Мониторинг болезней зерна

Мониторинг болезней зерна

Мониторинг болезней зерна

Болезни, связанные с зерном — фузариоз колоса, черный зародыш, рожки злаков и некоторые другие могут существенно уменьшать урожай зерна и его качество.

Фузариоз колоса распространен преимущественно в западных областях Украины. Оптимальные условия для развития — частые дожди, повышенная влажность (более 77%) и температура воздуха 28-30°С в период от начала колошения до созревания.

Быстрое развитие болезни происходит при полегании посевов или длительном пребывании скошенных хлебов в валках. При раннем заражении формируется щуплое неполноценное зерно с низкой или утраченной жизнеспособностью, а при позднем — снижаются посевные качества зерна.

При хранении зерна в буртах, если влажность его выше 18%, фузариоз продолжает развиваться. Употребление пораженного зерна может вызвать токсикозы у человека и животных.

Это происходит из-за образования грибом вомитоксина, содержание которого нормируется в продовольственной сильной и твердой пшенице не более 1 мг; рядовой — 0,5; в зерне на корм — 2 мг на 1 кг зерна.

Фузариоз колоса учитывают на посевах пшеницы в начале колошения — полной спелости зерна через каждые 10-15 дней. Осматривают 20 проб по 10 колосьев и определяют степень поражения по шкале:

  • 0 — поражения нет;
  • 1 — поражено до 10% поверхности колоса;
  • 2 — поражено 11-25% поверхности колоса;
  • 3 — поражено 26-50%;
  • 4 — поражено более 50%.

Учет поражения зерна. Из партии зерна берут среднюю пробу массой не менее 2 кг, с которой отбирают две навески массой 50±0,1 г. Выделяют все зерновки с признаками фузариоза и взвешивают с точностью до 0,01. массы фузариозных зерен в процентах вычисляют по формуле:

Вычисление содержания массы фузариозных зерен, %

где:

  • Пм — содержание фузариозных зерен по массе,%;
  • М1, М2 — масса зерна в первой и второй навесках, г;
  • m1, m2 — масса фузариозного зерна в первой и второй навесках, г.

Процент фузариозных зерен в пробах определяют по аналогичной формуле:

Определение фузариозных зерен в пробах, %

где:

  • Пn — содержание фузариозных зерен по их количеству (распространенность болезни на зерне,%);
  • N1, N2 — количество зерна в первой и второй пробах;
  • n1, n2 — количество фузариозного зерна в первой и второй пробах.

Болезни зерна учитывают различными методами фитоэкспертизы: внешнего осмотра, центрифугирования, биологическим и анатомическим. В отдельных случаях применяют серологические, люминесцентные анализы.

Метод внешнего осмотра используют при обнаружении головневых мешочков и рожок. Определяют их количественное содержание в зерне в процентах.

Зараженность семян зерновых культур поверхностной и внутренней инфекцией (фузариоз, альтернариоз, гельминтоспориоз, плесени) определяют методом влажной камеры с применением бумажных рулонов. Из партии семян берут среднюю пробу 200 г, рассыпают ее на стекло тонким слоем и делят на четыре треугольника.

С каждого из них отбирают по 50 зерен. Для проращивания семян берут две полоски фильтровальной бумаги 100×15 см. Вдоль полоски на расстоянии 2 см от верхнего края простым карандашом проводят линию. Сверху записывают характеристику образца и дату анализа.

Затем бумагу стерилизуют, увлажняют стерильной водой и накладывают на поле полиэтиленовую пленку размером 100×10 см. По очерченной линии раскладывают семена зародышем вниз с расстоянием 1 см по 100 шт на каждую полоску.

Семена закрывают этой же бумагой, свернув ее пополам вдоль, сдвигают до нижнего края пленки, сворачивают в рулон вместе с пленкой, ставят в стеклянный стакан вместимостью 250 мл семенами вверх, на дно которого наливают немного воды. Семена проращивают 7 дней при температуре 20-22°С.

Затем ножницами обрезают корешки, которые находятся ниже фильтровальной бумаги, раскатывают рулон и начинают анализ: подсчитывают число проростков пораженных гельминтоспориозом, альтернариозом, фузариозом, другими микроорганизмами по соответствующей шкале.

Грибы рода Fusarium проявляются в виде рыхлого налета белого или розового оттенка. Грибница окрашивает в розовый цвет, также и бумагу.

