Минтақаи идоракунии кишоварзии дақиқ — муайян намудани қитъаҳои дохили як майдон, ки аз рӯи фарқиятҳои фазоии шароити хок ва растанӣ хусусиятҳои монанд доранд, ҳамчун воҳидҳои ҷудогонаи идоракунӣ мебошад. Ин таҳқиқот дар майдони тиҷоратии юнучқаи 8 гектар дар Юнони Ғарбӣ индексҳои NDVI, SAVI, EVI ва NDWI-ро, ки аз маълумоти бисёрспектрии моҳворавии Sentinel-2 ҳисоб шудаанд, бо алгоритми Миёнаҳои C-и Норавшан (Fuzzy C-Means, FCM) якҷо карда, минтақаҳои ибтидоии идоракуниро ба вуҷуд овард ва ин минтақаҳоро бо шаш намунаи таркибии геореференсияшудаи хок ба таври иктишофӣ арзёбӣ намуд. FCM ду минтақаи идоракуниро ба вуҷуд овард. Zone 2 аз рӯи фосфори дастрас, калии мубодилашаванда, моддаи органикӣ, нитрогени умумӣ, оҳан ва руҳ нисбат ба Zone 1 нишондиҳандаҳои миёнаи баландтар дошт. Қавитарин фарқ дар Olsen-P мушоҳида шуд; барои Zone 1 9.45 ± 2.685 mg kg⁻¹ ва барои Zone 2 62.00 ± 67.880 mg kg⁻¹ гузориш шудааст. Бо вуҷуди ин, аз сабаби истифодаи танҳо шаш намунаи хок, мавҷуд будани танҳо ду намуна дар Zone 2, нигоҳ дошта нашудани узвиятҳои FCM дар сатҳи пиксел ва арзишҳои индексҳои спектралӣ дар нуқтаҳои намунагирӣ, инчунин набудани меъёрҳои formal cluster-validity, ин таҳқиқот системаи қатъии қабули қарор барои нуриҳо нест, балки равиши скрининги иктишофӣ барои муайян кардани гетерогении дохили майдон мебошад.

Навоварии таҳқиқот дар истифодаи Sentinel-2 ё FCM ба танҳоӣ нест. Равиши асосӣ дар он аст, ки тасвири ройгони моҳворавӣ, QGIS/SAGA GIS-и кушодаасос, fuzzy clustering ва намунагирии ҳадафноки хок бо зичии паст дар як ҷараёни кори камхарҷ муттаҳид карда шудаанд, ки барои хоҷагиҳои хурди кишоварзии баҳри Миёназамин қобили татбиқ бошад.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки минтақаҳои аз зондкунии дурдаст ҳосилшуда бо баъзе фарқиятҳои ҳосилхезии хок, ки дар ин майдон чен шудаанд, аз ҷиҳати самт мувофиқанд. Аммо исбот нашудааст, ки намунаҳои спектралӣ танҳо аз моддаҳои ғизоии хок ба вуҷуд омадаанд. Омилҳои ченнашуда, аз ҷумла обёрӣ, вақти дарав, зичии растанӣ, алафҳои бегона, фишори зараррасонҳо ва бемориҳо, дренаж, фишурдашавӣ ва нуриандозии пешина метавонанд ба ҳамин намунаҳои спектралӣ саҳм гузоранд.

Чаро баррасии тамоми майдон ҳамчун як воҳиди ягонаи идоракунӣ метавонад мушкил бошад?

Дар дохили як майдон pH, дастрасии унсурҳои ғизоӣ, моддаи органикӣ, текстура ва қобилияти нигоҳдории об метавонанд дар масофаи чандсад метр тағйир ёбанд. Бо вуҷуди ин, дар идоракунии анъанавӣ нуриҳо ё дигар захираҳо метавонанд ба тамоми майдон бо як меъёр дода шаванд. Дар чунин ҳолат баъзе қитъаҳо аз меъёри зарурӣ бештар захира мегиранд, дар ҳоле ки қитъаҳои дигар аз эҳтиёҷи воқеии худ камтар мегиранд.

Равиши минтақаи идоракунӣ дар кишоварзии дақиқ ҳадаф дорад ин гетерогениро мустақиман ба қарори идоракунӣ ворид кунад. Майдон ба зерқитъаҳои дорои хусусиятҳои фазоии монанди хок–растанӣ тақсим мешавад ва нақшаи минбаъдаи намунагирӣ ё истифода метавонад мутобиқи ин зерқитъаҳо тартиб дода шавад.

