Ce manuscrit décrit un capteur optique multispectrale qui a détecté efficacement les dommages au coton début de saison artificiellement infestés par différentes densités des populations de tétranyque à deux points.
The objective of this study was to evaluate a ground-based multispectral optical sensor as a remote sensing tool to assess foliar damage caused by the two-spotted spider mite (TSSM), Tetranychus urticae Koch, on greenhouse grown cotton. TSSM is a polyphagous pest which occurs on a variety of field and horticultural crops. It often becomes an early season pest of cotton in damaging proportions as opposed to being a late season innocuous pest in the mid-southern United States. Evaluation of acaricides is important for maintaining the efficacy of and preventing resistance to the currently available arsenal of chemicals and newly developed control agents. Enumeration of spider mites for efficacy evaluations is laborious and time consuming. Therefore, subjective visual damage rating is commonly used to assess density of spider mites. The NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) is the most widely used statistic to describe the spectral reflectance characteristics of vegetation canopy to assess plant stress and health consequent to spider mite infestations. Results demonstrated that a multispectral optical sensor is an effective tool in distinguishing varying levels of infestation caused by T. urticae on early season cotton. This remote sensing technique may be used in lieu of a visual rating to evaluate insecticide treatments.
Tétranyque à deux points, Tetranychus urticae (Koch) est un ravageur polyphage et cosmopolite de plusieurs champs et plantes horticoles 1, 2. Il vit à l' intérieur dans les colonies webbings sur la surface inférieure de la plante 3, 4. Il a évolué d'une saison en retard à un ravageur début de saison aux Etats-Unis mi-sud Les cours de la dernière décennie 5. ATMA a été le 5 ème espèce la plus dommageable du coton et a causé une perte estimée à 57,441 balles de coton et de réduction 0,167% du rendement aux États-Unis en 2011 6, 7. Son cycle de vie courte, une fécondité élevée et la détermination du sexe haploïde-diploïde combinée avec la capacité à digérer et détoxifier xénobiotiques ont exacerbé le développement de la résistance aux pesticides 8. À l'heure actuelle, acaricides restent comme omécanisme de contrôle eul fiable pour la suppression de T. urticae. Par conséquent, les entomologistes de terrain évaluent en permanence acaricides actuellement disponibles et nouvellement mis au point pour l'efficacité.
L'estimation des dommages causés par les acariens est habituellement réalisée en marquant les dégâts sur une échelle subjective en raison de la difficulté rencontrée dans le comptage manuellement les acariens. Certains échantillonnage binomiale effectué, où seule la proportion de feuilles infestées a été marqué plutôt que le nombre de tétranyques par feuille 9. Une échelle d'indice de rougissement des feuilles, qui variait de pointillage et rougissant à large rougissement de la végétation, on a utilisé comme critère pour l'estimation des dommages. Le motif de distribution spatiale de T. urticae sur le coton conforme à un modèle de distribution groupée 9. Acariens sont distribués sur le feuillage de coton rares à très regroupés et restent donc dans des conditions de terrain. Un tel modèle de distribution COUsupplia sa petite taille, la mobilité et la reproduction prolifique rend difficile l'énumération des ATMA. Il faut fiables techniques alternatives pour l'évaluation de la densité des acariens afin d'évaluer quantitativement l'efficacité des acaricides contre ATMA.
L'objectif de cette étude était de séparer les plants de coton endommagés par différentes densités de TSSM en utilisant un capteur optique multispectrale. Notre intention était de déterminer si le capteur optique au sol pourrait classer et séparer les plants de coton en bonne santé de ceux qui sont endommagés par les acariens.
