ارزیابی شاخص‌های پوشش گیاهی مبتنی بر سنجش از دور در مراحل مختلف رشد برای برآورد زیست‌توده ذرت

Abstract

سابقه و هدف: روش‌های سنتی تخمین پارامترهای بیوفیزیکی گیاهان (از جمله زیست‌توده) در قالب نمونه برداری‌های محدود یا توزین نهایی محصول برداشت شده علاوه بر صرف وقت و هزینه زیاد، مشکل می‌باشد. در سالیان اخیر استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و فناوری سنجش از دور برای تخمین این پارامترها مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون شاخص‌های گیاهی متعددی برای ارزیابی و برآورد پارامترهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی گیاهان توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به دلیل سهولت استفاده از این شاخص‌ها، این روش یکی از متداولترین تکنیک‌های سنجش از دور برای برآورد چنین پارامترهایی می‌باشند. با توجه به اینکه تاکنون چنین مطالعاتی در استان کرمانشاه انجام نگرفته است مطالعه کنونی به منظور برآورد زیست‌توده ذرت علوفه‌ای در یکی از دشت‌های استان کرمانشاه (ماهیدشت) با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست 8 انجام شده است. مواد و روش‌ها: وزن خشک گیاه (زیست‌توده) در زمان گذر ماهواره لندست 8 از 15 مزرعه در سطح منطقه مطالعاتی(دشت ماهیدشت کرمانشاه) اندازه گیری شد. در طول دوره رشد ذرت 8 تصویر ماهواره لندست (سنجنده OLI) وجود داشت که از سایت زمین شناسی آمریکا دانلود شد. در پژوهش حاضر 17 شاخص پوشش گیاهی (NDVI، TNDVI، MNDVI، SAVI، OSAVI، NRVI، RVI، PD321، PD312، PD311، VI3، VI2، VI1، IPVI، DVI، NIR* و MIRV1) که در مطالعات قبلی همبستگی قابل قبولی با مقدار زیست‌توده داشتند مطالعه شدند. از ضریب همبستگی میان زیست‌توده اندازه گیری شده و مقدار متناظر شاخص‌های گیاهی جهت ارزیابی دقت عملکرد این روش‌ها استفاده شد. برای هر بازدید شاخص با همبستگی بالاتر به عنوان شاخص مطلوب برای آن مرحله از رشد گیاه تعیین و یک رابطه رگرسیونی بین مقدار زیست‌توده ذرت و شاخص مطلوب ارایه گردید. در نهایت مقادیر اندازه گیری شده زیست‌توده و برآورد شده بر اساس روابط رگرسیونی برازش یافته با استفاده از آماره جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) مورد مقایسه قرار گرفتند. یافته‌ها: مقادیر اندازه گیری شده زیست‌توده در ابتدای دوره رشد کم بود و به تدریج تا بازدید هفتم (۴ شهریور) افزایش و سپس در بازدید آخر (20 شهریور) کاهش یافت. میانگین زیست‌توده در مزارع 15 گانه در بازدیدهای هفتم (۴ شهریور) و هشتم (20 شهریور) به ترتیب با 40195 و 36741 کیلوگرم در هکتار اندازه‌گیری شد. نتایج بررسی شاخص‌ها بیانگر این بود که شاخص‌های PD311 برای بازدید اول، PD312 برای بازدید دوم و مراحل ابتدایی رشد، *NIR برای بازدید های سوم، ششم، هفتم و هشتم، VI3 برای بازدید چهارم و NRVI برای بازدید پنجم بیشترین ضریب همبستگی را با مقادیر زیست‌توده اندازه‌گیری شده داشتند. ضریب همبستگی شاخص مطلوب در بازدیدهای 8 گانه مراحل رشد برابر با 42/0، 5/0، 58/0، 71/0، 73/0، 66/0، 57/0 و 47/0 بدست آمدند. در مجموع شاخص NIR* با میانگین ضریب همبستگی 51/0 مطلوب‌ترین شاخص برای کل دوره رشد تعیین شد. همچنین با توجه به آماره NRMSE می‌توان نتیجه گرفت که روابط برازش یافته قادر هستند که مقدار زیست‌توده ذرت را به جز در مرحله اول رشد با دقت متوسط تا خوب برآورد نمایند. میزان NRMSE در بازدیدهای چهارم، پنجم، ششم، هفتم و هشتم نشان ‌دهنده تطابق خوب بین داده‌های مشاهداتی و برآورد شده می‌باشد. نتیجه‌گیری: نتایج تحقیق حاضر بیانگر این بود که زیست‌توده ذرت را می توان با استفاده از شاخص‌های گیاهی مستخرج از تصاویر ماهواره‌ای با دقت قابل قبولی تخمین زد. دقت این روش برای دوره های میانی رشد بهتر از دوره های ابتدایی رشد گیاهان می باشد. بهتر این است که به جای استفاده از یک شاخص گیاهی برای کل دوره رشد گیاه از شاخص مطلوب برای آن مرحله از رشد گیاه استفاده کرد.

Keywords

• تصاویر ماهواره ای
• زیست توده
• سنجش از دور
• شاخص‌های گیاهی