Mis on vegetatsiooniindeks (NDVI) ja kuidas seda kaugseires kasutada?

Kõige levinum kaugseire vahend põllumajanduses on NDVI indeks. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) on normaliseeritud vegetatsiooniindeks, mis kirjeldab taimede arengut vastavalt sellele, kuidas taimed erinevaid valguslaineid peegeldavad. Hästi arenenud roheline taim neelab punast valgust ja peegeldab infrapunakiirgust ning haige või vähemarenenud taim toimib vastupidiselt.

NDVI mõõdab infrapunase- ja punase valguse erinevust. NDVI väärtused jäävad vahemikku 0 ja +1. Väärtus 0 näitab, et taimestik puudub, seega on pinnaks tõenäoliselt paljas muld, lumi, vesi vms. +1 lähedal olevad väärtused näitavad tervet taimestikku ja tihedat mullapinna kaetust roheliste lehtedega.

NDVI värviskaalad

NDVI kaartidel kasutatakse erinevaid värviskaalasid. Roheline skaala on kõige tavalisem NDVI skaala, kus heleroheline värvus iseloomustab madala vegetatsiooniindeksiga alasid ja tumeroheline näitab kõrge vegetatsiooniindeksi väärtusega alasid.

Colour scale of green palette
NDVI: Roheline värviskaala  (https://agromonitoring.com/api/images)

Selleks, et selgelt eristada problemaatilisi alasid põllul, kasutatakse kontrastset värviskaalat, mis näitab NDVI väärtuseid 0 kuni 0,07 hallina (väga madal indeksi väärtus) ning 0,07 kuni 0,3 punasena (madal indeksi väärtus).

NDVI Colour scale of contrast palette
Kontrastne värviskaala  (https://agromonitoring.com/api/images).

NDVI kaardid aitavad taimekasvatajatel saada hea ülevaate põllukultuuride arengust ning selgitada välja problemaatilised alad põlde külastamata. Kui madala indeksi väärtusega alad põldudel on aastate lõikes samades kohtades võib probleem olla kuivendussüsteemis, pH’s või mulla tihenemises. Madal NDVI väärtus võib olla põhjustatud ka haigustest, kahjurputukatest, lämmastikupuudusest või põuakartlikust mullatüübist. Või osutuvad need alad hoopis põllusisesteks takistusteks nagu suured kivid või kivihunnikud.

Muudatused vegetatsiooniindeksis võivad olla tingitud ka tööülesannete valesti täitmisest. Näiteks väetiste ebaühtlane laotamine põllul või külvivead. NDVI kaardid abistavad tootjaid suurte maa-alade eest hoolitsemisel, kui kohapealne kontroll on väga aeganõudev. Suurtel põllualadel võib ligipääsmatutel või kaugetel põlluservadel toimuv olla saladuseks kuni koristuseni

NDVI Compacted area on the field (where machinery usually enters)
Tihendatud ala põllul (kus kohast masinad tavaliselt sisenevad).

Teised kasutusel olevad indeksid

NRI (Nitrogen Reflectance Index) – lämmastiku peegelduvusindeksit kasutatakse taimede lämmastikutaseme indikatsiooniks. Sarnaselt NDVI’le näitab roheline värv kõrget lämmastiku taset ja punane madalat. Punased alad kaardil võivad viidata lämmastikupuudusele

NDVI: Classical headland effect: due to fertilisation laws or wrong settings of fertiliser spreader, edge of the field received less nitrogen than other parts of the field.
Klassikaline ääre-efekt: väetusseadustest tulenevalt või väetisekülviku vale seadistuse tõttu sai põlluserv vähem lämmastikku kui ülejäänud osad.

NDWI, (Normalized Difference Water Index)- normaliseeritud vee erinevuse indeks, näitab piirkonna niiskustaset. Roheline tähendab kõrget veetaset ja punane madalat, võides viidata põuale. Kui põllul on aga tumeroheline ala, võib see viidata drenaaživeale. Niisutussüsteeme kasutavate põllumajandustootjate jaoks võib taimede veestressi varjane avastamine olla kriitiline, et ära hoida saagikuse vähenemine või saagi ikaldumine.

NDVI Water stress during June 2020 started to be seen on the NDWI map from the headlands
2020. aasta juunis olnud põuane periood hakkas satelliidipiltidel ilmnema põllu servadest

Ilmastikuandmete analüüsimine

Kaugseire oluline osa on ilmastikuandmete analüüs. Näiteks on õhutemperatuuril suur mõju nii füüsilistele (kasvamine) kui ka taime keemilistele protsessidele (fotosüntees). eAgronomi NDVI lehel asuvad ilmastikuandmed NDVI kaardi all. Igal vahekaardil on välja toodud ka saagiajalugu, mis võimaldab põllumeestel võrrelda oma saagiandmeid ilmastikuparameetritega ja nii sügavamalt saagimoodustumise tagamaid analüüsida – miks saaginumber oli nii kõrge, keskmine või madal nagu ta oli.

