Műholdas növényállomány-megfigyelés a magyar gazdáknak

A közelmúltban az Index.hu adott közre egy cikket, melyben arról írnak, hogy az Európai Űrügynökség SMOS földmegfigyelő műholdja, mely a talaj nedvességtartalmát figyeli, rendkívüli tavaszi szárazságot érzékelt Európa-szerte.

Maga a hír a gazdálkodók számára nyilván nem újdonság, hiszen országszerte általános kép volt a vízhiánytól szenvedő gabonaállományok látványa, és sajnos sok helyen lényegében porba kellett vetni a napraforgót vagy a kukoricát. Ez több helyen elhúzódó vagy akár erősen hiányos kelést eredményezett. A május végi, június eleji esők aztán mentőövet nyújtottak a kapásoknak, és ahol a keléssel nem volt gond, most sok helyen szép állományokat láthatunk.

Az viszont mindenképpen fontos üzenete a cikknek, hogy bizony, a műholdas távérzékelés sok tekintetben képes hasznos információt szolgáltatni a szántóföldi növénytermesztés számára. Ennek említésekor ma a legtöbben a növényzet vegetációs aktivitását mutató indexekre (elsősorban az NDVI-ra) gondolnak, de ahogy az idézett példa is mutatja, akár a vízhiány is térképezhető ily módon.

Sőt, ma már elmondható, hogy vannak hasonló alapokon álló, de a növénytermesztés sajátosságaihoz jobban illeszkedő megoldások is. Az SMOS műhold globális léptékű adatgyűjtésre szolgál, ennek megfelelően térbeli felbontása 35–50 km-es. A Landsat és Sentinel műholdak 30, illetve 10 méteres felbontásukkal lényegesen részletesebb információval tudnak szolgálni egy területről, olyan részleteset, amely sokkal jobban hasznosítható a mezőgazdaságban, különösen a helyspecifikus növénytermesztésben. Műholdas méréssel nemcsak a növényzetről, de a talajfelszínről, illetve a meteorológiai viszonyokról is tudunk információt gyűjteni. Ez alapján képet kaphatunk a talaj felületi vagy mélyebb rétegének hőmérsékletéről, de akár annak víztartalmáról is.

Talajhőmérséklet- és talajnedvesség-adatok az AXIÁL mAXI-MAP szoftverének Monitoring moduljában.

Korábban az ilyen adatok mérésének egyetlen módját a meteorológiai állomások és azokhoz tartozó talajszondák kihelyezése jelentette. És bár ezek a műszerek valóban nagyon pontosak tudnak lenni, csak pontszerű mérésre képesek – mérési adatuk teljes biztonsággal csak a saját pozíciójukra igaz. A műholdas mérés nagy előnye, hogy szenzorok kihelyezése nélkül juthatunk információhoz, igaz, ez a mérési mód viszont kevésbé érzékeny a lokális időjárási jelenségekre. Fontos ugyanakkor hangsúlyozni, hogy ez nem jelenti azt, hogy egyik módszer jobb lenne, mint a másik. Két eltérő elvű és sajátosságú mérési módszerről van szó, melyek jó kiegészítői lehetnek egymásnak.

A növényzet vízellátottságának megítélésében ugyanakkor csak közelítő információt jelent a lehullott csapadék mennyisége, illetve a talaj víztartalmának ismerete. Igazán tisztán akkor látnánk, ha a növények víztartalmát, illetve vízhiány okozta stressz-szintjét tudnánk mérni. A mai műholdas távérzékeléssel ez is lehetséges. E tekintetben az egyik legjobbnak bizonyult vegetációs index az NDWI – Normalizált Differenciális Víz Index (Normalized Difference Water Index), amely a vízhiányból adódó növényi stressz egyik legjobb mutatója, az aszálymonitoring hatékony eszköze.

Összetett vegetációs index, mely nemcsak a növényi szövet víztartalmát, de a növények levelének belső struktúrájának és szárazanyag-tartalmának változását is méri. Segítségével jól térképezhető egy táblán belül a növényállomány vízhiány okozta stresszének mértéke. Idősoros felvételek elemzésével pedig jól nyomon követhető annak alakulása – térbeli és időbeli változása. Ennek szemléltetésére álljon itt 2 konkrét esettanulmány.

Egy dél-magyarországi tábla őszibúza-állományt végigkövetve jól látható a biomassza tömegnövekedése, illetve a száraz tavaszi időszakban a vízhiány okozta stressz egyre erősebbé válása. A március 18-ai műholdfelvételen kisebb halvány sárga foltokban látható egy enyhe vízhiányos állapot megjelenése. Március 24-25. során mintegy 50 mm csapadékot kapott a terület. Ennek köszönhetően a március 28-ai képen ezek a foltok halványultak, a folyamat megfordulni látszik.

Vízstressztérkép – március 18. és 28. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

Az idő előrehaladtával, csapadék hiányában azonban ismét fordulat állt be – újra éreztette hatását a vízhiány, ráadásul egyre nagyobb mértékben. Az április 9-ei műholdképen a korábbi sötét zöld színt egyre inkább a nagyobb stresszt jelző halvány zöld szín váltja fel. Ez a trend folytatódik az április 19-ei felvételen is, ahol már egyre inkább a sárgás-zöld a térkép meghatározó színe.

Vízstressztérkép – április 9. és 19. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

Májusban aztán megérkezett a várva várt csapadék. Május 3-án és 4-én összességében 15 mm, majd május 12-20. között további 16 mm. Kérdés, hogy ez képes volt-e valamelyest enyhíteni az állomány vízhiányát. A május 22-ei vízstressztérkép egyértelműen azt mutatja, hogy igen, hiszen a sötétebb zöld színek alacsonyabb stresszt mutatnak. Kivételt képeznek ez alól az erősen vízhiányos részek (tábla közepe, jobb alsó sarka), ahol ez a hatás már nem igazán tudott érvényesülni.

