پديد آورندگان :
نيك پي، محمدعلي دانشگاه تربيت مدرس تهران - دانشكده كشاورزي - گروه خاكشناسي , همايي، مهدي دانشگاه تربيت مدرس تهران - دانشكده كشاورزي - گروه آبياري و زهكشي , نوروزي، علي اكبر سازمان تحقيقات، آموزش و ترويج كشاورزي - پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري - گروه مديريت آبخيز , اسدي كپورچال، صفورا دانشگاه گيلان - دانشكده علوم كشاورزي - گروه علوم خاك
كليدواژه :
برنج , تنش هاي دمايي , سنجش از دور , شاخص درجه حرارت روز سرما
چكيده فارسي :
سابقه و هدف
از دست رفتن محصول در نتيجه عوامل خسارت زاي قهري طبيعي وارده و اثر نامطلوب آن در ميزان توليد يكي از موارد مورد توجه در كشاورزي مي باشد. تنش هاي محيطي به ويژه تنش سرما و سرمازدگي ويژگي هاي مورفولوژي و فيزيولوژي گياهان را تحت تاثيرقرار مي دهد. شناسايي و تعيين توزيع مكاني شاليزارهاي تحت تنش آسيب سرمازدگي براي ارزيابي امنيت غذايي و بهبود مديريت كشت و كار اهميت فراواني دارد. پژوهش حاضر با هدف تهيه پهنه هاي سرمازدگي با استفاده از تصاوير ماهواره اي و شاخص درجه حرارت روز سرما (CDD) به منظور ارزيابي شدت آسيب سرمازدگي در مراحل مختلف رشد گياه برنج انجام شد.
مواد و روش ها
در پژوهش حاضر از داده هاي هواشناسي ايستگاه سينوپتيك شهر كياشهر استفاده شد. داده ها ي اندازه گيري شده شامل دماي بيشينه، كمينه و ميانگين روزانه ي هوا، به ترتيب Tmax، Tmin، Tavg بود. 180 تصوير با كد MOD11A1 مربوط به فصل زراعي 90-89 سال 2011 ميلادي، كه منطقه گيلان را پوشش مي دهند از سايت سازمان ملي هوا و فضاي آمريكا (ناسا) اخذ شدند. به منظور ايجاد نقشه هاي دماي سطح زمين در شهرستان رشت، محصول دماي سطح زمين موديس پيش پردازش شد. با استفاده از تصاوير ماهواره اي و شاخص درجه حرارت روز سرما (Cold Degree Day) در سه مرحله فنولوژيك برنج (گياهچه ، تشكيل گل آذين-آبستني، خوشه دهي تا گلدهي)، تاثير آسيب سرمازدگي در مراحل مختلف رشد گياه برنج در بخشي از اراضي شاليزاري استان گيلان مورد ارزيابي قرار گرفت.
نتايج و بحث
شدت آسيب سرمازدگي در مزارع شاليزار در زمان هايي از رشد گياه كه دما كمتر از حد بحراني بوده، برآورد گرديد. نتايج نشان داد ميزان شاخص درجه حرارت روز سرما (CDD) در مرحله گياهچه اي 8/7، در مرحله تشكيل گل آذين-آبستني 3/1 و در مرحله خوشه دهي تا گلدهي 11 درجه روز مي باشد. همچنين، بررسي روند پهنه هاي سرمازدگي نشان داد كه اراضي شاليزار كوچصفهان، لشت نشا و خشك بيجار به دليل آسيب سرمازدگي شديد طي دوره رشد گياه برنج تحت بيشترين خسارت بر رشد و عملكرد قرار دارند. پهنه هاي با پيكسل هاي تيره (دماي كمتر از آستانه دمايي براي رشد) در مرحله گل آذين- آبستني نسبت به ديگر مراحل رشد، بيشتر در معرض آسيب سرمازدگي بودند. همچنين بر پايه نتايج به دست آمده، ادغام داده هاي سنجش از دور با اطلاعات زميني تحت يك الگوي بهبود يافته جهت تفسير داده هاي ماهواره اي براي مناطقي كه داده هاي زميني كم و غير قابل دسترس است، بسيار مناسب مي باشد. اين روش از قابليت خوبي در تعيين ريسك كشت برنج در سطح شاليزارها و در زمان هاي مختلف سال برخوردار بوده و با استفاده از آن مي توان قابليت شاليزارها را براي كشت دوم تعيين كرد.
