الرصد الأرضی للإستشعار عن بعد لتحدید التأثیر التراکمی لمیاة ری مختلفة الجودة علی انتاجیة و نمو البطاطس

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس الهندسة الزراعیة- معهد الدراسات و البحوث البیئیة -جامعة مدینة السادات، مصر.

2 مدرس - بقسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة -جامعة المنصورة، مصر.

المستخلص

نظرا للزیادة التنافسیة علی میاة النیل نتیجة للزیادة السکانیة  وإستخدامها فی مجال الزراعة  بنسبة تصل إلی 75% من المیاة المتاحة و کذلک التغیرات المناخیة الغیر متوقعة الذی أدی الی عجز فی میاة الری مما أدی بدوره إلی إستخدام میاة منخفضة الجودة فی مجال الری والتی تؤثر علی خصائص التربة و إنتاجیة النبات علی المدی الطویل. و لذلک فی هذا البحث تم دراسة التأثیر التراکمی لمیاة الصرف الصحی المخلوطة بمیاة الصرف الزراعی فی عامی 2015 و 2016 علی الإنتاجیة والکتلة الحیویة ومقیاس الکلوروفیل النسبی لمحصول البطاطس. تم دراسة کفاءة الرصد الأرضی لکل من مجس الأستشعار الطیفی المعتمد علی ضوء الشمس و کذلک تحلیل الصور الرقمیة  کأحد أدوات الزراعة الدقیقة فی تقدیر الإنتاجیة والکتلة الحیویة و مقیاس الکلوروفیل النسبی لمحصول البطاطس و ذلک للحد من التقدیرات المعملیة التی تتطلب الی تکلفة عالیة وعمالة و کذلک العدید من العینات لتغطیة مساحات کبیرة.
تم تحدید کفاءة کل من مجس الأستشعار الطیفی المعتمد علی ضوء الشمس و کذلک تحلیل الصور الرقمیة عن طریق الانحدار الخطی البسیط وثلاثة نماذج  (Three models) على أساس تحلیل أقل مربع انحدار جزئ  (PLSR) التی تساعد بدورها فی تحدید التأثیر التراکمی لمیاة الصرف الصحی المخلوط علی محصول البطاطس. أوضحت النتائج أن المؤشر الأستشعاری الطیفی (R970 - R730)/ (R970 + R730) ذات معامل ارتباط قوی و معنوی حیث تصل الکفاءة الی 87%, 80% و 86 % فی تقدیر کل من الإنتاجیة, الکتلة الحیویة و مقیاس الکلورفیل النسبی لمحصول البطاطس علی التوالی. وکذلک أوضحت النتائج أنمؤشر  التحلیل الرقمی للصور للنسبة المئویة للغطاء الأخضرذات معامل ارتباط قوی و معنوی حیث تصل الکفاءة الی 82%, 73% و 70 % فی تقدیر کل من الإنتاجیة, الکتلة الحیویة و مقیاس الکلورفیل النسبی لمحصول البطاطس.  بإستخدام النماذج الثلاثة (Three models) بالأعتماد علی (i) الأنعکاسات الطیفیة عند الأطوال الموجیة من 302 حتی 1148 نانومیتر (ii) تسع مؤشرات طیفیة و (iii) و ثمانیة مؤشرات لتحلیل الصور الرقمیة زادت من کفاءة تحدید ثلاث العوامل السابقة. فی الخلاصة استخدام الرصد الأرضی للأستشعار عن بعد فی تحدید عوامل المحصولیة باستخدام التحلیل المتعدد (PLSR) أدی إلی تحسین قوة الارتباط بالعوامل المحصولیة عن المؤشرات الأستشعاریة الفردیة لکل من مجس الأستشعار الطیفی المعتمد علی ضوء الشمس و کذلک تحلیل الصور الرقمیة. 

