حامد نعمت اللهی

بیماری های زنگ زرد و قهوه ای گندم ازجمله مهم ترین بیماری های غلات در ایران و سایر کشورهای دنیا محسوب می شوند که سالیانه خسارات جبران ناپذیری را به اقتصاد کشاورزی وارد می کنند و در اغلب موارد، هم زمان رخ می دهند. بنابراین در این تحقیق، اثر بیماری های زنگ زرد و قهوه ای گندم در بازتابندگی برگ، با استفاده از شاخص های طیفی در مدل تاج پوشش، بررسی شد. بدین منظور، شاخص های گوناگون پوشش گیاهی استخراج شده از طیف برگ بیمار ارزیابی شدند. برای این کار، میزان گسترش بیماری های زنگ زرد و قهوه ای سطح برگ و درجات متفاوت آنها، با استفاده از دوربین دیجیتال و الگوریتم چندمرحله ای شامل تبدیلات رنگ، تهیة ماسک، استفاده از بافت و طبقه بندی حداکثر احتمال، استخراج شد. همچنین نتایج نشان داد، با افزایش نسبت سطح بیمار برگ، مقادیر عددی شاخص ها تغییر می کند؛ درحالی که پراکندگی داده ها به صورت کاملاً مشخصی افزایش می یابد. بیشترین میزان همبستگی برای شاخص NDVI برابر با 9/0و حداقل در شاخص حداکثر شیب قرمز برابر با 2/0 است. با ارائة معیار همانندی، دامنة تغییرات و نیز پراکندگی درون کلاسی، روابط طیف و بیماری بررسی و مشخص شد که با گسترش بیماری، معیارهای مورد اشاره تغییر می یابند. اگرچه در بیماری زنگ زرد این تغییرات دیده نمی شود، در شاخص های گوناگون طیفی با افزایش میزان بیماری، اختلاط طیفی در بخش های متفاوت زرد، نارنجی، قهوه ای و مردة گیاه دلیلی بر پراکندگی داده ها با گسترش بیماری محسوب می شود.

یکی از اهداف مهم در کشاورزی پایدار، حفظ اکوسیستم های سالم با تاکید بر مدیریت منابع زمینی، آبی و طبیعی به منظور تحقق امنیت غذایی در سطوح محلی تا جهانی است. داده های سری زمانی سنجش از دور به عنوان منبعی وسیع و ارزشمند از اطلاعات طیفی و زمانی، توانسته محققان را در پیشبرد اهداف مدیریت مزرعه کمک کند. مدیریت مزرعه همیشه با چالش هایی همراه بوده و عدم دسترسی به اطلاعات کمی و کیفی محصولات زراعی از مشکلات این حوزه به شمار می رود. هدف از این تحقیق، توسعه و کاربرد شاخص های وضعیت محصول و مزرعه با استفاده از داده های سری زمانی NDVI ماهواره Sentinel-2)) و نقشه نوع محصول مزارع شرکت کشت و صنعت مغان در سال 1396-1395 و شرکت کشت و صنعت شهید رجایی دزفول در سال 1396-1397 است تا به وسیله آن، مناطقی که توسط عواملی همچون بیماری، هجوم آفات و علف های هرز و همچنین مشکلات خاک و عدم توزیع نامناسب آب آبیاری در مزرعه، دچار تغییر فنولوژیکی در طول زمان شده اند، شناسایی شوند. برای این منظور، داده های سری زمانی شاخص NDVI برای 4 نوع محصول (گندم، ذرت، یونجه و چغندرقند) و در مزارع مختلف محاسبه شد و برای نشان دادن وضعیت مزرعه و محصول در هر مزرعه و مزارع نسبت به هم، دو شاخص وضعیت مزرعه و محصول توسعه داده شد. ارزیابی نتایج این شاخص ها با مشاهدات زمینی، حاکی از آن است که محصول یونجه در کشت و صنعت مغان و گندم در کشت و صنعت شهید رجایی دزفول به ترتیب 88/88 و 11/94 درصد، بالاترین دقت (صحت کلی) را در بین محصولات منطقه داشتند.

شاخص های طیفی پوشش گیاهی به منزله ابزاری مناسب برای تخمین میزان تولید محصولات کشاورزی استفاده می شوند. بااین حال، تعداد محدود تصاویر از عوامل اصلی کاهش کارآیی شاخص ها به منظور تخمین تولید شمرده می شود. از سوی دیگر، ارزیابی توانایی شاخص ها در تخمین تولید از راه ترکیب داده های مادیس و لندست، در مواردی که تعداد داده های لندست کم باشد، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف تحقیق حاضر، در گام نخست، معرفی شاخص ها یا شاخص منتخب در تخمین تولید کلزا و در گام بعدی، استفاده از تکنیک های تلفیق داده برای افزایش کارآیی شاخص منتخب است. کلزا ازجمله محصولات کشاورزی است که، به دلیل گل دهی در دوره رشد، ویژگی های طیفی خاصی دارد. در این تحقیق، پایگاه داده ای از میزان تولید محصول کلزا و سری زمانی داده های لندست و مادیس کشت و صنعت مغان تهیه و سپس ده شاخص متفاوت به قصد تخمین تولید کلزا ارزیابی شد. در ادامه، رابطه میزان تولید با شاخص پیشنهادی بررسی و مشخص شد که شاخصNDYI ، در طول زمان گل دهی، دقتی بیشتر از سایر شاخص ها دارد (r = 0.73). با تلفیق داده های سری زمانی لندست و مادیس مبتنی بر الگوریتم مدل تطبیقی ادغام بازتابندگی مکانی و زمانی بهبودیافته (ESTARFM)، همبستگی و RMSE (kg/ha) به ترتیب 7% و 0.11 افزایش و کاهش یافت. تحقیق حاضر نشان داد که استفاده از تکنیک های تلفیق داده امکانِ افزایش کارآیی شاخص های طیفی را به منظور تخمین تولید محصول فراهم می کند.