Παραγωγή βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου για ζωοτροφή και επίδραση στάγδην άρδευσης με χρήση GIS και Τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 21:53, 3 Μαρτίου 2012

Συγγραφείς: Αγ. Φιλίντας, Π. Ντιούδης, Ι. Χατζόπουλος, Δ. Πατέρας, Αρ. Παπαδόπουλος, Ι. Καλαβρουζιώτης
Iδρύματα: Τ.Ε.Ι. Λάρισας, Τμήμα Γεωργικών Μηχανών και Αρδεύσεων
Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Περιβάλλοντος
ΕΘΙΑΓΕ/Ινστιτούτο Εδαφολογίας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων
Πηγή: http://www.env.aegean.gr/labs/Remote_sensing/publications/59.pdf

Εικ.1: Μέση ετήσια παραγωγή βιομάζας αραβοσίτου στην Ελλάδα

Περίληψη

Σκοπός της παρούσας μελέτης, είναι η μοντελοποίηση και χαρτογράφηση βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου, σε συνάρτηση με τις επιδράσεις διαχείρισης νερού, με στάγδην άρδευση, σε πειραματικό αγρό, στο αγρόκτημα του T.E.I. Λάρισας το 2004, με συνδυαστική χρήση τεχνικών GIS, GPS, Τηλεπισκόπησης, Γεωργίας Ακριβείας και μετρήσεων πεδίου. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση στο ποσοστό βιομάζας, στα διάφορα φυτικά μέρη, στην περιεχόμενη φυτική και εδαφική υγρασία (που μετρήθηκε με τη μέθοδο TDR). Τα αποτελέσματα έδειξαν, ότι διαφορές της παραγωγής βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου, μεταξύ των μεταχειρίσεων, δεν βρέθηκαν στατιστικώς σημαντικά διαφορετικές.

1.Εισαγωγή

Το έτος 2004, σύμφωνα με το Υπουργείο γεωργίας, η μέση παραγωγή βιομάζας αραβοσίτου, ο οποίος αποτελεί μια κατάλληλη καλλιέργεια για την παραγωγή ενσιρώματος, ήταν στην Ελλάδα, 1010,43 Kg/στρ (εικόνα 1), ενώ η απόδοση καρπού ήταν 1040,75 Kg/στρ.

Εικ.2: Σχέδιο διάταξης πειραματικών τεμαχίων

2.Πειραματική οργάνωση

2.1. Πειραματικό σχέδιο

Η έρευνα έγινε σε διάταξη πλήρως τυχαιοποιημένων ομάδων, που αποτελούνται από τρεις επεμβάσεις, με εύρος άρδευσης ανά δύο (Tr2), ανά πέντε (Tr5) και ανά εννέα (Tr9) ημέρες, επί τέσσερις επαναλήψεις (εικόνα 2). Η τυχαιοποίηση έγινε με τη μέθοδο των στατιστικών πινάκων.

2.2. Περιγραφή εγκατάστασης

Στο αγροτεμάχιο έγινε εγκατάσταση συστήματος στάγδην άρδευσης, όπου μελετήθηκε και αξιολογήθηκε η επίδραση του εύρους άρδευσης (2, 5 και 9 ημερών), στην απόδοση βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου. Επίσης, έγινε εγκατάσταση αισθητήρων μέτρησης εδαφικής υγρασίας (ΕΥ), που έκαναν χρήση της μεθόδου TDR.

2.3. Μεθοδολογία

Με στόχο την εξασφάλιση της υψηλής ακρίβειας των μετρήσεων, χρησιμοποιήθηκαν καθετήρες προσδιορισμού της εδαφικής υγρασίας, που είχαν ενσωματωμένους 5 αισθητήρες, οι οποίοι βρίσκονταν μόνιμα εγκατεστημένοι στα πειραματικά τεμάχια και σε συνεχή επαφή με το έδαφος. Από τις μετρήσεις των αισθητήρων TDR, καταγράφηκε η ΕΥ, για κάθε επέμβαση και υπολογίστηκε, σε καθημερινή βάση, η εξάντληση της διαθέσιμης υγρασίας (ΕΔΥ). Ακόμη, μελετήθηκαν τα μετεωρολογικά δεδομένα και υπολογίστηκε η ωφέλιμη βροχόπτωση Pe με την μέθοδο USDA. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν στον αγρό, τηλεπισκοπικές μετρήσεις της βιομάζας, με χρήση αισθητήρα BRDF, οι οποίες αξιολογήθηκαν και συνέβαλαν στην χαρτογράφηση GIS, της παραλλακτικότητας της βιομάζας, του πειραματικού αγρού και της Εύπεπτης Ξερής Ουσίας, από τα ζώα ή Digestible Dry Matter (DDM) , μαζί με τα δεδομένα αγρού.