Adamsen, F. G., Pinter, J. P., Barnes, M. E., LaMorte, L. R., Wall, W. G., Leavitt, W. S., Kimball., A. B., (1999). Measuring wheat senescence with a digital camera. Crop. Sci. 39, 719-724.
Allam A.E. and Negm, A.M., (2013). Agricultural drainage water quality analysis and its suitability for direct reuse in irrigation: case study: Kafr  El-Sheikh  governorate,  Egypt”,  Seventeenth  International Water Technology Conference, IWTC17 Istanbul, 5-7 November, 2013.
Auearunyawat, P.,  Kasetkasem S.A. (2012). An Automatic Nitrogen Estimation Method inSugarcane Leaves Using Image Processing Techniques‖ International Conference on Agricultural, Environment and Biological Sciences (ICAEBS'2012) May 26-27.
El-Hendawy, S., Al-Suhaibani, N., Salem, A., Ur Rehman, S., Schmidhalter, U. (2015). Spectral reflectance indices as a rapid nondestructive phenotyping tool for estimating different morphophysiological traits of contrasting spring wheat germplasms under arid conditions. Turk. J. Agric. For. 39: 572-587.
Elsayed, S., Elhoweity, M., Schmidhalter, U. (2015a). Normalized difference spectral indices and partial least squares regression to assess the yield and yield components of peanut. Aust. J. Crop Sci. 10: 976-986
Elsayed, S., Rischbeck, P., Schmidhalter, U. (2015b). Comparing the performance of active and passive reflectance sensors to assess the normalized relative canopy temperature and grain yield of drought-stressed barley cultivars. Field Crop Res. 177:148-160.
El-Shikha, D.M., Waller, P., Hunsaker, D., Clarke, T., Barnes E. (2007). Ground-based remote sensing for assessing water and nitrogen status of broccoli. Agr Water Mange. 92:183-193.
Erdle, K., Mistele, B., Schmidhalter, U. (2011). Comparison of active and passive spectral sensors in discriminating biomass parameters and nitrogen status in wheat cultivars. Field Crops Res. 124: 74-84.
Fpereira,  B.F.,  He,  Z.L.,  Silva,  M.S.,  Herpin,  U., Nogueira, S.F., Montes, C.R., Melfi, A.J. (2011). Reclaimed wastewater: Impact on soil-plant system under tropical conditions. J. Hazard. Mater. 192: 54-61
Gutierrez, M., Reynolds, M.P., Raun, W.R., Stone, M.L., Klatt, A.R. (2010). Spectral water indices for assessing yield in elite bread wheat genotypes in well irrigated, water stressed, and high temperature conditions. Crop Sci. 50: 197-214.
Haboudane, D., Miller, J. R., Tremblay, N., Zarco-Tejada, P. J., Dextraze, L., (2002). Integrated narrow-band vegetation indices for prediction of crop chlorophyll content for application in precision agriculture. Remote Sens. Environ. 814: 16-426.
Hu, H., Zhang, J., Sun, X., Zhang, X. (2013). Estimation of leaf chlorophyll content of rice using image color analysis. Can. J. Remote Sens. 39: 185-190.
Jia, L., Chen, X., Zhang, F., Buerkert, A., Roemheld, V. (2004). Use of a digital camera to assess nitrogen status of winter wheat in the Northern China Plain. J. Plant Nutr. 27: 441-450.
Jurwakar, A.S. Jurwakar, A., Deshbharatar, P.B., Bal, A.S. (1991). Asian Experiences in Integrated Plant Nutrition, 178-201, RAPA. FAO, Bangkok.
Kiziloglu,  F.M.,  Turan,  M.,  Sahin,  U.,  Kuslu,  Y.,  Dursun, A., (2008). Effects of untreated and treated  wastewater irrigation on some chemical properties  of  cauliflower  (Brassica  olerecea L. var. botrytis) and red cabbage (Brassica olerecea L. var. rubra) grown  on  calcareous  soil  in  Turkey. Agr Water Mange.  95: 716-724.
Kipp, S., Mistele, B., Baresel, P., Schmidhalter, U. (2014a). High-throughput phenotyping early plant vigour of winter wheat. Eur. J. Agron. 52, 271-278.
Lee, J. k., Lee, W.B. (2013). Estimation of rice growth and nitrogen nutrition status using color digital camera image analysis. Eur. J. Agron. 48: 57- 65.
Li, F., Mistele, B., Hu, Y., Chen, X., Schmidhalter, U. (2014). Reflectance  estimation  of canopy nitrogen content in winter wheat using optimized hyperspectral spectral indices and partial least squares regression. Eur. J. Agron. 52:198-209.
Lobos, G.A., Matus, I., Rodriguez, A., Romero-Bravo, S., Araus, J.L, Pozo, A.D. (2014). Wheat genotypic variability in grain yield and carbon isotope  discrimination  under  Mediterranean conditions assessed by spectral reflectance. J Integr Plant Biol. 56: 470-479.
Lukina, E.V., Stone, M. L., Raun, W.R. (1999). Estimating vegetation coverage in wheat using digital images. J. Plant Nutr. 22, 341-350.
Mahida, U.N. (1981). Influence of sewage irrigation on vegetable crops. In: Water pollution and disposal of waste water on land, Tata Mcgrew Hill Pub., New Delhi.
Mistele, B., Schmidhalter, U. (2008). Spectral measurements of the total aerial N and biomass dry weight in maize using a quadrilateral-view optic. Field Crops Res. 106: 94-103.
Paruelo, J.M., Lauenroth, W.K., Roset, P.A., (2000). Estimating aboveground plant biomass using a photographic technique. J. Range Manage. 53: 190-193.
Prasad B, Carver BF, Stone ML, Babar MA, Raun WR, Klatt  AR (2007). Potential use of spectral reflectance indices as a selection tool for grain yield in winter wheat under Great Plains conditions. Crop Sci. 47:1426-1440.
Pity, Auaerunyawat., Teerasit Kasetkasem., Audthasit Wongmaneeroj, Akinori Nishirara and Rachaporn Keinprasit. (2012). An Automatic Nitrogen Estimation Method in Sugarcane Leaves using Image Processing Techniques. International Conference on Agricultural, Environment and Biological Sciences.
Rischbeck, P., Elsayed, S., Mistele, B., Barmeier, G., Heil K., Schmidhalter U. (2016). Data fusion of spectral, thermal and canopy height parameters for improved yield prediction of drought stressed spring barley. Eur. J. Agron. 78: 44-59.
Sharabian, R.V., Noguchi, N., Ishi, K. (2014). Significant wavelengths for prediction of winter wheat growth status and grain yield using multivariate analysis. Eng. Agr. Environ. Food. 7: 14-21.
Schmidhalter, U., Glas, J., Heigl, R., Manhart, R., Wiesent, St., Gutser,  R., Neudecker, E. (2001). Application and testing of a crop scanning instrument – field experiments with reduced crop width, tall maize plants and monitoring of cereal yield. In: Proceedings of the 3rd European Conference on Precision Agriculture. Eds. Grenier G., Blankmore S., agro Montpellier, France, 953-958.
Townsend, P.A, Foster, J.R., Chastain R.A., Currie W.S. (2003). Application  of  imaging  spectroscopy  to  mapping  canopy  nitrogen  in  the  forests  of  the  central  Appalachian Mountains using  Hyperion  and  AVIRIS.  IEEE  T  Geosci  Remote. 41:1347-1354.
Yadar, R.K., Goyal, R., Sharma, R.K., Dubey, S.K., Minchas, R.S. (2002). Post irrigation impact of domestic sewage effluent on composition of soils, crops and ground water – a case study. J. Environ. Int. 28, 481–486.