Біологічні системи: теорія та інновації

Аеровізуальний моніторинг глободерозу картоплі

Анатолій Бабич, Олександр Бабич, Ярослав Дзюман, Дмитро Приходько, Валерій Пашковський
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність досліджуваної проблеми полягає в необхідності своєчасного виявлення осередків глободерозу картоплі з метою їх локалізації, ліквідації і запобіганню подальшому розселенню карантинного організму. Основним завданням роботи було вдосконалення системи нематологічного моніторингу фітоценозів за поєднання новітніх і традиційних методів діагностування. Для виявлення осередкового ураження пасльонових культур глободерозом було апробовано використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Золотиста картопляна нематода Globodera rostochiensis (Wollenwebеr, 1923) Behrens  залишається одним із найбільш небезпечних карантинних організмів в Україні. Поширення монокультури пасльонових культур у дрібних домогосподарствах сприяє масовому накопиченню цього фітопаразита та зростанню його шкідливості. Виявлено, що ураження посівів призводить не лише до значних втрат урожаю, а й ускладнює реалізацію продукції через необхідність дотримання карантинних обмежень. Отримані результати підтверджують необхідність удосконалення традиційних та впровадження новітніх підходів до фітонематологічного моніторингу. Визначено, що оптимальними строками нематологічного моніторингу картоплі є кінець червня – перша половина липня, коли проявляються візуальні симптоми глободерозу та виявляються самиці нематоди на коренях. Аналіз аерофотознімків дозволяв уточнювати маршрути обстеження та цільово відбирати рослинні зразки з уражених ділянок, що значно знижувало витрати порівняно з традиційними методами. У разі неможливості контролю під час вегетації карантинний статус полів визначали після збирання врожаю за аналізом ґрунту на наявність цист нематоди. Встановлення особливостей просторового поширення, загальної площі виявлених осередків та рівня ураженості картоплі глободерозом, дає змогу диференціювати та локально застосовувати фітосанітарні заходи, що суттєво скорочує витрати на захист рослин. Варто зазначити, що розроблена методологія аеровізуального обстеження фітоценозів сучасними БПЛА, обладнаних камерами з високою роздільною здатністю, також може бути використана для виявлення осередків ураження сільськогосподарських культур іншими видами цистоутворюючих нематод. Розроблену методологію аеровізуального моніторингу доцільно першочергово використовувати спеціалістами фітосанітаних інспекцій з карантину рослин, а також фахівцями великих господарств та агрохолдингів

Ключові слова

золотиста картопляна цистоутворююча нематода; нематодози; новітні методи нематологічного діагностування; фітоценози; безпілотні літальні апарати

