بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق تخمین و برآورد درصد ازت برگ گیاه نیشکر در اراضی کشت و صنعت نیشکر امام خمینی در خوزستان می باشد. برای نیل به این هدف از طیف سنجی با طیف سنج فیلد اسپک3 و تصویر فراطیفی Hyperion استفاده شده است. در این تحقیق از آنالیز همبستگی بین داده های آزمایشگاهی ازت و طیف انعکاسی برگ گیاه نیشکر حاصل از طیف سنجی استفاده شده است.
طیف انعکاسی گیاه نیشکر در مزارع نیشکر و در ایستگاههای مختلف با استفاده از طیف سنج اندازه گیری گردید. بطور همزمان نمونه ای از برگ گیاه به آزمایشگاه منتقل و درصد ازت آنها مشخص گردید. جهت مدلسازی و یافتن ارتباط بین طیف انعکاسی و داده های آزمایشگاهی، آنالیز همبستگی بین این دو گروه داده صورت گرفت.
بیشترین همبستگی در باندهای 760 و 2023 نانومتر با همبستگی 87/3 درصد بدست آمد. جهت برآورد ازت برگ نیشکر در مزارع کشت این محصول، مدل بدست آمده از آنالیز همبستگی بر روی تصویر Hyperion اعمال گردید. قبل از اعمال مدل بر تصویر ، تصحیح هندسی به روش Image to Image و تصحیح اتمسفری به روش ELC بر روی تصویر انجام گرفت. با اعمال مدل آماری بر تصویر، نقشه میزان غلظت ازت برگ گیاه نیشکر تهیه گردید.
-1 مقدمه
ازت یک فاکتور مهم در حاصلخیزی و کیفیت گیاه نیشکر می باشد.[11] میزان مناسب استفاده از کود ازت برای محصول نیشکر در دنیا به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. حد مناسب ازت برای نیشکر با توجه به دوره رشد، شرایط اقلیمی و خصوصیات فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی خاک متفاوت است
کمبود میزان ازت باعث کاهش محصول میشود. در صورتی که مصرف بیش از حد ازت علاوه بر اتلاف مقدار زیادی کود، منجر به کاهش کیفیت نیشکر و افزایش آسیب پذیری در برابر آفت ها می گردد.
نیشکر در مراحل اولیه رشد مقدار زیادی ازت در خود ذخیره می کند ولی در مراحل بعدی رشد بخصوص در فصل رسیدن مقدار آن به شدت کاهش می یابد.
بسیاری از کشاورزان برای آگاهی از وضعیت ازت مزارع از آنالیز نمونه گیری از برگ گیاه استفاده می کنند و در صورت کمبود آن را جبران می نمایند. استفاده از نتایج حاصل از نمونه گیری به دلیل طولانی بودن زمان بررسی و تحلیل در آزمایشگاه و پر هزینه بودن آن و همچنین محدود بودن نتیجه به نقاط نمونه برداری و نداشتن دید همه جانبه مقرون به صرفه نمی باشد. با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و تصاویر ماهوارهای، می توان با صرف کمترین زمان و هزینه اطلاعات بهنگام و مفیدی از مزارع نیشکر در سطح وسیع به دست آورد.
روش اخذ اطلاعات با تکنیک سنجش از دور جزو روشهای تشخیص و شناسایی غیر مخرب میباشد. دستگاه طیف سنج به دلیل داشتن تعداد باندهای طیفی زیاد، انعکاس صورت گرفته از پدیدهها را در سراسر طیف الکترو مغناطیس در محدوده 350 تا 2500 نانومتر را ثبت میکند. دادههای طیف سنجی از سطح برگ گیاه در بخش مرئی و مادون قرمز طیف الکترو مغناطیس بر اساس، اصل عمل متقابل نور و گیاه و تأثیر برگ سبز بر طیف الکترو مغناطیس میباشد. انعکاس صورت گرفته از برگ گیاه نیشکر این امکان را فراهم می کند تا بتوان کمیت پارامترهای شیمیایی برگ را مشخص کرد.
وات و همکاران - - 2000، طول موج 2028 نانومتر اسپکترومتر را برای مدلسازی و برآورد میزان ازت برگ گیاهان انتخاب کردند. رآد و همکاران - 2002 - ، در تحقیق خود، در بررسی همبستگی بین میزان ازت برگ و طیف انعکاسی، بیشترین همبستگی را در نسبت باندهای 700 و 710 نانومتر یافتند.
کراس و همکاران - 2006 - ، نشان دادند که نسبت باندهای 706 و 760 نانومتر، بهترین شاخص برای برآورد میزان ازت برگ می باشد. همچنین زآو و همکاران - 2005 - ، در بررسی خود از شاخص مشتق اول انعکاس استفاده کردند، آنها گزارش نمودند که ناحیه لبه قرمز با مرکزیت 730 یا 740 نانومتر با r2، 0/73 بهترین همبستگی بین ازت برگ و طیف انعکاسی برقرار شده است.
عبدالرحمن و همکاران - 2010 - نیز شاخص فراطیفی مشتق اول انعکاس باندهای 2200 و 2025 نانومتر را برای برآورد میزان ازت برگ گیاه نیشکر مورد استفاده قرار دادند. میزان همبستگی بین داده های ازت برگ و طیف حاصل از طیف سنج در باندهای مذکور 86/9 درصد بوده است.
-2 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه بخشی از اراضی کشت و صنعت نیشکر امام خمینی در استان خوزستان با عرض جغرافیایی 31 درجه و 37 دقیقه تا 31 درجه و 54 دقیقه شمالی و طول 48 درجه و 39 دقیقه تا 48 درجه و 44 دقیقه شرقی در 30 کیلومتری جنوب شوشتر میباشد، موقعیت و تصویر ماهواره ای منطقه مورد مطالعه در شکل - 1 - نشان داده شده است.
شکل .1 موقعیت و تصویر Hyperion کشت و صنعت امام خمینی
-3 مواد و روشها
1؛-3 دستگاه طیف سنج ASD با نامFieldSpec3®
دستگاه طیف سنج Field Spec®3 دستگاهی است که در زمینههایی که نیاز به اندازهگیری انعکاس، تابش و پخش انرژی الکترومغناطیسی از سطوح میباشد، کاربرد دارد. این دستگاه اپتیکی به طور اختصاصی جهت استفاده در سنجش از دور میدانی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار میگیرد که منحنی طیفی را در ناحیه مرئی- مادون قرمز نزدیک - VNIR - و مادون قرمز کوتاه - SWIR - اندازهگیری میکند.
طیف سنج فیلدسپک 3 دستگاهی قابل حمل با دامنه طیفی 350-2500 نانومتر و زمان جمع آوری داده 0/1 ثانیه برای هر طیف می باشد. دستگاه دارای سه دتکتور مجزاست که یکی در محدوده مرئی ومادون قرمز نزدیک - 350 الی 1000 نانومتر - طیف سنجی میکند. و دو دتکتور در محدوده SWIR است که یکی از 1000 نانومتر تا 1830 نانومتر - SWIR - و دیگری در محدوده 1830 نانومتر تا 2500نانومتر - - SWIR طیفسنجی میکند. دستگاه طیف سنج و ابزارهای جانبی در اشکال - 2و3و - 4 نشان داده شده است.
شکل.2 دستگاه طیف سنج فیلد اسپک
شکل .3 صفحه مرجع سفید
شکل .4 ابزار Contact probe