نتيجه گيري
آگاهي از توزيع مكاني و زماني دماي اراضي شاليزار براي تعيين بيلان انرژي، مطالعات هواشناسي و شناسايي شاليزارهاي تحت تنش هاي دمايي ضروري است. بر اساس نتايج به دست آمده از تصاوير ماهواره اي در بررسي تنش هاي دمايي موفق بوده و با استفاده از تصاوير ماهواره اي، مي توان تنش هاي دمايي (سرمازدگي و گرمازدگي) در مراحل رشد گياه برنج و كاهش عملكرد محصول را مورد بررسي قرار داد. از نتايج حاصل از پيش بيني ميانگين دماي هوا و پهنه بندي خطر سرمازدگي مي توان در برنامه ريزي هاي محيطي همچون كنترل بيماري ها و آفات، مديريت بهينه منابع آب، برآورد خسارت وارده بر مزارع و مطالعات زيست محيطي استفاده كرد.
چكيده لاتين :
Introduction
Loss of yield as a result of natural damages and its adverse effect on crop production is one of the important issues in agriculture (Barlow et al., 2015). Environmental stresses, particularly cold and frost stresses, affect the morphological and physiological characteristics of plants (Akhil et al., 2008). Identifying and determining spatial distributing of rice fields under frost damage is important for evaluating the food security and improving crop production management (Simaie et al., 2013). The objective of this study was to come up with zoning the frost damage using satellite imagery and cold degree days (CDD) index to evaluate the severity of frost damage in different growth stages of rice plant.
Material and methods
In this research, climatic parameters including maximum, minimum and mean of temperature were obtained from Kiyashahr synoptic station. A number of 180 images with the MOD11A1 code related to the crop season, which covering the Guilan area, were taken from the National Aeronautics and Space Administration (NASA) site. In order to create surface temperature maps in Rasht, land surface temperature product of MODIS sensor was pre-processed. By using the satellite images and Cold Degree Days indices in three growth stages of rice (seedling, panicle initiating to the end of booting, cluster to flowering), the influence of frost damage on different growth stages of rice in part of rice fields in Guilan province was evaluated.
Results and discussion
The severity of frost damage in rice fields was estimated at times when the plant was growing below the critical temperature. The obtained results indicated that the index of cold degree days (CDD) was 8.7 at seedling stage, 3.1 at panicle initiating to the end of booting stage and 11 in flowering stage. Also, investigating the trend of frost zones indicated that Kuchesfahan, Lashtnesha and Khoshbijar areas due to severe frost damage during rice plant growth period imposed to the most damage to plant growth and yield. The zones with the dark pixels (lower than the temperature threshold for growth) in the panicle initiating to the end of booting growth stage were more exposed to frost damage than other growth stages. The obtained results further indicated that integration of remote sensing data with ground information can be used under an improved pattern for interpreting satellite data for areas where low ground data is accessible. This method has a reasonable capability to determine the risk of rice cultivation at rice fields and at different times of year, and consequently can be used to determine the potential of rice fields for second cultivation.
Conclusion
Knowledge of spatial and temporal distribution of rice farms temperature is essential for determining energy balance, meteorological studies and identification of rice fields under temperature stresses. Based on the obtained results, satellite images perform well in evaluating temperature stresses. Using satellite imagery, the temperature stresses (frost and heat damage) in different rice growth stages as well as for crop yield reduction can be investigated. The results of the prediction of the average air temperature and the zoning of frost damage can be used in environmental planning such as disease and pest control, optimal water resources management, estimation of damage to fields and environmental studies.