Classiquement, tests d'efficacité des insecticides menées dans le domaine comprennent plusieurs traitements du produit chimique appliqué à des taux différents et par rapport à un témoin non traité. Acaricides avec différents profils de toxicité contre les stades adultes et larvaires de TSSM sont évalués afin de déterminer si les dommages causés par eux pourrait être réduite par le traitement chimique. échantillons TSSM sont collectés et acheminés au laboratoire où ils sont examinés au microscope et les différentes étapes de TSSM sont comptés et enregistrés. Il est extrêmement important de prélever les échantillons de la plante hôte pour déterminer les dégâts dans chaque traitement et de les différencier avec une précision statistique acceptable. Le nombre d'échantillons qui sont nécessaires pour différencier les traitements de l'autre dépend du profil de distribution de l'organisme. distribution très inégale du TSSM conduit à une quantité considérable de variation entre les zones d'échantillonnage, et de nombreuses plantes doivent être prélevés dansafin d'assurer la reproductibilité des estimations de la population. Cependant, le budget, la main-d'œuvre, le temps et la précision statistique sont des facteurs importants qui influent sur les techniques d'échantillonnage. Il incombe au chercheur d'allouer les ressources de façon optimale disponibles pour effectuer l'échantillonnage au moindre coût, mais avec plus de précision.
Les entomologistes en remplacement des étapes de comptage TSSM marquer visuellement les dommages sur la base d'une échelle de pas de dommages à différents niveaux de dommages. Par exemple, certains chercheurs ont proposé un échantillonnage binomiale, où seule la proportion de feuilles infestées a été marqué plutôt que le nombre d'acariens par feuille 9, 19. D' autres dégâts estimés par ATMA sur le coton basé sur une échelle de l' indice de rougissement des feuilles, qui variait de stippling et rougissement à une vaste rougissement du couvert végétal 19. Ces méthodes sont arbitraires, anecdotique et biaisée par les perceptions individuelles du degré de dommages.Une évaluation plus robuste et quantitative des dommages causés par ATMA est nécessaire pour évaluer et séparer les traitements avec une précision statistique.
Le capteur optique multispectrale au sol semble être un outil d'échantillonnage amélioré pour déterminer quantitativement les dommages causés par ATMA et de séparer les traitements plus précis que le système de notation de dommages visuels adoptés par de nombreux chercheurs. Toutefois, les chercheurs ont rapporté que les données intensives télédétection hyperspectrale fourni de nombreuses signatures spectrales afin d' identifier et de détecter les contraintes des cultures et des caractéristiques du couvert par rapport à la télédétection multispectrale , qui est moins de données à deux longueurs d' onde 20, 21. L' utilisation d' un spectromètre hyperspectral, Reisig et Godfrey ont découvert que la longueur d' onde de réflexion proche infrarouge ≈850 nm en tant que spectre d' information pour distinguer les arthropodes infestée de coton non infestée 22. Dans cette étude, nous avons montré que les valeurs de réflectance multispectrale (valeur NIR être ≈770 nm) avec seulement deux bandes spectrales ont été en mesure d'identifier et de caractériser les plants de coton infestés par différentes densités de ATMA. De plus, nous avons rapporté plus tôt que le capteur optique multispectrale non seulement des plants de coton séparés efficacement infestés par des catégories de densité très variables de ATMA, mais ont également montré que Spiromesifen était plus efficace que abamectin dans le contrôle TSSM en coton début de saison dans la serre à la moitié taux de la plus faible taux d'étiquette 23.
