Vegetationsindizes: Was, wie und wann 

Möglicherweise haben Sie schon einmal von Vegetationsindizes (VI) im Zusammenhang mit digitaler Landwirtschaft gehört. Worum handelt es sich hierbei? Wie und wann werden sie verwendet? Antworten auf diese Fragen finden Sie in diesem Artikel! 

Was sind Vegetationsindizes? 

Vegetationsindizes werden aus einer Kombination von zwei oder mehr Reflektanzbändern auf Satellitenbildern berechnet.

Was sind Reflektanzbänder? Als Erstes muss man verstehen, wie das menschliche Auge Farben wahrnimmt. Warum sehen Ozeane blau, Blätter grün usw. aus? Grundsätzlich reflektiert nämlich alles auf der Erde das Licht, das aus Lichtenergie mit unterschiedlichen Wellenlängen besteht. Einige dieser Wellenlängen sind für das menschliche Auge in Form von Farben wahrnehmbar.  Andere Wellenlängen können von einigen Tieren, Kameras oder speziellen Sensoren gesehen werden.    So sind zum Beispiel Satelliten mit diesen Sensoren ausgestattet und können über Reflektanzbänder bestimmte Wellenlängen erfassen. 

Die Bänder im ersten Abschnitt liegen im sichtbaren Wellenlängenbereich (RGB: Rot, Grün und Blau) und liefern Informationen über die Pigmentierung der Blätter, die zur Bestimmung des Wachstumsstadiums einer Kulturpflanze nützlich sind und einen grundlegenden Indikator für die Gesundheit der Pfanze darstellen können.

Die Nahinfrarot-Wellenlängen (NIR) im zweiten Abschnitt sind eine hervorragende Möglichkeit, gesunde Pflanzen zu identifizieren, indem sie Chlorophyll erkennen, das eine genauere Darstellung der Produktivität der Pflanze ist.

Die kurzwelligen Infrarotbänder (dritter Abschnitt) liefern Informationen über den Wassergehalt der Pflanzen sowie über die biochemischen Bestandteile in den Blättern.

Der wichtigste Vegetationsindex: Normalisierter differenzierter Vegetationsindex (NDVI)  

Seit über 30 Jahren ist der Normalisierte differenzierte Vegetationsindex (NDVI) der Referenzindex in der Landwirtschaft. Dieser Index kombiniert Bänder im sichtbaren und nahen Infrarotbereich, um Informationen über die Dichte und das Grün der Pflanze zu liefern. Der NDVI ist ein hervorragender Ausgangspunkt für die Beurteilung der Pflanze während der Vegetationsperiode und daher der Referenzvegetationsindex für viele Nutzer in der Landwirtschaft.

Ältere Satelliten zeichneten den NDVI mit einer Auflösung von 30 Metern auf, neuere Satelliten mit einer Auflösung von 10 Metern. In den letzten Jahren gab es einen Wettlauf um die Bereitstellung von NDVI-Karten mit der höchstmöglichen Auflösung, als ob dies die einzige Lösung wäre. Allerdings ist dies nicht zwangsläufig der Fall. Mit einer höheren Auflösung erhält man sicherlich genauere Informationen. Statt jedoch zu versuchen, mit dem gleichen Index mehr zu sehen, indem man vergrößert, sollte man vielleicht nicht das Messinstrument wechseln? Je nach Anwendung gibt es noch weitere Indizes, die möglicherweise besser geeignet sind.

Ein breites Spektrum an Vegetationsindizes 

Im Folgenden wird eine Auswahl von Vegetationsindizes (VIs) vorgestellt, die für die heutige Landwirtschaft von Bedeutung sind. Sie werden in zwei Kategorien eingeteilt: Vegetationsindizes für die Leistung von Pflanzen und Vegetationsindizes für die Produktivität von Pflanzen.

Vegetationsindizes für Pflanzentrends

Diese Indizes geben Auskunft über den tatsächlichen physischen Zustand der Pflanzen, einschließlich Färbung, Dichte und Wassergehalt.

1. SAVI ( Soil Adjusted Vegetation Index): ähnelt dem NDVI, jedoch mit einem Bodenkorrekturfaktor. Nützlich für Kulturen mit begrenzter Bodenbedeckung (Obstgärten, Weinberge) oder für die frühen Wachstumsstadien.

2. EVI (Enhanced Vegetation Index): Bei Kulturen mit hoher Überdachungsdichte neigt der NDVI zur Sättigung. Der EVI ist für diese Art von Pflanzen oder für Wachstumsstadien am effektivsten.

3. LAI (Leaf Area Index): misst die Blattfläche pro Flächeneinheit. Der LAI überwacht nicht nur das Wachstum einer Pflanze, sondern steht auch im Zusammenhang mit der Pflanzenproduktivität, da die Blätter die für die Photosynthese wichtigen Chlorophyllpigmente enthalten. Der LAI wird häufig zur Ertragsvorhersage verwendet.

4. NDWI (Normalized Difference Water Index): misst den relativen Wassergehalt in den Blättern und liefert einen sehr klaren Indikator für den Grad des Wasserstresses in der Pflanze.

Vegetationsindizes für die Pflanzenproduktivität

Während Farbe und Dichte sicherlich mit der Produktivität zusammenhängen, sind die folgenden Indizes besser geeignet, den Ertrag zu schätzen und Informationen über den biochemischen Zustand der Pflanze zu liefern.

5. CHI (Chlorophyll Index): misst den Chlorophyllgehalt der Pflanze, der ein Indikator für den Nährstoffbedarf und den Ertrag ist.

6. NDRE (Normalised Difference Red Edge): die beste Methode zur Überwachung von Stickstoffstress in einer Kultur und zur Erstellung von Verordnungskarten.

7. NIRv (Near Infrared of Vegetation): ein Index, der das Vegetationssignal aus dem Satellitenbild weiter isoliert und mehr mit der Pflanzenproduktivität zu tun hat.

Wie und wann sind Vegetationsindizes zu verwenden?

Allein von den fast 250 Indizes, die von Sentinel-2, Europas meistgenutztem Erdbeobachtungssatelliten, zur Verfügung stehen, können mehr als 130 für die Überwachung der Vegetation nützlich sein. Welcher Index ist also für Ihren Betrieb am besten geeignet? Nun, das hängt von mehreren Faktoren ab. Zum Beispiel:

1. Um welche Kultur handelt es sich?

2. In welcher Phase befindet sich das Wachstum?

3. Noch wichtiger ist: Was wollen Sie über den Anbau verstehen?

In der xFarm finden Sie alle in diesem Artikel aufgeführten Vegetationsindizes und erhalten die für Ihren Betrieb am besten geeignete Lösung. Die Satellitendaten werden alle 5 Tage aktualisiert, so dass Sie Ihre Entscheidungen auf der Grundlage der aktuellsten Informationen treffen können. Sie können nicht nur Ihre Kulturen ständig überwachen, sondern auch die Vorteile der verschiedenen Anwendungen der Indizes nutzen, einschließlich der Erstellung von Verschreibungskarten direkt auf der Plattform.

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