מל"טים יכולים לשאת מגוון חיישני חישה מרחוק, שיכולים להשיג מידע רב-ממדי על קרקע חקלאית ברמת דיוק גבוהה ולממש ניטור דינמי של מספר סוגים של מידע על קרקע חקלאית. מידע כזה כולל בעיקר מידע על תפוצה מרחבית של יבול (לוקליזציה של שטחים חקלאיים, זיהוי מיני יבול, הערכת שטח וניטור דינמי של שינוי, מיצוי תשתיות שדה), מידע על גידול היבול (פרמטרים פנוטיפיים של היבול, אינדיקטורים תזונתיים, יבול) וגורמי לחץ לצמיחת היבול (לחות השדה) , מזיקים ומחלות) דינמיקה.
מידע מרחבי קרקע חקלאית
מידע מיקום מרחבי של קרקע חקלאית כולל קואורדינטות גיאוגרפיות של שדות וסיווגי יבולים המתקבלים באמצעות אפליה חזותית או זיהוי מכונה. ניתן לזהות את גבולות השדה לפי קואורדינטות גיאוגרפיות, וכן ניתן להעריך את שטח השתילה. השיטה המסורתית של דיגיטציה של מפות טופוגרפיות כמפת הבסיס לתכנון אזורי ואומדן שטח היא בעלת עמידה בזמנים לקויה, וההבדל בין מיקום הגבול למצב בפועל הוא עצום וחסר אינטואיציה, שאינה תורמת ליישום חקלאות מדויקת. חישה מרחוק של מל"טים יכולה להשיג מידע מקיף על מיקום מרחבי של קרקע חקלאית בזמן אמת, שיש לה יתרונות שאין דומה להם של שיטות מסורתיות. תמונות אוויר ממצלמות דיגיטליות בחדות גבוהה יכולות לממש את הזיהוי והקביעה של מידע מרחבי בסיסי של קרקע חקלאית, ופיתוח טכנולוגיית תצורה מרחבית משפרת את הדיוק והעומק של המחקר על מידע מיקום קרקע חקלאית, ומשפרת את הרזולוציה המרחבית תוך הכנסת מידע גובה. , המממשת ניטור עדין יותר של מידע מרחבי של קרקע חקלאית.
מידע על גידול יבול
ניתן לאפיין את גידול היבול על ידי מידע על פרמטרים פנוטיפיים, אינדיקטורים תזונתיים ויבול. פרמטרים פנוטיפיים כוללים כיסוי צמחייה, מדד שטח עלים, ביומסה, גובה הצמח וכו'. פרמטרים אלו קשורים זה בזה ומאפיינים ביחד את גידול היבול. פרמטרים אלו קשורים זה בזה ומאפיינים יחד את צמיחת היבול וקשורים ישירות ליבול הסופי. הם דומיננטיים במחקר ניטור מידע חקלאי ומחקרים נוספים בוצעו.
1) פרמטרים פנוטיפיים של יבול
מדד שטח העלים (LAI) הוא סכום שטח עלים ירוק חד צדדי ליחידת שטח פנים, שיכול לאפיין טוב יותר את קליטת הגידול וניצול אנרגיית האור, וקשור קשר הדוק להצטברות החומר והיבול הסופי של היבול. מדד שטח העלים הוא אחד מפרמטרי גידול היבול העיקריים המנוטרים כיום על ידי חישה מרחוק של מל"ט. חישוב מדדי הצמחייה (מדד הצמחייה היחסית, מדד הצמחייה המנורמל, מדד הצומח של תנאי הקרקע, מדד הצמחייה הבדל וכו') עם נתונים רב-ספקטרליים והקמת מודלים של רגרסיה עם נתוני אמת הקרקע היא שיטה בוגרת יותר להיפוך פרמטרים פנוטיפיים.
ביומסה מעל הקרקע בשלב הצמיחה המאוחר של הגידולים קשורה קשר הדוק הן ליבול והן לאיכות. נכון להיום, אומדן ביומסה על ידי חישה מרחוק של מל"ט בחקלאות עדיין משתמשת בעיקר בנתונים רב-ספקטרליים, מחלצת פרמטרים ספקטרליים ומחשבת אינדקס צמחייה לצורך מודלים; לטכנולוגיית תצורה מרחבית יש יתרונות מסוימים בהערכת ביומסה.
2) אינדיקטורים תזונתיים של יבול
ניטור מסורתי של המצב התזונתי של היבול מצריך דגימת שדה וניתוח כימי מקורה כדי לאבחן את תכולת חומרי הזנה או אינדיקטורים (כלורופיל, חנקן וכו'), בעוד שחישה מרחוק של מל"ט מבוססת על העובדה שלחומרים שונים יש מאפיינים ספציפיים של ספיגה ספקטרלית אִבחוּן. מעקב אחר הכלורופיל מבוסס על העובדה שיש לו שני אזורי ספיגה חזקים ברצועת האור הנראה, כלומר החלק האדום של 640-663 ננומטר והחלק הכחול-סגול של 430-460 ננומטר, בעוד שהבליטה חלשה ב-550 ננומטר. מאפייני צבע ומרקם העלים משתנים כאשר יבולים חסרים, וגילוי המאפיינים הסטטיסטיים של צבע ומרקם התואמים לחסרים שונים ותכונות קשורות הוא המפתח לניטור חומרי הזנה. בדומה לניטור פרמטרי צמיחה, בחירת הרצועות האופייניות, מדדי הצמחייה ומודלים של חיזוי היא עדיין התוכן העיקרי של המחקר.