Гарчанде ин равиш дар хоҷагиҳои калони кишоварзӣ бештар паҳн шудааст, дар хоҷагиҳои хурд ва пора-пораи баҳри Миёназамин хароҷоти намунагирии зичи хок, нармафзори махсус ва таҷҳизоти истифодаи дақиқ метавонад монеаи ҷиддӣ гардад. Тарҳи камхарҷи таҳқиқот ҳамин холигии амалиро ҳадаф мегирад.

Минтақаи таҳқиқот

Таҳқиқот дар майдони тиҷоратии 8 гектарии Medicago sativa L., яъне юнучқа, воқеъ дар Etoloakarnania Prefecture дар ғарби Юнон гузаронида шудааст. Ҷойгиршавии тахминии маркази майдон 38.795° N, 20.852° E мебошад. Корҳои моҳворавӣ ва саҳроӣ дар заминаи мавсими парвариши 2022–2023 анҷом дода шудаанд.

Минтақа иқлими баҳри Миёназамин дорад: тобистонҳо гарм ва хушк, зимистонҳо бошад мулоимтар ва серборишанд. Манбаъ қайд мекунад, ки ин мавсимият метавонад ба сӯи миёнаи тобистон намии хокро коҳиш диҳад ва ҳаракатнокии моддаҳои ғизоӣ, инчунин вобастагии юнучқаро аз қобилияти нигоҳдории об ва ҳосилхезии горизонти болоии хок афзоиш диҳад.

Топографияи майдон, ки бо Digital Elevation Model арзёбӣ шудааст, асосан ҳамвор мебошад. Аз ин рӯ, манбаъ интиқоли об ё моддаҳои ғизоиро, ки ба фарқиятҳои калони баландӣ вобаста аст, шарҳи асосии намунаи фазоии мушоҳидашуда намешуморад.

Чаро юнучқа интихоб шуд?

Юнучқа растании бисёрсолаи лӯбиёгӣ буда, қобилияти баланди фиксатсияи биологии азот дорад ва талаботи он ба фосфор ва калий махсусан муҳим аст. Ба гуфтаи манбаъ, ҳассосияти он ба градиентҳои ҳосилхезии хок онро ба низоми муносиби таҳқиқот табдил додааст, ки дар он фарқиятҳои фазоии дохили майдон дар вокуниши канопӣ метавонанд дар маълумоти моҳворавӣ намоён шаванд.

Индексҳои Sentinel-2 Дар Ин Таҳқиқот Чиро Чен Мекунанд?

NDVI, SAVI ва EVI, ки аз Sentinel-2 ҳисоб шудаанд, асосан ҳамчун нишондиҳандаҳои фаъолияти спектралӣ ва вокуниши канопии растанӣ истифода шудаанд, дар ҳоле ки NDWI-и асосёфта ба NIR–SWIR, ки дар ин таҳқиқот истифода шудааст, тағйироти спектралии вобаста ба ҳолати обии растаниро ифода мекунад; ин индексҳо фосфор ё калийи хокро мустақиман чен намекунанд ва ба FCM чор тасвири ҳамдигарро пуркунандаи фарқияти спектралии дохили майдон медиҳанд.

Интихоби тасвири Sentinel-2

Барои кластеркунии асосӣ маҳсулоти инъикоси сатҳии Sentinel-2A/B Level-2A Bottom-of-Atmosphere истифода шудааст. Тасвири интихобшуда 26 апрели 2022 аз tile T34SDJ гирифта шудааст.

Интихоби тасвир ба се меъёри асосӣ такя кардааст: radiometric quality, phenological relevance ва field-level interpretability. Сана ба даврае интихоб шудааст, ки пеш аз дарави юнучқа канопӣ рушди баланд дошт. Ҳадаф коҳиш додани таъсири тағйироти кӯтоҳмуддати марбут ба дарав ё дубора сабзидан ва равшантар нишон додани фарқиятҳои фаъолияти растанӣ дар дохили майдон буд.

Манбаъ инчунин қайд мекунад, ки таърихи дарав ва irrigation timing ҳанӯз ҳам метавонанд маҳдудиятҳои эҳтимолӣ бошанд, ки ба pattern-и спектралӣ таъсир мерасонанд.

Бандҳои Sentinel-2-и истифодашуда

Барои коркард дар raster grid-и умумӣ бо дигар вурудҳои индексӣ, банди B11 бо bilinear interpolation аз 20 m ба 10 m resample карда шудааст. Ин табдилот ҷузъиёти воқеии нави 10 m SWIR ба вуҷуд намеорад. Азбаски манбаъ қайд мекунад, ки resampling дар майдони хурд метавонад smoothing ва mixed-pixel effect ба вуҷуд оварад, намунаҳои NDWI нисбат ба дигар индексҳо бо эҳтиёти бештар тафсир шудаанд.

