільшення частоти дефляційних процесів та рівня локальних ризиків змиву із полів посівів сільськогосподарських культур, порушення транспіраційних процесів та підвищення випаровуваності вологи у літно-осінній період, погіршення вологозабезпечення агроценозів. Тому перспективним напрямом аграрної науки є використання даних дистанційного зондування Землі для дослідження стану посівів на основі normalized difference vegetation index (NDVI). Зокрема, для прогнозування урожайності необхідно здійснити детальний аналіз сезонних змін значень вегетаційного індексу для верифікації кривих вегетації рослин за різними сценаріями їх вирощування, попередніх польових дослідження та фактичного обліку урожаю окремих сортів та гібридів. Дослідження розвитку та продуктивності різних гібридів соняшнику в природно-кліматичних умовах зони Степу України проводили в період 2019–2021 рр. Просторово-часова диференціація вегетації гібридів соняшнику визначалася на основі розрахунку NDVI за даними дешифрування космічних знімків Sentinel 2. Встановлено, що зміни кліматичних умов суттєво впливають на інтенсивність фотосинтетичних процесів, продукування хлорофілу та фенологічні фази рослин. Доведено, що у сухий рік (2020 р.) було скорочення тривалості фази цвітіння гібридів соняшника, зафіксовано низький рівень вегетаційного індексу NDVI у фазу утворення кошику (0,22–0,40) та фазу достигання (0,30–0,40). У середньовологий рік (2019 р.) в першій половині вегетації зафіксовано сприятливі умови розвитку рослин та позитивну реакцію на внесення багатофункціональних рістрегулюючих препаратів, а друга половина вегетації характеризувалася зниженням вологозапасу ґрунту та скороченням фази цвітіння гібридів соняшника. У вологий рік (2021 р.) зафіксовано пролонгацію фази цвітіння, високі значення вегетаційного індексу протягом усіх фенологічних фаз розвитку рослин, позитивна реакція на багатофункціональні рістрегулюючі препарати. Доведено ефективність застосування багатофункціональних рістрегулюючих препаратів. Їх внесення сприяло прибавці урожайності гібридів соняшника: у сухий рік – 1,5–11,7%, середньовологий – 4,5–11,5%, вологий рік – 4,5–28,2%. Спостерігалося зменшення споживання вологи рослинами у сухий рік – в межах 1,2–10,0%, середньовологий рік – 3,8–8,6%, вологий рік – 3,7–21,9%. Встановлена залежність реакції гібридів соняшника від пластичності гібрида до природно-кліматичних умов зони Степу гібрида та дії багатофункціональних рістрегулюючих препаратів. Отримані результати досліджень являються основою для прогнозування розвитку посівів гібридів соняшника з подальшим визначенням урожайності, що дозволяє встановити можливий рівень ефективності вирощування гібридів сільськогосподарськими виробниками у кліматичних умовах зони Степу

-

In the last 20 years, in the Steppe zone, have been recorded an increase of the climatic anomalies frequency, a decrease of the rain fall productivity, an increase of the deflation processes frequency and the level of local risks of washing away from the fields of agri cultural crops, disruption of the transpiration processes and an increase of moisture evaporation in the summer-autumn period, deteri oration of the moisture supply of agrocenoses. Therefore, a promising area of agricultural science is the use of remote sensing data to research the condition of crops based on the normalized difference vegetation index (NDVI). In particular, in order to forecast the crop yield, it is necessary to carry out a detailed analysis of seasonal changes in the values of the vegetation index to verify the vegetation curves of plants according to different scenarios of their cultivation, preliminary field research and actual accounting of the harvest of individual varieties and hybrids. Research of the development and productivity of various sunflower hybrids in the natural-climatic conditions of the Steppe zone of Ukraine was conducted in the period 2019–2021. Spatio-temporal differentiation of the vegetation of the sunflower hybrids was determined on the basis of the calculation of NDVI based on the data deciphered from the Sentinel 2 space images. It was determined that changes in climatic conditions significantly affect the intensity of photosynthetic processes, chlorophyll production and phenological phases of plants. It was proved that in a dry year (2020) there was a reduction in the duration of the flow ering phase of sunflower hybrids, a low level of the NDVI vegetation index was recorded in the phase of basket formation (0.22–0.40) and the phase of maturation (0.30–0.40). In the moderately wet year (2019), favorable conditions for plant development and a positive reaction to the introduction of multifunctional growth-regulatory preparations were recorded in the first half of the vegetation, while the second half of the vegetation was characterized by a decrease in soil moisture and a shortening of the flowering phase of sunflower hybrids. In the wet year (2021), a prolongation of the flowering phase, high values of the vegetation index during all phenological phases of plant development, and a positive reaction on the multifunctional growth-regulatory preparations were recorded. The effectiveness of the use of multifunctional growth-regulatory preparations has been proven. Their application contributed the increase in the crop yield of sunflower hybrids: in a dry year – 1.5–11.7%, in a moderately wet year – 4.5–11.5%, in a wet year – 4.5–28.2%. A decrease in moisture consumption by plants was observed in a dry year – in the range of 1.2–10.0%, in a moderately wet year – 3.8–8.6%, in a wet year – 3.7–21.9%. The dependence of the reaction of sunflower hybrids on the plasticity of the hybrid to the natural-climatic conditions of the Steppe zone and the action of multifunctional growth-regulatory preparations was determined. The obtained research results are the basis for forecasting the development of sunflower hybrid crops with further determination of crop yield, which allows establishing the possible level of efficiency of hybrids growing by agricultural producers in the climatic conditions of the Steppe zone.