سهیل رادیوم

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.

کمبود روزافزون منابع آب تجدیدپذیر در کشور، برآورد نیاز آبی مزارع را به یکی از اولویت های مهم مدیریت آب در کشاورزی تبدیل نموده است. نیاز آبی مزارع توسط مولفه های اقلیمی منطقه کنترل می شود و برابر است با تبخیر-تعرق مرجع که با یک ضریب ویژ ه (بسته به نوع محصول و منطقه جغرافیایی کاشت) اصلاح می گردد. در تحقیق حاضر، با استفاده از تصاویر ماهواره لندست8، ضریب محصولات عمده کشاورزی منطقه کشت و صنعت مغان از دو روش برآورد و مقایسه شده است. روش نخست بر مبنای اندازه گیری تبخیر- تعرق مزارع و روش دوم بر مبنای اندازه گیری شاخص گیاهی NDVI است. مقایسه این دو روش برای پنج محصول عمده منطقه نشان داد که مقدار خطای جذر میانگین مربعات قابل قبول (کمتر از 28/0) است. در ادامه، برای برآورد نیاز آبی محصولات، از ضریب محصول تولید شده بر مبنای تبخیر- تعرق استفاده شد. نیاز آبی محصولات با شش متد برآورد شد: ترکیب دو روش برآورد تبخیر- تعرق واقعی و سه روش برآورد تبخیر- تعرق مرجع. از میان آنها، متد متریک- پنمن مونتیث برای برآورد نیاز آبیاری بکارگرفته شد. تخمین نیاز آبیاری مستلزم کسرکردن بارش موثر از نیاز آبی است. برای برآورد بارش موثر، پس از بررسی چهار روش متداول، روش فائو برای شیب های کم ترجیح داده شد. نیاز آبیاری محصولات منطقه کشت و صنعت مغان بر از حداقل 270 میلی متر (برای جو دیم) تا حداکثر 1500 میلی متر (برای باغ زیتون) برآورد شده است. . بررسی آماری اندازه گیری ها سه ساله وجود یک همبستگی را بین میزان عملکرد محصول و میزان تبخیر- تعرق مزارع آشکار کرد. همچنین مشخص شد که عملکرد محصولات با شاخص های طیفی گیاه نیز دارای رابطه معنی دار است. هدف نخست تحقیق حاضر، برآورد ضرایب محلی محصولات کشاورزی منطقه مغان است؛ هدف دوم، بررسی رابطه مندی ضریب محصولات کشاورزی و شاخص های طیفی آنها به منظور تخمین ضریب محصولات بصورت مستقیم از این شاخص هاست.

تبخیر و تعرق یکی از اجزای مهم بیلان انرژی و آب است. کارآمدترین روش محاسبه میزان تبخیر و تعرق واقعی در مقیاس وسیع، استفاده از تصاویر ماهواره ای و سنجش از دور می باشد. اجرای الگوریتم های محاسبه تبخیر و تعرق مانند سبال نیازمند محاسبه تبخیر تعرق مرجع و در نتیجه بدست آوردن مقادیر دما و رطوبت هوا و سرعت باد است. معمولا در محاسبات مربوط به تبخیر و تعرق از اطلاعات بدست آمده از نزدیکترین ایستگاه (های) هواشناسی به منطقه موردمطالعه استفاده می شود که می تواند همراه با خطا باشد. به همین دلیل در این مطالعه، از سنسورهای اینترنت اشیا جهت اندازه گیری دقیق دمای هوا در ارتفاع 2 متری از سطح زمین و همچنین رطوبت هوا و سرعت باد در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، مزارع شرکت کشت و صنعت مغان در استان اردبیل است. در این تحقیق تعداد 23 نود در تعدادی از مزارع شرکت کشت و صنعت مغان نصب و راه اندازی گردید. الگوریتم بیلان انرژی سطح زمین (سبال) جهت محاسبه میزان تبخیروتعرق با تصاویر لندست 8 سال 1394 مورداستفاده قرار است.

