На опытных полях Северокавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства Владикавказского научного центра РАН (СКНИИГПСХ ВНЦ РАН) впервые в условиях лесостепной зоны региона содержание хлорофилла в растениях сои начали определять с помощью фотоспектрометра. Эксперимент проводился в содружестве с коллегами из Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (НТЦ УП РАН). Соглашение о сотрудничестве в области высоких технологий между двумя научными организациями было подписано в 2022 году. Оно предусматривает интеграцию современных инженерных решений, технологий и вычислительной техники в сельском хозяйстве. И вот разработки учёных уже можно использовать на практике.

Состояние посевов на больших площадях отслеживается с помощью современных оптических приборов. В частности, в зеленой массе определяется уровень органического пигмента — хлорофилла. Его содержание — это индикатор состояния экосистемы, позволяющий замечать происходящие в ней процессы на их ранних стадиях. Эти данные помогают аграриям в определении сроков полива и внесения удобрений, что в конечном итоге способствует росту рентабельности сельскохозяйственного производства.

«Раньше для того, чтобы выяснить потребность возделываемых культур в минеральных удобрениях, мы использовали контактные методы: шли в поле, собирали с разных участков листья, приносили в лабораторию, проводили подготовку проб, с помощью фотоспектрометра получали данные о некоторых параметрах исследуемых растений, — рассказывает директор СКНИИГПСХ ВНЦ РАН доктор биологических наук Сослан Козырев. — Это требовало больших затрат времени и средств, и эти затраты росли пропорционального площади посевов».

Современная альтернатива традиционным методам — неразрушающий ускоренный метод измерения хлорофилла, каротиноидов и антоцианов на основании спектрального анализа растений. При этом целостность растений сохраняется. Кроме того, анализ можно проводить как в полевых, так и в лабораторных условиях. Сотрудничество с НТЦ УП РАН открывает нам возможность внедрения современных инженерных и цифровых решений в растениеводстве.
Объектом для исследований были выбраны семь сортов сои различной скороспелости, один из которых — сорт «Иристон» — результат селекционной работы ООО «Ир-Агро». Остальные сорта — из коллекции краснодарских коллег.

«То, что здесь не один, а несколько сортов сои и они находятся на различной стадии созревания, помогает нам показать, насколько эффективно работает наша система, — рассказывает научный сотрудник лаборатории акустооптической спектроскопии НТЦ УП РАН Анастасия Гурылева. — Кроме съёмки с помощью современных приборов на этапе экспериментальной апробации мы обязательно прибегаем к методу анализа состояния листьев в лабораторных условиях. Этим методом пользуются аграрии до сих пор, он считается эталонным. Соотносим данные двух видов исследований, чтобы подтвердить: предложенный нами метод точен, отражает текущее состояние зелёной массы, соответственно, он перспективен для решения современных задач земледелия. Когда мы его доработаем, рутинные трудоемкие лабораторные анализы можно будет свести к минимуму, а данные о растениях — получать с помощью всего одного-двух снимков, быстро и непосредственно на поле».

По мнению заведующего лабораторией акустооптической спектроскопии НТЦ УП РАН Александра Мачихина, оперативное и бесконтактное картирование содержания пигментов в листьях растений позволит радикально повысить эффективность (скорость, производительность и т. д.) мониторинга их физиологического состояния. Дальнейшее развитие отечественных аппаратно-программных средств на основе этого подхода и их техническое совершенствование будут способствовать реализации стратегии точного адаптивного земледелия, что критически важно в современных условиях, учитывая огромность площадей сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации.

Источники: Поиск, НТЦ КП РАН.

Текст: Ирина Чибирова, пресс-секретарь ВНЦ РАН.