Прогнозування врожайності кукурудзи на зерно за методами дистанційного та наземного моніторингу

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена комплексному дослідженню стану посівів кукурудзи та визначенню можливостей підвищення точності прогнозування врожайності шляхом поєднання дистанційного зондування Землі та наземних біометричних вимірювань. Актуальність теми зумовлена необхідністю впровадження технологій точного землеробства в аграрний сектор України, що дозволяє підвищити ефективність використання ресурсів, зменшити виробничі витрати та мінімізувати ризики, пов’язані з кліматичними змінами. Об’єкт дослідження. Агроценоз кукурудзи на зерно в умовах ФГ «Скіф-3» Дніпропетровської області. Предмет дослідження. Параметри розвитку кукурудзи, показники вегетаційних індексів (NDVI, EVI, SAVI, GNDVI) та їх зв’язок із фактичними елементами структури врожаю. Мета роботи. Підвищення точності прогнозування врожайності кукурудзи шляхом інтеграції дистанційних методів моніторингу із наземними вимірюваннями та оцінки економічної ефективності їх застосування в умовах господарства. Для досягнення поставленої мети виконано аналіз сучасних наукових підходів до оцінки продуктивності кукурудзи, вивчено методи супутникового моніторингу, охарактеризовано біологічні особливості гібриду MAS Waterlock-361 та з’ясовано чинники, що визначають продуктивність культури в зоні Степу України. Польові дослідження включали біометричні вимірювання морфометричних показників, визначення елементів структури врожаю, облік фітосанітарного стану посівів, спостереження за фенологічними фазами за шкалою BBCH та фіксацію густоти стояння рослин. Дистанційний моніторинг проводився на основі супутникових знімків у ключові періоди вегетації. На їх основі сформовано карти просторової неоднорідності поля та побудовано динаміку вегетаційних індексів. Встановлено, що значення NDVI > 0,75 відповідають зонам із найбільшою біомасою та найвищими врожайними потенціалами. Зниження індексу до 0,55-0,60 збігалося з ділянками ущільнення ґрунту, локальним дефіцитом вологи та технологічними порушеннями. Порівняння супутникових даних із результатами наземного моніторингу підтвердило наявність тісного зв’язку між індексами NDVI/GNDVI та фактичними морфометричними параметрами рослин: масою зерна з качана, кількістю рядів і зерен у ряду, масою 1000 насінин. Це дозволило побудувати модель прогнозування врожайності, на основі якої очікувана врожайність у 2025 році становила 5,1-5,4 т/га, що близько співпало з фактичною - 5,0 т/га. У роботі проведено економічну оцінку технології вирощування культури. Встановлено, що найбільшу частку витрат становлять мінеральні добрива (приблизно 30 %), засоби захисту рослин (17 %) та насіння (17 %). Собівартість 1 т зерна становила 3750 грн/т при фактичній врожайності 5 т/га. Проведено аналіз економічної доцільності впровадження дистанційного моніторингу: у разі його застосування господарство може щорічно зменшувати витрати на добрива, ЗЗР та ПММ на 70-90 тис. грн, а також отримувати додатковий прибуток за рахунок зростання врожайності на 0,3-0,5 т/га. Практичне значення роботи полягає у розробці рекомендацій щодо впровадження систем дистанційного моніторингу у господарстві, оптимізації норм внесення добрив і засобів захисту рослин, мінімізації витрат і підвищенні стабільності врожайності. Результати дослідження можуть бути використані агрономами, керівниками фермерських господарств, консультантами з точного землеробства та фахівцями агросервісних компаній.