Използване на данни от специализирани феномни платформи за отбор на растения с комплекс от ценни признаци за улесняване на растителната селекция

Нуждата от растителна продукция непрекъснато се увеличава, и това налага отглеждането им да става по-ефективно и с по-малки загуби, причинени от патогени, насекоми, засушаване, дефицити на хранителни вещества и др. За постигане на тези цели се използват подходи, свързани със създаването на високопродуктивни сортове, нова генерация препарати за растителна защита и нови методи за оценка на състоянието на растенията. Глобализацията на търговията и климатичните промени благоприятстват въвеждането на инвазивни вредители, което изисква допълнително третиране с продукти за растителна защита, което увеличава рисковете от замърсяване на околната реда. В много случаи новонавлезлите видове пряко конкурират представителите на местната фауна и имат негативен ефект върху биоразнообразието (IPPS, Регламент (EС) 2016/2031).
Същевременно се засилва тенденциията за намаляване на употребата на продукти за растителна защита и увеличачане на биологичното производство на земеделски култури. Това налага използването на ефективни средства, алтернативни на химическия метод за борба с икономически важни неприятели по земеделските култури и внедряването на биологизирани технологии в земеделието на базата на биоторове и препарати-фитостимулатори с натурален произход. Всичко това налага нарастване на изследванията, свързани с недеструктивно откриване на различни заболявания на растения, откриване на резистентни към различни заболявания сортове, идентифициране на биостимуланти, проявяващи биологична активност към растения, микро- и макроорганизми, и вредители по селскостопанските растения и разработване на тази база на биопрепарати с приложение в селското стопанство за получаване на безопазни и безвредни хранителни суровини.
Според една от основните постановни на Националната научна програма, изследванията по научните задачи ще се извършват в публичните научни организации, но със специален акцент върху мултидисциплинарния подход, изискващ обединените знания/ компетенции, научна инфраструктура и човешки ресурси, предоставяни от научните организации, участници в консорциума по проекта. Въз основа на това включените в програмата Научни организации планират широк спектър от изследователски дейности за реализиране на целта на работния пакет 2.3. – Осигуряване растителното здраве и безопасността на растителната продукция.
Първата научна задача е свързана с изследване на приложимостта на дистанционните методи за наблюдение за нуждите на прецизното земеделие и Decision Support System (DSS) за интегрираната и биологична растителна защита.
Ефективното управление на земеделските територии изисква система за събиране на информация, която действа бързо и е всеобхватна. Дистанционните наблюдения за събиране на данни от разстояние са решение за такава системи. Сензорите за събиране на данни могат да се разполагат на спътници, самолети и модерните и намиращи все-по широко приложение в последните години дронове. Точната информация за позицията на сензорите по всяко време, осигурявана от глобалната навигационна сателитна система позволява параметрите на почвата и културите да бъдат картирани. Благодарение на тях е възможно получаване от разстояние на важни данни за състоянието на реколтата – влажност на почвата, фаза на развитие на растенията, наличие на болести, да се прогнозира очакваната реколта и т.н.
В технологиите на прецизното земеделие спектралните сензори играят главна роля. Отражението на електромагнитното лъчение във видимата и близката инфрачервена област от растенията зависи от много фактори – повърхността на листата, структурата им, химичния им състав, съдържанието на вода, пигменти и т.н. Термичните сензори определят температурата на растенията, която корелира с водния статус на растенията. Флуоресцентни сензори се използват за определяне на съдържанието на хлорофил в растенията. Изследването на характерните особености на спектрите на растения, болни от различни вирусни, бактериални или гъбични инфекции, може да допринесе за по-доброто разбиране на биофизични и биохимични процеси по време на развитието на болестите. Новите мулти и хиперспектрални сензори позволяват получаването едновременно на пространствена и спектрална информация от всяка точка на изследваните растения. Връзката между молекулярните методи и неинвазивните оптични методи може да бъде нов подход, който трябва да бъде тестван в бъдещи изследвания (Mahlein et al. 2012а; Sankaran et al. 2010; Mahlein et al. 2013, Kuska et al., 2015). Разработени са различни трансформации на спектралните данни в нови величини, наречени вегетативни индекси (Cao et al., 2015, Garcia-Ruiz et al., 2013, Huang et al., 2015, Huang et al., 2007), както и математически многофакторни методи за количествен анализ и класификация на базата на получените спектрални характеристики на растенията. Прегледът на литературата показва, че започват изследвания за възможни приложения на спектрални сензори за недеструктивно откриване на различни заболявания на растения, откриване на резистентни към различни заболявания сортове и др.
Друга важна част от прецизното земеделие е свързана с разработването на информационни системи за подпомагане на решенията (decision support system – DSS) в селското стопанство. Основните компоненти на тези системи са база данни (климатични данни, почвени параметри, данни за съответните култури), модели, които свързват наблюдаваните параметри със състоянието на растенията и за прогноза на добиви, и потребителски интерфейс (Yost et al., 2011; Navarro-Hellín et al., 2016; Rose et al., 2016).
Втората задача е свързана с изпитване на вещества, проявяващи биологична активност към растения, микро- и макроорганизми, и вредители по селскостопанските растения, като елемент от механизма на действие на микробните биоконтролни агенти, които могат да послужат за основа за създаване на безопасни препарати за растителна защита.