بخشی از مقاله
چکیده
پژوهش حاضر به منظور بررسی امکان کاربرد سنجش از دور جهت تخمین محتواي نیتروژن پوشش گیاهی ذرت به عنوان مقدمه اي براي مدیریت خاص مکانی کود نیتروژن انجام شده است. دراین پژوهش از تصویرماهواره اي ASTER استفاده شده است.
نمونه برداري زمینی با استفاده از روش نمونه برداري منظم انجام شد. هم چنین تصحیح هندسی تصویر با خطاي RMS برابر با 0/2 پیکسل صورت گرفت. شاخص هاي پوشش گیاهی مختلفی از قبیل NDVI، SAVI، OSAVI، MSAVI، MCARI2 و MTVI2 محاسبه شده و میزان همبستگی آن ها با مقادیر نیتروژن نمونه ها به دست آمد. نتایج نشان داد که تمامی شاخص هاي مورد آزمون با مقدار نیتروژن همبسته اند. از طرفی جهت بررسی دقت مدل هاي ارائه شده براي تخمین نیتروژن، نمونه برداري زمینی مجدد انجام گرفت.
نتایج نشان داد که مدل هاي ارائه شده داراي ضریب همبستگی به ترتیب 0/7334، 0/7372، 0/7471، 0/7463، 0/8392 و 0/9114 براي شاخص هاي NDVI، SAVI، OSAVI، MSAVI، MCARI2 و MTVI2 می باشند.
نتایج پژوهش، امکان استفاده از سنجش از دور را براي تخمین نیتروژن پوشش گیاهی ذرت تایید می کند.
مقدمه
نیتروژن مهم ترین عنصر غذایی مورد نیاز براي رشدگیاه بوده و به طور مشخص برکیفیت دانه، فتوسنتز و عملکرد محصول اثر می گذارد
امروزه به دلیل عدم مدیریت توزیع کودهاي نیتروژن در مزارع، معمولا این کودها بیشتر و یا کمتر از مقدار مورد نیاز در سطح مزارع اعمال می شوند. کم پاشی کود نیتروژن موجب کاهش کیفیت و عملکرد محصول شده؛ در حالی که بیش پاشی آن منجر به آلودگی محیط زیست و افزایش آسیب پذیري محصول می شود. هم چنین مصرف مواد حاوي نیترات بالا و تبدیل آن به نیتروزآمین در معده که ماده اي سرطان زا است، در دراز مدت سلامتی انسان را به خطر می اندازد
با توجه به افزایش مصرف کودهاي نیتروژن و در نظرگرفتن اثرات منفی ناشی از مصرف غیر بهینه این کودها، لزوم به کارگیري روش هاي جدید در شناسایی مقدار نیتروژن گیاه به منظور تجویز کود ضروري به نظر می رسد.
تحقیقات متعددي در خصوص امکان کاربرد سنجش از دور به عنوان روشی سریع و غیرمخّرب براي تعیین وضعیت نیتروژن گیاه بررسی شده است. سنجش از دور قادر به سنجش بازتاب پوشش گیاهی محصول در یک توده گیاهی انبوه و در سطحی وسیع بوده و قابلیت دستیابی به تغییر پذیري هاي سه بعدي محصول را امکان پذیر می سازد
بلک مر و همکاران در سال 1996 دریافتند که محدوده طیفی حساس به نیتروژن گیاه ذرت در ناحیه 550-710 نانومتر است
ما و همکاران در سال 1996 دریافتند که اندازه گیري بازتاب پوشش گیاهی به وسیله سنجش از دور می تواند شاخصی براي شناسایی کمبود نیتروژن در ذرت هیبرید باشد
تارپلی و همکاران در سال 2000 دریافتندکه تقسیم بازتاب طیفی برگ پنبه در طول موج 700 الی 760 نانومتر بر بازتاب درمحدوده طیفی 755-920 نانومتر، می تواند شاخص خوبی براي پیشگویی غلظت نیتروژن باشد
بسکالیا و وارکو در سال 2002 دریافتندکه تجمع نیتروژنِ برگ گیاه پنبه داراي رابطه با بازتاب برگ در طول موج هاي 550، 612، 700 و 728 نانومتراست
رد و همکاران در سال 2002 گزارش کردند که بررسی وضعیت نیتروژن پنبه با استفاده از سنجش از دور امکان پذیر است
