Дистанционное зондирование (ДЗ) представляет собой комплекс методов получения информации о состоянии сельскохозяйственных угодий с использованием измерений отражённого или излучаемого электромагнитного излучения с дистанционных платформ: спутников, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и авиационных средств. Основная цель применения ДЗ в агрохимии — оперативный контроль состояния почв, растительного покрова и агрохимических показателей, что обеспечивает точечное управление удобрениями, средствами защиты растений и ирригацией.
Электромагнитное излучение, взаимодействуя с растениями и почвой, несёт информацию о биохимическом составе, влажности, плотности растительного покрова и степени поражения стрессовыми факторами. Длины волн в видимом, ближнем и среднем инфракрасном диапазоне используются для анализа хлорофилла, содержания азота, влаги и органического вещества.
Оптическое зондирование — базируется на анализе солнечного отражённого света. Применяются мультиспектральные и гиперспектральные камеры, позволяющие оценивать вегетационный индекс (NDVI, EVI), отражающий биомассу и активность фотосинтеза.
Радиолокационное зондирование (РЛЗ) — использует микроволновое излучение и не зависит от облачности и времени суток. Обеспечивает измерение структуры почвы, влажности, состояния корневой системы и плотности растительного покрова.
Тепловое инфракрасное зондирование — фиксирует температуру поверхности почвы и растений, что позволяет выявлять зоны стресса, засухи и аномальной активности микроорганизмов.
Оценка плодородия почв ДЗ позволяет картировать пространственное распределение питательных элементов (азот, фосфор, калий) через косвенные показатели: биомассу, цвет листьев, влажность почвы. На основе данных формируются агрохимические карты, которые являются основой для точного внесения удобрений.
Контроль состояния растений Использование вегетационных индексов позволяет выявлять зоны дефицита питательных веществ, болезней и стрессов. Например, снижение NDVI может указывать на нехватку азота или влаги, а высокая температура листовой поверхности — на стресс от засухи.
Прогнозирование урожайности Комбинация оптических и радиолокационных данных позволяет моделировать рост культур и формировать прогноз урожайности с высокой точностью, учитывая различные агрохимические факторы.
Оптимизация внесения удобрений ДЗ обеспечивает зональное управление удобрениями (variable rate application), минимизируя избыточное внесение и снижая экологическую нагрузку. Это особенно важно при использовании азотных и фосфорных препаратов, которые могут вымываться в грунтовые воды.
Мониторинг воздействия удобрений на экологию Регулярное зондирование позволяет выявлять аномалии в росте растений и изменениях структуры почвы, что сигнализирует о потенциальной опасности перенасыщения химикатами.
Современные платформы включают спутники высокой пространственной (1–10 м) и спектральной разрешающей способности, дроны с мультиспектральными камерами и сенсоры, интегрированные в тракторы и сельхозмашины. Информацию обрабатывают с использованием геоинформационных систем (ГИС), алгоритмов машинного обучения и математического моделирования.
Ключевые показатели эффективности ДЗ:
Применение ИИ и машинного обучения для автоматической интерпретации спектральных данных, интеграция с беспилотными комплексами внесения удобрений и развитие сенсоров для непрерывного контроля содержания азота, влаги и микроэлементов создают основу для полного перехода агрохимии к цифровому, предиктивному управлению.
ДЗ становится ключевым инструментом агрохимии XXI века, позволяя сочетать научные методы химического анализа с высокотехнологичной обработкой данных, что повышает эффективность сельского хозяйства и устойчивость агроэкосистем.