Новый метод на основе БПЛА улучшает мониторинг равномерности пшеницы и прогнозирование урожайности
Исследовательская группа разработала инновационный метод количественной оценки равномерности пшеницы с использованием технологии съемки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Метод оценивает индекс листовой поверхности (LAI), SPAD, фракционный растительный покров и высоту растений, рассчитывая 20 индексов равномерности на протяжении всего вегетационного сезона.
Индекс Пиелу для LAI показал самую сильную корреляцию с урожайностью и биомассой. Этот подход позволяет эффективно контролировать равномерность пшеницы, предлагая новые возможности для прогнозирования урожайности и биомассы, и имеет потенциал для применения в управлении посевами и будущих программах селекции пшеницы.
Традиционные методы измерения равномерности трудоемки и неэффективны. Современные исследования сосредоточены на пространственной равномерности отдельных растений и не включают оценку нескольких признаков на разных стадиях роста.
В исследовании, опубликованном в Plant Phenomics 18 июня 2024 года, использовалась технология съемки с БПЛА для оценки агрономических параметров пшеницы: SPAD, LAI и высоты растений (PH). Модель BPNN продемонстрировала высокую точность для LAI (R2=0.889) и SPAD (R2=0.804), а оценка PH по 3D-облакам точек также показала высокую точность (R2=0.812). Эти точные оценки легли в основу расчета индексов равномерности.
Исследование показало, что индексы равномерности для LAI, SPAD, FVC и PH динамически менялись на разных стадиях роста, в целом стабилизируясь после колошения. Корреляционный анализ выявил сильные связи между определенными индексами, такими как LJ для LAI, и урожайностью (r=-0.760) и биомассой (r=-0.801).
Множественные линейные регрессионные модели, включающие эти индексы равномерности, превзошли модели, основанные на средних значениях, что повысило точность прогнозов урожайности (R2=0.616) и биомассы (R2=0.798).
По словам старшего исследователя Донг Цзяна, «Предложенный метод мониторинга равномерности можно использовать для эффективной оценки временных и пространственных вариаций равномерности пшеницы, и он может дать новое понимание для прогнозирования урожайности и биомассы».
В будущих исследованиях следует изучить взаимосвязь между равномерностью и продуктивностью на разных стадиях роста и проверить этот метод для других культур.