زائو و همکاران در سال 2005 به منظور تعیین محتواي پروتئین دانه گندم، محتواي نیتروژن برگ را با استفاده از داده هاي سنجش از دور به دست آوردند. نتایج نشان داد که مشخصات طیفی به صورت معنی داري با محتوي نیتروژن همبسته و شاخص پوشش گیاهی - VIgreen - 1 به صورت معنی داري با محتواي نیتروژن برگ و پروتئین دانه همبسته است. در این مقاله امکان استفاده از فناوري سنجش از دور به منظور پیشگویی محتواي پروتئین دانه تأیید شده است
زو و همکاران در سال 2006 با استفاده از ویژگی هاي چند طیفی یک مدل را براي تخمین وضعیت نیتروژن برگ گندم پیشنهادکردند
ریوم و زانگ در سال 2007 با استفاده از مطالعات طیفی نشان دادندکه باند طیفی حساس به نیتروژن در محدوده طیفی بین 550 -700 نانومتر، ناحیه اي مناسب براي شناسایی سطح تنش در محصول ذرت می باشد
لمر و همکاران در سال 2008 روش هاي مختلف تعیین میزان نیتروژن را بررسی کرده و در نهایت روش سنجش از دور را به عنوان یک روش غیر مستقیم و مناسب براي تعیین محتواي نیتروژن معرفی کرده اند
فنگ و همکاران در سال 2008 با استفاده از بازتاب چند طیفی پوشش گیاهی میزان غلظت نیتروژن برگ گندم را به دست آوردند. نتایج نشان داد که باندهاي طیفی حساس به نیتروژن اغلب در منطقه نور مرئی و مادون قرمز اتفاق می افتد. آن ها نشان دادندکه بررسی بازتاب حاصل از سنجش از دورگیاهان نسبت به روش نمونه گیري در شناسایی خصوصیات گیاه قابلیت بیشتري داشته و هم چنین تعیین خصوصیات طیفی گیاهان روشی سریع، مطمئن و غیر مخّرب براي دستیابی به ویژگی هاي فیزیولوژیکی محصولات است
با توجه به نقش بسیار مهم نیتروژن در ویژگی هاي کمی و کیفی محصول تولید شده و هم چنین قابلیت تصاویر ماهواره اي به عنوان روشی غیر مخّرب براي تعیین ویژگی هاي گیاه بر اساس تحلیل طیفی، هدف از این پژوهش بررسی امکان تخمین محتواي نیتروژن پوشش گیاهی ذرت با استفاده از تصاویر ماهواره اي می باشد.
مواد و روش ها
انتخاب تصویر ماهواره اي
میزان موفقیت حاصل از کاربرد تصاویر ماهواره اي براي شناسایی ویژگی هاي فیزیولوژیکی محصولات کشاورزي و مدیریت مزارع، در گرو انتخاب تصویر ماهواره اي مناسب است. عواملی از قبیل قدرت تفکیک زمینی، تعداد باندها و دامنه هر باند، دوره گذر، زمان عبور ماهواره از منطقه مورد مطالع، قیمت تصویر و قابلیت دسترسی از موارد مهم در انتخاب نوع تصویر است. با توجه به اهداف پژوهش و موارد ذکر شده، تصویر ماهواره اي ASTER به عنوان تصویر مناسب انتخاب شد.
از میان تاریخ هاي مختلف عبور سنجنده از منطقه مورد مطالعه، تاریخ 4 سپتامبر 13 - 2009 شهریورماه - 1388 به دلیل رشد مناسب محصول، براي نمونه گیري همزمان با عبور سنجنده مناسب تشخیص داده شد.
تصویرASTER داراي 3 باند در محدوده طیفی نورمرئی و مادون قرمز - 520-860 نانومتر - ، 6 باند در محدوده مادون قرمز میانی - 1600-2430 نانومتر - و 5 باند در محدوده مادون قرمز حرارتی 1095-8475 - نانومتر - می باشد - بیدي، . - 1386 شکل یک تصویرماهواره اي ASTER و موقعیت منطقه مورد مطالعه در نقشه ایران را نشان می دهد.
شکل یک- تصویر ASTER
شبکه بندي مزرعه و انتخاب نقاط نمونه گیري
زمین زراعی مورد نظر در روستاي فیلستان شهرستان پاکدشت انتخاب شد. کشت غالب این روستا ذرت است. مزرعه مورد مطالعه داراي وسعت 23 هکتار می باشد.
