Dieses Manuskript beschreibt einen multispektralen optischen Sensor, der wirksam eine Beschädigung zu Beginn der Saison Baumwolle künstlich infiziert mit unterschiedlichen Dichten der beiden Spinnmilbe Populationen nachgewiesen.
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.
Zweifleckige Spinnmilbe, Tetranychus urticae (Koch) ein polyphagen und weltoffen Schädlings vieler Feld und Gartenbaupflanzen 1, 2. Es lebt in Gurtbänder in Kolonien auf der Bodenfläche der Anlage 3, 4. Es hat sich von einem Ende der Saison zu einem frühen Saison Schädling in der Mitte der Süden der Vereinigten Staaten im letzten Jahrzehnt 5 entwickelt. TSSM war der 5. schädlichsten Schädlings aus Baumwolle und verursachte einen geschätzten Verlust von 57.441 Ballen Baumwolle und 0,167% Verringerung der Ausbeute in den Vereinigten Staaten im Jahr 2011 6, 7. Seine kurze Lebensdauer, hohe Fruchtbarkeit und haploidspezifischen diploide Geschlechtsbestimmung kombiniert mit der Fähigkeit Xenobiotika zu verdauen und zu entgiften haben die Entwicklung von Resistenz gegen Pestizide 8 verstärkt. Derzeit bleibt Akarizide als only zuverlässiger Steuerungsmechanismus zur Unterdrückung von T. urticae. Daher Feld Entomologen bewerten ständig aktuell verfügbaren und neu Akarizide für die Wirksamkeit entwickelt.
Die Schätzung der Schäden, die durch die Spinnmilben in der Regel durch Ritzen den Schadens auf einer subjektiven Skala durchgeführt wegen der Schwierigkeit in Hand die Milben zu zählen. Einige binomischen Probenahme durchgeführt, bei denen nur der Anteil der befallenen Blätter erzielt wurde eher als die Anzahl der Spinnmilben pro Blatt 9. Eine Blatt Rötung Indexskala, die von Punktierung und Rötung der extensiven Rötung der Vegetation variierte, wurde bei der Schätzung des Schadens als Kriterium verwendet. Die räumlichen Verteilungsmuster von T. urticae auf Baumwolle förmig zu einem verklumpten Verteilungsmuster 9. Milben sind auf Baumwolle Laub von spärlich verteilt stark geclustert und bleiben so unter Feldbedingungen. Ein solches Verteilungsmuster coupled mit seiner geringen Größe, Mobilität und produktivsten Reproduktion macht Auszählung von TSSM schwierig. Zuverlässige alternative Techniken sind für die Beurteilung der Milbe Dichte erforderlich, um quantitativ Wirksamkeit von Akariziden gegen TSSM zu bewerten.
Das Ziel dieser Studie war es, Baumwollpflanzen beschädigt durch unterschiedliche Dichten von TSSM getrennt durch einen optischen Multispektralsensorvorrichtung verwenden. Unsere Absicht war es, festzustellen, ob der Boden-basierte optische Sensor könnte gesunde Baumwollpflanzen aus, die durch die Spinnmilben beschädigt klassifizieren und trennen.
Herkömmlicherweise wird auf dem Gebiet durchgeführt Insektizid Wirksamkeitstests umfassen mehrere Behandlungen der Chemikalie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten appliziert und im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrolle. Akarizide mit unterschiedlichen Toxizitätsprofilen gegen instar und adulte Stadien von TSSM werden bewertet, um zu bestimmen, ob die von ihnen verursachten Schäden, die durch die chemische Behandlung reduziert werden. TSSM Proben werden gesammelt und in das Labor gebracht, wo sie unter dem Mikroskop untersucht werden, und die unterschiedlichen Stadien der TSSM werden gezählt und aufgezeichnet. Es ist von entscheidender Bedeutung, eine ausreichende Proben der Wirtspflanze zu nehmen, den Schaden bei jeder Behandlung zu bestimmen und sie mit statistisch akzeptable Genauigkeit zu unterscheiden. Die Anzahl der Proben, die die Behandlungen voneinander zu unterscheiden sind, sind abhängig von dem Verteilungsprofil des Organismus. Highly fleckige Verteilung des TSSM führt zu einer beträchtlichen Menge an Variation zwischen den Probenbereichen und viele Anlagen müssen in beprobenUm die Reproduzierbarkeit der Bevölkerungsschätzungen zu gewährleisten. Allerdings Budgets, Personal, Zeit und statistische Genauigkeit sind wichtige Faktoren, die bei den Stichprobenverfahren treffen. Es obliegt dem Forscher die zur Verfügung stehenden Ressourcen zuzuteilen optimal Abtastung mit den geringsten Kosten zu führen, aber bei den meisten Präzision.
