ارزیابی قابلیت طیف سنجی بازتابی در برآورد میزان کلروفیل و نیتروژن گندم (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
کلروفیل و نیتروژن برگ، به دلیل نقش مهمی که در فتوسنتز دارند، از شاخص های بیولوژیک مهم وضعیت فیزیولوژیک گیاهان به شمار می روند. توانایی در کمّی سازی میزان کلروفیل و نیتروژن می تواند اطلاعات مهمی در زمینه فعالیت های کشاورزی دقیق، برنامه ریزی مدیریت منابع گیاهی و کشاورزی، و مدل سازی خدمات و قابلیت های تولید اکوسیستم تهیه کند. هدف از این مطالعه ارزیابی قابلیت شاخص ها، به منظور تخمین میزان کلروفیل و نیتروژن گندم، با استفاده از داده های طیف سنجی در سطح تاج پوشش و همچنین تعیین مناسب ترین نواحی طیفی و پدیده های جذبی است. این پژوهش در محیط گلخانه انجام شد و اندازه گیری طیفی با دستگاه طیف سنج Fieldspec-3-ASD صورت گرفت. چهار شاخص باریک باند گیاهی، در قالب دو دسته شاخص های نسبتی (NDVI، RVI و DVI) و شاخص تعدیل کننده تأثیر خاک (SAVI 2 ) برای بازتاب طیفی و مشتق اول طیف برای کل نمونه ها، محاسبه و نتایج آنها مقایسه شد. پارامترهای عمق باند ماکزیمم، طول موج عمق باند ماکزیمم، مساحت، چولگی و پهنای کامل در نصف مقدار بیشینه، درمورد هفت پدیده جذبی محاسبه و همبستگی این شاخص ها با غلظت کلروفیل و نیتروژن گندم بررسی شد. نتایج نشان دادند، درصورتی که از طیف بازتابندگی استفاده شود، شاخص SAVI 2 ارتباطی قوی تر (۱۲ / ۰ =RMSE، ۸۵ / ۰=R 2 ) از دیگر شاخص ها با میزان کلروفیل نشان می دهد و درمورد شاخصNDVI نیز، این ارتباط قوی تر (۳۰ / ۰ =RMSE، ۶۹ / ۰=R 2 ) از شاخص های دیگر با میزان نیتروژن خواهد بود؛ درحالی که با استفاده از مشتق اول بازتاب طیفی شاخص NDVI نتایج بهتری ارائه می دهند. مساحت و عمق محدوده جذبی ۷۶۰-4۳0 نانومتر برای مطالعه میزان کلروفیل و نیتروژن گندم بهترین شاخص ها محسوب می شوند.Evaluating Capability of Reflectance Spectrometry for Estimating the Wheat Chlorophyll and Nitrogen
Leaf chlorophyll and nitrogen, due to their important role in photosynthesis are among the major biological parameters of plant physiological status. The ability to quantify chlorophyll and nitrogen can provide important information for precision agricultural activities, plant and agricultural resource management planning, and modeling ecosystem services and production capabilities. This study aimed to assess the capability of indices for estimating the amount of chlorophyll and nitrogen in wheat using spectral data at the canopy level and also determine the most suitable spectral regions and absorption features for this purpose. This research was carried out in a greenhouse environment and the spectroscopic measurements were performed using ASD Fieldspec-3 full-range spectral spectroradiometer. Four plant band indices were classified into two groups of ratio- (NDVI, RVI, and DVI) and soil-based indices (SAVI 2 ) for the raw spectrum and the first derivative of the spectrum for the total samples, and the results were compared. The parameters of position, depth, area, asymmetry and width were calculated for seven absorption features extracted from continuum-removed spectra, and the correlation of these indices with chlorophyll and nitrogen content of wheat was examined. The results showed that SAVI 2 had a stronger correlation (RMSE = 0.12, R 2 = 0.85) with the chlorophyll content NDVI (RMSE=0.30, R 2 =0.69) had a higher correlation with the nitrogen content, while using the first derivative with NDVI provided better results. Moreover, area and depth parameters of 430-760 nm absorption spectrum were the best indicators for estimating the amount of chlorophyll and nitrogen in wheat, respectively.
تبلیغات