NDVI

Дар манбаъ Normalized Difference Vegetation Index чунин ҳисоб шудааст:

\[ NDVI=\frac{B8-B4}{B8+B4} \tag{1} \]

B8 инъикоси near-infrared ва B4 инъикоси red мебошад. NDVI аз контрасти байни ҷаббиши нур дар минтақаи сурх аз ҷониби растанӣ ва инъикоси қавӣ дар наздики инфрасурх истифода мебарад. Дар ин таҳқиқот NDVI ҳамчун яке аз нишондиҳандаҳои спектралии фаъолияти канопӣ ва фарқиятҳои зичӣ дар дохили майдон истифода шудааст.

SAVI

Soil Adjusted Vegetation Index:

\[ SAVI= \left[ \frac{B8-B4}{B8+B4+L} \right] (1+L) \tag{2} \]

дода шудааст ва дар таҳқиқот:

\[ L=0.5 \]

истифода шудааст. Нақши SAVI кӯмак ба коҳиш додани таъсири заминаи хок, ки дар зери ё байни растанӣ намоён аст, ба вокуниши vegetation-index мебошад.

EVI

Enhanced Vegetation Index:

\[ EVI= 2.5 \frac{B8-B4} {B8+6B4-7.5B2+1} \tag{3} \]

мебошад. EVI нишондиҳандаи растанист, ки ғайр аз red ва NIR банди B2 blue-ро низ истифода мебарад. Дар таҳқиқот гузориш шудааст, ки махсусан дар Zone 2 NDVI ва EVI баландтаранд.

NDWI

Дар ин таҳқиқот Normalized Difference Water Index бо формулаи зерин ҳисоб шудааст:

\[ NDWI= \frac{B8-B11}{B8+B11} \tag{4} \]

NDWI дар ин ҷо аз фарқи B8 NIR ва B11 SWIR истифода мебарад. Аз ин рӯ, дар заминаи мақола он бештар барои тағйироти спектралии вобаста ба растанӣ ва ҳолати об истифода шудааст, на барои харитасозии оби кушодаи рӯизаминӣ.

Figure 2 чиро нишон медиҳад?

Манбаъ дар Figure 2 харитаҳои NDVI, NDWI, SAVI ва EVI-ро дар панелҳои алоҳида дар дохили як сарҳади майдон нишон медиҳад. Нақши илмии ин тасвир нишон додани он аст, ки ба ҷойи як индекс, чор тасвири гуногуни спектралӣ контрасти фазоии дохили майдонро ба тарзҳои гуногун инъикос мекунанд. Нуқтаҳои зард мавқеи намунаҳои хоки баъдтар гирифташударо нишон медиҳанд.

Fuzzy C-Means Минтақаҳои Идоракуниро Чӣ Гуна Муайян Мекунад?

Fuzzy C-Means алгоритми кластеркунист, ки ҳар raster пикселро аз аввал маҷбур намекунад танҳо ба як синф дохил шавад, балки онро бо дараҷаҳои пайвастаи узвият ба якчанд кластер мепайвандад; дар ин таҳқиқот қабатҳои стандартшудаи NDVI, SAVI, EVI ва NDWI истифода шудаанд, ҳар пиксел ба ду кластер узвият гирифтааст ва дар харитаи ниҳоии Zone 1/Zone 2 пиксел ба кластере таъин шудааст, ки дараҷаи узвияташ баландтарин буд.

Чаро ба ҷойи hard clustering fuzzy clustering?

Тағйирёбандаҳои кишоварзӣ аксаран бо сарҳадҳои тез тағйир намеёбанд. Масалан, текстураи хок, намӣ ё сатҳи моддаҳои ғизоӣ метавонад ба ҷойи гузариши ногаҳонӣ аз як пиксел ба пиксели дигар, градиенти тадриҷӣ ба вуҷуд орад.

Дар равиши hard clustering ба мисли K-means, ҳар мушоҳида танҳо ба як кластер тааллуқ дорад. Дар FCM бошад, пиксел метавонад ба як кластер узвияти қавитар ва ба дигар кластер узвияти заифтар дошта бошад. Ин сохтор махсусан барои муайян кардани минтақаҳои гузариши кишоварзӣ ва ҷойҳои боэътимоди намунагирӣ метавонад бартарии назариявӣ диҳад.

Чаро индексҳо стандарт карда шуданд?