ЦИТУВАТИ
Babich, A., Babych, O., Dzyuman, Ya., Prykhodko, D., & Pashkovsky, V. (2025). Aerial visual monitoring of potato globoderosis. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(2), 10-22. https://doi.org/10.31548/biologiya/2.2025.10
Використані джерела
  1. Arantes, B.H.T., Moraes, V.H., Geraldine, A.M., Alves, T.M., Albert, A.M., Silva, G.J.D., & Castoldi, G. (2023). Detection of nematodes in soybean crop by drone. Revista Ciência Agronômica, 54, article number e20217810. doi: 10.5935/1806-6690.20230038. 
  2. Babich, A., Babich, A., Statkevich, A., & Bondar, V. (2018). Golden potato cyst nematode and controls it’s size. Interdepartmental Thematic Scientific Collection of Phytosanitary Safety, 64, 17-23. doi: 10.36495/1606-9773.2018.64.17-23 .
  3. Babych, A., Babych, O., Havryliuk, O., Statkevych, O., Dziuman, Y., Litvinov, D., Zavgorodniy, V., Kaduk, V., & Prichodko, D. (2024). Managing populations of cyst-forming nematodes in agroecosystems of field crops. Biosystems Diversity, 32(2), 203-209. doi: 10.15421/012421.
  4. Borzykh, O.I., Sigareva, D.D., Fedorenko, O.L., Bondar, T.I., Kornyushin, V.V., Sokolova, O.O., & Karpliuk, V.G. (2021). Current distribution of golden potato cyst nematode, Globodera rostochiensis (Tylenchida, Heteroderidae), in Ukraine. Zoodiversity, 55(2), 167-174. doi: 10.15407/zoo2021.02.167.  
  5.   Cavalcanti, V.P., et al. (2023). Use of RGB images from unmanned aerial vehicle to estimate lettuce growth in root-knot nematode infested soil. Smart Agricultural Technology, 3, article number 100100. doi: 10.1016/j.atech.2022.100100.
  6. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
  7. Esquibet, M., et al. (2024). Europe as a secondary distribution hub in the worldwide invasion of the potato cyst nematode Globodera rostochiensis. Scientific Reports, 14, article number 13915. doi:10.1038/s41598-024-64617-0.
  8. Fedorenko V.P., Bublyk L.I., & Kozub N.O. (2012). Strategy and tactics of plant protection. Іn V.P. Fedorenko (Ed.), Vol. 1: Strategy. Kyiv: Alfa-stevia.
  9. He, Y., Wang, R., Zhao, H., Ren, Y., Agarwal, M., Zheng, D., Gao, S., McKirdy, S. J., & Chu, D. (2022). Predicting potential global distribution and risk regions for potato cyst nematodes (Globodera rostochiensis and Globodera pallida). Scientific Reports, 12, article number 21843. doi: 10.1038/s41598-022-26443-0.
  10. Holguin, C.M., Rojas, D.A., Pérez, O.Y., & Marchant, S. (2023). First detection of the potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, infecting potato in the central region of Colombia. Plant Disease, 107(9), article number 2889. doi: 10.1094/PDIS-04-23-0751-PDN.
  11. Jiang, R., et al. (2022). First record of the golden potato nematode Globodera rostochiensis in Yunnan and Sichuan provinces of China. Journal of Integrative Agriculture, 21(3), 898-899. doi: 10.1016/S2095-3119(21)63845-5.
  12. Jindo, K., Teklu, M.G., van Boheeman, K., Njehia, N.S., Narabu, T., Kempenaar, C., Molendijk, L.P.G., Schepel, E., & Been, T.H. (2023). Unmanned aerial vehicle (UAV) for detection and prediction of damage caused by potato cyst nematode G. pallida on selected potato cultivars. Remote Sensing, 15(5), article number 1429. doi: 10.3390/rs15051429. 
  13. Joalland, S., Screpanti, C., Varella, H.V., Reuther, M., Schwind, M., Lang, C., Walter, A., & Liebisch, F. (2018). Aerial and ground based sensing of tolerance to beet cyst nematode in sugar beet. Remote Sensing, 10(5), article number 787. doi: 10.3390/rs10050787.
  14. Komarchuk, D., Pasichnyk, N., Lysenko, V., & Opryshko, О. (2020). Algorithms and software for UAV flight planning for monitoring the stress conditions of plantations. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 16(6). doi: 10.31548/dopovidi2020.06.007.
  15. Mwangi, J.M., Mwangi, G.N., Finckh, M.R., & Kiewnick, S. (2021). Biology, pathotype, and virulence of Globodera rostochiensis populations from Kenya. Journal of Nematology, 53(1), article number e2021-03. doi: 10.21307/jofnem-2021-003.
  16. Oliveira, A.J., Assis, G.A., Guizilini, V., Faria, E.R., & Souza, J.R. (2019). Segmenting and detecting nematode in coffee crops using aerial images. In D. Tzovaras, D. Giakoumis, M. Vincze, & A. Argyros (Eds.), Computer vision systems: 12th international conference, ICVS 2019 (pp. 274-283). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-34995-0_25.
  17. Pereira, F.V., Martins, G.D., Vieira, B.S., de Assis, G.A., & Orlando, V.S.W. (2022). Multispectral images for monitoring the physiological parameters of coffee plants under different treatments against nematodes. Precision Agriculture, 23(6), 2312-2344. doi: 10.1007/s11119-022-09922-2.
  18. Price, J.A., Coyne, D., Blok, V.C., & Jones, J.T. (2021). Potato Cyst Nematodes Globodera rostochiensis and G. pallida. Molecular Plant Pathology, 22(5), 495-507. doi: 10.1111/mpp.13047.
  19. Pulavarty, A., Singh, A., Smyth, D., Mehta, J.P., Horgan, K., & Kakouli-Duarte, T. (2022). Sustainable management of the potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, with two microbial fermentation products. Frontiers in Plant Science, 13, article number 987059. doi: 10.3389/fpls.2022.987059.
  20. Pylypenko, L.A., Phillips, M.S., & Blok, V.C. (2008). Characterisation of two Ukrainian populations of Globodera pallida in terms of their virulence and mtDNA, and the biological assessment of a new resistant cultivar Vales Everest. Nematology, 10(4), 585-590. doi: 10.1163/156854108784513798.
  21. Sathya Priya, R., et al. (2025). Remote sensing application in plant protection and its usage in smart agriculture to hasten decision making of the farmers. Journal of Plant Diseases and Protection, 132(2), article number 84. doi: 10.1007/s41348-025-01082-5.
  22. Sigareva, D., Bondar, T., & Nikishicheva, K. (2024). Assessment of resistanse to Globodera rostochiensis (Ro-1) of newly created potato breeding material. Quarantine and Plant Protection, 3, 32-38. doi: 10.36495/2312-0614.2024.3.32-38.
  23. Sikora, R.A., Helder, J., Molendijk, L.P., Desaeger, J., Eves-van den Akker, S., & Mahlein, A.K. (2023). Integrated nematode management in a world in transition: Constraints, policy, processes, and technologies for the future. Annual Review of Phytopathology, 61(1), 209-230. doi: 10.1146/annurev-phyto-021622-113058. 
  24. Subbotin, S.A. (2025). Rapid detection of the golden potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, based on microsatellite markers using Recombinase Polymerase Amplification assay with lateral flow dipsticks. Nematology, 1, 1-7. doi: 10.1163/15685411-bja10399. 
  25. Tangvik, M.P., Brurberg, M.B., Magnusson, C., Stensvand, A., & Rossmann, S.L. (2025). Drone imagery and metabarcoding as diagnostic tools of poor growth in potato fields, with an emphasis on nematodes. Plant Pathology, 74(6), 1612-1621. doi: 10.1111/ppa.14110.
  26. Wainer, J., & Dinh, Q. (2021). Taxonomy, morphological and molecular identification of the potato cyst nematodes, Globodera pallida and G. rostochiensis. Plants, 10(1), article number 184. doi: 10.3390/plants10010184.
  27. Wang, X., Lei, R., Peng, H., Jiang, R., Shao, H., Ge, J., & Peng, D. (2022). Rapid diagnosis and visual detection of potato cyst nematode (Globodera rostochiensis) using recombinase polymerase amplification combination with lateral flow assay method (RPA-LFA). Agronomy, 12(10), article number 2580. doi: 10.3390/agronomy12102580.