Esimene info, mida jälgida on ilmaennustus põllu asukohas. See aitab taimekasvatajatel töid planeerida – näiteks taimekaitsetööde puhul on oluline jälgida tuule kiirust, õhutemperatuuri ja prognoositavaid sademeid.

Mullatemperatuuri mõõdetakse mullapinnalt ja 10 cm sügavuselt. Mullatemperatuuri graafik aitab taimekasvatajatel külviaega planeerida. Näiteks on mahetootjate jaoks väga oluline külvata seeme sooja mulda, et see hakkaks koheselt idanema ja saavutaks umbrohtude ees konkurentsieelise.

Mullatemperatuuri graafik
Mullatemperatuuri graafik

Ka mullaniiskuse graafikud pakuvad külviajal väärtuslikku infot. Kui muld on kuiv ja ilmaprognoos lähitulevikus sademeid ei luba, võib olla mõistlik külvata sügavamale. Vastasel juhul võib seeme kuivale jääda ning mitte idaneda. Mullaniiskuse graafik aitab planeerida ka niisutustöid.

Soil moisture graph
Mullaniiskuse graafik

Ajaloolised ilmagraafikud näitavad viimase 3 kuu temperatuuride ja sademete andmeid (perioodi pikkust saab muuta). Millal viimati vihma sadas? Millised olid konkreetse kuupäeva maksimaalsed, minimaalsed ja keskmised temperatuurid? Millal oli keskmine temperatuur üle 5 kraadi ja taimed kasvasid aktiivselt? Vastused leiab ilmaajaloo graafikuid analüüsides.

Ajaloolised ilmaandmed: viimase kolme kuu temperatuuri graafik
Ajaloolised ilmaandmed: viimase kolme kuu temperatuuri graafik

 

Historical weather data: daily rainfall (mm) in last 3 months- it has been a dry autumn
Ajaloolised ilmaandmed: viimase 3 kuu ööpäevane sademete hulk (mm)- peaaegu terve kuu sademeteta

 

Temperatuuride summa graafikud

Iga taimeliik vajab teatud arenguastme saavutamiseks teatud aktiivsete temperatuuride summat. Allpool olev temperatuuride summa graafik näitab, kui palju soojust on taimedel konkreetseks kuupäevaks kogunenud (lävitemperatuuri on võimalik muuta). See graafik aitab ennustada, millal jõuavad põllukultuurid teatud kasvufaasidesse ning aitab ka koristusaja ennustamisel.

Temperatuuride summa graafik näitab  võrdlusandmeid eelmiste aastate kohta, et oleks võimalik näha, kuhu kultuurid käesoleval hooajal arengus jõudnud on. Kui kogunenud temperatuuride summa on madalam, võivad kultuurid hiljem valmida ja koristusperioodi algus edasi lükkuda. Allpool toodud näide kinnitab, et 2020. aasta sügis on olnud tavapärasest soojem. See kajastub ka NDVI graafikul, kus taliviljade vegetatsiooni indeks on tavapärasest kõrgem. See omakorda annab lootust, et 2021. aasta taliviljasaak on tänase seisuga suurema potentsiaaliga kui kahel viimasel aastal.

Accumulated temperature graph: at the moment temperatures have been higher than previous years
Kogunenud temperatuuri graafik: hetkel on temperatuurid olnud kõrgemad kui eelmistel aastatel.

Kogunenud sademete graafik aitab võrrelda käesolevat hooaega eelmiste aastatega. Kogunenud sademete summa aitab tootjatel näha, kui palju niiskust põllukultuuridel kasutada on ja planeerida vastavalt sellele töid. See on kasulik teave ka niisutamistööde planeerimiseks.

Accumulated precipitation graph: at the moment there has been less rainfall than previous years.
Kogunenud sademete graafik: hetkel on sademeid olnud vähem kui varasematel aastatel.

 

Kultuuripõhised NDVI raportid

Põllukultuuridel põhinev NDVI graafik näitab kultuuri potentsiaalset saagikust. Selleks võrreldakse sama põllukultuuri NDVI väärtusi erinevatel aastatel. Kui NDVI näitajad on kõrgemad kui võrdlusaastal, võib see viidata kõrgemale saagipotentsiaalile. NB! Lõpptulemust mõjutavad alati ka ilmastikutingimused.

Crop based NDVI report.
Kultuuripõhine NDVI raport

 

eAgronom lisas hiljuti oma platvormile NDVI mooduli. Kasutades NDVI andmeid koos saagikaartide, mullatüübi andmete, maastikukaartide ja ilmastiku andmetega, loob see võimsa kombinatsiooni, et välja selgitada saagierinevuste põhjuseid erinevatel aastatel ja põldudel ning prognoosida sisendite kasutamist ning planeerida töid.

Liitu eAgronomiga ja proovi ise!

Oled juba kasutaja? Logi sisse.

Või kirjuta meile, et uurida rohkem!