Оценка изменений температуры посевов сельскохозяйственных культур в течение периода вегетации по наземным, беспилотным и спутниковым данным

Мониторинг температуры земель сельскохозяйственного назначения с применением трехуровневого дистанционного зондирования (наземного, беспилотного и спутникового) имеет критическое значение для повышения эффективности сельского хозяйства (Liu, 2024). Интеграция данных с различных уровней позволяет создавать более точные модели прогноза урожайности, оперативно реагировать на стрессовые условия, такие как засуха или заморозки, и оптимизировать использование водных ресурсов. Это особенно важно для регионов с экстремальными климатическими условиями, к которым относится и Красноярский край (Астапов, 2019; Воронина 2021; Мамаш, 2020).
Проведено измерение радиационной температуры растительного и почвенного покрова сельскохозяйственных полей в ОПХ “Минино” ФИЦ КНЦ СО РАН. Оценка значений радиационной температуры выполнена с помощью температурной камеры XT2, установленной на беспилотное воздушное судно Matrice 210 RTK V2 и спутниковых данных Landsat 8/9 (Емельянов, 2020; Емельянов, 2021; Емельянов, 2021; Емельянов, 2022). Измерение температуры в почвенных горизонтах выполнены на глубине 1, 5 и 15 см с помощью автономных регистраторов температуры (data logger) TR-5L.
Проведен комплексный анализ изменений пространственного распределения радиационной температуры, значений NDVI и высот растений на исследуемых сельскохозяйственных полях в течение периодов вегетаций 2022 и 2023 гг.
Комплексный анализ радиационной температуры и температуры корнеобитаемого слоя на тестовых участках в течение периода вегетации 2023г. показал, что наименьшие различия между показателями (в среднем до ±2°С) зафиксированы в начале периода вегетации – при минимальном количестве надземной фитомассы и при ее отсутствии. С увеличение высоты растительности и проективного покрытия разница между параметрами увеличивается и достигает своего максимума в период с 30 июня по 6 июля. В этот же период было недостаточное количество влаги - с 26 июня по 13 июля количество выпавших осадков не превышало 0.6 мм в отдельные дни при среднесуточной температуре 19.3℃. Начиная с первых чисел августа разница между показателями изменяется незначительно до 6℃.
В результате проведенного анализа установлено, что различие значений радиационной температуры исследуемых участков определяется наличием растительного покрова и его морфологическими характеристиками. Разница температур корнеобитаемого слоя и поверхности растительного покрова увеличивается с приростом надземной фитомассы. Измерение температуры почвы и растительного покрова показывает, что участки, занятые растительностью, имеют способность сохранения влаги от испарения и, создавая теневые зоны, сохраняют почву от пересыхания.

Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ - FWES-2024-0032 “Влияние структурных, динамических и оптических характеристик хлоропластов на продуктивность сельскохозяйственных растений”.