Метод дистанционной оценки процессов возникновения и развития болезней яровой пшеницы на основе данных ДЗЗ в условиях Северного Казахстана.

Анализ состояния посевов зерновых культур по спутниковым данным проведен по ретроспективным данным. Для характеристики растительности по данным дистанционного зондирования из космоса использован вегетационный индекс NDVI. Метод его расчета базируется на различии отражательной способности зеленой биомассы в видимом (VIS) и ближнем инфракрасном (NIR) диапазонах спектра. Нормализованный дифференциальный вегетационный индекс NDVI вычисляется по формуле NDVI = (NIR – VIS) / (NIR + VIS). В результате многочисленных экспериментов исследователями показано, что значения NDVI хорошо коррелируют с такими характеристиками растительного покрова, как индекс площади листьев, коэффициент проективного покрытия и чистая первичная продуктивность.
С увеличением значений перечисленных параметров растут и значения NDVI, но зависимость эта линейна только в определенном интервале. Уже при содержании хлорофилла выше 3-5 мг/см2 и индексе площади листового покрытия выше 4-5 наблюдается эффект насыщения NDVI . Однако этот эффект нетипичен для условий неполивного земледелия в северном Казахстане.
Методы оценки состояния растительности на основе индексов вегетации достаточно просты и эффективны. Для корректного их использования в конкретных регионах требуется адаптация к местным природным и погодным условиям, что подразумевает уточнение диапазонов изменения, области насыщения спектральных характеристик растительного покрова, оценка влияния атмосферы и выбор способа ее коррекции и т.д. В настоящем исследовании изучены спектральные характеристики посевов зерновых культур в различной степени пораженных грибными болезнями. Анализ вегетационных индексов был проведен для влажных зон, характеризующихся в июле месяце значениями ГТК больших 1.0 и наибольшим количеством (более 20) суток с повышенной влажностью воздуха свыше 65%. По результатам анализа можно отметить несколько особенностей в динамике вегетационного индекса. Пораженные септориозом растения- это слабый рост зеленой массы в июле и резкое уменьшение значений индекса NDVI в первой декаде августа, когда зерновые посевы на севере Казахстана еще находились в фазе колошение – цветение или начало молочной спелости. Очевидно, это связано с уменьшением площади зеленого листового покрытия, уменьшением фотосинтетической активности.
Ретроспективный анализ вегетационных индексов в зонах со слабой, умеренной, сильной и очень сильной (эпифитотий) пораженностью зерновых культур ржавчиной и пятнистостями листьев за 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2008, 2009, 2011 годы показал аналогичные закономерности сезонного изменения индекса NDVI. Так, в зонах слабой и умеренной степенью пораженности грибковыми болезнями зерновых культур в 1999, 2003,2008, 2009 годах отмечается увеличение значений вегетационного индекса до 0,5 и выше в июле месяце и постепенное уменьшение до 0,4 в августе. Однако в динамике вегетационного индекса 2000, 2001, 2011 годов, когда наблюдалась вспышка и распространение грибковых болезней с пораженностью зерновых культур до 75% - 100%, наблюдается слабое развитие значение индекса 0,35-0,4 и резкое уменьшение его значений уже в третьей декаде июля.
Анализ данных дистанционного зондирования показал, что существует тесная связь между динамикой изменения спектральных характеристик посевов зерновых культур в период их активной вегетации и степенью их пораженности грибными болезнями.
На основании вышеизложенного, разработана метод картирования пораженных посевов зерновых культур. Он основывается на совмещении рассчитанных по данным космической съемки Terra/Modis вегетационных индексов NDVI за период июль-август с маской полей зерновых культур и контурами ГТК в среде ArcGIS . По результатам выделены зоны с высоким риском заражения болезнями яровых зерновых.