Le capteur optique multispectral pourrait être monté sur une plate-forme de recherche mobile et les valeurs de facteur de réflexion peut être obtenue à partir des zones traitées des couverts végétaux sans subjectivité humaine. Les données d'efficacité acaricides peuvent ainsi être obtenus sans beaucoup de travail humain. Les données NDVI peuvent être facilement téléchargées sur l'ordinateur et analysées à l'aide des statistiques commercialesLogiciel. Un récepteur GPS peut également être monté sur la plate-forme mobile pour recueillir des coordonnées du GPS afin de générer une carte de dommages du champ. En utilisant les signatures de réflectance multispectrale de la couverture végétale, le capteur optique multispectrale fournit un moyen rapide et rentable d'identifier et de quantifier le stress des plantes. En outre, une zone beaucoup plus grande de la zone peut être couverte en moins de temps à la résolution spatiale plus élevée du couvert végétal par rapport au repérage de champ classique. Il est important de se rappeler que le niveau de dommages de seuil pour TSSM sur le coton est variable d'une région à aux États-Unis. Par exemple, les dommages TSSM serait plus élevé dans un environnement aride, comme en Californie par rapport à la région Midsouth où les précipitations et une forte humidité prévalent souvent 24. Par conséquent, la perte de rendement en raison de dommages ATMA sera variable et est donc le seuil de dommages. Cependant, les rapports du Mississippi, l'Arkansas et du Tennessee révèlent que le niveau de seuilpour TSSM sur le coton semble être quand 30 à 50% des plantes sont infestées et les populations sont de plus en plus activement 5. De plus, les plantes cultivées sur le terrain sont exposés à de multiples contraintes, y compris les contraintes de l'eau et l'alimentation des herbivores et arthropode les interactions entre ces activités peuvent réduire considérablement la productivité des plantes et sont susceptibles d'influer sur le seuil de dommages. Le TSSM peut réduire la conductance stomatique, la photosynthèse et le taux de transpiration en coton 25. Les plantes cultivées en serre sont influencées par le rayonnement de la lumière UV et n'influence considérablement la fonction stomatique, la photosynthèse et la morphologie canopée 26, 27 et pourrait probablement avoir un effet additif sur le stress des plantes. Cependant, TSSM est capable d'éviter un rayonnement UV en ayant accès à un habitat protégé du rayonnement solaire sur la surface inférieure de la voilure de l' installation 28, 29 </ sup>, 30, où il réside.
La hauteur du capteur optique au- dessus du couvert de la cible et l'orientation du capteur par rapport à la cible sont des facteurs importants qui affectent de manière significative les valeurs de réflectance obtenues par le capteur optique multispectral 31. Par exemple, lorsque la plate-forme de recherche mobile traverse à travers un champ de culture de rangée tel que lorsque dais de coton est ouverte, le capteur est susceptible de produire des résultats différents en fonction de l'orientation du capteur, soit parallèle à ou perpendiculaire à la ligne. Il est également probable que le sol et d'autres matériaux de base peuvent considérablement influencer les lectures de capteur, en particulier lorsque le capteur est orienté perpendiculairement à la rangée. Afin d'obtenir une réponse maximale du capteur, la tête du capteur doit être orienté en ligne avec et directement au-dessus des lignes. Bien que l'orientation du faisceau lumineux perpendiculaire aux lignes est plus susceptible de prendre avantfacteur de réflexion du sol au sol, cela peut être acceptable, cependant, lorsque dais de coton est fermé à la végétation luxuriante. En outre, les opérateurs doivent suivre les recommandations du fabricant sur une plage de hauteur de fonctionnement de 81-122 cm et l'orientation de la tête du capteur en ligne avec la cible pour obtenir une réponse maximale du signal. Il est important de charger la batterie du capteur avant de l'utiliser ou il devrait être maintenu branché pour éviter le dépannage. Le faible niveau de la batterie est susceptible de produire des lectures erronées.
The authors have nothing to disclose.
We appreciate the assistance of Chris Parker who daily scanned the plants and Curtis Hubbard who maintained the plants in the greenhouse.
GreenSeeker | Trimble Ag. Division | Model 505 | Red NDVI sensor |
Westminster, CO | |||
Pinto beans | Producer's Co-op., Bryan, TX | Not applicable | Free choice item |
Deltapine cotton seeds | Brazos Bottom Crop Care, Caldwell, TX77836 | Not applicable | 436 RR; NonBt & RoundUp |
Ready | |||
Plastic trays | BWI, Schulenberg, TX | FG1020NL7 | 56 x 28 cm |
Label sticks | Gempler's, Janesville, WI 53547 | Item # 151276 | Durable spike-style pot markers |
4-wheel Garden push cart | Farm Tek, Dyersville, IA 52040 | Item # 108676 | 61 x 122 cm |