بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای که اخیراً در کشور بهمنظور پایش محصولات کشاورزی مورداستفاده قرار میگیرد، استفاده از تصاویرماهواره ای میباشد. باهدف امکانسنجی استفاده از شاخصهای ماهوارهای در تخمین پیش از موعد عملکرد گیاه سویا در چهار حوضه آبریز استان گلستان بهوسیله تصاویر ماهواره لندست 8، سنجنده OLI/TIRS استفاده شد.
شاخص NDVI بهدست آمده از تصاویر ماهوارهای با شاخصهای مورفولوژیکی، وزن خشک در سه مرحله نمونهگیری با عملکرد و شاخص سطح برگ در مرحله سوم با عملکرد دارای همبستگی مثبت و معنیداری بودند. بهترین نقشه تخمین عملکرد، مربوط به NDVI بهدستآمده از تصویر 23 مرداد با وزن خشک در مرحله دوم بود.
عملکرد حاصل از سنجش از دور در این چهار حوضه در دامنه 3/0 تن تا 3/7 تن در هکتار قرار دارد و قابل ذکر است که میانگین عملکرد حاصل از سنجش از دور با میانگین عملکرد ثبت شده در جهاد کشاورزی واقع در این چهار حوضه دارای اختلاف بوده است که ناشی از خلأ عملکرد از قبیل انتخاب مزارعی که دارای عملکرد متوسط به بالا بودهاند برای تولید نقشه سنجش از دور، تلفات در حین برداشت، احداث جویهای آب، ثبت اطلاعات نادرست عملکرد، اختلال علفهای هرز و برداشت دیرهنگام است.
مقدمه
بیش از سه دهه است که از سنجشازدور در کشاورزی استفاده میشود. این تکنیک به علت استفاده از دادههای مکانی در مقیاس وسیع، تصویربرداری در طولموجهای مختلف در یکزمان، قابلیت تکرار اخذ دادههای ماهوارهای به فاصله زمانی یک تا چند روز در طول دوره رشد یا سال از توانایی چشمگیری در مقیاس زمانی و مکانی بالا برخوردار است
قابل ذکر است که در حال حاضر بیش از 90 درصد سطح زیر کشت سویا در ایران به استانهای شمالی کشور تعلق دارد و استان گلستان که یکی از قطبهای تولید سویا در کشور است، با داشتن 50993/9 هکتار سطح زیر کشت سویا، مقام اول را در بین استانهای کشور دارا میباشد. از نظر میزان تولید در واحد سطح - هکتار - ، استان گلستان مقام اول را در میان سایر استانهای کشور دارد
یکی از مهمترین ابزارهای برنامهریزی بهمنظور تامین بهموقع محصولات زراعی پیشبینی عملکرد این محصولات قبل از برداشت است، که یکی از این روشهای پیشبینی عملکرد با استفاده از روشهای مبتنی بر سنجش از دور است. اطلاعات بهدستآمده از ماهواره NOAA با استفاده از AVHRR برای پیشبینی عملکرد محصول - جو، کلزا، نخودفرنگی و گندم - در سطح وسیع استفاده شد و با مطالعات انجامشده مشخص شد که با استفاده از MODIS-NDVI و مدلهای رگرسیونی میتوان دو ماه قبل از برداشت پیشبینی دقیقی از عملکرد دانه به دست آورد
پایش گندم در مزارع نمونه ارتش گلستان با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجشازدور نشاندهنده برتری قاطع روش سنجشازدور نسبت به زمینآمار بود. در این تحقیق از تصویر ETM+ لندست 7 که با عملیات میدانی انطباق داشت استفاده شد و شاخص TVI به دلیل خطای کم، دقت خوبی در برآورد عملکرد گیاه گندم در اواخر مرحله پنجهزنی داشت. نتایج، بیانگر قابلیت تصاویر ماهواره در پیشبینی عملکرد گندم دیم 70 روز قبل از برداشت بود . - 4 - این مطالعه به هدف امکانسنجی استفاده از شاخصهای ماهوارهای در تخمین پیش از موعد گیاه سویا در چهار حوضه آبریز استان گلستان انجام شده است.
مواد و روش
این تحقیق در سال زراعی 94-95 در چهار حوضه - زرینگل، محمدآباد، قرنآباد و قرهسو - در استان گلستان انجام شد
شکل .1 توزیع مکانی 69 نقطه نمونهگیری از مزارع در چهار حوضه محمدآباد، زرینگل، قرنآباد و قرهسو در استان گلستان
جهت انجام این تحقیق ابتدا 69 نقطه بهصورت تصادفی در این چهار حوضه موردمطالعه بهوسیله دستگاه GPS مدل Garmin 550 تعیین مختصات گردید. در گام بعدی اندازهگیریهای میدانی در طی فصل رشد گیاه سویا همزمان با دریافت داده های سنجشازدور و در سه مرحله فنولوژیکی رشد در نقاط تعیین شده انجام شد. بدین منظور 2 بوته بهمنظور برآورد شاخص سطح برگ و 0/25 مترمربع بهمنظور برآورد وزن خشک گیاهی از محصول سویا برداشت و تراکم بوته در مترمربع محاسبه شد و وزن خشک و سطح برگ اندازهگیری شد، سپس وزن خشک و سطح برگ بر اساس تراکم بوته واقعی اصلاح شدند.
