تخمین عملکرد گندم آبی (Triticum aestivum L.) با استفاده از داده های سنجش از دور (مطالعه موردی شهرستان شهرکرد)

پیش بینی و تخمین میزان عملکرد گندم، از وظایف تصمیم گیران اقتصادی به منظور ایجاد امنیت غذایی و تامین نیازهای عمده جامعه می باشد. از طرف دیگر تولیدات کشاورزی همیشه با احتمال خطر در زمینه ی تغییرات آب و هوا و تغییرات بازارهای بین المللی همراه بوده است، هر چند که این احتمال خطر هرگز به طور کامل حذف نمی شود، اما می توان با تخمین میزان محصول قبل از فصل برداشت آن ها را به حداقل رساند. یکی از روش های تخمین محصول، استفاده از تصاویر ماهواره ای می باشد. داده های سنجش از دور، تخمین عملکرد گیاه را بر اساس شاخص های گیاهی امکان پذیر می سازد. تحقیق حاضر با هدف یافتن روشی سریع همراه با دقتی قابل قبول برای پیش بینی مقدار عملکرد در مزارع تحت کشت گندم در منطقه شهرکرد با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 می باشد.

به منظور بررسی امکان سنجی تخمین عملکرد مزارع گندم به وسیله تصاویر ماهواره لندست 8، سه مزرعه زیر کشت گندم به ترتیب به وسعت 20، 13 و 10 هکتار در سال زراعی 95-1394 در شهرستان شهرکرد، استان چهار محال و بختیاری، در نظر گرفته شد. تصاویر مربوط به سه تاریخ 15 و 31 خرداد و 16 تیر و داده های زمینی شامل عملکرد مزارع، مرحله رشدی و موقعیت جغرافیایی آن ها در تاریخ های فوق بود. موقعیت جغرافیایی مناطق به وسیله دستگاه GPS ثبت شد. در مرحله نمونه برداری تعداد 60 نمونه از مزارع ذکر شده برداشت شدند. نمونه برداری و اندازه گیری عملکرد در داخل مربعات یا کوادرات های 25/0 مترمربعی انجام گرفت. هم زمان تعداد بوته در سطح 25/0 مترمربع شمارش و تراکم در مترمربع محاسبه شد. سپس شاخص های گیاهی به کمک باندهای ماهواره ای تشکیل و روابط همبستگی بین داده های عملکرد و نتایج شاخص ها محاسبه شد. توابع رگرسیونی مختلفی برای برآورد عملکرد از شاخص های پوشش گیاهی استفاده شد که بر اساس بیشترین مقدار ضریب تبیین (R2) و کمترین مقدار خطای استاندارد، بهترین مدل مشخص شد. به منظور اعتبارسنجی مدل از واریانس کاهش یافته (RV) و میانگین خطای تخمین (MEE) استفاده شد. کلیه پردازش های تصویری در محیط نرم افزارILWIS 3.3 و تجزیه و تحلیل ها و محاسبات آماری توسط نرم افزار SigmaPlot 10.0 انجام شد.

نتایج تحقیق حاضر نشان داد که از بین تصاویر، بالاترین همبستگی در تصویر 31 خرداد (هم زمان با مرحله خمیری شدن دانه گندم) به دست آمد. شاخص های پوشش گیاهی NDVI، NRVI، OSAVI، RVI، SAVI، RDVI، DVI، EVI و GNDVI به ترتیب با ضریب تبیین 86/0، 86/0، 86/0، 86/0، 86/0، 83/0، 81/0، 80/0، 78/0 بیشترین همبستگی را با میزان عملکرد نشان دادند. در نهایت مناسب ترین رابطه برای این شاخص ها، معادله رگرسیون غیرخطی و مطلوب ترین مدل، مدل چند جمله ای درجه دو بود. نتایج نشان داد که قبل از برداشت، این شاخص ها این قابلیت را دارند که عملکرد مزارع را بیش از 80 درصد پیش بینی نمایند

براساس مطالعه حاضر، بهره گیری از تصاویر ماهواره ای و داده های مشاهداتی زمینی در مرحله خمیری گندم به تخمین عملکرد در مناطق نیمه خشک کمک می کند. مناسب ترین شاخص ها برای تخمین عملکرد، NDVI، NRVI و OSAVI بودند.