Три новых подхода в ведении аграрных дел

Это у студентов и школьников летом каникулы. А ученые умы весенне-летний сезон использовали максимально эффективно. Вот несколько открытий, которые сделали «двигатели прогресса на ниве отечественной агроиндустрии».

Нейросети помогают на виноградниках

Российские ученые разработали и успешно применили инновационную технологию для быстрого мониторинга состояния виноградников с использованием беспилотных аппаратов и искусственных нейронных сетей. По словам автора этой разработки, заведующего кафедрой «Проектирование беспилотных летательных аппаратов» Севастопольского государственного университета Павла Кузнецова, беспилотные аппараты проводят несколько облетов виноградных посадок и записывают видеоматериалы, на которых запечатлены виноградные кусты. Затем эти записи анализируются специализированной программой искусственного интеллекта, результаты которой выводятся на экран в виде тепловой карты, где выделяются зоны с растениями, подверженными болезням. Эта технология позволяет агрономам оперативно вмешиваться для предотвращения распространения болезней и вредителей, снижая тем самым расходы предприятий. В будущем данную разработку можно будет использовать для контроля за состоянием других сельскохозяйственных культур.

Согласно информации, представленной пресс-службой Минобрнауки, эту автоматизированную систему для мониторинга состояния виноградников разработали совместно с учеными из Всероссийского научно-исследовательского института виноградарства и виноделия «Магарач» Российской академии наук.

Для выполнения мониторинга, беспилотному контроллеру передается специальное задание, согласно которому беспилотный аппарат проводит облет рядов виноградника. Для достижения наилучших результатов, коптер облетает каждый ряд не менее трех раз. Затем собранные видеоматериалы загружаются в мощное стационарное вычислительное устройство для последующей классификации с использованием нейронных сетей. Это означает, что каждый кадр анализируется с целью выявления признаков сухости, болезней или воздействия вредителей на листья, и их дальнейшего подсчета. Полученные данные визуализируются в виде тепловой карты, на которой указываются координаты и количество обнаруженных пораженных листьев.

Для обучения нейронной сети была создана обширная база данных, включающая множество изображений с размеченными здоровыми и пораженными листьями виноградных кустов, состоящая из более чем 6 тысяч изображений. Также была разработана специальная программа для управления беспилотными аппаратами. Этот объем данных достаточен для обучения нейросети распознаванию здоровых и пораженных листьев. Однако для более точной классификации причин поражения, таких как конкретные болезни или виды вредителей, потребуется дополнительная работа.

В текущем году ученые планируют продолжить сбор изображений виноградных кустов и провести маркировку пораженных листьев с указанием конкретных причин поражения для дальнейшего обучения нейронной сети. В этой работе им помогут коллеги из лаборатории «Защита растений» Всероссийского научно-исследовательского института виноградарства и виноделия «Магарач» РАН, которую руководит один из ведущих ученых в данной области, Наталья Алейникова. Они планируют классифицировать некоторые конкретные болезни, такие как хлороз, милдью, гниль и др.

Ассоциативные азотфиксаторы повышают урожай

Российские ученые разработали и зарегистрировали базу данных, содержащую информацию о микроорганизмах, которые образуют симбиоз с пшеницей и другими сельскохозяйственными культурами и способствуют увеличению их урожайности. Эффективность этой методики была подтверждена как в лабораторных исследованиях, так и в полевых экспериментах. Применение таких микроорганизмов в сельском хозяйстве предоставляет возможность сократить использование химических препаратов.

Эта инновационная база данных была создана учеными из Ярославского государственного университета имени П.Г. Демидова и зарегистрирована. Она содержит информацию об ассоциативных азотфиксаторах - микроорганизмах, которые обитают на корнях, в почве, листьях и стеблях растений и оказывают положительное воздействие на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Грибы, сотрудничая с растениями, обогащают семена питательными веществами, а бактерии становятся третьими партнерами, способствуя их росту.

Андрей Сидоров, сотрудник научно-образовательной лаборатории молекулярной генетики и биотехнологии ЯрГУ, объясняет, что микроорганизмы и растения существуют в сложных ассоциациях, взаимодействуя друг с другом. Эти близкие взаимосвязи распространены среди большинства растений.

Для создания этой базы данных ученые собрали более 100 штаммов ассоциативных азотфиксаторов из корней многолетнего травянистого растения, известного как пальчатокоренник мясо-красного, которое растет в центральноевропейской части России. Каждый из этих штаммов был подвергнут анализу ДНК, чтобы определить их потенциал для использования в сельском хозяйстве.

Каждому штамму был присвоен уникальный идентификационный номер, и была предоставлена информация о их биотехнологических способностях, включая способность синтезировать фитогормоны, улучшать минеральное питание растений и бороться с фитопатогенами.

Кроме того, ученые оценили эффективность этих микроорганизмов в полевых условиях, применяя их на пшенице и ячмене. Эти исследования, проведенные в центральноевропейской части России, являются первыми в своем роде и позволяют выявить стимулирующее воздействие этих микроорганизмов на рост растений.

Андрей Сидоров добавил, что исследования ростостимулирующих свойств проводились поэтапно. Сначала были проведены лабораторные исследования для выявления таких свойств у всех штаммов бактерий, а затем эффективность была проверена на растениях в полевых условиях.

Бактерии страхуют от падежа пшеницы

Российские ученые обнаружили, что определенные виды бактерий, содержащие особый пигмент виолацеин, способны подавлять рост плесневых грибков, которые представляют опасность для сельскохозяйственных культур. Эти микроорганизмы проявили высокую активность в борьбе с патогенами, исследования показали, что их присутствие уменьшает рост некоторых вредоносных организмов практически вдвое. Ученые планируют разработать на основе этих бактерий средства для защиты сельскохозяйственных посадок, преимуществом которых будет их безопасность для человека.

Исследователи из Белгородского государственного национального исследовательского университета выявили способность бактерий Janthinobacterium lividum подавлять патогенные организмы, такие как плесневые грибки, которые могут повредить сельскохозяйственные культуры. Эта антагонистическая активность бактерий связана с наличием у них особого пигмента, известного как виолацеин. Ученые уверены, что это открытие позволит в будущем использовать эти бактерии для создания биопрепаратов, предназначенных для защиты сельскохозяйственных культур от патогенных микроорганизмов.

Никита Ляховченко, аспирант медицинского института НИУ «БелГУ», подчеркнул, что результаты опытов подтвердили возможность использования этих бактерий в сельском хозяйстве и создания биопрепаратов.

Ученые также отметили, что такие препараты будут безопасными для людей при их применении на растениях. Инна Соляникова, доктор биологических наук и директор регионального микробиологического центра, объявила о необходимости дальнейших исследований и разработки процессов культивирования и очистки виолацеина, а также проведения тестов биопрепарата в реальных условиях сельского хозяйства.

Источник: «АПК Эксперт»