Состояние посевов в СКНИИГПСХ ВНЦ РАН определят с помощью спектрального анализа растений

Впервые в условиях лесостепной зоны РСО-Алания, на опытных полях Северокавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства ВНЦ РАН, расположенных в Пригородном районе, с. Михайловское, проводится эксперимент по определению содержания хлорофилла на посевах сои фотоспектрометром. В работе задействованы специалисты СКНИИГПСХ ВНЦ РАН и Научно-технологического центра уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН). Соглашение о сотрудничестве в области высоких технологий между двумя научными организациями было подписано в 2022 году. Предмет соглашения – интеграция современных инженерных решений, технологий и вычислительной техники в сельском хозяйстве.

С 25 августа сего года в Северокавказском НИИ горного и предгорного сельского хозяйства Владикавказского научного центра Российской академии наук (СКНИИГПСХ ВНЦ РАН) находится группа специалистов Научно-технологического центра уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН). С помощью современных оптических приборов они исследуют состояние посевов на больших площадях. Суть метода в определении органического пигмента в зеленой массе растений путем спектрального анализа. Результат инновационной методики определения органических пигментов в зеленой массе дает информацию сельскохозяйственным производителям о состоянии роста растений, о необходимости орошения, внесения минеральных удобрений на конкретном участке, что служит повышению рентабельности с/х - производства.

- Раньше для того, чтобы выяснить потребность возделываемых культур в минеральных удобрениях мы использовали контактные методы – шли в поле, собирали с разных участков листву, приносили в лабораторию, проводили пробоподготовку и с помощью фотоспектрометра получали данные о некоторых параметрах исследуемых растений, – рассказывает директор СКНИИГПСХ ВНЦ РАН, д.б.н. Сослан Козырев. – Это требовало больших затрат времени и средств, и затраты эти росли пропорционального площади посевов. Современная альтернатива традиционным методам – неразрушающий, ускоренный метод измерения хлорофилла, каротиноидов и антоцианов на основании спектрального анализа растений. Метод сохраняет целостность растений, 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, а кроме того, это шанс для молодых исследователей Института в самом начале своей научной деятельности использовать междисциплинарный подход и при этом получать результаты мирового уровня.

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. В ходе полевого эксперимента на опытных полях СКНИИГПСХ была проведена сьемка зеленого массива акустооптическим видеоспектрометром производства НТЦ УП РАН. Аналогичная работа проведена в горной зоне с. Даргавс Пригородного района.

- Содержание хлорофилла является индикатором состояния экосистемы, позволяющим детектировать происходящие в ней процессы на ранних стадиях, – рассказывает научный сотрудник лаборатории акустооптической спектроскопии – Анастасия Гурылева. – 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 – Анастасия Гурылева. – Кроме съемки с помощью современных приборов на этапе экспериментальной апробации мы обязательно прибегаем к методу анализа состояния листьев в лабораторных условиях. Этим методом пользуются аграрии долгие годы вплоть до сегодняшнего дня, и хоть мы уже имеем в арсенале современные приборы, тем не менее, «дедовский» метод все же пока считается эталонным. Мы соотносим данные двух видов исследований, чтобы подтвердить, что предложенный нами метод точен, отражает текущее состояние зеленой массы, соответственно является перспективным для решения современных задач земледелия. Когда разработка метода будет полностью завершена, 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.

Заведующий лабораторией акустооптической спектроскопии НТЦ УП РАН Александр Мачихин рассказал о перспективах разрабатываемого метода.

- Оперативное и бесконтактное картирование содержания пигментов в листьях растений позволит радикально повысить эффективность (скорость, производительность и пр.) мониторинга их физиологического состояния. Дальнейшее развитие отечественных аппаратно-программных средств на основе данного подхода и их техническое совершенствование будут способствовать реализации стратегии точного адаптивного земледелия, что критически важно в современных условиях с учетом огромных площадей сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации.

По словам директора СКНИИГПСХ ВНЦ РАН, д.б.н. Сослана Козырева, новые рабочие контакты с ведущими научными центрами страны, специализирующимися на сельском хозяйстве, сфере высоких технологий позволяют нам вывести наши исследования на принципиально новый уровень.

- Что касается сотрудничества с Центром уникального приборостроения РАН, то это лишь начальная стадия совместной работы наших научных центров и, надеюсь, спектр поисковых и прикладных задач, которые мы будем решать с помощью современных технологий, будет с каждым годом расширяться и совершенствоваться, - говорит С.Г.Козырев.