ارزیابی شاخص های پوشش گیاهی مبتنی بر سنجش از دور در مراحل مختلف رشد برای برآورد زیست توده ذرت

سابقه و هدف: روش های سنتی تخمین پارامترهای بیوفیزیکی گیاهان (از جمله زیست توده) در قالب نمونه برداری های محدود یا توزین نهایی محصول برداشت شده علاوه بر صرف وقت و هزینه زیاد، مشکل می باشد. در سالیان اخیر استفاده از تصاویر ماهواره ای و فناوری سنجش از دور برای تخمین این پارامترها مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون شاخص های گیاهی متعددی برای ارزیابی و برآورد پارامترهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی گیاهان توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. به دلیل سهولت استفاده از این شاخص ها، این روش یکی از متداولترین تکنیک های سنجش از دور برای برآورد چنین پارامترهایی می باشند. با توجه به اینکه تاکنون چنین مطالعاتی در استان کرمانشاه انجام نگرفته است مطالعه کنونی به منظور برآورد زیست توده ذرت علوفه ای در یکی از دشت های استان کرمانشاه (ماهیدشت) با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 انجام شده است. مواد و روش ها: وزن خشک گیاه (زیست توده) 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 زیست توده داشتند مطالعه شدند. از ضریب همبستگی میان زیست توده اندازه گیری شده و مقدار متناظر شاخص های گیاهی جهت ارزیابی دقت عملکرد این روش ها 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 زیست توده ذرت و شاخص مطلوب ارایه گردید. در نهایت مقادیر اندازه گیری شده زیست توده و برآورد شده بر اساس روابط رگرسیونی برازش یافته با استفاده از آماره جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) مورد مقایسه قرار گرفتند. یافته ها: مقادیر اندازه گیری شده زیست توده در ابتدای دوره رشد کم بود و به تدریج تا بازدید هفتم (4 شهریور) افزایش و سپس در بازدید آخر (20 شهریور) کاهش یافت. میانگین زیست توده در مزارع 15 گانه در بازدیدهای هفتم (4 شهریور) و هشتم (20 شهریور) به ترتیب با 40195 و 36741 کیلوگرم در هکتار اندازه گیری شد. نتایج بررسی شاخص ها بیانگر این بود که شاخص های 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 زیست توده اندازه گیری 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 مطلوب ترین شاخص برای کل دوره رشد تعیین شد. همچنین با توجه به آماره NRMSE می توان نتیجه گرفت که روابط برازش یافته قادر هستند که مقدار زیست توده 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 داده های مشاهداتی و برآورد شده می باشد. نتیجه گیری: نتایج تحقیق حاضر بیانگر این بود که زیست توده ذرت را می توان با استفاده از شاخص های گیاهی مستخرج از تصاویر ماهواره ای 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 , شاخص های گیاهی