Индекс хлорофилла в Сельском Хозяйстве

Индекс Хлорофилла – Обзор

Индекс хлорофилла (CI) применяется для расчета общего количества хлорофилла в растениях. Как правило, этот индекс содержит два отдельных канала: CIgreen (зеленый хлорофилл) и CIred-edge (красный хлорофилл). Эти каналы реагируют даже на небольшие изменения в содержании хлорофилла в листьях и являются показательными для большинства видов растений.

Другими словами, индекс хлорофилла является довольно точным индикатором здоровья растений и может быть эффективно применен для управления питательными веществами в течение всего сезона. Данные, полученные благодаря этому вегетационному индексу, также позволяют осуществлять планирование от сезона к сезону.

Индекс Хлорофилла как Сельскохозяйственный Алгоритм

Индекс хлорофилла играет очень важную роль в современном сельском хозяйстве. Чтобы понять почему, нам нужно поближе взглянуть на сам хлорофилл.

Хлорофилл — пигмент, который придает растениям характерный зеленый цвет. Он играет важную роль в жизни растений, поскольку поглощает солнечный свет, который с помощью фотосинтеза затем преобразуется в сахар и крахмал. Таким образом, хлорофилл является отличным индикатором здоровья растения.

Измерив спектральную отражательную способность хлорофилла в растениях из космоса, мы можем регулярно отслеживать состояние сельскохозяйственных культур. Для этой задачи применяется хлорофилловый вегетационный индекс.

При корректной интерпретации индекс хлоровилла может предоставить производителям продуктов питания ценную информацию о развитии сельскохозяйственных культур, что позволит повысить продуктивность поля, урожайность и прибыль.

Индекс хлорофилла находит различное применение в точном земледелии:

• Выявление дефицита питательных веществ в растениях.
• Оценка поглощения азотных удобрений.
• Прогнозирование урожайности.
• Картирование рекомендаций по дифференциальному внесению семян и удобрений (VRA) и другое.

И фермеры не единственные, кто может извлечь выгоду из использования индекса хлорофилла. Поставщикам средств производства необходимо регулярно отслеживать состояние сельскохозяйственных культур, чтобы проверить эффективность своих продуктов. Страховщики могут использовать индекс для надежного прогнозирования урожайности и рассчета страховых выплат на основе объективных данных. А сельскохозяйственным кооперативам индекс позволит быстрее и проще корректировать план внесения удобрений для большого количества полей. Возможности безграничны.

Сегодня используется несколько разновидностей индекса хлорофилла.

Индекс Зеленого Хлорофилла (CIgreen Или Индекс GCI)

Основное преимущество так называемого индекса зеленого хлорофилла заключается в том, что он может быть успешно использован для широкого спектра видов растений. Индекс GCI рассчитывается как соотношение отражательной способности хлорофилла в канале NIR и отражательной способности в зеленом канале.

Формула индекса зеленого хлорофилла выглядит так:

CI green = ρNIR / ρgreen – 1 = ρ730/ρ530 – 1.

Индекс Красного Хлорофилла (CIred-edge Или RCI)

Индекс красного хлорофилла использует преимущество узкого спектрального канала, который расположен между красным и ближним инфракрасным (NIR) каналами диапазона отражательной способности растений. Индекс красного хлорофилла рассчитывается с использованием данного канала.

CI red-edge = ρNIR/ρred_edge – 1 = ρ850/ρ730 – 1

Красный канал очень чувствителен к свету, отраженному от клеточной структуры растения. Более яркое отражение соответствует большему количеству растительных клеток и, соответственно, более зеленой области.

Карты вегетации для дифференциированного внесения семян и удобрений, на основе индекса красного хлорофилла (RCI), могут быть более точными, чем карты, построенные на основе NDVI. Это связано с высокой насыщенностью данных NDVI на изображениях. Дело в том, что NDVI используется для оценки плотности биомассы, которая, сама по себе, не всегда коррелирует со здоровьем посевов. Некоторые производители обнаружили, что необходимость замены индекса NDVI на индекс CI возникает в период, когда смыкание кроны составляет около 80% — во время ранних фаз старения. В это время измерение содержания хлорофилла в растениях является более надежным способом определения состояния посевов.

Наземный Хлорофильный Индекс Мерриса (MTCI)

Индекс земного хлорофилла MERIS (MTCI) рассчитывается с использованием трех очень специфических длин волн красного/БИК (681,25, 708,75 и 753,75 нм).

MTCI = (754–709 нм) / (709–681 нм)

Этот индекс более чувствителен к высокому содержанию хлорофилла по сравнению с NDVI и легко рассчитывается, что оправдывает его использование в точном земледелии.

Индекс MCARI

Модифицированный индекс поглощения хлорофилла улавливает малейшие изменения в содержании хлорофилла в растениях.

Рассчитывается так:

MCARI = ((ρ850-ρ710) – 0,2 × (ρ850-ρ570)) / ρ710

Индекс MCARI особенно полезен, когда на спутниковых снимках наблюдается высокий уровень отражательной способности поверхности почвы и других объектов. Для достижения максимальной точности дистанционного анализа здоровья растений, индекс MCARI следует использовать вместе с NDVI или LAI.

Индекс Хлорофилла В EOSDA Crop Monitoring

Высокая точность в отслеживании здоровья посевов сделала индекс хлорофилла распространенным инструментом дистанционного зондирования. Его использование в точном земледелии особенно выгодно для производителей.

Среди других вегетационных индексов платформа EOSDA Crop Monitoring использует индекс красного хлорофилла (ReCl). Его можно использовать несколькими способами. Например, с целью создания точной карты поля для дифференцированного внесения удобрений. Берем качественные мультиспектральные спутниковые снимки полей, применяем нужный алгоритм и рассчитываем индекс красного хлорофилла (ReCl) посевов. Это может показаться немного сложным, но, в действительности, пользователь легко может построить карту вегетации на основе индекса красного хлорофилла (ReCl) буквально в несколько кликов.

Карта вегетации ниже четко отображает поле, разделенное на несколько вегетационных зон на основе значений индекса красного хлорофилла (ReCl) в каждой зоне. Значения от 0 до 5 могут указывать на растения с низким уровнем фотосинтеза. В этом случае, самым эффективным решением будет отправить скаута для детального осмотра, чтобы точно понять причины стресса посевов в данном участке.

Индекс красного хлорофилла в EOSDA Crop Monitoring — это встроенная автоматизированная функция, которая выполняет расчеты для вас одним нажатием кнопки. Благодаря регулярному доступу к последним высококачественным спутниковым снимкам ваших полей и хорошо обученным алгоритмам обработки, платформа позволяет выстраивать более эффективные стратегии внесения удобрений и орошения. А помимо индекса хлорофилла (CI), платформа предлагает несколько других вегетационных индексов (NDVI, NDRE, MSAVI), которые можно использовать для построения карт вегетации и продуктивности, мониторинга состояния посевов и многого другого.