Η κατάσταση υγρασίας καλλιέργειας που υπολογίζεται με πληροφορίες τηλεπισκόπισης
Από RemoteSensing Wiki
Η κατάσταση υγρασίας καλλιέργειας που υπολογίζεται με πληροφορίες τηλεπισκόπισης
Πηγή: ResearchGate (https://www.researchgate.net/publication/242100915_Crop_water_status_estimated_by_remote_sensing_information )
Πρωτότυπος τίτλος: Crop water status estimated by remote sensing information
Συγγραφείς: Campi P., Mastrorilli M., Modugno F., Palumbo A.D.
Λέξεις κλειδιά: Δείκτης Κανονικοποιημένης Διαφοράς Βλάστησης (NDVI), Θερμοκρασία ακτινοβολίας, Οπτική Αγωγιμότητα, Προστασία Φυτών
Αντικείμενο Εφαρμογής
Οι τεχνικές της τηλεπισκόπησης είναι ένα πιθανό εργαλείο για την εκτίμηση της κατάστασης υγρασίας των καλλιεργειών. Έχει χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της κατάστασης του νερού, τόσο η τηλεπισκόπηση (δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης ‘NDVI’ και θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας) και χειροκίνητες μετρήσεις (ατομική αγωγιμότητα και δυναμικό του νερού των φύλλων ‘PLWP’). Ο στόχος της μελέτης αυτής, είναι η εκτίμηση της κατάστασης του νερού σε εδαφικό επίπεδο λαμβάνοντας αυτές τις εκτιμήσεις για μια ολόκληρη περιοχή.
Περιοχή Μελέτης
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στην πειραματική φάρμα CRA-SCA, στο Rutigliano, πόλη και κοινότητα στην Μητροπολιτική πόλη Μπάρι της Απουλίας της νότιας Ιταλίας (γεωγραφικό πλάτος: 41 ֯ 01’ Β, γεωγραφικό μήκος: 17 ֯ 01’ E).
Εισαγωγή
Η άρδευση είναι ένα από τους πιο δαπανηρούς παράγοντες για την μεσογειακή γεωργία. Η τηλεπισκόπιση παρέχει μια συνοπτική άποψη για την επιφάνεια και για ένα χωρικό πλαίσιο για την σωστή διαχείριση της άρδευσης. Οι απομακρυσμένες μετρήσεις της θερμοκρασίας του θόλου και ο δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης (NDVI) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της κατάστασης της υγρασίας της καλλιέργειας και τον ορθότερο προγραμματισμό άρδευσης. Η θερμοκρασία ακτινοβολίας του θόλου/φυλλώματος έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για εφαρμογές χρόνου άρδευσης. Ο δείκτης κανονικοποιημένης διαφοράς βλάστησης NDVI χρησιμοποιείται εκτεταμένα στην παρακολούθηση των οικοσυστημάτων. Το NDVI μετράει τις αλλαγές στην περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και σε σπογγώδη μεσόφυλλα εντός της βλάστησης του φυλλώματος. Συνεπώς, υψηλότερες NDVI τιμές συνήθως αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερη ενέργεια και φωτοσυνθετική δραστηριότητα στην βλάστηση του φυλλώματος.
