Využití dálkového průzkumu pro lokálně cílenou agrotechniku

Ačkoli jsou v zemědělství metody dálkového snímání využívány více než 40 let, v porovnání s ostatními agronomickými oblastmi se ale jedná o relativně nové postupy. Potenciál využití těchto metod při řízení rostlinné produkce byl znám ještě před masovou aplikací geoinformačních technologií do zemědělství.

Perspektivy uplatnění monitoringu distančními metodami dálkového průzkumu pro biologickou kontrolu v agrotechnice zemědělských plodin popisuje například prof. Jiří Petr ve své monografii „Rukověť agronoma“ již na konci 80. let minulého století. Významnou roli zaujímá dálkový průzkum v lokálně cíleném hospodaření, častěji označovaném jako precizní zemědělství, kde jsou využívány postupy pokročilého mapování pozemků za pomocí geoinformačních technologií pro optimalizaci hospodaření na zemědělské půdě. Cílem je zefektivnit využívání materiálových vstupů, jako jsou hnojiva, pesticidy, pohonné hmoty apod. na základě stavu porostů a únosnosti půdního prostředí. Klíčovou částí precizního zemědělství je zmapování nevyrovnanosti pozemků, kde právě metody DPZ hrají významnou roli. DPZ může být využito jako náhrada tradiční agrobiologické kontroly pro identifikaci diferencí v zapojení porostu, výživného stavu, zaplevelení porostů, zralosti porostů, polehnutí, rozlišení míst s projevy stresových stavů porostů nebo při snímkování půdy k diferenci půdních typů, vlhkostních poměrů a obsahu humusu.

 Spektrální projevy rostlin

Při dálkovém průzkumu je využíváno rozdílů v odrazivosti elektromagnetického záření od různých objektů na zemském povrchu, ze kterého lze usuzovat na parametry půdy či vegetace. Rostliny vykazují specifickou odrazivost v jednotlivých pásmech elektromagnetického záření. Modrá a červená část záření je v převážné většině adsorbována při procesu fotosyntézy, část zeleného spektra je odrážena (proto se nám rostliny jeví jako zelené). V blízce infračerveném spektru (NIR) je většina záření odrážena. Zjednodušeně lze říci, že odrazivost ve viditelném záření podává informaci o stavu fotosyntetického aparátu, zatímco v NIR o množství biomasy. Takto je popsána zdravá vegetace, rostliny trpící stresem (nebo stárnoucí) vykazují změny odrazivosti – přibývá odrazivost v červeném spektru (žloutnoucí listy), a naopak se snižuje odrazivost v NIR. Spektrální měření dokáže poměrně spolehlivě detekovat porostní rozdíly se stresovými projevy (deficit výživy, vodní stres, napadení rostlin), obvykle ale není schopno určit přesnou příčinu identifikovaného stresu.

Pro kvantifikaci porostních parametrů jsou využívané tzv. vegetační indexy, jejichž cílem je zvýraznit vegetační složku v obraze na základě znalosti spektrálního chování. Nejčastěji využívaným vegetačním indexem je normalizovaný diferenční vegetační index (NDVI - Normalized Difference Vegetation Index), který je vypočten z odrazivosti z červené a blízce infračervené části elektromagnetického záření podle rovnice NDVI = (NIR – Red) / (NIR + Red). Pokročilejší systémy detekují záření v úzké oblasti záření v rozsahu 680 až 730 nm (tzv. red edge pásmo, RE), která je charakteristická náhlým zvýšením odrazivosti záření u vegetace. Red edge vegetační indexy jsou citlivější na změny v obsahu chlorofylu v rostlinách a netrpí jako NDVI sníženou citlivostí při vyšším množství biomasy tzv. saturačním efektem NDVI. Jedná se např. o indexy Red Edge Inflection Point (REIP), NDRE nebo NRERI. Spektrálního měření v této oblasti využívají také pozemní online senzorové systémy, jako je např. Fritzmeier Isaria v podobě veg. indexu IRMI.*

Ing. Vojtěch Lukas, Ph.D., Ing. Lubomír Neudert, Ph.D., prof. Ing. Jan Křen, CSc.

Ústav agrosystémů a bioklimatologie, Mendelova univerzita v Brně

Celý článek v Mechanizaci zemědělství 5/2017.