Growth Index в агрономии: как рассчитывают и применяют в разных странах

Введение

Growth Index (индекс роста) — это интегральный показатель, который объединяет ключевые морфологические, фенологические и физиологические параметры растения в одну метрику. Он позволяет агроному или оператору теплицы быстро оценить общее состояние культуры, отследить динамику развития и оперативно скорректировать условия выращивания.

Концепция Growth Index используется во всех передовых странах растениеводства — в Нидерландах, США, Японии, Канаде, Израиле, а также постепенно внедряется в России. Несмотря на то что универсальной, единой формулы не существует, общая идея одинакова: собрать наиболее значимые показатели роста и сравнить их с эталоном для конкретного сорта и сезона.

Различия между странами касаются того, какие параметры включают в индекс, какими методами их измеряют и как применяют данные. Например, в Нидерландах упор делают на морфологию и автоматический сбор данных через камеры и 3D-сканеры, в США — на интеграцию морфологии с климатическими и физиологическими параметрами, в Японии — на полную автоматизацию и связь с системами управления теплицей.

В этой статье мы разберём, как формируется Growth Index, какие подходы используют разные страны и что важно учитывать при внедрении этой методики в современном растениеводстве.

Фото взяли из статьи с Pubmed

Что такое Growth Index

Growth Index — это интегральный показатель, отражающий текущее состояние и темпы развития растения, рассчитанный на основе совокупности измеряемых параметров. Он служит инструментом для быстрой диагностики, планирования агротехнических мероприятий и долгосрочного мониторинга культуры.

2.1. Основная идея

Вместо того чтобы анализировать десятки разрозненных замеров, агроном получает единый индекс, который показывает, находится ли растение в оптимальной зоне роста, отклоняется ли от нормы и в каком направлении.

2.2. Какие данные входят в Growth Index

Набор параметров зависит от культуры, региона и уровня технической оснащённости хозяйства, но чаще всего включают:

Морфологические показатели

• Длина междоузлий.

• Высота растения.

• Толщина стебля.

• Количество листьев.

• Площадь листовой поверхности.

• Угол листорасположения.

Фенологические признаки

• Фаза развития (рост, цветение, плодоношение).

• Скорость закладки соцветий и плодов.

Физиологические параметры

• Температура листа.

• Интенсивность фотосинтеза.

• Содержание хлорофилла (SPAD-метр).

• Водный статус (тургор, транспирация).

Климатические данные

• DLI (суточная доза света).

• Средняя температура и DIF (разница день/ночь).

• Влажность воздуха и субстрата.

• Концентрация CO₂.

2.3. Методы расчёта

• Простое среднее — все параметры приводят к одной шкале (например, % от нормы), усредняют и получают индекс.

• Взвешенный индекс — каждому параметру присваивают вес по значимости для конкретной культуры (например, для роз — длина цветоноса и толщина стебля, для томатов — длина междоузлий и количество листьев).

2.4. Почему это работает

• Индекс позволяет быстро выявить отклонения, ещё до того, как они приведут к потере урожая.

• Его легко визуализировать — график Growth Index сразу показывает тренд.

• Он применим и при ручных замерах, и при полной автоматизации.

Международная практика

3.1. Нидерланды

• Где применяют: Тепличные комплексы, Wageningen University & Research, системы Priva и Hoogendoorn.

• Методы:

  • Еженедельные замеры морфологии: длина междоузлий, толщина стебля, количество листьев, угол листорасположения.

  • Данные собирают как вручную, так и автоматически — с помощью 3D-сканеров и камер компьютерного зрения.

  • Сравнение с эталонными кривыми роста для конкретного сорта в системе Crop Registration.

• Цель: поддержание оптимального баланса между вегетативным и генеративным развитием.

• Особенность: автоматическая интеграция индекса в климатическое управление теплицей — система сама корректирует свет, температуру и CO₂.

3.2. США

• Где применяют: University of California, Davis; Cornell University; коммерческие теплицы.

• Методы:

  • Growth Index интегрирован в Plant Growth Monitoring Systems.

  • Включает морфологию + климатические и физиологические параметры (DLI, DIF, температура листа, уровень CO₂).

  • Используются тепловизоры, спектрометры, датчики света.

• Цель: комплексная оценка состояния растений и прогнозирование урожайности.

• Особенность: интеграция с системами big data и моделями прогноза урожая.

3.3. Япония

• Где применяют: Высокотехнологичные теплицы и вертикальные фермы.

• Методы:

  • Камеры высокого разрешения и ИИ для автоматического распознавания морфологических признаков.

  • Расчёт индекса в реальном времени и автоматическая корректировка климата.

  • Привязка к данным по энергопотреблению и эффективности производства.

• Цель: добиться максимально стабильного роста и качества продукции при минимальных затратах.

• Особенность: полная автоматизация без ручных замеров.

3.4. Канада

• Где применяют: Теплицы в Британской Колумбии и Онтарио, особенно в производстве томатов, огурцов и перца.