3) תפוקת יבול
הגדלת יבול היבול היא המטרה העיקרית של הפעילות החקלאית, ואומדן מדויק של היבול חשוב הן למחלקות הייצור החקלאי והן למחלקות קבלת ההחלטות בניהול. חוקרים רבים ניסו לבסס מודלים להערכת תשואה עם דיוק חיזוי גבוה יותר באמצעות ניתוח רב גורמים.
לחות חקלאית
לעתים קרובות מנוטרת הלחות של הקרקע החקלאית על ידי שיטות אינפרא אדום תרמיות. באזורים עם כיסוי צמחייה גבוה, סגירת סטומטת העלים מפחיתה את אובדן המים עקב הטרנספירציה, מה שמפחית את שטף החום הסמוי על פני השטח ומגביר את שטף החום הרגיש על פני השטח, אשר בתורו גורם לעלייה בטמפרטורת החופה, שהיא נחשבת לטמפרטורה של חופת הצמח. כפי שמשקף את מאזן אנרגיית היבול של מדד מתח המים יכול לכמת את הקשר בין תכולת מי היבול וטמפרטורת החופה, כך טמפרטורת החופה המתקבלת על ידי חיישן האינפרא אדום התרמי יכולה לשקף את מצב הלחות של הקרקע החקלאית; אדמה חשופה או כיסוי צמחייה באזורים קטנים, יכולים לשמש כדי להפוך בעקיפין את לחות הקרקע עם טמפרטורת התת-קרקע, שהוא העיקרון ש: החום הסגולי של המים גדול, טמפרטורת החום איטית להשתנות, ולכן ההתפלגות המרחבית של טמפרטורת התת-קרקע במהלך היום יכולה לבוא לידי ביטוי בעקיפין בהתפלגות הלחות בקרקע. לכן, ההתפלגות המרחבית של הטמפרטורה התת-קרקעית בשעות היום יכולה לשקף בעקיפין את התפלגות הלחות בקרקע. בניטור טמפרטורת החופה, אדמה חשופה מהווה גורם הפרעה חשוב. כמה חוקרים חקרו את הקשר בין טמפרטורת האדמה החשופה לכיסוי הקרקע היבול, הבהירו את הפער בין מדידות טמפרטורת החופה הנגרמות על ידי אדמה חשופה לבין הערך האמיתי, והשתמשו בתוצאות המתוקנות בניטור הלחות של הקרקע החקלאית כדי לשפר את דיוק הניטור תוצאות. בניהול ייצור קרקע חקלאית בפועל, דליפת לחות בשדה היא גם מוקד תשומת הלב, היו מחקרים המשתמשים בדימוי אינפרא אדום לניטור דליפת לחות בערוץ ההשקיה, הדיוק יכול להגיע ל-93%.
מזיקים ומחלות
השימוש בניטור החזר ספקטרלי קרוב לאינפרא אדום של מזיקים ומחלות צמחים, מבוסס על: עלים באזור הקרוב לאינפרא אדום של ההשתקפות על ידי רקמת הספוג ובקרת רקמות הגדר, צמחים בריאים, שני פערי רקמות אלו מלאים בלחות והתרחבות , הוא רפלקטור טוב של קרינה שונות; כאשר הצמח ניזוק, העלה ניזוק, הרקמה נבולה, המים מצטמצמים, השתקפות האינפרא אדום מצטמצמת עד לאיבוד.
ניטור אינפרא אדום תרמי של הטמפרטורה הוא גם אינדיקטור חשוב של מזיקים ומחלות יבול. צמחים בתנאים בריאים, בעיקר באמצעות שליטה על פתיחת סטומטית העלים וסגירה של ויסות הטרנספירציה, כדי לשמור על יציבות הטמפרטורה שלהם; במקרה של מחלה, יתרחשו שינויים פתולוגיים, אינטראקציות הפתוגן-מארח בפתוגן על הצמח, במיוחד בהיבטים הקשורים לטרנספירציה של ההשפעה יקבעו את החלק הנגוע של עליית הטמפרטורה והירידה. באופן כללי, חישת הצמח מובילה לדה-ויסות של פתיחת הסטומטית, ולכן הטרנספירציה גבוהה יותר באזור החולה מאשר באזור הבריא. הטרנספירציה הנמרצת מביאה לירידה בטמפרטורת האזור הנגוע ולהפרש טמפרטורה גבוה יותר על פני העלה מאשר בעלה הרגיל עד להופעת כתמים נמקיים על פני העלה. התאים באזור הנמק מתים לחלוטין, הטרנספירציה בחלק זה אובדת לחלוטין, והטמפרטורה מתחילה לעלות, אך מכיוון ששאר העלה מתחיל להיות נגוע, הפרש הטמפרטורה על פני העלה תמיד גבוה מזה של צמח בריא.
מידע אחר
בתחום ניטור מידע על קרקע חקלאית, לנתוני חישה מרחוק של מל"טים יש מגוון רחב יותר של יישומים. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי לחלץ את האזור שנפל של תירס באמצעות תכונות מרקם מרובות, לשקף את רמת הבשלות של עלים בשלב הבשלות הכותנה באמצעות אינדקס NDVI, וליצור מפות מרשם ליישום חומצה אבסקיסית שיכולות להנחות ביעילות את ריסוס החומצה האבססיסית. על כותנה כדי למנוע מריחה מוגזמת של חומרי הדברה, וכן הלאה. בהתאם לצרכי הניטור והניהול של קרקע חקלאית, זוהי מגמה בלתי נמנעת להתפתחות העתידית של חקלאות מפורמט ודיגיטאלי לחקור באופן רציף את המידע של נתוני חישה מרחוק של מל"טים ולהרחיב את תחומי היישום שלה.
זמן פרסום: 24 בדצמבר 2024