Επίγεια υπερφασματική τηλεπισκόπηση για ανίχνευση ασθενειών σε φυτά καπνού.
Από RemoteSensing Wiki
Επίγεια υπερφασματική τηλεπισκόπηση για ανίχνευση ασθενειών σε φυτά καπνού.
Πρωτότυπος τίτλος: Ground based hyperspectral remote sensing for disease detection of tobacco plants.
Συγγραφείς: D. Krezhova1, B. Dikova2 and S. Maneva2 1. Bulgarian Academy of Sciences, Space Research and Technology Institute, BG - 1113 Sofia, Bulgaria 2. Institute of Soil Science, Agrotechnologies and Plant Protection, “N. Poushkarov”, BG - 1080 Sofia, Bulgarian Journal of Agricultural Science, 20 (No 5) 2014, 1142-1150 Agricultural Academy
Δημοσιεύθηκε: agrojournal.org
Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]
Θέμα και πεδίο μελέτης
Στη δημοσίευση αναγνωρίζεται η αξία της παρακολούθησης και της φυτοϋγειονομικής αξιολόγησης στον έλεγχο ασθενειών στις γεωργικές καλλιέργειες. Οι σύγχρονές πρακτικές για την καταπολέμηση των προσβολών από φυτικές ασθένειες χαρακτηρίζονται κυρίως από αδιάκριτο ψεκασμό με αγροχημικά στο χωράφι, το οποίο είναι μια δαπανηρή διαδικασία. Για την ελαχιστοποίηση των οικονομικών ζημιών και τη μείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης είναι απαραίτητο να αξιολογείται με ακρίβεια η ασθένεια των καλλιεργειών έτσι, ώστε τα μέτρα ελέγχου να εφαρμόζονται έγκαιρα και αποτελεσματικά στα μολυσμένα φυτά. Η αξιολόγηση των ασθενειών γίνονται με οπτικές παρατηρήσεις. Ωστόσο, με την πρόοδο της τεχνολογίας οι τεχνικές τηλεπισκόπησης έχουν χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση επιδημιών ασθενειών σε γεωργικές εκμεταλλεύσεις. Στην παρούσα εργασία έγινε χρήση της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση της ιογενούς ασθένειας του κηλιδωτού μαρασμού της τομάτας (TSWV) σε νεαρά φυτά καπνού. Το πείραμα διεξήχθη σε θερμοκήπιο του ινστιτούτου Ν.Poushkarov, του τμήματος φυτοπροστασίας Kostinbrad το 2014.
Μεθοδολογία
Όλα τα είδη πράσινης βλάστησης έχουν μοναδικά φασματικά χαρακτηριστικά κυρίως λόγω των χλωροφυλλών, καροτενοειδών και άλλων χρωστικών, καθώς και της περιεκτικότητας τους σε νερό. Η χλωροφύλλη απορροφά έντονα την ακτινοβολία στη κόκκινη και μπλέ περιοχή αλλά ανακλά στην πράσινη. Η εσωτερική δομή των υγιών φύλλων λειτουργεί ως εξαιρετικός ανακλαστήρας στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου (NIR). Η μέτρηση και η παρακολούθηση της ανάκλασης στο εγγύς υπέρυθρο είναι ένας τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες μπορούν να προσδιορίσουν πόσο υγιής ή όχι είναι μια βλάστηση. Συλλογή δεδομένων Τα δεδομένα της υπερφασματικής ανάκλασης συλλέχθηκαν από φρέσκα συλλεγμένα φύλλα με το φορητό φασματόμετρο οπτικών ινών USB2000 (Ocean.Optics, ΗΠΑ) στο φάσμα του ορατού και του εγγύς υπέρυθρου (450-850 nm) σε φασματική ανάλυση (μισό πλάτος) του 1,5 nm και διαστήματα μήκους κύματος 0,3 nm σε 1170 φασματικά κανάλια. Για τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκε εξειδικευμένο λογισμικό συλλογής και επεξεργασίας. Η εξακρίβωση της παρουσίας του ιού (TSWV) έγινε με την τεχνική DAS-ELISA. Αποτελέσματα Δέκα κανάλια σε βασικά μήκη κύματος επιλέχθηκαν για να συσχετίσουν τη φυσιολογική κατάσταση των φυτών με τη φασματική ανάκλαση του φύλλου. Τα κανάλια βρίσκονταν σε τέσσερις περιοχές του φάσματος: πράσινο (520-580nm), κόκκινο (640-680nm), άκρο του κόκκινου (680-720nm) και NIR (720-770nm). Τη 14η μέρα μετά τη μόλυνση διαπιστώθηκε: • Οι διαφορές στη φασματική ανάκλαση των φύλλων με συμπτώματα είναι υψηλές στις πράσινες, κόκκινες και ΝIR φασματικές περιοχές σε σχέση με τον μάρτυρα. • Στο κόκκινο άκρο παρατηρήθηκε μετατόπιση των τιμών SRC σε μικρότερα μήκη κύματος. • Η SRC είναι ελαφρώς μειωμένη στις πράσινες και κόκκινες περιοχές στα φύλλα χωρίς συμπτώματα • Στη περιοχή ΝIR οι τιμές της SRC είναι υψηλότερες από το μάρτυρα. Την 20η μέρα μετά την μόλυνση διαπιστώθηκε: • Οι τιμές SRC των φύλλων με συμπτώματα είναι αυξημένες σε όλες τις φασματικές περιοχές έναντι του μάρτυρα. • Στο κόκκινο άκρο παρατηρήθηκε μια μετατόπιση των τιμών SRC των μολυσμένων φύλλων στα μικρότερα μήκη κύματος. • Για τα φύλλα χωρίς συμπτώματα η SRC μειώνεται στη πράσινη περιοχή και NIR. ]]
Συλλογή δεδομένων
Τα δεδομένα της υπερφασματικής ανάκλασης συλλέχθηκαν από φρέσκα συλλεγμένα φύλλα με το φορητό φασματόμετρο οπτικών ινών USB2000 (Ocean.Optics, ΗΠΑ) στο φάσμα του ορατού και του εγγύς υπέρυθρου (450-850 nm) σε φασματική ανάλυση (μισό πλάτος) του 1,5 nm και διαστήματα μήκους κύματος 0,3 nm σε 1170 φασματικά κανάλια. Για τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκε εξειδικευμένο λογισμικό συλλογής και επεξεργασίας. Η εξακρίβωση της παρουσίας του ιού (TSWV) έγινε με την τεχνική DAS-ELISA.
Αποτελέσματα
Δέκα κανάλια σε βασικά μήκη κύματος επιλέχθηκαν για να συσχετίσουν τη φυσιολογική κατάσταση των φυτών με τη φασματική ανάκλαση του φύλλου. Τα κανάλια βρίσκονταν σε τέσσερις περιοχές του φάσματος: πράσινο (520-580nm), κόκκινο (640-680nm), άκρο του κόκκινου (680-720nm) και NIR (720-770nm). Τη 14η μέρα μετά τη μόλυνση διαπιστώθηκε: • Οι διαφορές στη φασματική ανάκλαση των φύλλων με συμπτώματα είναι υψηλές στις πράσινες, κόκκινες και ΝIR φασματικές περιοχές σε σχέση με τον μάρτυρα. • Στο κόκκινο άκρο παρατηρήθηκε μετατόπιση των τιμών SRC σε μικρότερα μήκη κύματος. • Η SRC είναι ελαφρώς μειωμένη στις πράσινες και κόκκινες περιοχές στα φύλλα χωρίς συμπτώματα • Στη περιοχή ΝIR οι τιμές της SRC είναι υψηλότερες από το μάρτυρα. Την 20η μέρα μετά την μόλυνση διαπιστώθηκε: • Οι τιμές SRC των φύλλων με συμπτώματα είναι αυξημένες σε όλες τις φασματικές περιοχές έναντι του μάρτυρα. • Στο κόκκινο άκρο παρατηρήθηκε μια μετατόπιση των τιμών SRC των μολυσμένων φύλλων στα μικρότερα μήκη κύματος. • Για τα φύλλα χωρίς συμπτώματα η SRC μειώνεται στη πράσινη περιοχή και NIR.