Тақсимоти ададии чор индекси спектралӣ яксон нест. Пеш аз FCM ҳар raster бо z-score стандарт карда шудааст. Ҳадаф пешгирӣ кардани он буд, ки индекс бо диапазони ададии васеътар танҳо аз сабаби фарқи миқёс масофаи кластеркуниро ҳукмрон кунад.

Манбаъ формулаи ҳисобии табдили z-score-ро ҷудогона гузориш намекунад; аз ин рӯ, мақолаи Verianla муодилаи пешкоркардро, ки дар манбаъ нест, ҳамчун натиҷаи метод илова намекунад.

Параметрҳои FCM

Параметрҳои гумшудаи FCM ҷузъиёти хурди ҳисоботӣ нестанд. Ҳатто агар муҳаққиқи дигар ҳамон raster-ҳоро истифода барад, азбаски танзимоти stopping ва convergence маълум нестанд, ӯ метавонад раванди аслии кластеркуниро айнан такрор карда натавонад. Манбаъ инро ба таври равшан reproducibility limitation меномад.

Чаро ду кластер интихоб шуд?

Шумораҳои гуногуни cluster аз рӯи тафсирпазирии визуалӣ ва агрономӣ арзёбӣ шудаанд. Шумораи бештари cluster минтақаҳои хурдтар ва пора-пора ба вуҷуд овард ва тафсири онҳо дар доираи тарҳи маҳдуди намунагирии хок мушкилтар шуд.

Ҳалли ду минтақаӣ интихоб шуд, зеро тақсимоти фазоии мувофиқтар фароҳам овард, пора-порашавии аз ҳад зиёдро пешгирӣ кард ва бо тарҳи иктишофии шашнамунавӣ мувофиқтар буд.

Аммо ин маънои онро надорад, ки “k = 2 шумораи математикӣ оптималии кластерҳо аст”. Азбаски холҳои Elbow, Silhouette ё Davies–Bouldin нигоҳ дошта нашудаанд, шумораи оптималии cluster ба таври formal тасдиқ нашудааст.

Нақши илмии Figure 3

Figure 3 тақсимоти Zone 1 ва Zone 2-ро, ки FCM дар дохили сарҳади майдон ба вуҷуд овардааст, ҳамроҳ бо нуқтаҳои намунагирии хок нишон медиҳад. Ин тасвир барои метод марказӣ аст, зеро нишон медиҳад кластеркунии фазоии аз индексҳои моҳворавӣ ҳосилшуда бо намунагирии воқеии саҳроӣ дар як низоми координатӣ чӣ гуна якҷо шудааст.

Талафоти муҳими маълумот чунин аст: дараҷаҳои пайвастаи узвият, ки FCM барои ҳар пиксел ба вуҷуд овардааст, дар таҳқиқоти ниҳоӣ дар sample-level нигоҳ дошта нашудаанд. Аз ин рӯ, дигар нишон додан мумкин нест, ки як намунаи муайяни хок, масалан, ба Zone 1 бо %90 ва ба Zone 2 бо %10 узвият дошт ё узвияти он дар наздикии сарҳад норавшантар буд.

Оё маълумоти хок барои интихоби кластер истифода шуд?

Не. Ба гуфтаи манбаъ, хусусиятҳои хок ҳамчун вуруди FCM барои интихоби ҳалли k = 2 истифода нашудаанд. Натиҷаҳои хок барои ба таври иктишофӣ арзёбӣ кардани он истифода шуданд, ки минтақаҳои аз ҷиҳати спектралӣ ҳосилшуда баъдан аз назари агрономӣ фарқиятҳои маънодор нишон медиҳанд ё не.

Муқоиса бо усулҳои алтернативии кластеркунӣ

Дар таҳқиқот FCM бо алтернативаҳо ба монанди k-means ё hierarchical clustering ба таври систематикӣ benchmark карда нашудааст. Аз ин рӯ, таҳқиқот нишон намедиҳад, ки FCM умуман алгоритми management-zone-и дақиқтар ё беҳтар аст.

Намунагирии ҳадафноки хок

Дар маҷмӯъ шаш намунаи таркибии геореференсияшуда гирифта шудааст. Дар Zone 1 чор ва дар Zone 2 ду намуна мавҷуд аст. Ҷойҳои намунагирӣ бо дақиқии тахминии GPS-и ±3–5 m сабт шудаанд.

Ҳар намунаи таркибӣ омехтаи чор зернамунаест, ки аз қабати 0–30 cm хок гирифта шудааст. Яке аз зернамунаҳо дар маркази минтақаи намунагирӣ ва се тои дигар дар рӯи доираи радиусаш 2 m аз марказ бо фосилаи баробар ҷойгир шудаанд.

