Kas ir NDVI un kā izmantot kultūraugu attēlveidošanu attālajā lauku izpētē?
Vispopulārākais attālās lauku izpētes rādītājs, kas tiek izmantots lauksaimniecībā, ir NDVI indekss. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – normalizēts atšķirīgās veģetācijas indekss – raksturo auga attīstību atkarībā no tā, kā tas atstaro dažādus gaismas viļņus. Veselīgs un labi attīstījies augs absorbē sarkano gaismu un atstaro tuvo infrasarkano gaismu, taču, ja augs ir slimību skarts un slikti attīstījies, notiek gluži pretējais. NDVI mēra atšķirību starp tuvo infrasarkano un sarkano gaismu. NDVI vērtības ir skalā no 0 līdz +1. Nulles vērtība liecina par to, ka uz lauka nav veģetācijas, tātad, visticamāk, tur ir tikai augsne, sniegs, ūdens u. tml. Ja vērtība ir tuvu +1, tas nozīmē veselīgu veģetāciju un to, ka lauku blīvi nosedz zaļas lapas.
NDVI paletes
Attālajā lauku izpētē ar NDVI tiek izmantotas dažādas paletes. Zaļā palete ir visbiežāk izmantotā NDVI palete, kurā gaiši zaļā krāsa apzīmē platības ar zemu NDVI indeksu (neveselīga veģetācija), savukārt tumši zaļā krāsa – platības ar augstu NDVI indeksu (veselīga veģetācija).
Lai precīzāk noteiktu problēmzonas, ir pieejama arī kontrasta palete. NDVI indeksa vērtības no 0 līdz 0,07 šajā paletē ir iekrāsotas pelēkas (ļoti zemas indeksa vērtības), savukārt neveselīgas veģetācijas platības iekrāsotas sarkanā krāsā (no 0,07 līdz 0,3).
NDVI attēli palīdz lauksaimniekiem gūt izsmeļošu un noderīgu pārskatu par kultūrauga attīstību bez nepieciešamības doties uz lauku. Šis rīks var palīdzēt identificēt visas lauka problēmzonas. Piemēram, ja platības ar zemāku NDVI indeksu ik gadu ir vienā un tajā pašā vietā, tas var liecināt par drenāžas, pH vai pat augsnes sablīvēšanās problēmām. Zemu veģetācijas līmeni noteiktās vietās var izraisīt arī slimības, kukaiņu nodarītais kaitējums, slāpekļa deficīts vai augsnes, kas pakļautas sausumam. Var izrādīties, ka uz lauka atrodas šķēršļi, piemēram, lieli akmeņi vai akmeņu kaudzes. NDVI noder gadījumos, kad tiek pārvaldītas lielas platības un lauku apsekošana uz vietas prasa daudz laika. NDVI indeksa izmaiņas var būt saistītas arī ar nekorekti veiktiem lauku darbiem – piemēram, mēslojuma izkliede nav veikta uz visa lauka, vai arī ir pieļautas kļūdas sēšanas vai smidzināšanas laikā.
Citi kultūraugu attēlveidošanas indeksi
NRI (Nitrogen Reflectance Index) – slāpekļa atstarošanas indekss – tiek izmantots, lai noteiktu slāpekļa līmeni augos. Līdzīgi kā NDVI indeksa gadījumā, zaļā krāsa liecina par augstu slāpekļa līmeni, savukārt sarkanā – par zemu N līmeni. Ja kartē redzat sarkanas zonas, tas var liecināt par slāpekļa deficītu.
Klasisks lauka malas efekts – mēslošanas likumu vai neprecīzu mēslojuma izkliedētāja iestatījumu dēļ lauka mala ir uzņēmusi mazāk slāpekļa nekā citas lauka zonas
NDWI (Normalized Difference Water Index) – normalizēts diferencētais ūdens indekss – rāda mitruma līmeni konkrētajā teritorijā. Zaļā krāsa apzīmē augstu mitruma līmeni, savukārt sarkanā – zemu mitruma līmeni, kas var liecināt par sausumu. Ja uz lauka ir novērojamas tumši zaļas zonas, tas var liecināt par drenāžas problēmām. Lauksaimniekiem, kuri izmanto apūdeņošanas sistēmas, ir izšķiroši savlaicīgi noteikt ūdens trūkumu, lai novērstu zemāku kultūraugu ražību vai to iznīkšanu.
Laikapstākļu datu analīze
Attālajā lauku izpētē ietilpst arī laikapstākļu datu analīze. Piemēram, gaisa temperatūrai ir liela ietekme gan uz fizikālajiem (attīstība), gan ķīmiskajiem (fotosintēze) procesiem augos. eAgronom NDVI modulī laikapstākļu dati atrodas zem NDVI kartes. Katrā laikapstākļu parametru ailē ir redzama arī ražas vēstures informācija, kas ļauj lauksaimniekiem salīdzināt lauku ražas datus ar laikapstākļu parametriem. Tas ir nepieciešams, lai gūtu padziļinātāku izpratni par ražas veidošanos un izvērtētu, kāpēc raža bijusi tik liela, vidēji liela vai maza.
