Examining the Sensitivity of Satellite-Derived Vegetation Indices to Plant Drought Stress in Grasslands in Poland
Type
Journal article
Language
English
Date issued
2024
Author
Faculty
Wydział Rolnictwa, Ogrodnictwa i Biotechnologii
PBN discipline
agriculture and horticulture
Journal
Plants
ISSN
2223-7747
Web address
Volume
13
Number
16
Pages from-to
art. 2319
Abstract (PL)
W badaniach nacisk położono na ocenę, w jaki sposób indeksy wegetacyjne pochodzące z satelitów reagują na stres suszy, charakteryzujący się obserwacjami meteorologicznymi. Celem badań było zrozumienie dynamiki roślinności łąkowej i ocena wpływu suszy w regionach wielkopolskim (PL41) i podlaskim (PL84) w Polsce. Przebadano przestrzenne i czasowe charakterystyki dynamiki wegetacji na użytkach zielonych w odniesieniu do występowania suszy w latach 2020–2023. Do analizy wskaźników wegetacyjnych, w tym NDVI, NDII, NDWI i NDDI, w odpowiedzi na suszę, charakteryzujących się parametrem meteorologicznym współczynnikiem hydrotermalnym Selyaninowa (HTC), wraz z naziemnymi pomiarami wilgotności gleby (SM). Spośród badanych wskaźników roślinności NDDI wykazał najsilniejsze korelacje z HTC przy r = −0,75, R2 = 0,56, RMSE = 1,58 i SM przy r = −0,82, R2 = 0,67 i RMSE = 16,33. Wyniki wskazały na nasilenie suszy w 2023 r. na obiektach użytków zielonych w Wielkopolsce. Przestrzenno-czasowa analiza NDDI wykazała, że około 50% pól było zagrożonych suszą w pierwszych dekadach sezonu wegetacyjnego w 2023 r. Warunki suszy nasiliły się, zwłaszcza w zachodniej Polsce, podczas gdy użytki zielone w północno-wschodniej Polsce wykazały odporność na suszę. Wyniki te dostarczają cennych spostrzeżeń indywidualnym rolnikom za pośrednictwem aplikacji internetowych i mobilnych, pomagając w opracowaniu strategii łagodzenia negatywnych skutków suszy na użytkach zielonych, a tym samym zmniejszania związanych z nią strat.
Abstract (EN)
In this study, the emphasis is on assessing how satellite-derived vegetation indices respond to drought stress characterized by meteorological observations. This study aimed to understand the dynamics of grassland vegetation and assess the impact of drought in theWielkopolskie (PL41) and Podlaskie (PL84) regions of Poland. Spatial and temporal characteristics of grassland dynamics regarding drought occurrences from 2020 to 2023 were examined. Pearson correlation coefficients with standard errors were used to analyze vegetation indices, including NDVI, NDII, NDWI, and NDDI, in response to drought, characterized by the meteorological parameter the Hydrothermal Coefficient of Selyaninov (HTC), along with ground-based soil moisture measurements (SM). Among the vegetation indices studied, NDDI showed the strongest correlations with HTC at r = −0.75, R2 = 0.56, RMSE = 1.58, and SM at r = −0.82, R2 = 0.67, and RMSE = 16.33. The results indicated drought severity in 2023 within grassland fields inWielkopolskie. Spatial–temporal analysis of NDDI revealed that approximately 50% of fields were at risk of drought during the initial decades of the growing season in 2023. Drought conditions intensified, notably in western Poland, while grasslands in northeastern Poland showed resilience to drought. These findings provide valuable insights for individual farmers through web and mobile applications, assisting in the development of strategies to mitigate the adverse effects of drought on grasslands and thereby reduce associated losses.
License
CC-BY - Attribution
CC-BY - Attribution Open access date
August 20, 2024