Ин тарҳ soil survey-и бисёр зич нест. Ҳадаф на харитасозии пурраи тамоми гетерогении майдон, балки бо харҷи кам санҷидани он аст, ки минтақаҳои моҳвораӣ воқеан эҳтимоли доштани хусусиятҳои гуногуни хокро доранд ё не.

Усулҳои лабораторӣ

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Ҷараёни кор

Равиши оморӣ

Азбаски шумораи намунаҳо хеле кам аст, таҳлил асосан бо descriptive statistics анҷом дода шудааст. Барои ҳар Zone миёна ва инҳирофи стандартӣ ҳисоб шудааст, аммо махсусан азбаски дар Zone 2 танҳо n = 2 мавҷуд аст, coefficient of variation метавонад ноустувор ва гумроҳкунанда бошад ва бинобар ин дар тафсир истифода нашудааст.

Ҳатто агар formal hypothesis testing вуҷуд дошта бошад ҳам, манбаъ онро далели қатъӣ намешуморад. Тафсири мақола ба ҷойи statistical significance бар effect magnitude, directional consistency ва agronomic plausibility асос ёфтааст.

Хусусиятҳои хоки ду минтақаи идоракунӣ

Натиҷаи спектралӣ

Zone 2 дар маҷмӯъ аз рӯи vegetation indices арзишҳои баландтар дошт. Манбаъ махсусан баландтар будани NDVI ва EVI-ро қайд намуда, онро бо канопии зичтар ва фаъолияти баланди фотосинтетикӣ мувофиқ тафсир мекунад.

NDWI низ дар ҳамон самт тағйир ёфтааст ва метавонад бо canopy water status-и баландтар мувофиқ бошад. Аммо азбаски B11 аз 20 m ба 10 m аз нав намунагирӣ шудааст, манбаъ аз баровардани хулосаи қавӣ бар асоси NDWI худдорӣ мекунад.

Фосфор

Қавитарин контрасти хок дар Olsen-P мушоҳида шуд:

Zone 1: 9.45 ± 2.685 mg kg⁻¹

Zone 2: 62.00 ± 67.880 mg kg⁻¹

Миёнаҳои Zone тақрибан 6.5 маротиба фарқ мекунанд. Дар як нуқтаи намунагирӣ дар дохили Zone 2 110 mg kg⁻¹ чен шудааст.

Аммо азбаски Zone 2 танҳо ду намунаи таркибиро дар бар мегирад ва ин арзиши баланд ба як нуқтаи ягона тааллуқ дорад, 110 mg kg⁻¹ ҳамчун сатҳи хоси фосфор барои тамоми Zone 2 қабул намешавад. Манбаъ умумисозии hotspot-ро бе намунагирии иловагӣ ба таври равшан маҳдуд мекунад.

Калий

Барои K-и мубодилашаванда миёнаи Zone 1 0.28 ± 0.069 ва миёнаи Zone 2 0.71 ± 0.692 meq (100 g)⁻¹ буд. Самт ҳамон аст, ки барои фосфор: Zone 2 баландтар аст.

Моддаи органикӣ ва нитрогени умумӣ

Моддаи органикӣ дар Zone 1 %2.20 ± 0.374 ва дар Zone 2 %2.50 ± 0.707 мебошад. N-и умумӣ мутаносибан 1.022 ± 0.195 ва 1.395 ± 0.572 mg g⁻¹ дода шудааст.

Ин фарқиятҳо ба андозаи P калон нестанд. Манбаъ низ моддаи органикиро сабаби ягонаи фарқиятҳои минтақавии моддаҳои ғизоӣ намешуморад.

Оҳан, руҳ ва манган

DTPA-extractable Fe дар Zone 2 112.0 mg kg⁻¹ ва дар Zone 1 37.37 mg kg⁻¹ аст. Ин фарқи самтии тақрибан секарата дар манбаъ ҳамчун натиҷае баррасӣ шудааст, ки метавонад бо moisture regime ё organic matter dynamics мувофиқ бошад.

Аммо дар таҳқиқот soil moisture, water-table depth, drainage ё redox potential мустақиман чен нашудаанд. Аз ин рӯ, хулоса баровардан мумкин нест, ки арзиши баландтари Fe waterlogging-и даврӣ ё равандҳои redox-ро исбот мекунад.