• Методы:

  • Growth Index рассчитывается с учётом экономических KPI — стоимость производства и цена реализации.

  • Используются датчики микроклимата и автоматические замеры морфологии.

• Цель: оптимизация роста при минимизации энергозатрат.

• Особенность: экономическая составляющая — индекс помогает принимать решения о стратегии отопления и досветки.

3.5. Россия

• Где применяют: Передовые агрохолдинги и теплицы, интеграция в Gros.farm.

• Методы:

  • Чаще всего — ручные замеры и занесение данных в раздел «Фенологические признаки».

  • Постепенное внедрение автоматических камер и компьютерного зрения.

  • Связка индекса с задачами-напоминаниями и аналитикой в облаке.

• Цель: переход от разрозненных замеров к единой системе анализа и прогнозирования.

• Особенность: интеграция с автоматизацией полива, климата и питания через платформу Gros.farm.

Международная практика (с примерами показателей и весов)

4.1. Нидерланды

• Где применяют: Тепличные комплексы, Wageningen University & Research, системы Priva и Hoogendoorn.

• Методы:

  • Еженедельные замеры морфологии: длина междоузлий, толщина стебля, количество листьев, угол листорасположения.

  • Данные собирают как вручную, так и автоматически (3D-сканеры, компьютерное зрение).

  • Сравнение с эталонными кривыми роста для сорта.

• Пример набора параметров и весов (для томатов):

  • Длина междоузлий — 40%

  • Толщина стебля — 30%

  • Количество листьев — 20%

  • Высота растения — 10%

• Особенность: индекс автоматически передаётся в систему климат-контроля теплицы, которая вносит корректировки по свету, температуре и CO₂.

4.2. США

• Где применяют: UC Davis, Cornell University, коммерческие теплицы.

• Методы:

  • Growth Index интегрирован в Plant Growth Monitoring Systems.

  • Включает морфологию + климатические и физиологические параметры.

  • Применяются тепловизоры, спектрометры, датчики света.

• Пример набора параметров и весов (для сладкого перца):

  • Длина междоузлий — 25%

  • Толщина стебля — 20%

  • Высота растения — 15%

  • Количество бутонов — 15%

  • Температура листа — 15%

  • DLI (суточная доза света) — 10%

• Особенность: вес климатических и физиологических параметров выше, чем в Европе, так как индекс используется для прогноза урожайности.

4.3. Япония

• Где применяют: Высокотехнологичные теплицы, вертикальные фермы.

• Методы:

  • Полная автоматизация через камеры высокого разрешения и ИИ.

  • Индекс считается в реальном времени и используется для моментальной корректировки климата.

• Пример набора параметров и весов (для салата в вертикальной ферме):

  • Высота растения — 25%

  • Площадь листовой поверхности — 25%

  • Индекс зелёности листа (SPAD) — 20%

  • Температура листа — 15%

  • Влажность субстрата — 15%

• Особенность: морфология и физиология уравновешены, а климатическая часть учитывается через автоматическую систему.

4.4. Канада

• Где применяют: Теплицы в Британской Колумбии и Онтарио.

• Методы:

  • Growth Index учитывает экономические KPI — стоимость производства и цену реализации.

  • Используются датчики микроклимата и автоматические замеры морфологии.

• Пример набора параметров и весов (для огурца):

  • Длина междоузлий — 30%

  • Количество листьев — 20%

  • Высота растения — 15%

  • Толщина стебля — 15%

  • DLI — 10%

  • Энергозатраты на м² — 10%

• Особенность: в отличие от других стран, в индекс напрямую включают экономические показатели.

4.5. Россия

• Где применяют: Передовые теплицы, Gros.farm.

• Методы:

  • Чаще ручные замеры с внесением в «Фенологические признаки».

  • Постепенное внедрение автоматических камер и датчиков.

• Пример набора параметров и весов (для розы на срезку):

  • Длина цветоноса — 40%

  • Толщина стебля — 25%

  • Количество листьев — 15%

  • Количество бутонов — 10%

  • Влажность субстрата — 10%

• Особенность: акцент на морфологии, климатические показатели пока чаще используются в отдельном анализе, а не внутри индекса.

Общие элементы и ключевые отличия подходов

Общие элементы, которые встречаются во всех странах

1. Регулярность замеров

   • Еженедельные или декадные измерения показателей роста.

   • Привязка к фенологическим фазам культуры.

2. Привязка к эталонным значениям

   • Для каждого сорта и сезона есть «нормативный график» развития.

   • Оценка идёт не в абсолютных значениях, а в сравнении с эталоном.

3. Система весов для показателей

   • Разные параметры имеют разную значимость в индексе.

   • Вес отражает вклад параметра в конечную продуктивность.

4. Балльная шкала

   • 0–10 или 0–5 баллов для нормализации показателей.

   • Итоговый Growth Index обычно тоже приводится к шкале 0–10.

5. Интеграция с управлением теплицей

   • Индекс используется как триггер для корректировки климата, питания или освещения.

Ключевые отличия между странами