Грибы рода Helmintosporium формируют черный бархатистый налет, который переходит на бумагу. Болезнь проявляется в виде побурения корешков и колеоптиля.

Семена с альтернариозом покрываются налетом от серого до почти черного цвета, похожим на проявление гельминтоспориоза. Для точного определения необходим пересмотр под микроскопом или через лупу большого увеличения (10х). Споры гельминтоспориума значительно больше и имеют веретенообразную форму.

Пораженность семян грибами оценивают по 4-балльной шкале:

  • 1 — слабый налет или спороношение грибов, корешки и проросток нормально развитые, их окраска не изменилась или заметны слабые штрихи и пятна;
  • 2 — наблюдается налет или спороношение грибов, интенсивное побурение нормально развитых корешков и проростка у основания;
  • 3 — густой налет и спороношение грибов, сильное побурение корешков и проростка. Корешки и проросток отстают в развитии;
  • 4 — густой налет и спороношение грибов, зерновка буреет и загнивает. Корешки и проросток поражены, сильно подавлены, закрученные и загнивают.

Первый бал соответствует поражению зерновок внешней инфекцией. Проростки, пораженные сильнее (2, 3, 4 балл), обычно несут внутреннюю инфекцию. Зараженность семян и развитие болезней определяют по общепринятым формулам.

Наиболее точным методом учета зараженности семян является биологический с использованием искусственных питательных сред. Он применяется преимущественно для определения внутренней зараженности семян патогенными грибами и бактериями, которые медленно развиваются, и которые могут быть заглушены сапрофитными микроорганизмами.

Отобранные для анализа семяна дезинфицируют 1 минуту 96% спиртом с последующей просушкой между листами фильтровальной бумаги или 0,5% раствором марганцовокислого калия 5 минут с последующей тщательной промывкой стерильной водой.

После этого семена раскладывают во влажные камеры (чашки Петри) на фильтровальную бумагу и инкубируют при температуре 24-27°С в течение 5-7 дней.

Вид возбудителей определяют по характеру спороношения на зерне, при необходимости проводят высев мицелия на искусственные среды с последующей идентификацией возбудителя по внешнему виду колоний на искусственных средах и микроскопическим анализом. Зараженность семян уменьшается за счет уничтожения поверхностной грибницы грибов.

При проращивании зараженных фузариозом семян на нем может проявляться различная степень поражения. Слабое поверхностное поражение, когда на семенах формируется белый пушок грибницы, побурение корешков, колеоптиля. Семена проросли нормально.

Сильное поражение, когда наблюдается загнивание корешков, стебли, проростки ненормальные с побуревшими тканями, грибница бело-розовая или ярко-оранжевая (спороношение гриба).

Источник: https://agroflora.ru/monitoring-boleznej-zerna/

Дроны и спутники: мониторинг состояния посевов в течение сезона

Мониторинг болезней зерна

Мониторинг состояния посевов – главный источник информации об их всхожести, а также о наличии сорняков, болезней и других проблем на поле. Мониторинг позволяет своевременно выявлять отклонения в росте и развитии растений, определять причины и принимать оперативные управленческие решения.

Мониторинг – трудоемкий процесс. Он требует много времени. Это касается и больших полей, и маленьких участков, разбросанных по территории нескольких сельских советов. 

В лучшем случае агроном должен выезжать на поле и осматривать посевы каждый день. По молодым всходам всегда можно пройтись вглубь поля. Но если посевы зрелые – особо не находишься. Растения могут доходить до двух метров в высоту и выше. Это существенно затрудняет анализ посевов. 

При обследовании «ногами» тяжело увидеть полную картину на всем поле. А отсутствие информации – это потенциальные убытки.

Сегодня существует много способов мониторинга посевов на протяжении сезона. Среди них – применение спутников и дронов, листовая диагностика, анализ проб почвы. 

В этом материале мы познакомим вас с использованием наиболее многофункциональных и доступных инструментов. Конкретно – с дронами и спутниками, применение которых вот уже несколько лет революционным образом меняет облик сельского хозяйства.

Спутниковый мониторинг

Суть такого мониторинга – анализ состояния посевов на основании снимков со спутника. Пролетая над определенной территорией и делая снимки высокого разрешения, спутник фиксирует участки с нужными нам полями. 

Полученные снимки являются источником оперативной информации о посевах, а благодаря специальным спектральным камерам, можно рассчитать вегетационные индексы (NDVI, NDRI, RVI и т. д.). 