Барои Zn миёнаи Zone 1 0.56 mg kg⁻¹ ва миёнаи Zone 2 2.79 mg kg⁻¹ аст. Манбаъ қайд мекунад, ки арзишҳои DTPA-Zn тақрибан 0.5–1.0 mg kg⁻¹ дар баъзе заминаҳо метавонанд ба ҳадди поёнии кофӣ наздик шумурда шаванд ва Zone 1 метавонад барои Zn availability-и эҳтимолан маргиналӣ арзёбии иловагӣ талаб кунад.

Манган бар хилофи се нишондиҳандаи дигари микро/ғизоӣ дар самти дигар тағйир ёфт: дар Zone 1 19.0 mg kg⁻¹ ва дар Zone 2 11.5 mg kg⁻¹. Манбаъ инро мушоҳидае мешуморад, ки метавонад бо фарқиятҳои aeration ё moisture мувофиқ бошад, аммо механизми мустақимро даъво намекунад.

pH ва EC

pH дар ду минтақа қариб яксон аст: Zone 1 = 6.15, Zone 2 = 6.20. Аз ин рӯ, манбаъ шарҳ додани фарқиятҳои P, K, Fe ва Zn-ро танҳо бо градиенти pH эҳтимолӣ намешуморад.

EC дар сатҳи 0.54 ва 0.66 mmhos cm⁻¹ аст ва манбаъ salinity-ро confounding factor-и асосӣ намешуморад.

Текстураи хок

Figure 4 чӣ гуна бояд тафсир шавад?

Figure 4 тақсимоти Olsen-P ва моддаи органикиро аз рӯи fuzzy cluster-ҳо бо ду boxplot-и алоҳида нишон медиҳад. Дар панели фосфор фарқи байни Zone 1 ва Zone 2 нисбат ба панели моддаи органикӣ хеле равшантар аст.

Бо вуҷуди ин, намуди визуалии boxplot набояд ҳамчун мустақил аз шумораи намунаҳо тафсир шавад. Азбаски Zone 2 танҳо ду намунаи таркибиро дар бар мегирад, расм набояд мисли тақсимоти калони тасдиқшудаи популятсия шарҳ дода шавад. Далели асосии манбаъ андозаи фарқи самтӣ ва мувофиқати он бо дигар параметрҳои ғизоӣ мебошад.

Оё Ду Минтақаи Моҳвораӣ Метавонанд Бевосита барои Дорухати Нуриҳо Истифода Шаванд?

Не. Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки Zone 1 ва Zone 2 минтақаҳои иктишофии идоракунӣ мебошанд, ки метавонанд таҳқиқоти иловагии саҳроиро роҳнамоӣ кунанд; аз сабаби танҳо шаш намунаи таркибӣ, узвиятҳои гумшудаи sample-level FCM, набудани меъёрҳои formal cluster-validity ва омилҳои ченнашудаи саҳроӣ, ин харита системаи тасдиқшудаи қабули қарор нест, ки миқдори нуриҳоро мустақиман муайян кунад.

Тафсири эҳтимолии идоракунӣ барои Zone 2

Агар арзишҳои баланди Olsen-P ва exchangeable K бо намунагирии иловагӣ тасдиқ шаванд, дар баъзе қисматҳои Zone 2 maintenance-level nutrient management метавонад кофӣ бошад.

Аммо қарор дар бораи кам кардан ё қатъ намудани истифодаи фосфор набояд танҳо аз харитаи ҳамин таҳқиқот бароварда шавад. Манбаъ зарурати regional agronomic thresholds, environmental-risk assessment ва repeated soil testing-ро қайд мекунад.

Тафсири эҳтимолии идоракунӣ барои Zone 1

Арзишҳои пасттари P, K ва Zn дар Zone 1 метавонанд арзёбии ҳадафноки corrective management-ро талаб кунанд.

Меъёри воқеии истифода боз ҳам набояд аз ҳамин маҷмӯи маълумот ҳисоб карда шавад. Local fertilizer guidelines, crop nutrient removal estimates, шумораи бештари намунаҳои хок ва агар имкон бошад yield ё biomass monitoring заруранд.

Чаро робитаи сабабӣ муқаррар карда намешавад?

Он ки Zone 2 ҳам vegetation indices-и баландтар ва ҳам бисёр арзишҳои ғизоии баландтар дорад, робитаи мустақими сабабиро байни онҳо исбот намекунад.

Тағйирёбандаҳои асосие, ки метавонанд ба инъикоси канопӣ таъсир расонанд ва дар ин таҳқиқот пурра назорат нашудаанд, инҳоянд:

• irrigation uniformity,
• recent cutting history,
• stand density,
• weed competition,
• pest and disease pressure,
• soil compaction,
• localized drainage,
• historical fertilizer ё manure application.

