ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ ΦΥΤΩΝ
Από RemoteSensing Wiki
ΕΓΚΑΙΡΗ ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΑΣΘΕΝΕΙΩΝ ΦΥΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΣΗΣ
Εισαγωγή
Τα τελευταία χρόνια η τηλεπισκόπιση χρησιμοποιείται όλο και πιο συχνά στην παθολογία των φυτών. Αν και εμφανίζεται ως νέο πεδίο στην πραγματικότητα έχει χρησιμοποιηθεί πολύ στο παρελθόν ιδιαίτερα για τον έγκαιρο εντοπισμό ασθενειών φυτών μεγάλης καλλιέργειας όπως καλαμπόκι, ρύζι σιτηρά, σόγια κά. Ο λόγος που η τηλεπισκόπιση φάνηκε ιδιαίτερα χρήσιμη σε αυτή την κατηγορία φυτών είναι ακριβώς γιατί τα φυτά αυτά καλλιεργούνται σε τεράστιες εκτάσεις και είναι αδύνατος ο έγκαιρος εντοπισμός ασθενών με επίγειο έλεγχο. Βέβαια θα ήταν χρήσιμο να επισημάνουμε εδώ πως οι ασθένειες σε αυτά τα φυτά εξαπλώνονται και κατά συνέπεια εμφανίζονται με τη μορφή κηλίδων, γεγονός που καθιστά ευκολότερο τον εντοπισμό τους με τη βοήθεια της τηλεπισκόπισης. Υπό τη βασική της έννοια η τηλεπισκόπιση είναι η πρακτική της συγκέντρωσης των πληροφοριών για κάποιο αντικείμενο, από απόσταση. Πολλές εφαρμογές Τηλεπισκόπισης μετρούν κάποια μορφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, όπως η θερμότητα ή το φως. Συχνά, οι εικόνες λαμβάνονται από τα αεροσκάφη ή τους δορυφόρους, αλλά υπάρχουν επίσης και επίγειες εφαρμογές. Οι φωτογραφίες από ψηλά, σε συνεργασία με τους επίγειους ελέγχους στο πεδίο, επιτρέπουν την καλύτερη και ακριβέστερη ταυτοποίηση και αξιολόγηση των ασθενειών των φυτών. Είναι πολύ σημαντικό και πρέπει να τονιστεί πως οι φωτογραφίες από ψηλά μόνο μία ένδειξη για το είδος της ασθένειας μπορούν να μας προσφέρουν. Στη συνέχεια κατά τον επίγειο έλεγχο θα προχωρήσουμε σε περαιτέρω εργαστηριακή εξέταση των δειγμάτων η θα αποφανθούμε με βάση παθογνομονικά συμπτώματα για το είδος της ασθένειας που πλήττει την καλλιέργεια μας. Σε καμία λοιπόν περίπτωση δεν πρέπει να μεγεθύνουμε η να υποβαθμίσουμε το ρόλο της Τηλεπισκόπισης και της επίγειας παρακολούθησης. Συμπερασματικά λοιπόν θα λέγαμε πως με τη βοήθεια της Τηλεπισκόπισης εντοπίζουμε έγκαιρα τις ασθένειες στον αγρό αλλά πολύ περισσότερο μπορούμε να εκτιμήσουμε την έκταση της προσβεβλημένης περιοχής και στη συνέχεια με τον επίγειο έλεγχο να προσδιορίσουμε ακριβώς το είδος ασθένειας που απειλεί την παραγωγή μας και να δράσουμε κατά το δοκούν.
Ιστορία
Η πρώτη χρήση της αεροφωτογραφίας την παθολογία καλλιεργειών εμφανίζεται προς το τέλος της δεκαετίας του ΄20 στον πειραματικό γεωργικό σταθμό του κολεγίου του Τέξας. Οι πιλότοι του στρατού που σταματούσαν στο σταθμό του Κολεγίου ανέφεραν ότι τα σημεία αποσυνθέσεων των ριζών του βαμβακιού ήταν εύκολα ορατά από τον αέρα σε μεγάλο ύψος.
Στη συνέχεια ο Neblette φωτογράφησε αυτά τα σημεία στα ύψη που ποικίλλουν μεταξύ 250 και 500 ποδιών (76 και 150 μέτρα) με την τοποθέτηση μιας φωτογραφικής μηχανής πέρα από την άκρη των φτερών του αεροσκάφους. Η έντονη αντίθεση μεταξύ των υγιών βαμβακόφυτων και του γυμνού χώματος (επειδή το παθογόνο είχε σαπίσει τις ρίζες και αποξήρανε το φυτό) και η κάθετη γωνία επέτρεπε τη σύγκριση της υγιούς με την «ασθενή» επιφάνεια.
Ο επίγειος έλεγχος έδειξε ότι η βαμβακοφυτεία είχε επηρεαστεί από τον αδρομύκητα Pfymatotrichum που προκαλεί μεγάλες νεκρωτικές περιοχές. Επίσης η αεροφωτογραφία καταδείκνυε με μεγάλη ακρίβεια την έκταση που είχε επηρεαστεί καθιστώντας έτσι εύκολο τον προσδιορισμό της και κατά συνέπεια την εκτίμηση της απώλειας της παραγωγής αλλά την αναμενόμενη παραγωγή. Ακόμα πιο ελπιδοφόρο όμως είναι το γεγονός πως η χρήση του φωτός πέρα από το ορατό φάσμα μπορεί να επιτρέψει την ανίχνευση των συμπτωμάτων των ασθενειών προτού αυτά να γίνουν ορατά με το μάτι.
