شاخص سطح برگ یا LAI (Leaf Area Index) یک پارامتر مهم در رابطه با پوشش گیاهی است می تواند اطلاعات مفیدی از گیاهان مزرعه مانند فرآیندهای مانند فتوسنتز، تبخیر و تعرق، بارندگی و مصرف کربن را در اختیار کشاورزان قرار دهد.
ارزیابی این شاخص در کشاورزی نوین نقش بسزایی دارد و یکی از پارامتر هایی است که می توان به راحتی آن را از طریق سنجش از دور بدست آورد. در این مقاله ما به اهمیت شاخص سطح برگ در کشاورزی می پردازیم، همراه ما باشید.
شاخص سطح برگ چیست؟
شاخص سطح برگ (LAI)، معیاری برای توصیف پوشش گیاهی محصول به نسبت مزرعه می باشد. در واقع نسبت سطح بالای برگ گیاه به سطح زمین (برای گیاهان پهن برگ)، یا سطح پیش بینی شده برگ سوزنی مخروطیان به سطح زمین (برای گیاهان مخروطی) برای یک واحد سطح معین می باشد. این شاخص یکی از مهمترین پارامترها برای اندازه گیری برگ ها و فعالیت آنها و متغیری بدون بعد می باشد. به طور مثال اگر شاخص LAI گیاهی برابر با ۲ باشد یعنی گیاه دارای مقداری برگ است که می تواند یک زمین با مساحت معین را دو بار پوشش دهد. این شاخص را میتوان در مقیاس های مختلف گیاه، یا کل محصول یک مزرعه و یا برای مساحت های بزرگتر محاسبه کرد. به وسیله این شاخص می توان فهمید که پوشش گیاهی در کدام بخش زمین بیشتر و در کدام بخش کمتر است.
مطالب تکمیل کننده:
- “براورد رطوبت خاک با استفاده از داده های سنجش از دور“
- “شاخص NDVI برای ارزیابی سلامت گیاهان ؛ شاخص تفاوت پوشش گیاهی“
- “کاربرد سنجش از دور در برآورد تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی“
اهمیت شاخص سطح برگ
از آنجایی که تاج پوششی برگ یکی از مهمترین بخش های گیاه می باشد که به طور مستقیم با جو در تعامل است. بنابراین ارزیابی شاخص سطح برگ می تواند اطلاعات بسیاری از شرایط محیطی مزرعه و تغییرات اقلیمی به ما دهد. در ادامه به چند مورد از تعامل برگ با جو اشاره شده است:
- جذب دی اکسید کربن
- تاثیر نور لازم برای فتوسنتز
- آزاد کردن اکسیژن که به عنوان محصول جانبی فتوسنتز شناخته می شود.
- از دست دادن بخار آب در طول تبخیر و تعرق، که به ایجاد فشار برای جذب آب از زمین کمک می کند.
- تاثیر باد بر روی برگ ها
برگ ها منبع مهمی از کربوهیدرات های تولید شده در طول فتوسنتز هستند که به تعداد بی شماری از مواد شیمیایی مورد نیاز گیاه تبدیل می شوند و باعث رشد و بازده گیاه می شوند. نزدیک به 90 درصد از زیست توده (یا ماده خشک) گیاه توسط برگها تولید می شود، بنابراین یک شاخص مهم برای بررسی اثر تابش و بارش بر روی گیاه و تبدیل انرژی و بیلان آب است. در نهایت، می توان گفت که این شاخص پارامتری قابل اعتماد برای نشان دادن رشد گیاه است. به همین دلیل است که اکثر مطالعات در زراعت و باغبانی عوامل مدیریتی مانند کود و آبیاری را از نظر شاخص سطح برگ و همچنین بازده گیاه اندازه گیری می کنند.
کاربرد شاخص سطح برگ در کشاورزی؟
از آنجایی که برگ ها برای فتوسنتز ضروری هستند و بخش عمده ای از زیست توده را تولید می کنند، تعداد برگ ها (و LAI) نیز بر بازده محصول تأثیر می گذارد. علاوه بر این، اکثر مدل‌های شبیه‌سازی محصول با توجه به اهمیت آن در تخمین اثر عوامل محیطی بر گیاهان از شاخص سطح برگ برای پیش‌بینی بازده محصول استفاده می‌کنند،.
