view in publisher's site

Remotely-sensed assessment of the impact of century-old biochar on chicory crop growth using high-resolution UAV-based imagery

Highlights•Century-old biochar enrichment in soil increases crop canopy cover derived from UAV.•Thermal imagery shows an increase of crop stress in century-old biochar rich soils.•Biochar has a negative influence on plant greenness over the maturity period.AbstractIn recent years, special attention has been given to the long-term effects of biochar on the performance of agro-ecosystems owing to its potential for improving soil fertility, harvested crop yields, and aboveground biomass production. The present experiment was set up to identify the effects on soil-plant systems of biochar produced more than 150 years ago in charcoal mound kiln sites in Wallonia (Belgium). Although the impacts of biochar on soil-plant systems are being increasingly discussed, a detailed monitoring of the crop dynamics throughout the growing season has not yet been well addressed. At present there is considerable interest in applying remote sensing for crop growth monitoring in order to improve sustainable agricultural practices. However, studies using high-resolution remote sensing data to focus on century-old biochar effects are not yet available. For the first time, the impacts of century-old biochar on crop growth were investigated at canopy level using high-resolution airborne remote sensing data over a cultivated field. High-resolution RGB, multispectral and thermal sensors mounted on unmanned aerial vehicles (UAVs) were used to generate high frequency remote sensing information on the crop dynamics. UAVs were flown over 11 century-old charcoal-enriched soil patches and the adjacent reference soils of a chicory field. We retrieved crucial crop parameters such as canopy cover, vegetation indices and crop water stress from the UAV imageries. In addition, our study also provides in-situ measurements of soil properties and crop traits. Both UAV-based RGB imagery and in-situ measurements demonstrated that the presence of century-old biochar significantly improved chicory canopy cover, with greater leaf lengths in biochar patches. Weighted difference vegetation index imagery showed a negative influence of biochar presence on plant greenness at the end of the growing season. Chicory crop stress was significantly increased by biochar presence, whereas the harvested crop yield was not affected. The main significant variations observed between reference and century-old biochar patches using in situ measurements of crop traits concerned leaf length. Hence, the output from the present study will be of great interest to help developing climate-smart agriculture practices allowing for adaptation and mitigation to climate.

ارزیابی به‌یادماندنی تاثیر بیوشارای قرن بر رشد محصولات کاسنی با استفاده از تصاویر مبتنی بر پهپاد بدون سرنشین مافوق صوت

غنی‌سازی کود زیستی قرن قدیم در خاک، پوشش تاجی محصولات تولید شده از پهپاد بدون سرنشین را افزایش می‌دهد. تصاویر گرمایی افزایش تنش محصول را در خاک‌های غنی از بیوچار قرن نشان می‌دهد. در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای به اثرات طولانی‌مدت بیوچار بر عملکرد اکوسیستم‌های کشاورزی به دلیل پتانسیل آن برای بهبود حاصلخیزی خاک، تولید محصول برداشت‌شده و تولید زیست توده در سطح زمین شده‌است. این آزمایش به منظور شناسایی اثرات آن بر سیستم‌های خاک - گیاهی بیوچار که بیش از ۱۵۰ سال پیش در کوره ذغالی در والونیا (بلژیک)تولید شده بود، انجام شد. اگرچه اثرات بیوچار بر سیستم‌های خاک - گیاه به طور فزاینده‌ای مورد بحث قرار گرفته‌است، اما هنوز به خوبی به بررسی دقیق دینامیک محصولات در طول فصل رشد پرداخته نشده است. در حال حاضر علاقه زیادی به استفاده از سنجش از دور برای پایش رشد محصول به منظور بهبود روش‌های کشاورزی پایدار وجود دارد. با این حال، مطالعاتی که از داده‌های سنجش از دور با قدرت تفکیک بالا برای تمرکز بر روی اثرات بیوچار قرن گذشته استفاده می‌کنند، هنوز در دسترس نیستند. برای اولین بار، اثرات بیوچار قرن قدیمی بر رشد محصولات در سطح تاج پوشش با استفاده از داده‌های سنجش از دور هوابرد با وضوح بالا در یک مزرعه کشت شده مورد بررسی قرار گرفت. سنسورهای چند طیفی و حرارتی با وضوح بالا که بر روی وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین نصب شده‌اند برای تولید اطلاعات سنجش از دور فرکانس بالا در مورد حرکت محصول مورد استفاده قرار گرفتند. هواپیماهای بدون سرنشین بیش از ۱۱ سال خاک آلوده به ذغال‌چوب و خاک مرجع مجاور آن در یک زمین کاسنی پرواز کردند. ما پارامترهای گیاهی حیاتی مانند پوشش تاجی، شاخص‌های گیاهی و تنش آبی را از تصاویر پهپاد بدون سرنشین استخراج کردیم. علاوه بر این، مطالعه ما اندازه‌گیری در محل ویژگی‌های خاک و ویژگی‌های محصول را نیز فراهم می‌کند. هر دو تصویر آر جی بی مبتنی بر پهپاد بدون سرنشین و اندازه‌گیری در محل نشان داد که حضور بیوخار قرن به طور قابل‌توجهی پوشش تاجی کاسنی را با طول برگ بیشتر در لکه‌های بیوخار بهبود می‌بخشد. تصویر شاخص پوشش گیاهی با اختلاف وزنی نشان‌دهنده تاثیر منفی حضور بیوخار بر سبزینگی گیاهان در پایان فصل رشد بود. تنش محصول چیکوری به طور قابل‌توجهی با حضور بیوخار افزایش یافت، در حالی که محصول برداشت‌شده تحت‌تاثیر قرار نگرفت. تغییرات مهم اصلی بین تکه‌های بیوخار مرجع و قدیمی با استفاده از اندازه‌گیری در محل ویژگی‌های محصول مربوط به طول برگ مشاهده شد. از این رو، خروجی مطالعه حاضر علاقه زیادی به کمک به توسعه روش‌های کشاورزی هوشمند آب و هوا خواهد داشت که اجازه سازگاری و کاهش آب و هوا را می‌دهد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • ترجمه مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • ترجمه مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • مقاله Earth-Surface Processes
  • ترجمه مقاله Earth-Surface Processes
  • مقاله فرایندهای سطح زمین
  • ترجمه مقاله فرایندهای سطح زمین
  • مقاله Global and Planetary Change
  • ترجمه مقاله Global and Planetary Change
  • مقاله تغییر جهانی و سیاره‌ای
  • ترجمه مقاله تغییر جهانی و سیاره‌ای
  • مقاله Computers in Earth Sciences
  • ترجمه مقاله Computers in Earth Sciences
  • مقاله کامپیوتر در علوم زمین
  • ترجمه مقاله کامپیوتر در علوم زمین
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.