Изменение спектральной отражательной способности рапса в зависимости от степени увлажнения почв

Спектрометрическая съемка является одним из перспективнейших направлений дистанционного зондирования Земли. Это обуславливается тем, что данный вид съемки позволяет получать количественную информацию в виде коэффициентов спектральной яркости объектов земной поверхности. Одним из основных направлений дистанционного спектрометрирования Земли является изучение сельскохозяйственной растительности [1].
Цель работы заключалась в изучении спектральной отражательной способности сельскохозяйственных культур на примере рапса. Объектом исследования являлся посев рапса.
Исследования проводились на территории ключевого участка «Щомыслица» (юго-западная окраина г. Минска) 11.06.2020 в условиях ясной безоблачной погоды. Рельеф холмисто-грядовый, характеризуется преобладанием высотных отметок от 250 до 300 м. Ключевой участок представляет собой активно засеваемое поле. Во время проведения спектрометрической съемки поле практически полностью было засеяно рапсом фенологической фазы формирования стручков. На территории ключевого участка выделяется 4 почвенные разновидности: дерново-подзолистые автоморфные, временно-избыточно увлажненные, глееватые и глеевые почвы. Дерново-подзолистые глеевые почвы культурной растительностью засеяны не были [2].
При изучении спектральной отражательной способности рапса проводилась как наземная спектрометрическая съемка, так и анализ мультиспектрального изображения. Спектрометрическая съемка производилась фотоспектрорадиометром ФСР-02 (в составе со смартфоном, для координатной привязки и контроля измерений) [3]. В целях получения коэффициента спектральной яркости в качестве эталона использовалось молочное стекло МС-20.
Для анализа мультиспектрального изображения был вычислен нормализованный вегетационный индекс NDVI. В качестве исходного изображения был взят снимок мультиспектральной системы Landsat 8 OLI с пространственным разрешением 30 м. Сроки космической съемки совпадают с наземными исследованиями.
Значения коэффициента отражения рапса тесно коррелирует со значением влажности почв. Из кривых спектральной яркости видно, что рапс, произрастающий на автоморфных почвах, имеет спектральную отражательную способность выше, чем рапс, произрастающий на слабоглееватых и глееватых почвах. Наименьшую спектральную отражательную способность имеет рапс, произрастающий на глееватых почвах. Можно сделать вывод о том, что чем выше влажность почв, чем меньшую спектральную отражательную способность имеет произрастающий на них рапс. Это объясняется тем, что на повышенных элементах рельефа созревание сельскохозяйственных культур происходит раньше, чем на пониженных с переувлажненными почвами. Соответственно изменяется и окраска растений, что в свою очередь влияет на их спектральную отражательную способность.
Значения коэффициента отражения рапса тесно коррелирует со значением влажности почв, а также, незначительно, со значением NDVI. Это говорит о том, что полевые спектрометрические исследования необходимо проводить в согласовании с космическими. Необходимо также учесть и то, что материалы дистанционных съемок, используемые в этой работе, были среднего пространственного разрешения (30 м). В перспективе, можно было бы привлечь данные более высокого пространственного разрешения.
Изучение связи фенологических фаз сельскохозяйственной растительности и ее спектральной отражательной способности может быть использовано для дистанционного изучения почв в летний период.