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

سابقه و هدف: پیش‌بینی و تخمین میزان عملکرد گندم، از وظایف تصمیم‌گیران اقتصادی به منظور ایجاد امنیت غذایی و تأمین نیازهای عمده جامعه می‌باشد. از طرف دیگر تولیدات کشاورزی همیشه با احتمال خطر در زمینه‌ی تغییرات آب و هوا و تغییرات بازارهای بین‌المللی همراه بوده است، هر چند که این احتمال خطر هرگز به طور کامل حذف نمی‌شود، اما می‌توان با تخمین میزان محصول قبل از فصل برداشت آن‌ها را به حداقل رساند. یکی از روش‌های تخمین محصول، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای می‌باشد. داده‌های سنجش از دور، تخمین عملکرد گیاه را بر اساس شاخص‌های گیاهی امکان‌پذیر می‌سازد. تحقیق حاضر با هدف یافتن روشی سریع همراه با دقتی قابل قبول برای پیش‌بینی مقدار عملکرد در مزارع تحت کشت گندم در منطقه شهرکرد با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست 8 می‌باشد. مواد و روش‌ها: به منظور بررسی امکان‌سنجی 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 داده‌های زمینی شامل عملکرد مزارع، مرحله رشدی و موقعیت جغرافیایی آن‌ها در تاریخ‌های فوق بود. موقعیت جغرافیایی مناطق به وسیله دستگاه GPS ثبت شد. در مرحله نمونه‌برداری تعداد 60 نمونه از مزارع ذکر شده برداشت شدند. نمونه‌برداری و اندازه‌گیری عملکرد در داخل مربعات یا کوادرات‌های 25/0 مترمربعی انجام گرفت. هم‌زمان تعداد بوته در سطح 25/0 مترمربع شمارش و تراکم در مترمربع محاسبه شد. سپس شاخص‌های گیاهی به کمک باندهای ماهواره‌ای تشکیل و روابط همبستگی بین داده‌های عملکرد و نتایج شاخص‌ها محاسبه شد. توابع رگرسیونی مختلفی برای برآورد عملکرد از شاخص‌های 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 پردازش‌های تصویری در محیط نرم‌افزارILWIS 3.3 و تجزیه و تحلیل‌ها و محاسبات آماری توسط نرم‌افزار SigmaPlot 10.0 انجام شد. یافته‌ها: نتایج تحقیق حاضر نشان داد که از بین تصاویر، بالاترین همبستگی در تصویر 31 خرداد (هم‌زمان با مرحله خمیری شدن دانه گندم) به دست آمد. شاخص‌های 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 مناسب‌ترین رابطه برای این شاخص‌ها، معادله رگرسیون غیرخطی و مطلوب‌ترین مدل، مدل چند جمله‌ای درجه دو بود. نتایج نشان داد که قبل از برداشت، این شاخص‌ها این قابلیت را دارند که عملکرد مزارع را بیش از 80 درصد پیش‌بینی نمایند نتیجه‌گیری: براساس مطالعه حاضر، بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های مشاهداتی زمینی در مرحله خمیری گندم به تخمین عملکرد در مناطق نیمه خشک کمک می‌کند. مناسب‌ترین شاخص‌ها برای تخمین عملکرد، NDVI، NRVI و OSAVI بودند.