Агрометеорологічні умови та динаміка вегетаційних індексів пшениці озимої у Південному Степу України

Abstract

Мета. Комплексно оцінити агрометеорологічні умови вегетаційних періодів 2021–2025 рр. для пшениці ози-мої в умовах Південного Степу України та встановити закономірності динаміки вегетаційних індексів NDVI, NDRE і NDMI під впливом сезонної мінливості темпе-ратурного режиму, опадів і дефіциту вологи. Методи.Дослідження проведено на базі Навчально-науково-практичного центру Миколаївського національного аграрного університету. Використано метеорологічні дані автоматичної станції Pessl Instruments (iMETOS) за 2021–2025 рр. та супутникові дані Sentinel-2 SR Harmonized, оброблені в середовищі Google Earth Engine. Для оцінки стану посівів розраховано індекси NDVI, NDRE і NDMI та виконано їх порівняльний ана-ліз у взаємозв’язку з температурним режимом, кіль-кістю опадів і перебігом основних фенологічних фаз розвитку пшениці озимої. Результати. Встановлено істотні міжрічні відмінності агрометеорологічних умов, які визначали характер формування та сезонної дина-міки вегетаційних індексів. Найсприятливішими для розвитку рослин були вегетаційні періоди 2021–2022 та 2022–2023 рр., коли значення NDVI досягали 0,8–0,9, а NDRE – 0,6–0,7. Вегетаційний період 2023–2024 рр. характеризувався пригніченим осіннім розвитком і ком-пенсаторним весняним наростанням біомаси, тоді як у 2024–2025 рр. добрі умови осінньої вегетації не забез-печили тривалого весняного розвитку через холодну й відносно суху весну. Встановлено, що найбільш кри-тичним періодом розвитку водного стресу був червень, коли рослини переходили від фази колосіння до наливу зерна. Індекс NDMI найраніше реагував на погіршення водного режиму посівів і був найбільш чутливим індика-тором розвитку водного стресу, тоді як скорочення три-валості плато NDVI відображало обмеження реалізації продуктивного потенціалу посівів. Висновки. Динаміка вегетаційних індексів пшениці озимої тісно пов’язана з особливостями сезонного перебігу температурного режиму та зволоження. Вирішальне значення для фор-мування фізіологічного стану рослин мали умови весня-ного періоду, а найбільш критичним щодо розвитку вод-ного стресу був перехід від колосіння до наливу зерна. Індекс NDMI доцільно використовувати як ранній інди-катор водного стресу, тоді як комплексне застосування NDVI, NDRE і NDMI забезпечує ефективний моніторинг стану посівів, а скорочення тривалості плато NDVI може бути використане як індикатор обмеження реалізації продуктивного потенціалу озимої пшениці.

-

Objective. To comprehensively assess the agrometeor-ological conditions of the 2021–2025 growing seasons for winter wheat in the Southern Steppe of Ukraine and to iden-tify the patterns of NDVI, NDRE, and NDMI vegetation index dynamics under seasonal variations in temperature, pre-cipitation, and water deficit. Methods. The study was con-ducted at the Educational, Scientific and Practical Center of Mykolaiv National Agrarian University. Meteorological data from the Pessl Instruments (iMETOS) automatic weather station for 2021–2025 and Sentinel-2 SR Harmonized satellite imagery processed in the Google Earth Engine environment were used. NDVI, NDRE, and NDMI were calculated to assess crop conditions, and their dynamics were comparatively analyzed in relation to air temperature, precipitation, and the main phenological growth stages of winter wheat. Results. Significant interannual differences in agrometeorological conditions were found to determine the formation and seasonal dynamics of vegetation indices. The 2021–2022 and 2022–2023 growing seasons were the most favorable for crop development, with NDVI reaching 0.8–0.9 and NDRE 0.6–0.7. The 2023–2024 season was characterized by suppressed autumn growth followed by compensatory biomass accumulation in spring, whereas the favorable autumn conditions of 2024–2025 did not ensure prolonged spring development because of a cold and relatively dry spring. June was identified as the most critical period for the development of water stress during the transition from heading to grain filling. NDMI responded earliest to deterioration of crop water status and proved to be the most sensitive indicator of water stress, whereas the shortening of the NDVI plateau indicated limitations in the realization of the crop productivity potential. Conclusions.The dynamics of winter wheat vegetation indices are closely associated with seasonal temperature and moisture condi-tions. Spring weather conditions played a decisive role in determining crop physiological status, while the transition from heading to grain filling was the most critical period for water stress development. NDMI is recommended as an early indicator of crop water stress, whereas the combined use of NDVI, NDRE, and NDMI provides effective crop monitoring, and the shortening of the NDVI plateau may serve as an indicator of limitations in the realization of win-ter wheat productivity potential.