Vízstressztérkép – május 22. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

Júniusban aztán tovább csökkent az állomány víztartalma, és ezen már a június 17-éig lehulló közel 120 mm csapadék sem tudott változtatni. Érthető is, hiszen itt már az állomány fiziológiás vízvesztéséről, éréséről van szól.

Vízstressztérkép – június 8. és 28. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

Meg kell jegyezni még egy figyelemre méltó dolgot. A vízstressztérképeken már április-májusban megjelent az a mintázat, ami a növényzet vegetációs aktivitását mérő NDVI (Normalizált Differenciál Vegetációs Index) térképeken június során alakult ki.

NDVI-térképek június 8., 13., 23. és 28. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

Ez érthető is, hiszen először jelentkezik a vízhiány, majd ha az eléri azt a mértéket és kellően tartós, akkor fogja éreztetni a hatását a növényzet fejlődésében. Ebben a konkrét esetben a vízstressz és a vegetációs aktivitás térképek mintázata olyan szintű egyezést mutat, hogy kijelenthető, a vízhiány jelentős meghatározó tényezője volt a növényi növekedésnek, fejlődésnek. Feltehetően korlátozója is a hozamnak a vízhiányos részeken.

Nyilvánvalóan ez a mintázat sem véletlenül alakult ki – ezek a foltok lényegében az eltérő vízgazdálkodású részeket mutatják a táblán belül. Ennek oka a víz el- és összefolyást okozó domborzati tényezők mellett elsősorban az eltérő fizikai talajféleség, esetleg talajtömörödöttség.

Az alábbi nyugat-dunántúli kukoricatáblán szintén jól követhető a vízellátottság változása és annak hatása. Bár a terület a májusi 50 mm után júniusban újabb 85 mm csapadékot kapott, június közepéig ez mindössze 3 alkalommal jelentett 15 mm-nél több, egyszerre lehulló esőt. És bár ebből június 15-re esett 16 mm, a június 19-ei műholdfelvétel a növényzet jelentős vízhiányos állapotáról árulkodik, jellegzetes mintázatot mutatva a táblán. 22-én lehullott további 18,5 mm csapadék. Ez és feltehetően a korábban hullott csapadék eddigre megérkező jótékony hatása látható a június 26-ai műholdfelvételen, ahol ez a vízhiány okozta stressz láthatóan enyhült (sárga, sárgászöld helyett sötétebb zöld színek).

Vízstressztérkép – június 19. és 26. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

További 20 mm csapadék mellett ez a tendencia látszik folytatódni a július 4-ei felvételen is. Sőt, az ezt követően érkezett további 38 mm esőnek köszönhetően (ebből több mint 20 mm július 25-én esett) az állomány augusztus elejére kimondottan jó vízellátottságot mutatott, és bár a jellegzetes mintázat továbbra is jelen volt, a táblán belüli különbségek is jelentősen mérséklődtek.

Vízstressztérkép – július 4. és augusztus 1. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

A vízellátottság hatása jól tükröződik a növényzet vegetációs aktivitásában ez esetben is. A június 19-ei, erősen vízstresszes állapotban a kukorica vegetációs aktivitása is erős heterogenitást mutatott, melynek mintázata lényegében megegyezett a vízstressz mintázatával. Az erősen vízhiányos részeken a vegetációs aktivitás is erősen visszaesett.

Az augusztus elejére helyreálló vízellátottság jótékony hatással volt a növényzet anyagcseréjére, és bár az országot járva helyenként senyvedő, már akár száradásnak is induló kukoricákat is látni, a vizsgált táblán az állomány nagyon erős vegetációs aktivitást mutatva lépett be augusztusba. Figyelemre méltó az is, hogy a korábbi legvízstresszesebb folttól eltekintve a tábla szinte teljesen homogén képet mutat.

EVI (Enhanced Vegetation Index) vegetációs aktivitás térkép – június 19. és augusztus 1. (Forrás: mAXI-MAP monitoring modul)

A vízhiány okozta növényi stressz tehát műholdfelvételek segítségével térképezhető és több tekintetben is hasznos. Segíthet bizonyos múltbéli történések megértésében – pl. elmaradt hozam –, illetve aktuális döntések meghozatalában. Szezonon belül képet ad az állomány aktuális vízellátottságáról, mely pl. fejtrágyázások tervezésekor adhat fontos támpontot – felmérhető, hogy a növényzet aktuális vízellátottsága mellett mennyire számíthatunk a kijuttatott tápanyag hasznosulására. Hosszabb távon, egy szezon távlatában képet kaphatunk róla, hogy a vízellátottság, illetve annak problémái mennyiben korlátozták a tábla hozamát.

Több szezonon, több kultúrán át vizsgálva a területet ki tudnak rajzolódni azok a foltok, ahol visszatérő jelenség a vízhiány. Ezeken a részeken célzottan utána lehet járni, hogy mi állhat a háttérben, és célzottan be tudunk avatkozni, pl. a tömörödöttség megszüntetésével, vagy ha nem megszüntethető – a talaj fizikai féleségből adódóan -, akkor alkalmazkodni tudunk hozzá a felesleges inputfelhasználás csökkentésével.

A fenti elemzések az AXIÁL Kft. mAXI-MAP szoftverének Monitoring moduljának adataira épülnek.

Dr. Mesterházi Péter Ákos
precíziós gazdálkodási csoportvezető
AXIÁL Kft.