Развитие подходов оценки состояния сельскохозяйственных культур

Опыт, накопленный в ИКИ РАН к 2021 г., позволил создать методику постоянного оперативного дистанционного мониторинга озимых культур, оценки их состояния и потенциальной продуктивности с использованием сервисов семейства «Созвездие-Вега». В основе методики лежит детектирование площадей посевов озимых, определение динамики вегетационного индекса NDVI на землях, занятых соответствующими культурами, и анализ полученной информации совместно с метеорологическими показателями. Кроме того, анализ более чем 20-летнего ряда таких данных позволил для каждого района наблюдения провести расчёт среднемноголетних «норм» временной динамики NDVI. Отклонения временного хода NDVI от таких норм также используется как один из параметров оценки состояния озимых культур.

В таблице 1 приведены рекомендации по использованию различных данных и инструментов, имеющихся в сервисах семейства «Созвездие-Вега», для проведения оценок состояния и развития озимых культур в разные периоды года.

Таблица 1 — Данные и инструменты, рекомендованные к использованию при оценке состояния озимых культур в различные периоды проведения мониторинга

Данные	Период мониторинга
	Осень	Зима	Весна	Лето
Спутниковые изображения, в том числе индексные	+	+	+	+
Температура и осадки	+	+	+	+
Гидротермический коэффициент (ГТК) и влага в почве	+	–	+	+
Глубина снежного покрова	–	+	–	–
Сезонная динамика NDVI	+	–	+	+
Карты озимых культур, выявленных по спутниковым данным	+	–	+	±
Карта отклонений NDVI от многолетней нормы	+	–	+	±
Карта отклонений максимумов NDVI от многолетних максимумов	–	–	–	+

С использованием методики выявлены следующие особенности развития озимых культур в сезоне 2020–2021 гг.

Осенью 2020 г. на юге Европейской части России наблюдалась масштабная засуха (рисунок 1а), отразившаяся на картограмме отклонений вегетационного индекса NDVI от среднемноголетних значений (красные районы на рисунке 1б). Кроме того, в конце 2020 г. на территории Северо-Кавказского федерального округа, Республики Калмыкия, Ростовской, Воронежской, Белгородской, Курской, Липецкой и Тамбовской областей по данным спутниковых наблюдений было детектировано значительно меньше озимых культур (рисунок 1в), чем осенью 2019 г. (рисунок 1г).

В весенне-летний период 2021 г. ситуация с озимыми культурами во многих районах юга Европейской части России нормализовалась, о чем говорит существенно возросшее количество детектированных по данным спутниковых наблюдений земель, занятых этой группой посевов (рисунок 2). Кроме того, выявлено, что в большинстве районов южной части Европейской территории России озимые культуры развивались лучше среднемноголетней нормы, а на севере Центрального федерального округа и в большинстве районов Приволжского федерального округа (за исключением его юго-западной части) — близко к норме или несколько хуже неё (рисунок 3).

Кроме того, совместный анализ данных спутниковых наблюдений и многолетней статистической информации об урожайности озимых зерновых культур показал возможность проведения заблаговременной оценки их потенциальной продуктивности.

  

а    б
     
  в    г

Рисунок 1 — Юг Европейской территории России: а — ГТК за месяц на 27.09.2020; б — отклонение NDVI пахотных земель от многолетней нормы, 39-я неделя 2020 г. (21–27.09.2020); озимые культуры, детектированные по спутниковым данным: в — 17.12.2020, г — 04.12.2019

 

  

  
Рисунок 2 — Озимые культуры, детектированные по спутниковым данным 30.06.2021.   

Рисунок 3 — Порайонные отклонения NDVImax озимых в 2021 г. от среднемноголетних максимумов