6 Дәлме-дәл егіншілік міндеттерінде мультиспектрлік мониторингті тәжірибелік қолдану

Мультиспектрлік мониторингтің негізгі міндеті оны дәлме-дәл егіншілік міндеттерінде іс жүзінде қолдану болып табылады, мұндағы негізгі тұжырымдама дәстүрлі тәсілден алқаптың біртекті емес аймақтарын нүктелік басқаруға көшуде жатыр [11].

Ауыл шаруашылығында дәстүрлі түрде агрохимиялық ресурстар алқаптың бүкіл ауданына біркелкі енгізілетін тәсіл қолданылып келді. Бұл әдіс іс жүзінде орташаланған нормаларға негізделген, өйткені ол алқаптың біртекті еместігін, сондай-ақ оның топырақ бейіні мен құрамының, жер бедері ерекшеліктерінің және микроклиматының нақты айырмашылықтарын ескермейді. Алайда, дәлме-дәл егіншілікте бұл біртекті еместікті ескеру және алқапты аймақтар бойынша басқаруды іске асыру мүмкіндігі пайда болады. Бұл міндеттерде мультиспектрлік зондтау маңызды рөл атқарады, себебі ол локальды проблемалық учаскелерді анықтауға мүмкіндік береді, сондай-ақ болашақта техника үшін қолданыла алатын электрондық тапсырма-карталарын жасау мүмкіндігін ұсынады [12].

Іс жүзінде мультиспектрлік мониторинг алқапты жалпы бақылаудан оны, соның ішінде жекелеген локальды нүктелерін дәл талдауға көшуге мүмкіндік береді. Бұл тәсіл агроценоздардың жалпы жай-күйін талдауға мүмкіндік береді және тиімді әрі тұрақты егіншілік саласындағы бірқатар міндеттерді шешеді. Оны іс жүзінде қолдану тыңайтқыштарды саралап енгізуге, сондай-ақ арамшөптердің басуына мониторинг жүргізуге мүмкіндік береді, бұл өз кезегінде қажет болған жағдайда нүктелік бүркуді орындауға жағдай жасайды және егістіктердің фитосанитарлық бақылауын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, мультиспектрлік мониторинг өнімділікті болжау үшін қолданылады және десикация жүргізуге байланысты жұмыстарда пайдаланылады [13].

Бірінші міндет – тыңайтқыштарды саралап енгізу, оның мақсаты ең алдымен өсімдіктердің азоттық қоректенуін оңтайландыру болып табылады; бұл көбінесе егістіктердің жай-күйін бағалау көрсеткіштері бойынша анықталады, ол үшін NDVI, NDRE, GNDVI және т.б. индекстер қолданылады. Бұл вегетациялық индекстер өсімдік жамылғысындағы хлорофилл мөлшерін көрсетеді және жапырақтардағы азоттың жалпы деңгейін білдіреді [13]. Мультиспектрлік ақпаратты алу үшін ең алдымен вегетациялық индекстердің арнайы картасы құрылады, содан кейін түсірілген алқап құнарлылық аймақтары деп аталатын бірнеше аймаққа бөлінеді. Бұдан әрі осы белгіленген аймақтар жекелеген аймақтар бойынша нүктелік жұмыс жүргізетін техниканы қолдану үшін пайдаланыла бастайды, ал мамандандырылған VRA (Variable Rate Application) жүйесі тыңайтқыштар енгізу нормаларын автоматты түрде реттеп, тұқым себу нормаларын анықтайтын болады [14].

Екінші негізгі міндет – егістіктердің арамшөптермен басылуына мониторинг жүргізу және локальды мәселелер анықталған кезде нүктелік бүркуді іске асыру. Мәселен, дәстүрлі өңдеу кезінде гербицидтерді жаппай енгізу қолданылады, бұл химикаттардың шамадан тыс жұмсалуына әкеп соғады және салдарынан мәдени өсімдіктерде стресс тудырады [15, 16]. Атап айтқанда, заманауи тәсіл бір пиксельге 1–3 см құрайтын аса жоғары ажыратымдылықтағы суреттерді талдауға негізделген [10]. Алынған бұл суреттер арамшөптер мен мәдени өсімдіктерді ажыратуға мүмкіндік береді, бұл оларды тіпті дамудың ерте кезеңдерінде де ажыратуды мүмкін етеді, мұндағы негізгі айырмашылық спектрлік белгілерге негізделген. Осының нәтижесінде нүктелік бүркуді орындау мүмкін болады, соның арқасында препараттар шығыны іс жүзінде 40–60 %-ға төмендейді, ал топыраққа түсетін химиялық жүктеме айтарлықтай азаяды [15, 16].