Наиболее популярным в растениеводстве считается NDVI индекс – «Нормализованный Относительный Индекс Растительности». Основываясь на данных об активности биомассы, индекс применяется при оценке состояния посевов в конкретный момент времени или в динамике.

Зеленые растения в процессе фотосинтеза поглощают основную часть видимого светового спектра и отражают волны ближнего инфракрасного. Таким образом рассчитывается NDVI индекс – разница значений красного и ближнего инфракрасного спектра, разделенная на их сумму. Характеризуя плотность растительности, NDVI указывает на те участки поля, которые нуждаются в пересеве, внесении СЗР и удобрений.

Спутниковый снимок Sentinel-2. Массив полей хозяйства 

Что получает пользователь сервисов спутникового мониторинга на практике?

Главные продукты – карты состояния посевов, рассчитанные на основании NDVI индекса, а также карты продуктивности. Они – один из элементов для получения электронных карт-заданий и внедрения инструментов точного земледелия.

За последние 20 лет самих спутников для проведения съемки поверхности Земли было выведено на орбиту очень много. Они различаются по многим параметрам – начиная от периодичности прохождения над конкретной областью Земли, заканчивая возможным спектром съемки камеры и разрешением снимка.

Главными особенностями, о которых нужно знать пользователю, выбирающему спутник как инструмент для агромониторинга, являются:

  • пространственное разрешение;
  • периодичность съемки;
  • стоимость.

Сравнение спутников дистанционного зондирования Земли, предоставляющих бесплатные снимки

Поскольку некоторые спутники были запущены как исследовательские, доступ к собранным ими данным сегодня может получить каждый. Бесплатные снимки предоставляют такие сервисы, как: НГС США, NASA, Европейское космическое агентство, Glovis, Digitalglobe, Land Viewer, Sentinels Scientific Data Hub.

Минусом бесплатных сервисов является низкое качество снимков и необходимость программной обработки. Нужно тратить время на загрузку данных и подготовку необходимых вам материалов.

Что касается платных сервисов – следите за нашими обновлениями, а еще лучше – подписывайтесь на наши новости. Мы готовим отдельный отчет о провайдерах спутниковых сервисов на рынке. Обзор выйдет у нас на сайте в ближайшее время.

Разница в отображении данных, полученных со спутников Landsat 8 и Sentinel-2A

Огромным преимуществом использования спутниковых систем является их ретроспективность. Многие сервисы имеют собственную базу снимков, сделанных за все время их работы.

Если нужный участок находится в «поле зрения» спутника, можно получить историю такого участка за последние несколько лет. Это важная информация о поле: севооборот, историческая динамика развития биомассы на определенных полях, наиболее и наименее продуктивные зоны.

Если на одном и том же участке поля спектральные снимки демонстрируют проблемы год от года, агроному будет легче установить причину и принять меры.

Плюсы:

  • расчет вегетационных индексов, характеризующих состояние растительности;
  • автоматическая обработка данных, исключающая субъективное вмешательство;
  • анализ как отдельных полей, так и определенных с/х культур;
  • бесплатные данные;
  • возможность получения исторических снимков поля.

Минусы:

  • зависимость от облачности;
  • получение снимков возможно раз в 5-8 дней;
  • разрешение снимков хуже, чем у дронов.

Дроны на службе мониторинга

Применение дронов сильно упрощает сбор необходимой информации о состоянии посевов. В отличие от спутника, дроны более мобильный инструмент, с большей детализацией данных.

За счёт того, что высота полета дрона обычно находится в рамках от 100 до 300 метров над поверхностью земли, возможно получить снимки с разрешением в сантиметрах на пиксель. Дроны позволяют собирать огромное количество информации в кратчайшие сроки.

В среднем один экипаж способен за день обработать до 2 500 гектар.

Тут нужно упомянуть о том, что для целей сельского хозяйства применяются разные виды БПЛА: самолетного типа c фиксированным крылом, дроны-коптеры с 4, 6, 8 винтами. Главные отличия между БПЛА с фиксированным крылом и коптерами лежат в характеристиках дальности и стабильности полета, подъемном весе, способе запуска и посадки, цене и т. д.

Облет поля по составленному маршруту. Дрон делает фотографии с перекрытиями – позже такие снимки сшиваются в один детальный ортофотоплан

Исходя из целей использования, а также размера хозяйства, происходит выбор дрона перед покупкой. Сам же процесс проведения исследования посевов практически одинаковый. Как это происходит на практике?