با توجه به رشد بالای جمعیت در جهان و نیاز به اطمینان از امنیت غذایی، افزایش تولید در واحد سطح محصولات زراعی به منزله راهبردی اساسی در حل مسئله تأمین غذا به شمار می رود. از سوی دیگر، با وجود محدودیت در افزایش سطح زیرکشت و پایین بودن میانگین عملکرد برخی محصولات کشاورزی مانند گندم در کشور، افزایش عملکرد محصول می تواند راهکاری عملی در پاسخ به نیاز کشور محسوب شود. یکی از مهم ترین بیماری های گندم فوزاریوم است که، با توجه به نقش پیش بینی این بیماری در جلوگیری از کاهش بهره وری محصول، مدل هایی به منظور پیش بینی فوزاریوم در کشورهای آمریکا، کانادا، آرژانتین و برزیل توسعه یافته است اما در ایران، به رغم لزوم توجه به این بیماری، تاک نون مدلی در این زمینه مطرح نشده است. بدین منظور، پهنه بندی مناطق رخداد بیماری فوزاریوم، با به کارگیری پارامترهای محیطی و داده های هواشناسی و نیز استفاده از تحلیل مکانی، در دشت مغان صورت گرفت. همچنین، برای افزایش دقت و کالیبراسیون دقیق مدل، شبکه اینترنت اشیا (IoT) در دشت مغان استفاده شد تا داده های محیطی شامل رطوبت نسبی، بارندگی و دمای هوا جمع آوری شود. سپس شاخص های ترکیبی مناسب تهیه شد و (RF)برای اولویت بندی شاخص ها و تعیین اهمیت نسبی آنها و نیز پیش بینی شدت بیماری فوزاریوم گندم، روش جنگل تصادفی به کار رفت. برای این کار، از داده های ایستگاه های هواشناسی و سنسورهای زمینی در فاصله سال های 1389 تا 1396 استفاده شد. نتایج ارزیابی حاکی از کارآیی مدل توسعه داده شده در پیش بینی بیماری فوزاریوم گندم است. همچنین، طبق نتایج، به کارگیری IoT به همراه تحلیل های مکانی روشی مؤثر در پیش بینی فوزاریوم است.

از طریق جمع آوری اطلاعات دقیق و مناسب از سطح زمین های زراعی می توان نسبت به مدیریت بهینه ی مزرعه و افزایش بهره وری تولید اقدام نمود. هدف از پژوهش حاضر، مکان یابی محل نصب سنسورهای اندازه گیری رطوبت خاک در سطح باغات پسته در شهرستان زرندیه است. بدین منظور، اطلاعات اولیه ی موردنیاز از سطح باغ از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای تهیه شد. سپس به کمک خوشه بندی این اطلاعات، کلاس های تغییرات موجود در سطح باغ شناسایی گردید و در سطح هر یک از این کلاس ها موقعیت سنسورها به نحوی انتخاب شد که بتواند حداکثر پوشش را در سطح باغ فراهم نماید. طبقه بندی اطلاعات سطح باغ 9 کلاس متفاوت، رطوبت و پوشش گیاهی را در سطح باغ آشکار کرد. نتایج نشان داد که در سطح هر یک از باغ ها با آبیاری غرقابی و قطره ای می توان کلاس هایی با شرایط متفاوت را شناسایی کرد. به علاوه، نتایج نشان داده با استفاده از تصاویر ماهواره ای به خوبی می توان خلأ کمبود اطلاعات از سطح زمین های کشاورزی را مرتفع نمود. همچنین از طریق مکان یابی مناسب سنسورها می توان کلیه ی تغییرات و نوسانات پارامترهای موردنظر در سطح باغ را اندازه گیری نمود. مکان یابی سنسورها مؤید آن است که این باغ حداقل به تعداد 9 سنسور رطوبت خاک برای برنامه ریزی مناسب آبیاری نیاز دارد.