Εικ.3: A) Διάγραμμα ημερήσιας βροχόπτωσης αρδευτικής περιόδου και μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας. B) Διάγραμμα μηνιαίας ωφέλιμης βροχόπτωσης

Εικ.4: Αντιπροσωπευτικές καμπύλες μετρήσεων ΕΥ για βάθος 0-75 cm, για τις 3 μεταχειρίσεις, πριν την εφαρμογή άρδευσης και μία ημέρα μετά την εφαρμογή άρδευσης

Εικ.5: Για τη διακύμανση της βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου: α) Διάγραμμα Box plot, ανά μεταχείριση (ομαδοποίηση περιπτώσεων). β) Διάγραμμα κανονικών πιθανοτήτων Q-Q plot. γ) Ιστόγραμμα τιμών. δ) Διάγραμμα με τις μετρηθέντες τιμές των 12 τεμαχίων και της καμπύλης της εξίσωσης 3ου βαθμού, της σχέσης βιομάζας ενσίρωσης, με εύρος άρδευσης και των καμπυλών των διαστημάτων εμπιστοσύνης 95%

Εικ.6: Χωρική παραλλακτικότητα της παραγωγής βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου του πειραματικού αγρού

Εικ.7: Χωρική παραλλακτικότητα: α) της Εύπεπτης Ξερής Ουσίας από τα ζώα ή Digestible Dry Matter (DDM) (%), β) της Σχετικής Διατροφικής Αξίας ή Relative Feed Value (RFV), της παραγωγής βιομάζας αραβοσίτου για το έτος 2004

3. Αποτελέσματα και συζήτηση

Η ετήσια βροχόπτωση του 2004, ήταν 387,3 mm. Η μεγαλύτερη μέση μηνιαία βροχόπτωση, για το 2004, ήταν rυ= 94,2 mm και παρατηρήθηκε τον Ιούνιο. Η μικρότερη μέση μηνιαία βροχόπτωση, ήταν rξ=2,6 mm, κατά το μήνα Αύγουστο (εικόνα 3). Από τις μετρήσεις (σε 5 βάθη και σε διάφορες θέσεις), των αισθητήρων TDR, καταγράφηκε η ΕΥ, για κάθε επέμβαση (αντιπροσωπευτικές καμπύλες μετρήσεων ΕΥ, για βάθος 75 cm, απεικονίζονται στην εικόνα 4) και υπολογίστηκε, σε καθημερινή βάση, η ΕΔΥ. Στην εικόνα 5.α, παρουσιάζεται το διάγραμμα Box plot, της διακύμανσης βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου, ανά μεταχείριση Tr2, Tr5 και Tr9 και στην εικόνα 5.β, παρουσιάζεται το διάγραμμα κανονικών πιθανοτήτων Q-Q plot. Στην εικόνα 6, παρουσιάζονται η χωρική παραλλακτικότητα της παραγωγής βιομάζας αραβοσίτου, για το έτος 2004, σε έναν GIS χάρτη παραγωγής βιομάζας ενσίρωσης αραβοσίτου. Για την δημιουργία του GIS χάρτη, που βασίστηκε στη δομική και χωρική ανάλυση, επιλέχτηκε ένα εκθετικό μοντέλο βαριογράμματος, για την βιομάζα και χρησιμοποιήθηκε με ισότροπης δομής μοντελοποίηση των παραμετρικών δεδομένων, σε κύρια ακτίνα πεδίου 10,935 m. Όσον αφορά την βιομάζα, το ιστόγραμμα των δεδομένων και ο χάρτης GIS (εικόνα 6), έδειξαν ότι υπάρχει μια έντονη χωρική παραλλακτικότητα της βιομάζας στα πειραματικά τεμάχια. Στις εικόνες 7.α και 7.β, παρουσιάζεται η χωρική παραλλακτικότητα, για την Εύπεπτη Ξερή Ουσία, από τα ζώα ή Digestible Dry Matter (DDM) (%) και για το συντελεστή της Σχετικής Διατροφικής Αξίας ή Relative Feed Value (RFV) αντίστοιχα, της βιομάζας αραβοσίτου, σε GIS χάρτες για το 2004.

4. Συμπεράσματα

Οι τεχνολογίες πληροφορικής κι επικοινωνιών (ΤΠΕ), ψηφιακές βάσεις δεδομένων, Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα (GIS), Τηλεπισκόπηση, Γεωργία ακρίβειας, χωρική ανάλυση κ.λπ., τις οποίες η παρούσα μελέτη χρησιμοποιεί, στις βιολογικές και γεωτεχνικές επιστήμες, συμβάλουν σημαντικά στη μελέτη, μοντελοποίηση και χαρτογράφηση της παραγωγής βιομάζας αραβοσίτου, για χρήση ως ενσίρωμα, για ζωοτροφή, σε σχέση με τις επιδράσεις διαχείρισης αρδευτικού νερού. Συμπερασματικά, προκύπτει ότι, η άρδευση για τις συγκεκριμένες εδαφοκλιματικές συνθήκες του πειράματος, μπορεί να πραγματοποιείται κάθε 9, αντί για 5 ή 2 ημέρες. Επιπλέον, η μεταχείριση Tr9, απέδωσε υψηλότερες τιμές Σχετικής Διατροφικής Αξίας (RFV) και μεγαλύτερα ποσοστά Εύπεπτης Ξερής Ουσίας από τα ζώα (DDM).