Вітчизняні науковці пропонують аграріям конкурентні сучасні спектрометри для моніторингу посівів сільськогосподарських культур.
Нині в сільському господарстві активно послуговуються навігаційними рішеннями та системами моніторингу. Вітчизняні наукові заклади, зокрема Державне космічне агентство України й Інститут космічних досліджень, розробили низку інформаційних технологій, орієнтованих на аграрний сектор нашої країни. Причому особлива увагу приділяється застосуванню спектрометрів для оцінювання стану посівів і прогнозування врожайності. Нині проводиться детальний аналіз сучасного обладнання, в результаті якого було обрано такі спектрометри.
Зарубіжні спектрометри для оцінювання стану ґрунту та посівів
Для вітчизняних умов господарювання найбільше підходять такі моделі зарубіжних спектрометрів:
FieldSpec 3 FR (США). Польовий портативний переносний спектрорадіометр працює в спектральному діапазоні 350–2500 нм, має інтервал відліку 1,4 нм у діапазоні довжин хвиль 350–1000 нм і 2,0 нм у діапазоні довжин хвиль 1000–2500 нм. Увесь спектр відображається в реальному часі на дисплеї.
FieldSpec 4 Wide-Res, FieldSpec 4 Standart-Res і FieldSpec 4 Hi-Res (США). Ці моделі мають поліпшений армований оптоволоконний кабель, що виключає його пошкодження в польових умовах; усі три моделі мають діапазон хвиль 350–2500 нм.
ПСР-02М і МС-12М (Росія) працюють із такими діапазонами: МС-12М — 0,35–1,05 мкм (спектральне розрізнення 2 нм), ПСР-02М — 0,35–2,5 мкм (спектральне розрізнення 2,5 нм в діапазоні 0,35–1,1 мкм, і 10 нм в діапазоні 1,1–2,5 мкм). Обидва прилади дозволяють вимірювати спектрально-кутові (а також поляризаційні) характеристики випромінювання різноманітних об’єктів і середовищ. Спектрометри відкалібровані за абсолютними значеннями спектральної щільності енергетичної яскравості.
Це обладнання дозволяє встановлювати потрібні характеристики стану посівів, прогнозують урожайність сільськогосподарських культур із мінімальними похибками, що не перевищують показники в межах 3–4%.
Вітчизняні прилади
Польовий спектральний апаратно-програмний комплекс АСК (фото 1) розроблено Науковим фондом учених і спеціалістів молекулярної кібернетики та інформатики, Інститутом космічних досліджень НАНУ-ГКАУ, Інститутом фізіології рослин і генетики НАНУ та корпорацією «НВО «Арсенал». Основною трудністю в конструюванні було забезпечення двох суперечних один одному вимог — високого спектрального розрізнення (не гірше 1–2 нм), і низького рівня шуму — не вище 0,1% шкали приладу. До того ж необхідно було забезпечити значну величину динамічного діапазону, оскільки перепад значень коефіцієнта відбиття в області червоного краю може відповідати інтервалу 3–60%, а освітленість під час роботи в польових умовах може змінюватися від 10 тис. до 120 тис. лк.
Ці проблеми були розв’язані за допомогою оригінальних конструкторських рішень. Оптичний блок приладу представлено двоканальним спектрофотометром, виконаним на основі поліхроматора з плоскими дифракційними ґратками, дзеркальними сферичними об’єктивами та ПЗС як фотоприймачем. Канал візуалізації поля зору приладу дозволяє обирати необхідну для вимірювання ділянку фітоценозу. Запис повного інформаційного пакета — регістрограми та службової інформації, може здійснюватися на флеш-картку або безпосередньо в обчислювальний блок приладу. У службову інформацію входять дані про температуру й освітленість на момент вимірювання й географічні координати місця проведення вимірів. Ці дані надходять із відповідних датчиків, якими обладнано оптичний блок, який функціонує за принципом гіперспектральних дистанційних спектрометрів, реалізуючи спектральне розділення 1,8 нм і потенційне просторове, що становить 2,5 × 2 мм. Однак зчитування інформації здійснюється у вигляді інтегрального сигналу з майданчика, рівного полю зору приладу 40 × 40 см, що є достатнім просторовим розділенням під час роботи в польових умовах. Отримані спектральні криві відбиття ділянки посівів дозволяють одержати інформацію про вміст хлорофілу в біомасі шляхом обробки даних в обчислювальному блоці приладу, завдяки розробленому нами програмному забезпеченню WІNCHL.
Флуориметр «Флоратест»
Розробка засобів експрес-діагностики рослинних об’єктів, програмного забезпечення для перетворення отриманої інформації, методичного забезпечення діагностики для посівів є компонентами технології точного землеробства. Портативний флуориметр «Флоратест» (фото 2), розроблений в Інституті кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України, у режимі онлайн реєструє флуоресценцію листкового апарату сільськогосподарських рослин для оцінки врожайності. Інформація у вигляді кривої індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) виводиться на дисплей приладу. Крива ІФХ відтворює фізіологічний стан усього ланцюжка фотосинтезу та кінетику його різних ланок. Усі зміни в будь-якій ланці фотосинтезу приводять до зміни форми кривої. За її формою й окремих її ділянок можна прогнозувати ступінь впливу на рослину як основних факторів навколишнього середовища, так і внутрішніх факторів.
Сенсорні мережі на основі портативного хронофлуорометра з відповідним методичним забезпеченням виконують експрес-діагностику стану рослин і дозволяють швидко оцінити рівень впливу довкілля та забруднень посівів.
Віталій Яценко, заввідділу дистанційних методів і перспективних приладів
Інститут космічних досліджень НАНУ-ДКАУ
Усі авторські права на інформацію розміщену в журналі The Ukrainian Farmer та інтернет сторінці журналу за адресою http://www.agrotimes.net/journals належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
При використання інформації з подальшим будь-яким відтворенням, републікацією, поширенням, переробкою, перекладом, включенням її частин до інших творів обов’язкове посилання на журнал The Ukrainian Farmer з гіперлінком http://www.agrotimes.net/journals.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».
The Ukrainian Farmer