Entomologen anstelle des Zählens TSSM Stufen punkten visuell den Schaden, basierend auf einer Skala von keinem Schaden in unterschiedlichem Maß an Schaden. Zum Beispiel schlugen einige Forscher binomische Probenahme, wo nur der Anteil der befallenen Blätter erzielt wurde eher als die Anzahl der Spinnmilben pro Blatt 9, 19. Andere geschätzten Schaden von TSSM auf Baumwolle basierend auf einer Blatt Rötung Indexskala, die von Punktierung und Rötung zu umfangreicher Rötung Vegetation Baldachin 19 variierte. Diese Methoden sind willkürlich, anekdotische und voreingenommen durch die individuelle Wahrnehmung des Ausmaßes des Schadens.Eine robustere und quantitative Bewertung der durch TSSM Schäden erforderlich, um die Behandlungen mit statistischer Genauigkeit zu bewerten und zu trennen.
Der erdgebundenen multispektraler optische Sensor erscheint ein verbessertes Probennahmewerkzeug zu sein, quantitativ die Schädigung durch TSSM zugefügt zu bestimmen und die Behandlungen genauer als das visuelle Schadensbewertungssystem von vielen Forschern angenommen zu trennen. Jedoch haben Forscher berichtet , dass die datenintensive Hyperspektraldaten zahlreiche spektrale Signaturen vorgesehen crop Spannungen und Vordach Eigenschaften im Vergleich zu multispektraler Fernerkundungsdaten , die weniger intensiv sind mit zwei Wellenlängen 20, 21 zu identifizieren und zu erfassen. Verwendung einen hyperspektralen Spektrometers, gefunden Reisig und Godfrey , dass der NIR – Reflexionswellenlänge ≈850 nm als informatives Spektrum bei der Unterscheidung von Arthropoden befallenen aus Baumwolle 22 nicht befallener. In dieser Studie haben wir, dass die multispektralen Reflexionswerte (NIR Wert ist ≈770 nm) gezeigt, mit nur zwei Spektralbänder der Lage waren, Baumwollpflanzen befallen mit unterschiedlichen Dichten von TSSM zu identifizieren und zu charakterisieren. Außerdem haben wir bereits früher berichtet, dass der multispektralen optische Sensor nicht nur effektiv getrennt Baumwollpflanzen befallen mit sehr unterschiedlicher Dichte Kategorien von TSSM, zeigten aber auch, dass Spiromesifen wirksamer war als Abamectin bei der Kontrolle TSSM in der frühen Saison Baumwolle im Gewächshaus bei einer Hälfte Rate der niedrigsten Rate Etikett 23.