رابطه بین این شاخص و بازده محصول ساده نیست و بسته به نوع محصولات و مرحله رشد گیاه می تواند متفاوت باشد. برای محاسبه دقیق و بهینه بازده محصول می توان این شاخص را در مراحل مختلف چرخه رشد گیاه اندازه گیری کرد.
مقایسه شاخص سطح برگ بین سال های مختلف روش خوبی برای قضاوت در مورد عملکرد محصولات است.
محصولات برگ دار
در مورد محصولاتی که قسمت های برگدار آن مورد تقاضا می باشد، مانند کاهو و اسفناج، داشتن برگ بیشتر (LAI بالا) باعث سود بیشتر می شود.
میوه ها
وقتی درخت جوان تر است، افزایش شاخص LAI باعث افزایش عملکرد میوه می شود. با این حال، اگر تاج پوششی بیش از حد ضخیم شود و از نفوذ نور به سطوح پایین تر و میوه های در حال رشد جلوگیری کند باعث پایین آمدن کمیت و هم کیفیت عملکرد در درختان میوه می شود. در نتیجه مقدار شاخص با توجه به دوره رشد درخت متفاوت است.
سبزیجات
در بسیاری از سبزیجات، فتوسنتز بالا با عملکرد بالا ارتباط مستقیم دارد. بنابراین، شاخص LAI هر جه بیشتر باشد مطلوب تر است. در سبزیجاتی مانند گوجه فرنگی، کاهش LAI می تواند بر تجمع زیست توده و عملکرد تأثیر بگذارد و افزایش این شاخص فراتر از یک نقطه معین، عملکرد گیاه را افزایش نخواهد داد. بازه 3 تا 4 برای گیاه گوجه فرنگی مناسب است.
غلات
در غلات، شاخص LAI تجمع زیست توده را تعیین می کند. با این حال، بسته به نوع غلات، مقدار شاخص هم متفاوت می باشد. به طور مثال در برنج، بالا بودن آن و فتوسنتز نشانه خوبی محسوب می شود ، اما در سورگوم، با عملکرد محصول رابطه منفی دارد. یعنی با افزایش این شاخص، بازده کاهش می یابد.
کاربرد سنجش از دور در شاخص سطح برگ
این شاخص را می توان به طور مستقیم یا غیر مستقیم اندازه گیری کرد. در روش های مستقیم از برگ ها به عنوان مبنای اندازه گیری استفاده می شود. روش مستقیم تخمین LAI زمان بر و دشوار است، زیرا شامل جمع آوری برگ ها و اندازه گیری سطح برگ می شود.
محاسبه غیرمستقیم سطح برگ می‌تواند بدون تماس، سریع و خودکار باشد و بنابراین محبوبیت و کاربرد بیشتری دارد. سنجش از دور در کشاورزی جزو روش های غیر مستقیم برای بدست آوردن شاخص سطح برگ محسوب می‌شوند.
تفاوت شاخص سطح برگ و شاخص پوشش گیاهی چیست؟
شاید این دو شاخص پر اهمیت در علوم کشاورزی مدرن با یکدیگر اشتباه گرفته شوند. اما حقیقت ایم است که شاخص سطح برگ و شاخص پوشش گیاهی کاملا مستقل از یکدیگرند.
قبل از هر توضیح دیگری ابتدا شاخص پوشش گیاهی (NDVI) را تعریف کنیم: “شاخص NDVI یک شاخص سلامت پوشش گیاهی است که بر اساس نحوه بازتاب گیاهان محدوده خاصی از طیف الکترومغناطیسی است. به زبان ساده شاخص NDVI نشانگر سلامت گیاه بر اساس نحوه انعکاس امواج نوری مختلف توسط یک گیاه است.”
پیش از این به طور کامل در مجله آموزشی جالیزان به شاخص پوشش گیاهی پرداخته شده است، برای اطلاعات بیشتر می توانید مراجعه کنید.