Аз ин рӯ, харитаи Sentinel-2 “харитаи фосфори хок” нест. Маълумоти спектралӣ вокуниши аз дур ченшавандаи канопии растаниро ба таъсири якҷояи хок, об, идоракунӣ ва стрессҳои биологӣ ифода мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки маълумоти ройгони Sentinel-2 ва FCM метавонанд дар майдони хурди юнучқа ду минтақаи иктишофии аз ҷиҳати фазоӣ ҷудошударо ба вуҷуд оранд.

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки ин ду минтақаи спектралӣ дар намунаҳои маҳдуди мавҷудаи хок махсусан аз рӯи P, K, Fe ва Zn бо фарқиятҳои равшани самтӣ мувофиқанд.

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки ҷараёни кори камхарҷ ва кушодаасос метавонад ҳамчун равиши муфиди screening барои муайян кардани минтақаҳое истифода шавад, ки дар онҳо follow-up sampling-и зичтар анҷом дода мешавад.

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки мафҳуми fuzzy membership барои ифодаи градиентҳои кишоварзӣ аз ҷиҳати консептуалӣ мувофиқ аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки танҳо шаш намунаи хок барои ҳамаи таҳқиқоти management-zone кофӣ аст.

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки k = 2 бо formal cluster-validity analysis ҳамчун ҳалли оптималӣ тасдиқ шудааст.

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки FCM аз k-means, hierarchical clustering ё дигар алгоритмҳо беҳтар аст.

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки индексҳои Sentinel-2 консентратсияи P, K, Fe ё Zn-и хокро мустақиман чен мекунанд.

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки pattern-и NDWI ченаки мустақими намии хок ё дренаж аст.

Таҳқиқот барои Zone 1 ё Zone 2 меъёрҳои дақиқи истифодаи нуриҳоро намедиҳад.

Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки натиҷаҳоро бе тасдиқ ба дигар майдонҳо, зироатҳо ё минтақаҳо умумӣ кардан мумкин аст.

Маҳдудиятҳои асосӣ

Таҳқиқоти оянда

Манбаъ барои оянда soil sampling-и зичтар ва такрорӣ, нигоҳ доштани арзишҳои spectral-index ва membership дар сатҳи намуна, formal cluster diagnostics, multi-season Sentinel-2 time series, yield/biomass monitoring, direct soil-moisture measurements, drainage observations, redox indicators ва маълумоти топографии дорои қобилияти баландтарро пешниҳод мекунад.

Муқоисаи систематикии FCM бо алтернативаҳо ба монанди k-means ва hierarchical clustering дар ҳамон маълумот низ қадами муҳими навбатӣ мебошад.

Барои умумисозии таҳқиқот ба дигар майдонҳо ва шароитҳо multi-site validation зарур аст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Integrated Management Zone Delineation in Small-Scale Precision Agriculture Using Multi-Spectral Satellite Imagery and Fuzzy C-Means Clustering

Муаллифон: Dimitrios Triantakonstantis; Dionysios Faltsetas; Despoina Vlachaki; Ioannis Sebos; Frank A. Coutelieris; Nikos Koutsias

Муаллифи масъул: Dimitrios Triantakonstantis

Муассисаҳо: Department of Sustainable Agriculture, University of Patras; Department of Forestry and Management of the Environment and Natural Resources, Democritus University of Thrace; School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens.

Маҷалла: AI and Precision Agriculture

Ношир: MDPI

Ҷилд / Шумора / Мақола: 1 / 1 / 3

DOI: 10.3390/aipa1010003

Санаҳо: Гирифта шуд: 25 май 2026; бозбинӣ шуд: 24 август 2026; қабул шуд: 31 август 2026; нашр шуд: 3 сентябр 2026.

Навъи манбаъ: Article; таҳқиқоти воқеии саҳроӣ, зондкунии дурдасти бисёрспектрии моҳворавӣ, unsupervised fuzzy clustering, намунагирии ҳадафноки хок ва таҳлили лабораторӣ.

Доварӣ: AI and Precision Agriculture маҷаллаи байналмилалии дорои баррасии ҳамтоён ва дастрасии кушода мебошад, ки аз ҷониби MDPI нашр мешавад.

Иҷозатнома: PDF иҷозатномаи Creative Commons Attribution (CC BY)-ро нишон медиҳад. Сиёсати расмии иҷозатномадиҳии AIPA барои мақолаҳои маҷалла CC BY 4.0-ро нишон медиҳад.

