تطبيق تقنية الاستشعار عن بعد في رصد عملية نضج القمح
تنقسم عملية نضج القمح إلى ثلاث مراحل: مرحلة الحليب، ومرحلة الشمع، ومرحلة النضج الكامل. ويُحدد معيار الحصاد النهائي للقمح بناءً على درجة نضج الحبوب. وبشكل عام، يُعتبر محتوى الرطوبة في الحبوب هو معيار الحصاد، ويبلغ معيار التخزين الآمن 12.5%، مع العلم أن هذه النسبة قد تختلف قليلاً باختلاف الصنف. عملياً، يُحصد القمح عادةً عندما يصل إلى حوالي 90% من النضج.
مع ذلك، يصعب في الإنتاج الفعلي الحصول باستمرار على محتوى رطوبة دقيق للحبوب، مما يستلزم أخذ عينات يدوية من الحقل، كما يصعب جمع البيانات على مساحة واسعة. علاوة على ذلك، ونظرًا لاختلاف أنواع التربة داخل القطعة الواحدة، يتباين توزيع محتوى الرطوبة، مما يجعل من المستحيل عكس محتوى الرطوبة ومرحلة نضج المحصول في القطعة بأكملها بدقة وموضوعية عند اختيار نقاط أخذ العينات. عمومًا، ينضج القمح في التربة ذات القدرة الأفضل على الاحتفاظ بالرطوبة متأخرًا قليلًا، ويؤدي تأثير الرياح الحارة والجافة الإقليمية إلى تغيرات سريعة في محتوى الرطوبة، مع اختلاف معدلات انخفاض الرطوبة بين القطع المختلفة. لذا، ثمة حاجة إلى طريقة تُمكّن من الحصول في آنٍ واحد على محتوى رطوبة المحصول/الحبوب في القطعة بأكملها على مساحة واسعة.
مراقبة نضج القمح عن بعد باستخدام الاستشعار عن بعد
استنادًا إلى العلاقة الخطية بين محتوى رطوبة النبات ومحتوى رطوبة الحبوب، يمكن استخدام الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية لمراقبة محتوى رطوبة غطاء النبات واستخراج محتوى رطوبة الحبوب، مما يساعد المستخدمين على تحديد مدى تقدم النضج.
يمكن للاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية فائقة الطيف أن يلبي احتياجات المراقبة النوعية والانعكاس الكمي، ويمكنه تحديد نضج المحاصيل ذات المساحات الكبيرة بدقة أكبر من خلال التغيرات في المعايير الفسيولوجية للمحاصيل الأكثر دقة (مثل الأنثوسيانين والكاروتينات وما إلى ذلك). بناءً على الظروف المناخية، تتم مراقبة محتوى الرطوبة في المحاصيل بشكل مستمر وديناميكي قبل الحصاد للتنبؤ بالتاريخ الذي يصل فيه محتوى الرطوبة في كل منطقة إلى معيار الحصاد.

شركة CAS Xiguang Aerospace - انعكاس نضج القمح
يوضح الشكل أدناه توزيع قطع الأراضي والتغير في محتوى الرطوبة داخلها بمرور الوقت لشركة إدارة زراعية في بلدة تايبينغ، مقاطعة جينغيانغ، مدينة شيانيانغ، عام 2022. تستخدم المنطقة بأكملها نفس صنف القمح، لكن ظروف التربة تختلف بين المناطق المختلفة. قام فريق تشونغكه شيغوانغ بتقييم نضج المحاصيل بناءً على مؤشر رطوبة الغطاء النباتي، وأجرى تحليلًا نوعيًا عكسيًا، وعرض النتائج من خلال رصد متعدد الفترات بدءًا من أوائل مايو. كما استخدم الفريق أساليب العتبة التكيفية والتصنيف الثنائي لتحديد النضج الكلي لقطع الأراضي، وعرض النتائج كمتجهات للقطع.كما هو واضح، فإن سرعة نضج المحاصيل في المناطق المختلفة ليست متساوية. فالمنطقة الشمالية الشرقية تنضج متأخرة عن المناطق الأخرى بحوالي 7-10 أيام.


△ رسم تخطيطي لتغيرات نضج القمح في بلدة تايبينغ، مقاطعة جينغيانغ، مدينة شيانيانغ في عام 2022

△ رسم تخطيطي لمرحلة نضج القمح في بلدة تايبينغ، مقاطعة جينغيانغ، مدينة شيانيانغ، 2022
شركة CAS Xiguang Aerospace - انعكاس نضج القمح
في غضون ذلك، أجرى فريق شيغوانغ التابع للأكاديمية الصينية للعلوم عملية رصد نضج محاصيل القمح في مقاطعة تشونهوا، شمال بلدة تايبينغ. ونظرًا لوجود الذرة الربيعية مختلطةً ببعض حقول القمح الشتوي، فقد تأثرت عملية رصد النضج بعض الشيء، إلا أنه لا يزال بالإمكان ملاحظة الاتجاه العام.بشكل عام، يكون وقت النضج متأخراً بحوالي أسبوعين عن مدينة تايبينغ.

△ رسم تخطيطي لتغيرات نضج القمح في مقاطعة تشونهوا، مدينة شيانيانغ في عام 2022

△ رسم تخطيطي لمرحلة نضج القمح في مقاطعة تشونهوا، مدينة شيانيانغ، عام 2022
يمكن أن تساعد طريقة مراقبة النضج الآلية واسعة النطاق هذه التجمعات القروية والبلدية، والمزارعين على نطاق واسع، أو فرق الحصاد المحترفة على التخطيط العقلاني لمسارات الحصاد، وتقليل تكاليف الآلات والوقود والعمالة مع تحسين الكفاءة العامة لعملية حصاد الحبوب، وتقصير فترة الحصاد، وتقليل مخاطر مواجهة هطول الأمطار أثناء الحصاد.

