Оценка засоренности посевов сои на юге Дальнего Востока по данным спутника Sentinel-2

Исследование проводили с целью разработки подходов к выявлению засоренных участков посевов сои с использованием данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса. Для 10 засоренных участков Ханкайского района Приморского края (площадью 2.. .10 га) и незасоренных полей сои Хабаровского и Приморского краев (240 полей в 2022 г, 307 полей в 2023 г) в период с 1 мая по 31 октября были получены 288 снимков спутника Sentinel-2. После фильтрации по маске облачности построены аппроксимированные с использованием нелинейных функций временные ряды NDVI (Normalized difference vegetation index) на каждый день периода. Средние максимальные значения NDVI засоренных участков (число сорняков в диапазоне от 100.1200 шт./м²) были существенно ниже (на 0,05.0,09) соответствующих показателей незасоренных полей сои (число сорняков меньше 30 шт./м²), при этом дата наступления максимума аппроксимированного ряда сезонного хода NDVI не зависела от степени засоренности посевов. Сезонный ход NDVI для засоренных участков имел более растянутый во времени пик максимума, в сравнении с незасоренными полями, поэтому в качестве критерия засоренности предложено использовать ширину пика кривой сезонного хода NDVI на половине (d_1/2) и трех четвертях (d_3/4) высоты пика. Средние значения d_1/2 для засоренных участков в 2022 г. составляли 122.127 дней, в 2023 г. - 111.121 день, что достоверно (p<0,05) выше показателей для незасоренных полей (в 2022 г. - 93.101 день, в 2023 г. - 93.98 дней). Аналогично выявлены значимые различия для d_3/4: для засоренных участков - 74.77 дней и 74.79 дней; для незасоренных - 60.68 дней и 57.62 дней соответственно. Предложенный способ можно использовать при разработке стратегии проведения защитных мероприятий на следующий сезон на уровне отдельных полей.

The study aimed to develop approaches to identifying weedy areas of soybean crops using Earth remote sensing (ERS) data from space. For 10 weedy areas of the Khankaisky District of Primorsky Krai (area of 2-10 ha) and weedless soybean fields of Khabarovsk and Primorsky Krai (240 fields in 2022, 307 fields in 2023), 288 images of the Sentinel-2 satellite were obtained from May 1 to October 31. After filtering by the cloud mask, NDVI (Normalized difference vegetation index) time series were constructed for each day of the period, approximated using nonlinear functions. The average maximum NDVI values of weedy areas (weed number in the range of 100-1200 pcs/m²) were significantly lower (by 0.05-0.09) than the corresponding values of weedless soybean fields (weed number less than 30 pcs/m²), while the date of the maximum of the approximated series of the NDVI seasonal variation did not depend on the degree of weed infestation of crops. The seasonal variation of NDVI for weedy areas had a more extended peak in time, compared to weedless fields, therefore, it was proposed to use the width of the peak of the NDVI seasonal variation curve at half (d1/2) and three quarters (d3/4) of the peak height as a weediness criterion. The average d_1/2 values for weedy areas in 2022 were 122-127 days, in 2023 - 111-121 days, which is significantly (p<0.05) higher than the values for weedless fields (93-101 days in 2022, 93-98 days in 2023). Similarly, significant differences were found for d_3/4: for weedy areas - 74-77 days and 74-79 days; for weedless areas - 60-68 days and 57-62 days, respectively. The proposed method can be used to develop a strategy for protective measures for the next season at the level of individual fields.