نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

ارزیابی شاخص‌های پوشش گیاهی در مدل کارایی استفاده از نور برای تخمین زیست‌توده گندم با استفاده از سنجش از دور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آذربایجان شرقی، تبریز
2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، آذربایجان غربی، ارومیه
3 سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه خاک و آب، البرز، کرج
4 گروه اکولوژی، پژوهشکده علوم محیطی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته،
چکیده
برآورد دقیق زیست‌توده گندم نقش مهمی در پایش و مدیریت مزرعه، پیش‌بینی عملکرد محصول و بهره‌وری آب دارد. مدل‌های مبتنی بر کارایی استفاده از نور (LUE) به دلیل برخورداری از مبانی فیزیولوژیکی و امکان تلفیق داده‌های سنجش از دور و هواشناسی، به‌عنوان یکی از روش‌های مناسب برای برآورد زیست‌توده شناخته می‌شوند. هدف این پژوهش، ارزیابی و مقایسه عملکرد چهار شاخص گیاهی NDVI، NDRI، SAVI و MSAVI در مدل LUE برای برآورد زیست‌توده گندم در استان آذربایجان غربی بود. در این مطالعه از تصاویر ماهواره سنتینل 2 و داده‌های اقلیمی ERA5-LAND و اندازه‌گیری‌های میدانی زیست‌توده و همچنین برای ارزیابی نتایج از شاخص‌های آماری استفاده شد. اندازه‌گیری میدانی زیست‌توده در 30 مزرعه و در سال زراعی 1401 صورت گرفت. نتایج نشان داد که مدل مبتنی بر NDVI در هر دو مرحله ارزیابی و اعتبارسنجی، بالاترین دقت و پایداری را در میان شاخص‌های مورد بررسی ارائه داد و کمترین مقادیر RMSE و nRMSE و بیشترین مقادیر همبستگی و نش-ساتکلیف را داشت. همچنین آزمون ویلکاکسون نیز نشان داد که اختلاف عملکرد NDVI با SAVI و MSAVI از نظر آماری معنی‌دار است، در حالی که تفاوت آن با NDRI معنی‌دار نبود. این نتایج بیانگر آن است که در شرایط اقلیمی منطقه مورد مطالعه، استفاده از شاخص‌های پیچیده‌تر الزاماً موجب افزایش معنی‌دار دقت مدل LUE نمی‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of Vegetation Indices in a Light Use Efficiency Model for Wheat Biomass Estimation Using Remote Sensing

نویسندگان English

Rahman Barideh 1
Fereshteh Nasimi 2
shadman veysi 3
niazali ebrahimipak 3
milad nouri 3
Ameneh Mianabadi 4
1 Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), East Azerbaijan, Tabriz
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, West Azerbaijan, Urmia
3 Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Soil and Water Institute, Alborz, Karaj
4 Department of Ecology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده English

Accurate estimation of wheat biomass plays a crucial role in farm monitoring and management, crop yield prediction, and water use efficiency. Light Use Efficiency (LUE)-based models are widely recognized as an effective approach for biomass estimation due to their physiological basis and their ability to integrate remote sensing and meteorological data. The objective of this study was to evaluate and compare the performance of four vegetation indices—NDVI, NDRI, SAVI, and MSAVI—within the LUE model for estimating wheat biomass in West Azerbaijan Province, Iran. Sentinel-2 satellite imagery, ERA5-Land climate data, and field-measured biomass observations were used in the analysis. Field measurements of biomass were conducted in 30 farms during the 1401 growing season. Model performance was assessed using several statistical evaluation metrics. The results showed that the NDVI-based model achieved the highest accuracy and stability in both the training and validation stages among the evaluated vegetation indices, exhibiting the lowest RMSE and nRMSE values and the highest correlation coefficient and Nash–Sutcliffe efficiency. Furthermore, the Wilcoxon signed-rank test indicated that the performance differences between NDVI and both SAVI and MSAVI were statistically significant, whereas the difference between NDVI and NDRI was not statistically significant. These findings suggest that, under the climatic conditions of the study area, the use of more complex vegetation indices does not necessarily result in a significant improvement in the accuracy of the LUE model.

کلیدواژه‌ها English

Wheat
Biomass
Sentinel-2
Light Use Efficiency (LUE) model
Vegetation indices

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 مرداد 1405