Využití analýz časové řady satelitních snímků pro optimalizaci hnojení ozimé pšenice dusíkem

Bc. Gabriela Pekárková

Master's thesis

Use of time series analyzes of satellite images to optimize fertilization of winter wheat with nitrogen

Abstract:

Cílem diplomové práce bylo vyhodnocení časových řad satelitních snímků, na základě kterých bylo navržené optimalizované hnojení pšenice ozimé dusíkem. Experimentální část byla provedena na pěti pozemcích společnosti Statek Chyše s.r.o. V průběhu byly odebrány 3 vzorky rostlin pšenice ozimé na 30 různých odběrových bodech v různých zónách předem stanoveného výnosového potenciálu, u kterých bylo určeno množství rostlinné biomasy, výnos a obsah dusíku Kjeldahlovou metodou. V průběhu zpracování byly stanoveny závislosti mezi výnosem, množstvím biomasy, obsahem dusíku a vegetačními indexy. Pro stanovení zón výnosového potenciálu byly použity snímky z družice Sentinel z let 2018–2021 pomocích kterých byl stanoven index NDVI, EVI a REIP na všech bezoblačných snímcích ve vegetačním období pšenice ozimé. Nejvyšší stupeň korelace mezi výnosem pšenice a zónou výnosového potenciálu byl zaznamenán u potenciálu spočítaném na základě indexu EVI. Vzhledem k tomu, že tento index vykazoval i nejvyšší prostorovou variabilitu, byl využit pro výpočet finálního výnosového potenciálu. Navrhovaný sytém hnojení počítá s využitím dlouhodobého výnosového potenciálu a korekcí na aktuální stav porostu stanovený indexem EVI a REIP. Celková dávka aplikovaného dusíku byla s využitím satelitních snímků snížena průměrně o 6–13 kg N/ha.

Abstract:

The diploma thesis aimed to evaluate the time series of satellite images, based on which optimized fertilization of winter wheat with nitrogen was designed. The experimental part was performed on five fields in Statek Chyše s.r.o. Three samples of winter wheat plants were taken at different growth stages at 30 different sampling points in three zones of predetermined yield potential. The evaluated characteristics included the amount of plant biomass, yield and nitrogen content, determined by the Kjeldahl method. During processing, the dependencies between yield, amount of biomass, nitrogen content and vegetation indices were determined. Satellite images from the Sentinel from 2018 to 2021 were used to determine the zones of yield potential. Index NDVI, EVI and REIP was calculated on all cloudless images in the growing season of winter wheat. The highest degree of correlation between wheat yield and the yield potential zone was recorded for the potential calculated based on the EVI index. This index also showed the highest spatial variability; therefore, it was used to calculate the final yield potential. The proposed fertilization system envisages the use of long-term yield potential and corrections to the current state of the stand determined by the EVI and REIP index. Using satellite images, the total dose of applied nitrogen was reduced by 6-13 kg N / ha.

Keywords

ozimá pšenice, dusík, hnojení, satelitní snímky, vegetační indexy

Keywords

winter wheat, nitrogen, fertilization, satellite images, vegetation indices

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jindřich Černý, Ph.D.
• Reader: Vojtěch Lukas, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Crop Science / Crop Science