بنابراین با استفاده از شاخص NDVI و اطلاعات تصاویر ماهواره ای در کشاورزی میتوان به نقشه رنگی از منطقه مورد مطالعه دست یافت و با استفاده از آن وضعیت تراکم گیاهی و سلامت مزرعه را ارزیابی نمود.
اما شاخص سطح برگ یا همان LAI به وضعیت برگ می پردازد، یعنی با استفاده از این شاخص میتوان با توجه به اطلاعات به دست آمده از سطح برگ، میزان فتوسنتز، تبخیر و تعرق گیاه را ارزیابی نمود. و از آن جایی که ممکن است گیاهان یک منطقه از نظر برگ باهک متفاوت باشند ممکن است شاخص سطح برگ هم متفاوت باشد.
بنابراین بهتر است برای ارزیابی یک منطقه هر دو شاخص در کنار یکدیگر سنجیده شوند.
تعیین شاخص سطح برگ توسط ماهواره ها
امروزه از ماهواره ها می توان برای استخراج بسیاری از شاخص های کشاورزی استفاده کرد. نور بازتاب شده از سطح برگ در طول موج خاصی قرار می گیرد، که برخی از ماهواره ها قادر به دریافت این طول موج هستند. از عکس های ماهواره ای توسط سنجش از دور می توان اطلاعات دقیقی در مورد پوشش گیاهی بدست آورد. از ماهواره هایی که سنسورهای با قابلیت تشخیص بازتاب پوشش گیاهی را دارند میتوان به Lidar، MODIS، LANDSAT و IRS اشاره کرد.
پلتفرم‌ها و تکنیک‌های سنجش از دور در حال ظهور می‌توانند اندازه‌گیری زمینی موجود LAI را تکمیل کنند. روش‌های سنجش از دور شاخص سطح برگ نقشه‌ای از پیکسل ها را نشان می دهد که به هر پیکسل مقادیر LAI اختصاص داده شده است. مقادیر می‌توانند از 0 (زمین برهنه) تا 6 یا بیشتر متغیر باشند، اما از آنجایی که پوشش گیاهی مرتع عموماً کم است، مقادیر معمولاً بین 0-1 متغیر است. مقدار LAI 1 به این معنی است که معادل 1 لایه برگ وجود دارد که به طور کامل یک واحد سطح زمین را پوشش می دهد، و کمتر از یک به این معنی است که مقداری زمین خالی است. مقادیر LAI بیش از 1 یک تاج لایه ای با چندین لایه برگ در واحد سطح زمین را نشان می دهد.
شاخص سطح برگ استخراج شده از داده‌های سنجش از دور یک جزء ضروری برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی متغیرها و فرآیندهای اکولوژیکی است.
مطالب مشابه:
- “افزایش میزان عملکرد محصول با استفاده از تصاویر ماهواره ای“
- “پایش خشکسالی با استفاده از تکنیک های سنجش از دور“
کاربردهای بیشتر شاخص سطح برگ برای کشاورزی
علاوه بر کاربرد lAI در اندازه گیری رشد محصول، در حال یافتن کاربردهای جدید و بیشتری در کشاورزی است. استفاده از شاخص های دیگر در کنار شاخص LAI مانند شاخص NDVI (شاخص سلامت پوشش گیاهی) می تواند در سیاست گذاری و استراتژی های کشاورزی نوین مثمر ثمر باشند. می تواند در محاسبه مقادیر صحیح محلول پاشی آفت کش ها یا قارچ کش هایی که برای محافظت از یک محصول مورد نیاز است مفید باشد. همچنین می تواند وضعیت نیتروژن غلات را از طریق تصاویر ماهواره ای که منجر به کاربرد به موقع کودها برای افزایش عملکرد می شود، تشخیص دهد. با توجه به اهمیت آن، تعجب آور نیست که روش های جدید برآورد این شاخص با اهداف جدید برای نظارت بر محصولات در حال رشد هستند. بررسی بلند مدت شاخص سطح برگ می تواند به درک ما از تغییرات در بهره وری و اثرات تغییرات اقلیمی کمک کند.
راه های اندازه گیری شاخص سطح برگ رو هم میگید؟
سلام
بله حتما راه های اندازه گیری شاخص سطح برگ را هم توضیح خواهیم داد.