Vegetatie-indices

Home   >   Kennis  >  Vegetatie-indices

Vegetatie-indices voor precisiebemesting

Satellietbeelden zijn een belangrijke bron van informatie over de gewasstatus. Dergelijke beelden kunnen worden verkregen van verschillende satellieten, bijvoorbeeld NOAA, Sentinel-2, Landsat en SPOT. Deze satellieten verschillen in de spatiale resolutie van de beelden en de frequentie van aardobservaties. De Sentinel-2-satelliet in het bijzonder levert beelden met een hoge ruimtelijke resolutie (10×10 m²), brengt regelmatig dezelfde locatie in beeld (elke 5 dagen) en de beelden zijn vrij toegankelijk. Bovendien bieden satellieten ons meer dan alleen “foto’s van op grote hoogte”. Uit hun metingen van gereflecteerd licht bij verschillende golflengten kunnen aanvullende vegetatie-indices worden berekend, wat hun waardevol maakt voor precisiebemesting. Sinds 2016 zijn de Sentinel-2-beelden vrij beschikbaar voor Vlaamse velden, bijvoorbeeld op het platform WatchITGrow (https://watchitgrow.be/nl). Dit biedt de mogelijkheid om het verband tussen de vegetatie-indices, opbrengst, weersomstandigheden en bodemeigenschappen na te gaan.

Vegetatie-indices verkregen uit satellietbeelden geven informatie over de gewasgroei, groenheid en stikstofstatus van de planten. Voor veel gewassen zijn deze indices goed gecorreleerd met de gewasbiomassa en de opbrengst. Daarom spelen ze een belangrijke rol bij de praktische toepassing van precisiebemesting, meer bepaald bij het afbakenen van managementzones binnen een veld, en kunnen ze nuttig zijn voor het bepalen van de stikstofdosering bij variabele bemesting.

Groenheidsindices

Een van de meest gebruikte indices in de landbouw is de Normalized Difference Vegetation Index of kortweg NDVI, een maat voor de groenheid van het gewas (~chlorofylgehalte). Het geeft de gezondheidsstatus van het gewas in het veld weer op basis van lichtreflectie in bepaalde spectrale banden. NDVI-kaarten geven informatie over de variabiliteit binnen het veld tijdens de gewasontwikkeling en helpen bij het identificeren van wederkerende patronen van betere en minder goed presterende zones in het veld. Een ander voorbeeld van een groenheidsindex is FAPAR, de fractie van geabsorbeerde fotosynthetisch actieve straling. Deze parameter is het meest geschikt voor groene en levende fotosynthetiserende weefsels in een bladerdak.

De variatie waargenomen in vegetatie-indexkaarten wordt vaak bevestigd door kaarten van de elektrische geleidbaarheid (EC) van de bodem, verkregen met een bodemscanner. NDVI-kaarten tijdens de droogste periode van het seizoen tonen bijvoorbeeld vergelijkbare ruimtelijke patronen als EC-kaarten (Fig. 1). Kaarten van elektrische geleidbaarheid vereisen echter een aanvullende interpretatie, aangezien deze parameter beïnvloed wordt door een samenspel van verschillende factoren, waaronder bodemtextuur, vocht, verdichting, hoeveelheid nutriënten en het organische koolstofgehalte. Hoge EC-waarden zijn daardoor niet altijd een indicatie voor een zone met een hoger opbrengstpotentieel. NDVI-waarden zijn daarentegen directer gelinkt aan de groenheid en productiviteit van de zones. Voor sommige knolgewassen (aardappelen, bieten) is de groenheidsindex echter een minder goede indicator, omdat de status van het bovengronds plantendeel niet altijd representatief is voor de hoeveelheid en kwaliteit van de knollen. Bovendien kan een verzadiging van de vegetatie-index optreden wanneer de hoeveelheid bladpigmenten (chlorofyl) hoog is en het bladerdek gesloten is (NDVI bevat geen informatie over de gewashoogte).

Fig. 1. Elektrische geleidbaarheid (dS/m) gescand met de SoilXplorer (0-25 cm) en NDVI kaart op 27/07/2018 van het proefveld in Kortenaken.

Niettegenstaande het nut van vegetatie-indices, zijn er ook enkele uitdagingen bij het gebruik ervan voor precisiebemestingsdoeleinden. Zo kunnen de satellietbeelden enkel gebruikt worden bij wolkenloze waarnemingen. Bovendien worden de verschillende delen van een perceel niet altijd gelijktijdig geoogst, wat de interpretatie van beter en minder goed presterende zones beïnvloedt.

In plaats van NDVI- of FAPAR-waarden op een bepaald moment te gebruiken, kunnen ook kaarten gebruikt worden die de geaccumuleerde groenheid over het hele groeiseizoen integreren. Zo is de cumulatieve NDVI een weergave van de NDVI die gedurende het hele groeiseizoen is opgebouwd. Deze integrerende groenheidsparameter kan gebruikt worden om de aanwezigheid van zones binnen een perceel in de natte en droge jaren te identificeren en om hun stabiliteit doorheen de tijd te beoordelen. Het is belangrijk om de ontwikkeling van NDVI in zowel droge als natte jaren te vergelijken om betere inzichten te krijgen in de gewasprestaties in deze periodes (Fig. 2).

Fig. 2. NDVI-kaart op 11/08/2018 van het proefveld in Veerle, met ligging van de managementzones en het NDVI-verloop in de beide zones in een droog jaar (2018) en een nat jaar (2021).

Vegetatie-indexkaarten voor precisiebemesting

Een NDVI-kaart gemaakt net voor het moment van bemesting wordt vaak voorgesteld om de delen van het veld met een lagere groenheid te identificeren en het veronderstelde gebrek aan voedingsstoffen in die zones te compenseren. In veel gevallen wordt er echter in het voorjaar bemest voordat de gewassen zich ontwikkeld hebben, waardoor de verschillen in groenheid nog niet zichtbaar zijn op dat moment. Dit maakt het moeilijk om de NDVI-kaart van één bepaalde dag te selecteren voor het berekenen van de bemestingsdosis. Daarom kunnen integrerende kaarten die de accumulatie van groenheid binnen het groeiseizoen weergeven, een waardevol alternatief zijn. Voor Vlaanderen biedt het Watchitgrow-platform (https://watchitgrow.be/nl) dergelijke informatie aan in de vorm van opbrengstpotentieelkaarten (Fig.3).

Fig 3. Opbrengstpotentieelkaarten voor het proefveld in Diest (2016-2022).

Deze kaarten kunnen worden gebruikt voor het identificeren van temporeel stabiele zones binnen een veld en bij het bepalen van de bijbehorende dosering van voedingsstoffen. De gebruiker kan de bemestingsstrategie selecteren: meer of minder (kunst)mest toedienen in de zones met een lager opbrengstpotentieel.