Связь NDVI с фотосинтетической продуктивностью посевов озимой пшеницы

Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) могут быть использованы при оценке продуктивности озимой пшеницы для таких административно-территориальных единиц как район, почвенно-климатическая зона и край в целом, о чем свидетельствуют литературные источники. Такие исследования проводили по усредненным значениям вегетационных индексов достаточно большого количества измерений для отдельных полей на описываемой территории (район, агрозона, край). При этом происходит нивелирование влияния на рост и развитие растений сельскохозяйственных культур единичного посева сортовых и технологических особенностей, а так же почвенных и погодных условий.
Исследования проводили в 2012-2014гг. на производственных полях Ставропольского НИИСХ. Образцы отбирали в фазы весеннее кущение, трубкование, колошение, налив зерна и полная спелость. Повторность – 4-х кратная. С помощью сервиса VEGA Института Космических Исследований РАН были определены NDVI выбранных полей в даты, соответствующие датам отборов.
Результаты наших исследований показали, что существующая для всего Ставропольского края тесная взаимосвязь между продуктивностью озимой пшеницы и характеристиками динамики NDVI, для отдельных полей если и проявляется, то нестабильно, а зачастую она низка или вовсе ответствует.
В связи с этим, возникает необходимость рассмотрения механизмов связи вегетационного индекса, как объективной характеристики оптических свойств посева, с формированием его урожая. Так как фотосинтез является наиболее существенной частью продукционного процесса, то изучение влияния размеров и продолжительности функционирования ассимиляционного аппарата на NDVI растений является важным и актуальным направлением исследований в области использования данных дистанционного зондирования Земли в биологии и сельском хозяйстве.
Результаты наших исследований показали, что существует взаимосвязь между площадью ассимиляционной поверхности и вегетационным индексом NDVI посевов озимой пшеницы, которая оценивается коэффициентом корреляции равным 0,61 (в среднем за годы исследований). С улучшением условий выращивания Rcorr. снижается. Наиболее тесная и стабильная взаимосвязь между хлорофилловыми показателями растений озимой пшеницы и вегетационным индексом их посевов наблюдается в случае с относительным содержанием зеленых пигментов в единице биомассы, коэффициент корреляции составляет величину -0,86. С улучшением условий выращивания такая взаимосвязь снижается.
На основании полученных результатов, по аналогии с хлорофилловым фотопотенциалом, нами был рассчитан показатель, в формуле которого вместо относительного содержания зеленых пигментов в растениях использовали значения NDVI в соответствующие фазы развития озимой пшеницы. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что предложенный нами новый показатель фотосинтетической продуктивности растений (вегетационный фотосинтетический потенциал) с высокой степенью достоверности характеризует формирование урожая. Так в среднем за годы исследований коэффициент корреляции между зерновой продуктивностью и вегетационным фотопотенциалом посевов озимой пшеницы равен 0,71, а коэффициент аппроксимации для регрессионной модели взаимосвязи этих величин составиляет 0,56.