Определение стабильности развития растений в светокультуре с использованием гиперспектральной сьемки

The authors showed that a convenient, accurate and fast way of assessing the degree of influence of environmental factors on plants was needed to optimize photoculture. They emphasized the importance of non-destructive monitoring of crops physiological state of, for which they used phenomics technologies, for example, remote sensing using hyperspectral cameras.(Research purpose) To reveal the possibility of using hyperspectral imaging to determine the plant developmental stability.(Materials and methods) As a measure of the favorable impact of environmental factors on the growth and development of plants, their developmental stability was taken, numerically characterized by the fluctuating asymmetry value. The authors proposed to use vegetation indices determined from the leaf reflection spectra as a bilateral feature. The object of experimental research was juvenile cucumber plants. The studies were carried out in laboratory conditions. The spectral characteristics of cucumber leaves grown under different light quality of radiation were determined using a Specim IQ hyperspectral camera. Information on the spectral reflectances was extracted from the resulting data hypercube. As an example calculations were performed for Normalized Difference Vegetation Index.(Results and discussion) The authors revealed differences in the productivity indicators of plants grown under different light quality. They revealed a significant frequency of occurrence of Normalized Difference Vegetation Index asymmetry in two halves of the cucumber leaf surface. The fluctuating nature of this asymmetry was confirmed. They found that with a light quality providing a higher productivity of plants, lower values of fluctuating asymmetry were observed, which indicate greater stability of plant development.(Conclusions) The authors proposed a method for determining the plant developmental stability using a hyperspectral camera. The method was based on the assessment of the fluctuating asymmetry of vegetation indices calculated for points on the leaf surface, characterized by the same location conditions relative to the border of its left and right halves. A preliminary assessment of the possibility of determining the developmental stability by the results of phenotyping using the example of cucumber plants showed the feasibility of the method and its practical applicability. Показали, что для оптимизации светокультуры необходим удобный, точный и быстрый способ оценки степени влияния факторов окружающей среды на растения. Подчеркнули важность неразрушающего мониторинга физиологического  состояния сельхозкультур, для чего привлекают технологии феномики, например дистанционное зондирование при помощи гиперспектральных камер.(Цель исследования) Выявить возможности применения гиперспектральной сьемки для определения стабильности развития растений.(Материалы и методы) В качестве меры благоприятности воздействия факторов окружающей среды на рост и развитие растений приняли стабильность их развития, численно характеризуемая величиной флуктуирующей асимметрии. Предложили использовать в качестве билатерального признака вегетационные индексы, определяемые по спектрам отражения листа. Объектом исследований в лабораторных условиях стали ювенильные растения огурца. Спектральные характеристики листьев огурца, выращенных под различным спектральным составом излучения, определяли с помощью гиперспектральной камеры Specim IQ. Информацию о спектральных коэффициентах отражения извлекали из полученного гиперкуба данных. Для примера вычисления вели для Normalized Difference Vegetation Index.(Результаты и обсуждение) Выявили различия в показателях продуктивности растений, выращиваемых под различными спектрами. Отметили существенную частоту встречаемости асимметрии Normalized Difference Vegetation Index по двум половинам поверхности листа огурца. Подтвердили флуктуирующий характер этой асимметрии. Нашли, что при спектре, обеспечивающем большую продуктивность растений, наблюдаются меньшие значения величины флуктуирующей асимметрии, что свидетельствует о большей стабильности развития растений.(Выводы) Предложили способ определения стабильности развития растения с помощью гиперспектральной камеры. Показали, что он основан на оценке флуктуирующей асимметрии вегетационных индексов, вычисляемых для точек поверхности листа, расположенных в одинаковых условиях относительно границы его левой и правой половин. Согласно предварительной оценке возможности определения стабильности развития по результатам фенотипирования на примере растений огурца показали реализуемость способа и его практическую применимость

Влияние глубокого рыхления междурядий на физические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность органического картофеля

The purpose of this research is to study the effect of deep loosening of row spacings on the physical properties of the soil and yield of organic potatoes. Two variants of soil cultivation were used in row spacings: usual and 25 cm deep. The soil cultivation was carried out with a row-crop chisel cultivator. Its design was developed at the institute. Analysis of the data obtained as a result of experimental studies showed that deep loosening of row spacings had a positive effect on soil compaction both in the inter-row width and directly in the plough ridge. The soil compaction in the row spacing during normal tillage was in average above 20 %, and in the ridge by an average of 13 % compared to deep tillage. The assimilation of moisture by the soil with when using of deep loosening of row spacings also had a positive trend, especially under condition of a large amount of precipitation in a short period of time. Thus, with a loss of 34 mm, the soil in the variant with loosening the row spacings in a larger volume absorbed moisture and the moisture indicators increased sharply in layers, at 15 cm by 27 %, at 25 cm by 20 %, at 35 cm by 5 %. Potato yield increased by 8.7 % when using deep loosening of row spacings. The obtained results of experimental studies should be used as recommendations when carrying out technological operations aimed at caring for potato plantings.Целью данного исследования является изучение влияния глубокого рыхления междурядий на физические свойства почвы и урожайность органического картофеля. В междурядьях использовалось два варианта обработки почвы: обычный и на глубину 25 см. Обработка почвы проводилась с помощью пропашного культиватора-глубокорыхлителя, конструкция которого разработана в ИАЭП. Анализ данных, полученных в результате экспериментальных исследований, показал, что глубокое рыхление междурядий положительно сказалось на уплотнении почвы как по ширине междурядий, так и непосредственно в гребне. Уплотнение почвы в междурядьях при обычной обработке почвы было в среднем выше 20 %, а на гребне в среднем на 13 % по сравнению с глубокой обработкой почвы. Усвоение влаги почвой с использованием глубокого рыхления междурядий также имело положительную динамику, особенно в условиях выпадения большого количества осадков за короткий промежуток времени. Таким образом, при выпадении 34 мм почва в варианте с рыхлением междурядий в большем объеме усвоила влагу и показатели влажности резко повысились в слоях, на 15 см – на 27 %, на 25 см – на 20 %, на 35 см – на 5 %. Урожайность картофеля увеличилась на 8,7 % при использовании глубокого рыхления междурядий. Полученные результаты экспериментальных рекомендуется использовать при проведении технологических операций, направленных на уход за посадками картофеля