Үшінші міндет агроценоздардың фитосанитарлық мониторингін жүргізуден тұрады. Бұл тәсіл өсімдіктердің стресін алдын ала анықтауға мүмкіндік береді, яғни стресс көрінетін симптомдар пайда болғанға дейінгі кезеңде анықталады [17]. Мұндай мүмкіндік патогендердің іс жүзінде жапырақ құрылымын бұзуымен түсіндіріледі, ал бұл өсімдік ұлпаларының бетінен жарықтың шағылысуының өзгеруіне әкеледі. Осының нәтижесінде жақын инфрақызыл диапазондағы шағылысу қарқындылығы өзгереді, сондай-ақ бұл red edge (қызыл жиек) аймағын да қамтиды [18, 19]. Бұл жиынтықта ауру ошақтарын уақтылы анықтауға және одан кейін алқаптың қажетті бөліктерінде нүктелік өңдеу жүргізуге мүмкіндік береді, яғни осылайша қорғау құралдары тек проблемалық аймақтарда ғана қолданылады.

Мультиспектрлік мониторингтің төртінші маңызды міндеті – өнімділікті болжау және сараланған десикация. Өнімділікті болжау көбінесе дәл биомассаны бағалауға негізделгенін түсіну маңызды [20], бұл егін жинау науқанын алдын ала логистикалық жоспарлауды жүзеге асыруға, сондай-ақ астық жинайтын техниканы ұтымды бөлуге көмектеседі. Сараланған десикация өз кезегінде өсімдік жамылғысының ылғалдылығына талдау жүргізуді ескере отырып орындалады, мұнда ылғалдылық NIR және red edge сияқты спектрлік диапазондардың арналары бойынша талданады [21]. Алынған деректер негізінде толық талдау жүргізіледі және бұдан әрі тек жасыл болып табылатын аймақ бөліктері ғана өңделеді, өйткені десикант-препараттар құрғақ аймақтарға енгізілмейді. Нәтижесінде бұл химикаттар шығынын айтарлықтай төмендетуге, сондай-ақ алқаптың пісіп-жетілуін тегістеуге ықпал етеді.

Мультиспектрлік мониторинг айқын экономикалық тиімділік алуға мүмкіндік береді, ол тыңайтқыштар мен өсімдіктерді қорғау құралдарының шамадан тыс шығындалуын айтарлықтай төмендетеді, мұнда пестицидтерді қысқарту орта есеппен 12,8 %-ға жетеді, ал инвестициялардың орташа кірістілігі 22,3 %-ға артады [22]. Мониторингтегі мұндай кешенді тәсіл өнімділікті арттырады, бұл негізгі стресс-факторлардың әсерін жою немесе оларды барынша азайту есебінен жүзеге асады. Сонымен қатар экологиялық тиімділік те бөліп көрсетіледі, оның мәні топыраққа, жер асты суларына түсетін химиялық жүктемені азайтуда және көміртегі ізін төмендетуде жатыр [22, 23], бұл нәтижесінде техника өту санын және салдарынан жұмсалатын отын көлемін қысқартуға мүмкіндік береді.

Осылайша, мультиспектрлік мониторинг агрономға қарапайым көзбен анықтау мүмкін емес өзгерістерді байқауға, өндірістік шығындарды оңтайландыруға және алқаптың әрбір шаршы метрінің өнімділігін арттыруға мүмкіндік беретін тиімді басқару құралы болып табылады. Бұл тәсіл ауыл шаруашылығын тұрақты дамытуға, заманауи технологияларды кеңінен енгізуге және жоғары технологиялық егіншілік жүйелеріне көшуге жаңа мүмкіндіктер ашады.