Схема проведения исследования поля с помощью дрона

Особенность дронов – возможность использования спектральных камер, которые позволяют получать фотографии в ближнем инфракрасном спектре. На основании таких снимков происходит расчет NDVI индексов. Обычные камеры также можно применять для этих целей после проведения некоторых модификаций или дополнительной обработки данных. 

Существуют также и облачные программные решения, как, например, DroneDeploy. Сервис позволяет самостоятельно производить обработку снимков с расчётом NDVI индекса. При этом не нужно скачивать и устанавливать специализированное программное обеспечение и проводить сложные вычисления – все происходит прямо в браузере пользователя.

Программный интерфейс сервиса обработки данных от DroneDeploy

Можно отметить такие сильные и слабые стороны дронов, используемых в сельском хозяйстве:

Плюсы:

  • высокая мобильность и оперативность проведения съемки;
  • точность от 2 сантиметров;
  • возможность съемки в условиях облачности;
  • высокая производительность.

Минусы:

  • влияние погодных условий на качество проведения съемки;
  • наличие «no fly zone» возле аэропортов, военных и других режимных объектов;
  • стоимость покупки дрона.

Возможности применения мониторинга

Качественно проводить мониторинг с использованием спутников или применением дронов возможно, начиная с предпосевной подготовки почвы, и заканчивая сбором урожая.

Перед посевом главным образом анализируется состояние почвы. Основная информация мониторинга с помощью спутника или дронов на этом этапе – качество проведения предпосевной обработки почвы. Дроны также применяются для составления точной карты рельефа, где отмечаются все перепады высот, овраги и другие естественные объекты.

Облет перед посевом. Обратите внимание на распределение влаги на поле

Когда с посевом закончено, происходит мониторинг всхожести. На этом этапе анализируется уровень потерь растений, определяется потребность в подсеве или пересеве.

Спутниковый мониторинг и использование дронов позволяют выявлять проблемы наиболее оперативно. информация, которую получает аграрий – карты густоты посевов и зоны неоднородности всходов.

Таким образом происходит сравнение всех полей предприятия и подсчет общих потерь всходов.

Если говорить об озимых культурах, то их продуктивность во многом определяется характером роста и развития в весенний период вегетации, когда еще продолжается фаза кущения. Параллельно с этим анализируется потребность в подкормке и внесении удобрений. цель – оптимизация внесения удобрений.

Например, в случае с озимой пшеницей, проводить первую подкормку есть смысл на полях с хорошим и удовлетворительным состоянием посевов. Используя дроны или спутник, можно определять те участки, где нужно вносить большие нормы удобрения, а также создавать электронные карты-задания для техники.

Такие карты используются для дифференциального внесения удобрений. 

Слева снимок поля с дрона, справа – это же поле после построения NDVI индекса состояния всходов ярового ячменя. Красные зоны – с угнетенной растительностью. Зеленые – здоровые растения. Сверху и снизу по краях поля – пересевы

Из общих потерь урожая от вредителей, болезней и сорняков, на долю сорняков приходится приблизительно 30%. При этом суммарные потери урожая и дополнительные затраты на очистку полей от сорняков удваивают общие потери в производстве зерна.

Для оценки засоренности поля идеально подходит применение дронов. Благодаря низкой высоте полета и мощным камерам, дроны способны собрать информацию для создания карт, на которых можно отличать сорняки от посевов.

В результате этого агроном, получая более точную информацию, может вовремя внести правильную норму гербицида.

Пример из нашей практики: обработка данных, собранных дроном, на выявление сорняков в кукурузе

В конце вегетационного периода, перед уборкой урожая, мониторинг повторяется. Это позволяет уточнить сроки сбора урожая и окончательно спрогнозировать урожайность.

С каждым годом повышается качество камер, растет емкость батарей. Алгоритмы обработки собранной информации становятся все лучше, а применение дронов все более доступным. Коммерческие сервисы продолжают выводить на орбиту свои спутники дистанционного зондирования.

Программы Landsat и Sentinel-2 планируют запуски новых аппаратов с более продвинутыми технологиями для съемки и сканирования поверхности Земли.

Это способствует тому, что мониторинг с применением дронов и спутников через несколько лет станет таким же обычным в работе украинского агрария, как сегодня применение GPS на технике.

Источник: https://smartfarming.ua/ru-blog/monitoring-sostoyaniya-posevov-v-techenie-sezona

Про агрофлору
Добавить комментарий