Αρχή λειτουργίας.
Ο Bawden (1993) σημείωσε ότι το υπέρυθρο φιλμ θα μπορούσε να συλλάβει μερικά συμπτώματα ιών , ενώ άλλα συμπτώματα διακρίθηκαν ευκολότερα στο παγχρωματικό φιλμ (μαύρο και άσπρο φιλμ ευαίσθητο στο ορατό φως). Στην παρακάτω φωτογραφία φύλλων πατάτας βλέπουμε πως το ιωμένο φυτό δεξιά (b) εμφανίζει τα συμπτώματα του ιού (μαύρες κηλίδες) στο υπέρυθρο φιλμ, ενώ το ίδιο φύλλο δεν τα εμφανίζει στο παγχρωματικό φιλμ (a). Αυτό οφειλόταν στα φασματικά χαρακτηριστικά των συμπτωμάτων των ιών. Η χλωροφύλλη απορροφά το φως στις μπλε και κόκκινες περιοχές, με συνέπεια την πράσινη εμφάνιση των φύλλων. Ακριβώς μετά από την ορατή περιοχή του φάσματος, στις κοντινές υπέρυθρες ακτίνες, τα φύλλα απεικονίζουν σχεδόν το 50% του υπέρυθρου φωτός. Αυτός ο συντελεστής ανάκλασης οφείλεται στη διάθλαση του φωτός εξαιτίας των πολλών σημείων επαφής των κυτταρικών τοιχωμάτων και του αέρα που βρίσκεται στο σπογγώδες μεσόφυλλο. Αυτή η απότομη αύξηση στην αντανάκλαση από το κόκκινο στις κοντινές υπέρυθρες ακτίνες είναι χαρακτηριστική της βλάστησης και ονομάζεται «κόκκινη άκρη» (red-edge). Αντίθετα ο νεκρός η υγρός ιστός δεν εκπέμπει την ισχυρή αντανάκλαση του υπέρυθρου φωτός και εμφανίζεται σκοτεινός με το υπέρυθρο φιλμ. Ο χλωρωτικός ιστός (που στερείται χλωροφύλλης) εμφανίζεται φωτεινός στο πανχρωματικό φιλμ, αλλά δεν μπορεί να διακριθεί από τον υγιή στο υπέρυθρο φιλμ
Ο Bawden (1993) σημείωσε ότι το υπέρυθρο φιλμ ήταν τόσο ευαίσθητο που η νέκρωση ήταν ξεκάθαρα ορατή στο φιλμ, όταν μετά δυσκολίας φαινόταν με το μάτι. Ο Chaerle το 1999 εμφάνισε την ίδια επίδραση, χρησιμοποιώντας τη θερμική απεικόνιση. Το 1956 ο Colwell χρησιμοποίησε τις φασματικές ιδιότητες υγιών και προσβεβλημένων φυτών δημητριακών για να προβλέψει το σωστό φιλμ και τους συνδυασμούς των φίλτρων που απαιτούνται για την εμφάνιση της εικόνας σε κλίμακα αγροτεμαχίου και συνολικής έκτασης αγρού. Οι προσπάθειές του βοηθήθηκαν σημαντικά από την ύπαρξη απλών έγχρωμων και έγχρωμων υπέρυθρων φιλμ. Μελέτησε εξίσου τις ασθένειες σκωρίαση (rust) και τον ιό του κίτρινου νανισμού του κριθαριού (Barley yellow dwarf virus) στο σιτάρι, τη βρώμη και το κριθάρι. Μάλιστα οι εκτιμήσεις για το μέγεθος της ζημιάς των δημητριακών εξαιτίας της ασθένειας της σκωρίασης, ήταν ίδια με την εκτίμηση που έγινε από εδάφους. Η εργασία του Colwell ήταν τόσο πλήρης και γραμμένη με τέτοιες λεπτομέρειες που ακόμα και σήμερα αποτελεί μία ευρύτατα χρησιμοποιούμενη μέθοδο. Πολλοί επιστήμονες Τηλεπισκόπησης θεωρούν την εργασία του ένα θεμέλιο λίθο στο επιστημονικό τους πεδίο. Η απορρόφηση του φωτός από τις χρωστικές ουσίες και η αντανάκλαση του από τη φυλική επιφάνεια, επικαλύπτει τις ορατές περιοχές του φάσματος. Επιπλέον, οι ατμοσφαιρικές παραμορφώσεις και τα φυσικά αντικείμενα τείνουν να επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο τα διάφορα μήκη κύματος του φωτός. Πράγματι στην παρακάτω αεροφωτογραφία βλέπουμε σε αλληλεπίθεση φωτογραφία καλλιέργειας ποικιλίας ζαχαρότευτλου με αληθινό χρώμα (επάνω) και το ίδιο αντικείμενο με έγχρωμη υπέρυθρη (κάτω). Επειδή η υπέρυθρη εικόνα είναι πιο ευαίσθητη σε αραιές σπορές και χαμηλά φυτά, μπορούμε να διακρίνουμε και να συσχετίσουμε την ευαισθησία των φυτών στο μύκητα Rhizoctonia (υπεύθυνο για σαπίσματα ριζών) και τα συχνά ποτίσματα.
