NDVI и оптико-биологические свойства посевов озимой пшеницы

Фотосинтетическая продуктивность посевов сельскохозяйственных культур зависит от их оптико-биологических свойств, которые определяются такими характеристиками как стеблестой, биомасса, архитектоника растений, площадь ассимиляционной поверхности, содержание хлорофилла и т.д. Целью наших исследований было установить взаимосвязь между фотосинтетическими показателями и вегетационным индексом NDVI посевов озимой пшеницы.
Исследования проводили на производственных полях Ставропольского НИИСХ (10 семенных посевов озимой пшеницы различных сортов). Образцы отбирали в фазы весеннее кущение, трубкование, колошение, налив зерна и полная спелость. С помощью сервиса VEGA Института Космических Исследований РАН были определены NDVI выбранных полей в даты, соответствующие датам отборов.
Проведенный анализ взаимосвязи NDVI и площади ассимиляционной поверхности посевов озимой пшеницы показали, что коэффициенты корреляции для каждого поля составили величину, находящуюся в пределах 0,21-0,95 (в среднем по полям Kcorr.=0,68). Так же установлено, что между NDVI посевов и содержанием хлорофилла в растениях существует более тесная корреляционная связь, чем с площадью ассимиляционной поверхностью. В среднем по изученным полям этот показатель составил величину -0,72.
Следует отметить, что корреляция между площадью ассимиляционной поверхности и содержанием хлорофилла с NDVI посева у различных полей на определенном этапе развития озимой пшеницы в наших опытах не наблюдалась. Нами так же не отмечено явно выраженной взаимосвязи продуктивности посевов с их NDVI.
Вегетационный индекс как показатель, выражающий соотношение между коэффициентами отражения в красной и ближней инфракрасной областях электромагнитных излучений, не может в полной мере учесть влияние всех характеристик посева, которые определяют его оптико-биологические свойства. Формирование биомассы посева происходит в зависимости от его генетических, технологических, почвенно-климатических особенностей и физиологического состояния растений. Поэтому мы проанализировали взаимосвязь фотосинтетических показателей с NDVI, умноженного на поверхностную плотность посева (биомасса с квадратного метра), и это существенно повысило коэффициенты корреляции (например, с содержанием хлорофилла Kcorr.= -0,83).
По аналогии с хлорофилловым (ХФСП) и поверхностным (ПФСП) фотопотенциалами мы рассчитали фотосинтетический потенциал с использованием NDVI и назвали его вегетационный фотосинтетический потенциал (ВФСП). Полученные результаты свидетельствуют о том, что существует тесная взаимосвязь между зерновой продуктивностью и фотопотенциалами посевов. Коэффициенты корреляции составляют 0,61, 0,92 и 0,90 для ПФСП, ХФСП и ВФСП соответственно.
Таким образом, для характеристики продуктивности посевов озимой пшеницы следует использовать показатели, отражающие размер и продолжительность функционирования фотосинтетического аппарата. Перспективным в этом отношении, на наш взгляд, является показатель с использованием NDVI – вегетационный фотосинтетический потенциал (коэффициент корреляции с зерновой продуктивностью составляет 0,90, а точность регрессии – 0,81).