ارزيابي كاربرد طيف الكترومغناطيس در كارايي روش‌هاي خاك‌ورزي حفاظتي و مرسوم در شرايط ديم

Spectral Evaluation of the Conservation and Conventional Tillage Systems under Rainfed Condition

اختلاف بين بازتاب طيفي مي‌تواند مبناي آشكارسازي ميزان بقاياي گياهي و رشد محصول به روش سنجش از دور در روش‌هاي خاك‌ورزي حفاظتي باشد. به منظور ارزيابي نقش بقاياي گياهي در روش‌هاي‌ خاك‌ورزي حفاظتي و مرسوم، اين تحقيق به مدت دو سال زراعي (1392-1390) در ايستگاه تحقيقات كشاورزي ديم مراغه در قالب طرح آماري بلوك‌هاي كامل تصادفي با پنج تيمار شامل يك تيمار خاك‌ورزي مرسوم و چهار تيمارخاك‌ورزي حفاظتي در چهار تكرار اجرا شد. ارزيابي بقايا و پارامترهاي رشد محصول گندم ‌به‌ روش استفاده از امواج نزديك فروسرخ توسط دستگاه طيف‌سنج زميني با دامنه طول موج طيفي كامل2500-350 نانومتر و دستگاه تصوير‌‌بردار گرمايي دستي با محدوده طيفي 14000- 8000 نانومتر انجام شد. نتايج نشان داد كه اثر تيمارها بر دماي سطح خاك، دماي كانوپي و شاخص‌هاي منتج از طيف‌سنجي در سطح احتمال 1% معني‌دار بود. روش كاشت مستقيم موجب كاهش دماي سطح به ميزان7/5 – 5/2 و دماي كانوپي گندم در اواخر مرحله دانه بستن به ميزان 7-3 درجه سانتي‌گراد نسبت به تيمارهاي ديگر شد. در اين تحقيق رابطه منفي معني‌دار بين دماي كانوپي و عملكرد گندم وجود داشت. با توجه به همبستگي قوي بين درصد پوشش بقايا با شاخص جذب سلولز، اقدام به طبفه‌بندي روش‌هاي خاك‌ورزي شد. در تيمار خاك‌ورزي مرسوم پوشش گياهي كمتر از 6% با مقادير شاخص جذب سلولز منفي، تيمار خاك‌ورزي كاهش يافته داراي پوشش گياهي بين20-10 درصد و شاخص جذب سلولز بين4-2 و تيمار حداقل خاك‌ورزي داراي پوشش گياهي بين 42-30 درصد با مقادير شاخص جذب سلولز بين 4-7/5 بود. تيمار بي‌خاك‌ورزي (كاشت مستقيم) داراي پوشش گياهي بين 75-60 درصد و شاخص جذب سلولز بين 8-7/5 بود. نتايج نشان داد كه تصوير برداري گرمايي مي‌تواند به عنوان روشي براي تمايز روش‌هاي مختلف خاك‌ورزي‌ و ارزيابي تنش آبي گياه مورد استفاده قرار گيرد. شاخص جذب سلولز كه با استفاده از خاصيت جذب مواد سلولزي (بقايا گياهي) در 2100 نانومتر محاسبه شد، به عنوان روشي براي برآورد پوشش بقايا به روش سنجش از دور در مناطق ديم قابل استفاده است و اين امر در صورت وجود حسگرهاي مربوطه در ماهواره‌هاي تحقيقاتي امكان‌پذير خواهد بود.

Differences between spectral reflectance can be the base of identification of crop residue rate and crop growth by remote sensing. A 2-year experiment was conducted under dryland conditions to determine the crop residue retained on soil surface in conservation and conventional tillage systems. Tillage treatments comprised of conventional tillage (MD: mouldboard plough + disk), reduced tillage (CH: chisel plough + disk), minimum till (MT: Stubble cultivator), and no-till (NT1 and NT2: with standing stubble and total residue, respectively). Remotely sensed data of crop residue and plant growth were acquired, using a handheld multispectral radiometer (350 to 2500 nm) and thermal imager (8,000 to 14,000 nm). Using a combination of visible and near-infrared spectra, crop residue cover indices were calculated and evaluated. Rresidues in NT1 and NT2 lowered the soil surface and wheat canopy temperature by 2.5-5.7 and 3-7°C respectively over the other treatments (MD, CH and MT). A liner negative relation between canopy temperature and wheat grain yield was found. Tillage systems were classified according to strong correlation between crop residue cover and cellulose absorption index (CAI). Conventional tillage were classified by crop residue less than 6% and CAI values below zero. Crop residue cover between 10-20% and CAI 2-4% indicated reduced tillage, and crop residue cover between 30-42% and CAI 4-5.7% found for minimum tillage. Finally No-tillage were classified by crop residue with more than 60% and CAI values between 5.8-8. Ground based hyper spectral signatures which were collected for identifying electromagnetic reflectance of crop residue can be used in calibration and validation of remote sensing imagery and its data products of airborne/space borne missions.