ثبت عملکرد نهایی و اجزای عملکرد هم روی سه بوته و در پایان فصل رشد انجام شد. در ادامه، ابتدا ارتباط بین داده-های جمعآوری شده در سه مرحله اول نمونهبرداری با اطلاعات عملکرد تهیهشده مورد بررسی قرار گرفت و متغیرهایی که ارتباط معنیداری با عملکرد داشتند در محیط نرمافزار ArcGIS 10/3 فراخوانی شدند و بهمنظور تهیه نقشه رستری صفات اندازهگیری شده، اقدام به درونیابی شد. از بین انواع روش درونیابی، روش درونیابی کریجینگ با توجه به اهمیت ساختار مکانی دادهها علاوه بر مقادیرشان و همچنین وجود همبستگی بین دادهها، مورد استفاده گرفت.
بهمنظور بررسی روش درون- یابی، دادهها به دو بخش نقاط تست و نقاط آموزشی تقسیم شدند. در این پژوهش از 4 تصویر چندطیفی OLI\TIRS سنجنده لندست 8 که دارای 11 باند بوده در تاریخهای17 مرداد، 1 شهریور، 17 شهریور و 9 مهر استفاده شد ولی به دلیل مشکل ناشی از ابری بودن هوا، تصویر 23 مرداد جایگزین تصاویر 17 مرداد و 1 شهریور شد. در ابتدا باندهای تصاویر OLI\TIRS با کمک نرمافزار ERDAS IMAGINE 2014 - به غیر از باندهای 8، 9، 10 و 11 که باندهای حرارتی و رادیویی بودند - بهمنظور تهیه تصویر چند طیفی ادغام شدند.
در این مطالعه شاخص گیاهی NDVI مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفت که بر طبق رابطه - 1 - محاسبه میگردد. بهمنظور ارزیابی شاخص استخراج شده از تصاویر، شاخص سطح برگ و وزن خشک مربوط به مرحله اول و دوم با شاخص NDVI استخراج شده از تصویر 23 مرداد، شاخص سطح برگ و وزن خشک مرحله سوم با شاخص NDVI استخراج شده از تصویر 17 شهریور و شاخص NDVI استخراج شده از تصویر 9 مهر با عملکرد برداشتشده مقایسه شدند.
پس از محاسبه شاخص NDVI، مقادیر این شاخص در محل نمونهگیری استخراج و ارتباط بین این شاخص با متغیرهای گیاهی مربوط به زمان تصاویر بررسی شد و معنیداری آنها با کمک رگرسیون ساده خطی مورد ارزیابی قرار گرفت و شاخصهای مطلوب برای ادامه فرآیند انتخاب شدند. رابطه خطی بین مقادیر شاخص که ارتباط معنیداری با متغیرهای گیاهی داشتند، با متغیرها برآورد گردید و با کمک رابطه ریاضی بهدست آمده مقادیر متغیرهای گیاهی از روی شاخص NDVI بهدست آمده از تصاویر تخمین زده شدند.
با توجه به بهترین رابطه بهدست آمده بین پارامترهای گیاهی و عملکرد، نقشه نهایی عملکرد تولید شد.
نتایج
در بررسی ارتباط شاخص سطح برگ و زیستتوده در سه مرحله رشدی با عملکرد، تمام متغیرهای گیاهی بهجز شاخص سطح برگ در مرحله اول و دوم با عملکرد در سطح آماری 1 درصد ارتباط معنیداری داشتند و ماده خشک در مرحله سوم با 0/49 بیشترین ضریب همبستگی با عملکرد را دارا بود. آمارههای توصیفی دادههای موردمطالعه نیز نشاندهنده آن بود که اطلاعات جمعآوریشده در مرحله اول و دوم نمونهبرداری دارای بیشترین ضریب تغییرات بودند، که میتواند به دلیل تاریخ کشت متفاوت و همچنین طیف گسترده ویژگیهای خاکی باشد و کمترین آنها مربوط به عملکرد، وزن خشک مرحله سوم و سطح برگ مرحله سوم - به ترتیب 20/36، 24/60 و - 25/92 میباشد. پس از به دست آوردن رابطه بین عملکرد و متغیرهای گیاهی و استفاده از این رابطه در تهیه نقشه عملکرد، این نقشهها مورد ارزیابی قرار گرفتند.
