پایش مقدار نیتروژن گیاهان به کمک پهپاد

به گزارش ایسنا، با توجه به رشد روزافزون جمعیت دنیا و جایگاه ویژه‌ای که محصولات کشاورزی در برنامه غذایی انسان‌ها دارند، افزایش تولید آن‌ها به‌گونه‌ای که کمترین ضرر را برای محیط زیست داشته باشند بسیار حائز اهمیت است. از عوامل محرک رویشی محصولات کشاورزی می‌توان به نیتروژن و رطوبت خاک اشاره کرد.معمولاً دو تا پنج درصد از وزن خشک یک گیاه را نیتروژن تشکیل می‌دهد و بر این اساس این عنصر بایستی به‌قدر کافی در اختیار گیاه قرار گیرد. بدین منظور لازم است میزان نیتروژن گیاه به‌طور مرتب پایش شده و مقادیر مورد نیاز گیاه از طریق کوددهی به خاک تأمین شوند.برای فهمیدن مقادیر نیتروژن موجود در برگ‌های گیاه، به گفته متخصصان روش‌های مختلفی وجود دارند که عمدتاً به نمونه‌برداری از برگ و همچنین استفاده از نیروی انسانی وابسته هستند. اما وجود مشکلاتی نظیر پرزحمت بودن جمع‌آوری نمونه‌ها، کافی نبودن تعداد آن‌ها، طولانی و پرهزینه بودن تجزیه‌وتحلیل نمونه‌ها، محدود بودن نتیجه به نقاط نمونه‌برداری و نداشتن دید همه‌جانبه از مزرعه، بازدهی این روش‌ها را پایین می‌آورد. برای رفع این مشکلات، روش‌های مختلفی ابداع شده‌اند که استفاده از تکنیک‌های سنجش‌از دور و تصاویر هوایی، جزو آن‌ها به‌حساب می‌آیند که البته خود به تمهیدات خاصی نیاز دارند.

محققان کشور، در راستای رفع مشکلات موجود در این راه و به‌منظور کاربردی کردن استفاده از تصاویر هوایی برای سنجش نیتروژن موجود در گیاهان از راه دور، پژوهشی را طرح‌ریزی و اجرا کرده‌اند.در این پژوهش که توسط محققانی از دانشگاه شهید چمران اهواز و دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان انجام شده است، مقدار نیتروژن و کلروفیل گیاه نیشکر از طریق تحلیل تصاویر دیجیتال هوایی سنجیده شده است.برای انجام این تحقیق، پژوهشگران فوق از کوادکوپتر استفاده کرده و از فواصل پنج و 10 متری از روی مزارع نیشکر واحد دعبل خزاعی شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی و در دوره‌های رشدی مختلف، عکس‌برداری هوایی کردند و هم‌زمان میزان نیتروژن و کلروفیل واقعی برگ این گیاهان نیز با استفاده از نمونه‌برداری اندازه‌گیری شد. این داده‌ها سپس در کنار یکدیگر قرار گرفتند و از این طریق شاخص‌های رنگی مربوط به تشخیص میزان نیتروژن گیاه از روی تصویر مشخص شدند.

نتایج این پژوهش نشان داد که با استفاده از معادلات به‌دست‌آمده، به‌خوبی می‌توان با عکس‌برداری هوایی از مزارع نیشکر و سپس تجزیه‌وتحلیل این عکس‌ها، میزان نیتروژن و کلروفیل این گیاه را تشخیص داد و در صورت نیاز، نسبت به تأمین آن اقدام کرد.در این خصوص، حسن مسعودی، محقق و استادیار گروه مهندسی بیوسیستم دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز و همکارانش می‌گویند: «معادلات رگرسیونی ارائه‌شده در این تحقیق، دارای عملکرد قابل قبولی در تخمین میزان نیتروژن و کلروفیل برگ از تصاویر ارتفاع‌های ۵ و ۱۰ متر هستند. هرچند به دلیل وجود تطابق بهتر، تصویربرداری از ارتفاع ۱۰ متر نتیجه بهتری را به دست می‌دهد».این محققان پیشنهاد داده‌اند «جهت تکمیل این پژوهش و ارائه سامانه جامع در خصوص تخمین نیتروژن مزارع نیشکر با تصویربرداری هوایی، ضروری است تصویربرداری در ارتفاعات بالاتر از ۱۰ متر نیز در زمان رسیدن محصول نیشکر و با دوربین‌های چند طیفی صورت گیرد، ضمن این‌که برای رسیدن به نتایج قوی‌تر، تأثیر عواملی مانند سرعت و جهت پرواز کوادکوپتر و شرایط جوی بر نتایج تخمین نیتروژن بررسی شود».به‌علاوه مسعودی و همکارانش در نتایج علمی پژوهشی این مطالعه که در نشریه «مهندسی زراعی» منتشر کرده‌اند، توصیه کرده‌اند که «می‌توان از این نوع سامانه‌ها با الگوریتم‌های پردازش تصویر قوی‌تر برای تعیین پارامترهای دیگری نظیر عملکرد محصول، برآورد نیاز آبی گیاه و حتی تشخیص بیماری‌ها و آفات نیز استفاده کرد».نشریه مهندسی زراعی که به انتشار یافته‌های فوق پرداخته است، متعلق به دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز است.