Vispirms jāpievērš uzmanība laika prognozei, kas ir atbilstoša lauka atrašanās vietai. Tā palīdz lauksaimniekiem plānot veicamos darbus – piemēram, plānojot smidzināšanas darbus, jāņem vērā vēja ātrums, gaisa temperatūra un laiks, kad gaidāms lietus.
Augsnes temperatūra tiek mērīta uz augsnes virsmas un 10 cm dziļumā. Grafika leģendā iespējams salīdzināt šī gada un pagājušā gada temperatūru rādījumus. Augsnes temperatūras rādījumi palīdz lauksaimniekiem plānot sējas laiku. Piemēram, bioloģiskajiem lauksaimniekiem ir ļoti svarīgi sēt sēklas siltā augsnē, lai kultūraugs varētu uzreiz sākt dīgt un būtu konkurētspējīgs ar nezālēm.
Augsnes mitruma grafiki arī sniedz noderīgus datus sējas laika plānošanai. Kad augsnes mitruma līmenis ir zems un laika prognoze drīzumā nesola nokrišņus, tad prātīgi būtu sēt mazliet dziļāk, lai sēklas neatrastos sausos apstākļos, kur tās nevar dīgt. Augsnes mitruma rādītāji arī palīdz veidot apūdeņošanas plānu.
Laikapstākļu vēstures grafiki sniedz lauksaimniekiem pēdējo 3 mēnešu (periodu var pielāgot) temperatūras un nokrišņu daudzuma datus. Kad pēdējoreiz lija lietus? Kāda bija maksimālā, minimālā un vidējā temperatūra konkrētā datumā? Kad vidējā temperatūra pārsniedza 5 grādus un kultūraugi aktīvi auga? Atbildes uz šiem jautājumiem atrodamas, analizējot laikapstākļu vēstures grafikus.
Uzkrātā temperatūra un nokrišņu daudzums
Katram kultūraugam nepieciešams uzkrāt noteiktu temperatūru, lai sasniegtu konkrētu attīstības stadiju. Zemāk esošais uzkrātās temperatūras grafiks rāda, cik daudz siltuma augi ir uzkrājuši līdz konkrētajai dienai. Šis grafiks palīdz lauksaimniekiem prognozēt, kad kultūraugi sasniegs noteiktas attīstības stadijas un kāds ir paredzamais ražas novākšanas laiks.
Uzkrātās temperatūras grafiki lauksaimniekiem sniedz datus par iepriekšējiem gadiem, lai viņi varētu analizēt pašreizējās sezonas situāciju. Ja ir dienas, kad uzkrātā temperatūra ir zemāka, tas var nozīmēt, ka kultūraugi lēnāk nobriedīs un ražu varēs sākt novākt vēlāk. Zemāk esošajā piemērā ir redzams, ka 2020. gada rudens ir bijis siltāks nekā ierasts, un tas atspoguļojas uz lauka, kur ziemāju attīstība ir noritējusi ātrāk un NDVI indeksa līmenis ir augstāks nekā parasti. Tas ir pozitīvs rādītājs, kas liecina, ka 2021 ražas sezonas ziemāju ražai ir lielāks potenciāls nekā iepriekšējos divos gados.
Uzkrāto nokrišņu daudzuma grafiks arīdzan palīdz lauksaimniekiem salīdzināt pašreizējo sezonu ar iepriekšējiem gadiem. Tas ļauj redzēt, cik daudz mitruma ir bijis pieejams kultūraugiem, un atbilstoši tam plānot veicamos darbus. Šis grafiks sniedz noderīgus datus arī apūdeņošanas darbu plānošanai.
Kultūraugu NDVI atskaites
Kultūraugu NDVI atskaite sniedz informāciju par potenciālo ražu, ļaujot salīdzināt NDVI indeksa vērtības līdzīgiem kultūraugiem līdzīgos gados. Ja NDVI rādītāji ir augstāki nekā gadā, ar kuru tiek salīdzināts, tas var liecināt par to, ka gaidāma lielāka raža. Tomēr galarezultātu vienmēr ietekmē laikapstākļi.
Tādi attālās izpētes rīki kā laikapstākļu atskaites un NDVI lauksaimniekiem ir noderīgi lauku problēmzonu noteikšanai, problēmu cēloņu meklēšanai, veicamo darbu plānošanai un ražas potenciāla prognozēšanai.
eAgronom nesen savu platformu ir papildinājis ar NDVI moduli. Izmantojot to kopā ar ražas kartēm, augsnes veidu datiem, topogrāfiskajām kartēm un laikapstākļu datiem, lauksaimnieki iegūst efektīvu rīku, kas palīdz precīzi noteikt iemeslus, kāpēc dažādos laukos un gados ir bijusi atšķirīga ražība.
