تولید گیاهان زراعی (Sep 2021)

برآورد محتوی رنگدانه‌های برگ گندم زمستانه (Triticum aestivum L.) با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8

  • مریم سلطانیان,
  • مهدی نادری خوراسگانی,
  • علی تدین,
  • مژگان عباسی

DOI
https://doi.org/10.22069/ejcp.2022.18879.2407
Journal volume & issue
Vol. 14, no. 3
pp. 85 – 106

Abstract

Read online

سابقه و هدف: محتوای کلروفیل برگ‌ها در گیاهان معرف چگونگی سلامتی، وضعیت فیزیولوژیکی، فعالیت فتوسنتزی و میزان نیتروژن آن‌هاست. نظارت بر محتوای رنگ‌دانه‌های گیاهان زراعی به شناسایی وضعیت تغذیه گیاه و تنش‌های محیطی قبل از آسیب جدی به محصول و عملکرد کمک می‌کند. این تحقیق به منظور تخمین محتوای رنگ‌دانه‌های برگ گندم (Triticum aestivum L.) به عنوان یکی از مهم‌ترین محصولات زراعی به کمک داده‌های ماهواره لندست 8 و مدل‌های آماری در شهرستان شهرکرد، استان چهارمحال و بختیاری در سال 1396 انجام شد. مواد و روش‌ها: برای این منظور هشت مزرعه زیر کشت گندم زمستانه با مساحت بین 10 تا 60 هکتار در سراسر شهرستان شهرکرد، در نظر گرفته شد. سپس موقعیت 120 واحد نمونه‌برداری به صورت تصادفی در مزارع مورد مطالعه توسط GPS تعیین گردید. واحدهای نمونه‌برداری به صورت مربع‌های 30 × 30 متری مطابق با پیکسل‌های ماهواره لندست بود. در هر واحد 5 پلات (5/0 × 5/0 متر) در چهار گوشه و مرکز مربع در نظر گرفته شد. جمع‌آوری نمونه‌ها هم‌زمان با عبور ماهواره انجام شد. نمونه‌ها به آزمایشگاه منتقل و محتوای کلروفیل و کارتنوئید اندازه‌گیری شد. داده‌های تصاویر ماهواره لندست 8 مربوط به زمان نمونه‌برداری پردازش و شاخص‌های گیاهی محاسبه شد. برای به‌دست آوردن مدل‌های برآورد محتوای کلروفیل و کاروتنوئید برگ گندم از روش-های رگرسیون‌های خطی ساده و چندگانه گام به گام استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در بین شاخص‌های انتخاب شده، شاخص PSRI برای برآورد محتوای کلروفیل a (408/0 = R2و µg.cm-2 38/8 = RMSE)، کلروفیل b (400/0 = R2و µg.cm-2 69/3 = RMSE) و کلروفیل کل برگ (500/0 = R2و µg.cm-2 82/10 = RMSE)، شاخص CRI (480/0 = R2و µg.cm-2 92/2 = RMSE) برای برآورد محتوای کاروتنوئید برگ و شاخص SIPI (603/0 = R2و µg.cm-2 17/0 = RMSE) برای برآورد نسبت کاروتنوئید به کلروفیل a در رگرسیون خطی ساده، دقت بهتری داشتند. مدل‌های مبتنی بر رگرسیون خطی چندگانه گام به گام محتوای کلروفیل a را با 557/0 = R2 و µg.cm-2 73/7 = RMSE، کلروفیل b را با 471/0 = R2 و µg.cm-2 69/3 = RMSE، کلروفیل کل را با 611/0 = R2 و µg.cm-2 10/10 = RMSE، کاروتنوئید را با 500/0 = R2و µg.cm-2 01/2 = RMSE و نسبت کاروتنوئید به کلروفیل a را با 756/0 = R2 و µg.cm-2 12/0 = RMSE برآورد کرد. شاخص‌های PSRI و CVI برای برآورد محتوای کلروفیل a و کل، شاخص‌ PSRI برای برآورد محتوای کلروفیل b، شاخص‌های CRI و TCI/OSAVI برای برآورد محتوای کاروتنوئید و شاخص‌های SIPI، GNDVI، EVI، CIgreen، TCARI و OSAVI برای برآورد نسبت کاروتنوئید به کلروفیل a برگ گندم مؤثرترین شاخص‌ها در مدل رگرسیون خطی چندگانه گام به گام بودند. در مطالعه ما برآورد محتوای کلروفیل a، کل، کاروتنوئید و نسبت کاروتنوئید به کلروفیل a برگ بر اساس رگرسیون خطی چندگانه گام به گام نسبت به مدل رگرسیون خطی ساده نتایج بهتری را نشان دادند. برآورد محتوای کلروفیل b در هر دو روش یکسان بود.نتیجه‌گیری: استفاده از شاخص‌های گیاهی حاصل از داده‌های لندست 8 امکان برآورد محتوای رنگ‌دانه‌های برگ گندم را در منطقه مورد مطالعه با نتایج نسبتاً خوبی فراهم می‌کند. چنین اطلاعاتی برای کشاورزان به منظور پایش اولیه ضعیت کیفیت و کمیت تولید اهمیت داشته و منجر به یک برنامه‌ریزی کاربردی و کارآمد در روند کوددهی می‌شود.

Keywords