Die multispektrale optische Sensor kann auf einem mobilen Forschungsplattform montiert werden und die Reflexionswerte aus den behandelten Flächen der Vegetations Vordächer ohne menschliche Subjektivität erhalten werden konnte. Akarizide Wirksamkeit Daten können somit ohne viel menschliche Arbeit erhalten werden. Die NDVI Daten können leicht auf den Computer geladen werden und unter Verwendung von kommerziellen statistischenSoftware. Ein GPS-Empfänger können auch auf die mobile Plattform montiert werden, um die GPS-Koordinaten zu sammeln, um eine Beschädigung der Karte des Feldes zu erzeugen. Verwendung von multispektralen Reflexionssignaturen aus dem Pflanzendach bietet der multispektralen optische Sensor ein schnelles und kostengünstiges Mittel zur Identifizierung und Quantifizierung von Pflanzenstress. Darüber hinaus kann ein viel größeres Gebiet des Feldes, in kürzerer Zeit mit einem höheren räumlichen Auflösung von Pflanzendach im Vergleich zu herkömmlichem Feld scouting abgedeckt werden. Es ist wichtig, dass die Schwellenschadenshöhe für TSSM auf Baumwolle zu erinnern, von Region zu Region in den Vereinigten Staaten sind variabel. Zum Beispiel wäre TSSM Schaden höher in einer trockenen Umgebung, wie in Kalifornien im Vergleich zur Midsouth Region , wo Regen und hohe Luftfeuchtigkeit häufig 24 vorherrschen. Daher wird Ausbeuteverlust aufgrund TSSM Schaden variabel sein und so ist die Beschädigungsschwelle. Allerdings Berichte aus Mississippi, Arkansas und Tennessee zeigen, dass der Schwellenwertfür TSSM auf Baumwolle erscheint , wenn 30 bis 50% der Pflanzen zu befallen ist und die Bevölkerung steigt aktiv 5. Weiterhin Feld angebauten Pflanzen, um mehrere Spannungen einschließlich Wasser Spannungen und Zuführen von Arthropoden Herbivores ausgesetzt sind, und die Interaktionen zwischen diesen Aktivitäten kann wesentlich die Produktivität der Anlage reduzieren und sind wahrscheinlich Beschädigungsschwelle beeinflussen. Die TSSM kann stomatäre Leitfähigkeit, Photosynthese und Transpiration in Baumwolle 25 reduzieren. Pflanzen im Gewächshaus kultiviert werden durch UV – Licht – Strahlung beeinflussen , und es beeinflusst signifikant stomatal Funktion, Photosynthese und Vordach Morphologie 26, 27 und könnte wahrscheinlich einen additiven Effekt auf dem Pflanzen Stress. Jedoch ist TSSM fähig Vermeidung von UV – Strahlung durch Sonnenstrahlung geschützten Zugang zum Lebensraum mit auf der unteren Oberfläche des Pflanzendaches 28, 29 </ sup>, 30, wo er sich befindet.
Die Höhe des optischen Sensors über dem Ziel Baldachin und die Orientierung des Sensors relativ zum Target sind wichtige Faktoren, die von dem multispektralen optischen Sensor 31 erhalten die Reflexionswerte signifikant beeinflusst. Zum Beispiel, wenn die mobile Forschungsplattform Reihenfrucht-Feld durchquert, wie beispielsweise bei Baumwolle Vordach offen ist, ist der Sensor wahrscheinlich unterschiedliche Ergebnisse erzeugen von der Orientierung des Sensors in Abhängigkeit entweder parallel oder senkrecht zu der Reihe. Es ist auch wahrscheinlich, dass der Boden und andere Hintergrundmaterialien stark die Sensormesswerte beeinflussen können, besonders, wenn der Sensor senkrecht zu der Reihe ausgerichtet ist. Um eine maximale Antwort von dem Sensor zu erhalten, sollte der Sensorkopf mit und direkt über den Reihen in-line ausgerichtet sein. Obwohl Orientieren wird der Lichtstrahl senkrecht zu den Reihen eher zurück zu holenErdreich Reflektanz kann dies annehmbar sein, jedoch, wenn Baumwolle Vordach mit üppiger Vegetation geschlossen ist. Darüber hinaus sollten die Betreiber Empfehlungen des Herstellers auf einem Betriebshöhenbereich von 81 bis 122 cm und Ausrichten des Sensorkopfes in-line mit dem Ziel folgen, um ein maximale Signalantwort zu erhalten. Es ist wichtig, den Sensor Batterie vor dem Gebrauch zu laden oder es soll bei der Fehlersuche zu vermeiden eingesteckt gehalten werden. Niedriger Batteriestand ist wahrscheinlich fehlerhafte Messwerte zu erzeugen.
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 |