Минтақаи таҳқиқот: Etoloakarnania Prefecture, Юнони Ғарбӣ; маркази тахминӣ 38.795° N, 20.852° E; майдони тиҷоратии юнучқаи 8 ha.

Маълумоти моҳворавӣ: Sentinel-2A/B Level-2A Bottom-of-Atmosphere; тасвири асосӣ 26 апрели 2022; tile T34SDJ.

Бандҳои спектралӣ: B2 Blue, B4 Red, B8 Near Infrared, B11 Shortwave Infrared.

Индексҳои спектралӣ: NDVI, SAVI, EVI, NDWI.

Resampling: B11 аз 20 m ба grid-и умумии 10 m бо bilinear interpolation аз нав намунагирӣ шудааст.

Пешкоркард: Чор raster-и индексӣ пеш аз FCM бо z-score стандарт шудаанд.

Кластеркунӣ: Fuzzy C-Means; QGIS тавассути SAGA GIS; m = 2.0; k = 2.

Параметрҳои гумшудаи reproducibility: Stopping criterion, convergence threshold ва maximum iteration аз ҷараёни аслии кор боэътимод барқарор карда нашудаанд.

Вазъи cluster-validation: Арзишҳои Elbow, Silhouette ва Davies–Bouldin нигоҳ дошта нашудаанд. Ҳалли ду-zone ҳамчун ҳалли оптималии бо formal cluster validity тасдиқшуда пешниҳод намешавад.

Намунагирии хок: Шаш намунаи таркибии геореференсияшуда; Zone 1 = 4, Zone 2 = 2; чуқурӣ 0–30 cm; GPS тақрибан ±3–5 m.

Сохтори намунаи таркибӣ: Як нуқтаи марказӣ ва се нуқтаи канорӣ бо фосилаи баробар дар доираи радиусаш 2 m, дар маҷмӯъ чор зернамуна.

Усулҳои лабораторӣ: Bouyoucos hydrometer; pH 1:2.5 soil-to-water; Walkley–Black; Olsen-P; 1 M ammonium acetate pH 7.0; DTPA extraction; atomic absorption spectroscopy.

Равиши оморӣ: Аз сабаби намунаи хурд асосан таҳлили тавсифӣ; миёна ва инҳирофи стандартӣ. Натиҷаҳои formal test ҳамчун далели қатъӣ истифода нашудаанд.

Натиҷаи асосӣ: Дар Zone 2 миёнаҳои P, K, OM, total N, Fe ва Zn баландтаранд; Mn дар Zone 1 баландтар аст; pH ва EC байни минтақаҳо асосан монанданд.

Маблағгузорӣ: European Union LIFE Program, Project 101212908—LIFE24-GIC-EL-LIFE LULUCF ATLAS.

Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки маълумоти хоми дастгиркунандаи натиҷаҳо аз муаллифон бо дархост дастрас карда мешавад.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон ихтилофи манфиатҳо надоштанашонро эълом кардаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия: Dimitrios Triantakonstantis ва Dionysios Faltsetas. Усул: Dimitrios Triantakonstantis ва Dionysios Faltsetas. Нармафзор ва тасдиқ: Dimitrios Triantakonstantis. Таҳлили formal ва курацияи маълумот: Dimitrios Triantakonstantis ва Dionysios Faltsetas. Таҳқиқот, захираҳо, визуализатсия ва машварат: Dimitrios Triantakonstantis. Лоиҳаи аввал: Dimitrios Triantakonstantis ва Dionysios Faltsetas. Бозбинӣ ва таҳрир: ҳамаи муаллифон. Идоракунии лоиҳа ва ҷалби маблағ: Dimitrios Triantakonstantis, Despoina Vlachaki ва Ioannis Sebos.

Маҳдудияти асосии такрорпазирӣ: Нигоҳ дошта нашудани баъзе параметрҳои кори FCM, холҳои sample-level membership ва арзишҳои индексҳои спектралӣ дар нуқтаҳои намунагирӣ такрори пурраи ҷараёни аслии кор ва гузаронидани point-level validation-и мустақимро маҳдуд мекунад.

Ҳадди асосии тафсири илмӣ: Таҳқиқот потенсиали равиши Sentinel-2 + FCM-ро барои сохтани минтақаҳои ибтидоие, ки дар ин майдони мушаххас метавонанд аз ҷиҳати агрономӣ маънодор бошанд, дастгирӣ мекунад; аммо он тасдиқ намекунад, ки ин минтақаҳо барои дорухатҳои дақиқи ғизоӣ санҷида шудаанд ё метавонанд мустақиман ба дигар майдонҳо умумӣ карда шаванд.