Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Пшеница – это основная зерновая культура, распространенная во многих странах мира. Наиболее перспективным решением проблемы мониторинга заболеваний агроценозов пшеницы является разработка дистанционных методов диагностики состояния посевов с использованием спектральной аппаратуры. Однако, развитие данных методов осложняется целым рядом нерешенных научно-методических задач, среди которых выделяется вопросы ранней диагностики развития патогенов, точное выявление конкретного заболевания в полевых условиях, когда наблюдается одновременное влияние нескольких факторов стресса, а также влияние фактора сорта на спектральные характеристики культурных посевов. Поэтому изучение влияния генотипа растения-хозяина на спектральную отражательную способность посевов, с учетом изменчивости биохимических параметров растений, подвергающихся заражению патогеном, является одним из ключевых направлений в разработке прецизионных методов мониторинга фитосанитарного состояния пшеничных агроценозов. Согласно плану исследований был заложен эксперимента с посевами разных сортов озимой пшеницы, выращенных в условиях теплицы. С целью создания инфицированного фона осуществлялось заражение растений пшеницы спорами патогенов желтой ржавчины (Puccinia striiformis West.) и желтой пятнистости (Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler). по специальной методике. По результатам спектрометрических измерений получены экспериментальные данные спектральных характеристик разных по восприимчивости к болезням сортов озимой пшеницы. Сравнительный анализ спектральных сигнатур показал, что разные сорта озимой пшеницы характеризуются значительным отличием отражательной способности, т. е. наблюдается сильное влияние фактора сортовых особенностей растений. Однако, несмотря на влияние фактора сорта, характер были выявлены схожие изменения спектральных характеристик, вызванные воздействием развития отдельных патогенов. Так, было установлено, что основным отличием растительных образцов, пораженных желтой ржавчиной (P. striiformis West.), является более высокий показатель отражательной способности в ближнем инфракрасном диапазоне 800-1200 нм. В то время как образцы, пораженные желтой пятнистостью (P. tritici-repentis (Died.) Drechsler), выделялись увеличением показателя коэффициента спектральной яркости на красном участке видимого спектрального диапазона 580-700 нм. Результаты биохимического анализа листьев, собранных с растений озимой пшеницы, выращенных в условиях теплицы, во многом подтвердили данные спектрометрических измерений. Согласно полученным данным показатели концентрации и содержания хлорофиллов а и б у отдельных сортов также значительно отличаются . Так у контрольных образцов сорта Алексеич общая концентрация хлорофилла составила 25,368 мкг/мл, общее содержание на 1 гр. листвы 141,438 мкг, а у сорта Юка 19,480 и 99,525 соответственно. Для обоих сортов наблюдается общая тенденция уменьшения содержания хлорофилла с увеличением уровня развития болезней. На основе полученных данных был проведен анализ, направленный на изучение корреляционной взаимосвязи между показателями уровней развития болезней, содержания хлорофилла и спектральных характеристик исследуемых сортов озимой пшеницы. По результатам данного анализа было установлено, что наиболее выраженная корреляционная взаимосвязь показателями содержания хлорофилла и спектральных характеристик исследуемых растительных образцов наблюдалась для патогенов, которые превалировали по уровню развития на конкретном сорте. Для образцов сорта Алексеич эта взаимосвязь проявлялась с показателями уровня преобладающей по развитию желтой пятнистости (P. tritici-repentis (Died.) Drechsler) в спектральных каналах 550 и 600 нм, а также по значениям спектральных вегетационных индексов NDVI, NDVI2, GNDVI, Clgreen, PSSRa, PSSRb, ARI и CRI700. Для желтой ржавчины (P. striiformis West.) высокий уровень статистически значимой корреляционной взаимосвязи со спектральными характеристиками и содержанием хлорофилла исследуемых растительных образцов проявился только в спектральном канале 790 нм. Также для данного патогена был выявлен средний уровень корреляции по значениям спектральных вегетационных индексов Clred edge, MTCI, MCARI, NDRE и ND550. Образцы сорта Юка, который характеризовался высокой поражаемостью желтой ржавчиной (P. striiformis West.) соответственно характеризовались выраженной корреляцией с уровнем развития данного патогена. Исходя из результатов анализа можно предположить, что содержание хлорофиллов a и b в исследуемых образцах растений озимой пшеницы коррелировали с показателями развития болезней, имеющих преобладающее влияние в составе патогенного фона, которое определялось не только уровнем внешних признаков развития патогена, но и его биологической активностью. Проведена оценка возможности дифференциации посевов озимой пшеницы с разным уровнем развития болезней по спектральным диапазонам 350-700, 700-740, 740-1350 и 1450-1800 нм, а также по переменным значениям спектральных вегетационных индексов, отражающих содержание хлорофилла. Результаты сравнительного апостериорного анализа показали значительную дифференциацию спектральных характеристик исследуемых образцов сортов озимой пшеницы по уровню развития болезней и позволили подтвердить достоверность их различий. Так, для желтой пятнистости (P. tritici-repentis (Died.) Drechsler) порог разделимости спектров составил порядка 4-5 %, для желтой ржавчины (P. striiformis West.) примерно 1 %. Преобразование спектральных характеристик в значения вегетационных индексов содержания хлорофилла позволила значительно улучшить разделимость образцов по уровням развития болезней. Растительные образцы сорта Алексеич дифференцировались по уровню развития желтой пятнистости (P. tritici-repentis (Died.) Drechsler) в спектральном диапазоне 350-700 нм Наилучшая разделимость спектральных признаков проявилась по значениям вегетационных индексов GNDVI, Clgreen, PSSRa, PSSRb и ARI. Спектральные характеристики контрольных образцов сорта Алексеич удалось отделить от образцов с единичным поражением желтой ржавчины (P. striiformis West.) (≤0,5 %) при их преобразовании в вегетационные индексы NDVI, Clgreen, PSSRa, PSSRb и ARI. Спектральные характеристики растительных образцов сорта Юка разделялись по уровню развития желтой пятнистости (P. tritici-repentis (Died.) Drechsler) во всех выделенных спектральных диапазонах (350-700, 700-740, 740-1350 и 1450-1800 нм) но наилучшая дифференциация выявилась по значениям вегетационного индекса Clgreen. По уровням развития желтой ржавчины (P. striiformis West.) растительные образцы данного сорта дифференцировались в спектральном диапазоне 350-700 нм.