Vegetační indexy a jejich využití v zemědělské praxi

Josef Pekař

Bachelor's thesis

Vegetation indices and their use in agricultural practice

Abstract:

Cílem bakalářské práce bylo v literární rešerši specifikovat stávající vegetační indexy využívané v precizním zemědělství a v rámci experimentální části práce ověřit korelaci mezi vybranými vegetačními indexy a produkcí nadzemní biomasy ozimé pšenice v rozdílných růstových fázích. Přesný polní experiment proběhl na pozemku společnosti Statek Chyše s.r.o. ve vegetační sezóně 2021/22. Pozemek o výměře 25,07 ha byl oset pšenicí ozimou odrůdy Julie. Na základě dlouhodobého výnosového potenciálu byl pozemek rozdělen do 3 zón podle produkčních úrovní. V průběhu pokusu byly v každé zóně výnosového potenciálu odebírány vzorky nadzemní biomasy pšenice ozimé, ze kterých byla následně stanovena produkce suché nadzemní biomasy pšenice v jednotlivých zónách v t/ha. V pravidelných intervalech od 10.4 do 16.7.2022 bylo provedeno 13x snímkování pozemku pomocí bezpilotního prostředku – dronu eBee SQ (AgEagle) s multispektrální kamerou Parrot Sequoia. Dronem byla zaznamenávána pásma spektra záření Green, Red, Red edge, NIR a zároveň celé viditelné spektrum samostatnou RGB kamerou. Snímkování bylo prováděno ve vysokém rozlišením 10,39 cm/px. Z těchto snímků byly vypočteny vegetační indexy pro jednotlivé zóny odběru vzorků nadzemní biomasy. V práci byly porovnávány vegetační indexy NDVI, GNDVI, NDRE, SAVI, CVI, TGI, VARI a NGRDI. U těchto vegetačních indexů byl porovnáván jejich průběh s produkcí suché nadzemní biomasy ozimé pšenice v závislosti na růstové fázi rostlin. Výsledky práce prokázaly korelaci mezi jednotlivými vegetačními indexy a produkcí nadzemní biomasy porostu. Prokázalo se, že korelace mezi indexy lze specifikovat do dvou období. První období lze stanovit do 150. dne v roce, tedy do fáze BBCH 50 (do počátku metání), těsnější a časnější závislost však byla stanovena pro období metání až počátek zrání. Nejdelší období korelace suché nadzemní biomasy s hodnotami indexu vykazoval index TGI a to v období 130–190 DOY.

Abstract:

The aim of the bachelor thesis was to specify existing vegetation indexes used in precision agriculture in a literature search and to verify the correlation between selected vegetation indices and above-ground biomass production of winter wheat at different growth stages in the experimental part of the thesis. The precision field experiment was carried out on the land of the company Statek Chyše s.r.o. in the growing season 2021/22. Based on the longterm yield potential, the plot was divided into 3 zones according to production levels. During the course of the experiment, samples of above-ground biomass of winter wheat were taken in each yield potential zone, from which the production of dry above-ground biomass of wheat in each zone was subsequently determined in t/ha. At regular intervals from April 10 to July 16, 2022, the plot was imaged 13 times using an unmanned aerial vehicle, the eBee SQ (AgEagle) drone with a Parrot Sequoia multispectral camera. The drone was used to record Green, Red, Red edge, NIR spectrum bands and a camera to record the visible spectrum. The imaging was performed at a high resolution of 10.39 cm/px. From these images, vegetation indices were calculated for each above-ground biomass sampling zone. The vegetation indices of NDVI, GNDVI, NDRE, SAVI, CVI, TGI, VARI and NGRDI were compared in this study. For these vegetation indices, their trend was compared with the dry aboveground biomass production of winter wheat as a function of plant growth stage. The results of the study showed a correlation between each vegetation index and the above ground biomass production of the crop. It was shown that the correlations between the indices can be specified into two periods. The first period can be specified up to the 150th day of the year, i.e. to the BBCH 50 stage (until the beginning of heading), but a closer and earlier dependence was established for the heading to the beginning of maturation period. The TGI index showed the longest period of correlation of dry aboveground biomass with the index values and this was during the period 130–190 DOY

Keywords

vegetační indexy, produkce biomasy, precizní zemědělství, produkční zóny, monitoring pozemků

Keywords

vegetation indices, biomass production, precision agriculture, production zones, land monitoring

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Václav Brant, Ph.D.
• Reader: Jiří Dreksler, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Crop Production