Υλικά και Μέθοδοι
Η καλλιέργεια ντομάτας χρησιμοποιήθηκε ως καλλιέργεια αναφοράς. Αφού η καλλιέργεια της ντομάτας πέτυχε την μέγιστη τιμή LAI (2,89) και το φύλλωμα κάλυψε το έδαφος (>90%), υποβλήθηκε σε 3 αρδευτικές μεταχειρίσεις, η μια ήταν η βέλτιστη, και οι άλλες δύο υποβλήθηκαν σε «προσωρινό» στρες (νωρίς, κατά την καρπόδεση, αργά, κατά την ωρίμανση τους). Η άρδευση είχε προγραμματιστεί κάθε φορά που το PLWP έφτανε -0,3 και -0,5MPa, με πλήρως αρδευόμενα και στρεσαρισμένα πειραματικά αγροτεμάχια, αντίστοιχα. Ωστόσο, η τελευταία τιμή του PLWP δεν θέτει σε κίνδυνο την ανάπτυξη της ντομάτας. Για την παρακολούθηση της κατάστασης της υγρασίας, χρησιμοποιήθηκε τόσο η τηλεπισκόπηση (NDVI και θερμοκρασία επιφανειακής ακτινοβολίας) όσο και χειροκίνητες μετρήσεις (PLWP). Το NDVI παρακολουθήθηκε (κάθε 10 λεπτά) μέσω του αισθητήρα SKR 1800, ως:
NDVI= (ρNIR-ρ Red)/(ρ NIR+ρ red)
Όπου το ρ αντιπροσωπεύει την αναλογία ανάμεσα της ανακλώμενης και της προσπίπτουσας ακτινοβολίας σε δύο μήκη κύματος: του κόκκινου (646nm)και του NIR( 831nm). Η επιφανειακή θερμοκρασία του φυλλώματος μετρήθηκε ωριαία μέσω των υπέρυθρων αισθητήρων (Everest Interscience Inc., USA, model 4000.4ZXL), τοποθετημένων 1 μέτρο πάνω από την επιφάνεια της καλλιέργειας. Η στοματική αγωγιμότητα μετρήθηκε το μεσημέρι (σε μέρες χωρίς συννεφιά) με πορόμετρο (Delta T όργανα, UK) και πριν την ανατολή το υδατικό δυναμικό των φύλλων (Ψ) μετρήθηκε από τον θάλαμο πίεσης Scholander.
Αποτελέσματα και Συζήτηση
Οι ενδείξεις που αποκτούνται μέσω της τηλεπισκόπησης διακρίνονται με ακρίβεια. Η μέτρηση της κατάστασης της υγρασίας της καλλιέργειας, εκφράζεται μέσω της μέγιστης ημερήσιας τιμής του υδατικού δυναμικού των φύλλων (Ψ) και επηρεάζεται από λιγότερα σφάλματα γιατί μετριέται πριν την ανατολή, όταν η κατάσταση της εδαφικής υγρασίας και η κατάσταση της υγρασίας καλλιέργειας βρίσκονται σε ισορροπία. Για τους σκοπούς της διαχείρισης της άρδευσης, η παρακολούθηση των PLWP επιτρέπει τον προγραμματισμό των αρδεύσεων και την πρόληψη του κλείσιμο των στομάτων. Δηλαδή, επιτρέπει την σωστή παρακολούθηση της «ελεγχόμενης ελλειμματικής άρδευσης» (RDI), για την εξοικονόμηση του αρδευόμενου νερού και την διατήρηση της παραγωγικότητας της καλλιέργειας. Ο κύριος περιορισμός στην χρήση του PLWP έγκειται στην πολυπλοκότητα της μεθόδου. Μια εναλλακτική λύση είναι η θερμοκρασία ακτινοβολίας και το NDVI.
Ο δείκτης του NDVI ποικίλει κατά την διάρκεια του κύκλου καλλιέργειας (εικόνα 1)
Αντίστροφα, οι μετρήσεις της θερμοκρασίας της ακτινοβολίας απέδειξαν ότι δεν είναι ικανοποιητικές.
Συμπεράσματα
Οι συνεχείς μετρήσεις της κατάστασης της υγρασίας της καλλιέργειας επιτρέπουν τον προγραμματισμό της άρδευσης με μεγαλύτερη ακρίβεια. Κυρίως στις μεσογειακές περιοχές απαιτείται ακρίβεια για να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά οι υδατικοί πόροι σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν γραμμική σχέση ανάμεσα του PLWP και του NDVI. Μέσω της τηλεπισκόπησης μπορεί να προβλεφθεί η κατάσταση της καλλιεργούμενης υγρασίας.
