Questo manoscritto descrive un sensore ottico multispettrale che effettivamente rilevato un danno ai primi cotone stagione artificialmente infestato con diverse densità di popolazioni ragnetto due maculato.
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.
Due macchie ragnetto, Tetranychus urticae (Koch) è un parassita polifago e cosmopolita campo molti e piante orticole 1, 2. Vive tessiture all'interno in colonie sulla superficie inferiore della pianta 3, 4. Essa si è evoluta da essere una stagione in ritardo a un inizio di stagione dei parassiti nella metà del sud degli Stati Uniti negli ultimi dieci anni 5. TSSM era il 5 ° dei parassiti più dannosi di cotone e causato una perdita stimata di 57,441 balle di cotone e di riduzione del 0,167% del rendimento negli Stati Uniti nel 2011 6, 7. Il suo ciclo di vita breve, ad alta fecondità e la determinazione del sesso aploidi-diploide combinata con la capacità di digerire e disintossicare xenobiotici hanno aggravato lo sviluppo della resistenza ai pesticidi 8. Attualmente, acaricidi rimangono come l'Omeccanismo di controllo olo affidabile per la soppressione di T. urticae. Pertanto, entomologi campo valutano costantemente acaricidi attualmente disponibili e di nuova concezione per l'efficacia.
La stima dei danni da acari si svolge generalmente segnando danno su una scala personale a causa della difficoltà incontrata nel conteggio manualmente gli acari. Alcuni condotto campionamento binomiale, dove solo la percentuale di foglie infestate è stato segnato piuttosto che il numero di acari per anta 9. Una scala indice foglia arrossamento, che variava da punteggiatura e arrossamento all'ampia arrossamento della vegetazione, è stato utilizzato come criterio di valutazione dei danni. Il modello di distribuzione spaziale di T. urticae su cotone conformato ad un modello di distribuzione clumped 9. Gli acari sono distribuiti sul fogliame di cotone da sparse a pesantemente cluster e rimangono quindi in condizioni di campo. Tale distribuzione modello coucoppiato sue piccole dimensioni, mobilità e riproduzione prolifica rende enumerazione di TSSM difficile. tecniche alternative affidabili sono necessari per la valutazione della densità di acari, al fine di valutare quantitativamente l'efficacia di acaricidi contro TSSM.
L'obiettivo di questo studio era di separare piante di cotone danneggiate da diverse densità di TSSM utilizzando un sensore ottico multispettrale. Il nostro intento era di determinare se il sensore ottico terrestre potrebbe classificare e separare piante di cotone sani da quelli danneggiati dagli acari.
Convenzionalmente, i test di efficacia insetticida condotte nel campo comprendono diversi trattamenti della chimica applicata a velocità diverse e rispetto ad un controllo non trattato. Acaricidi con vari profili di tossicità contro instar e adulti fasi di TSSM vengono valutati per determinare se i danni causati da essi potrebbe essere ridotto dal trattamento chimico. campioni TSSM vengono raccolti e portati al laboratorio dove vengono esaminate al microscopio e fasi diverse di TSSM sono contati e registrati. È di fondamentale importanza per prelevare campioni adeguati della pianta ospite per determinare il danno in ogni trattamento e differenziarli con precisione statisticamente accettabile. Il numero di campioni necessari per differenziare i trattamenti tra loro dipende dal profilo di distribuzione dell'organismo. distribuzione molto chiazze della TSSM porta ad una notevole quantità di variazione tra aree campione, e molte piante deve essere campionatoPer garantire la riproducibilità delle stime di popolazione. Tuttavia, budget, manodopera, tempo e precisione statistica sono fattori importanti che urtano tecniche di campionamento. È necessario, dunque il ricercatore di allocare le risorse disponibili in modo ottimale per condurre il campionamento con il minor costo ma con la maggior parte di precisione.
Entomologi in luogo delle fasi TSSM conteggio punteggio visivamente il danno basata su una scala da nessun danno ai diversi livelli di danneggiamento. Per esempio, alcuni ricercatori hanno proposto di campionamento binomiale, dove solo la percentuale di foglie infestate è stato segnato piuttosto che il numero di acari per foglia 9, 19. Altri stimato danni TSSM su cotone basata su una scala di indice foglia arrossamento, che variava da punteggiatura e arrossamento all'ampia arrossamento della vegetazione tettoia 19. Questi metodi sono arbitrarie, aneddotica e viziate da percezioni individuali del grado di danno.è necessaria una valutazione più robusta e quantitativa dei danni causati da TSSM per valutare e separare i trattamenti con precisione statistica.
Il sensore ottico multispettrale terrestre sembra essere uno strumento di campionamento migliorato per determinare quantitativamente il danno inflitto da TSSM e di separare i trattamenti più precisamente rispetto al sistema di punteggio visivo danno adottata da molti ricercatori. Tuttavia, i ricercatori hanno riferito che i dati intensiva telerilevamento iperspettrale disponibile numerose firme spettrali per identificare e rilevare sollecitazioni colture e caratteristiche baldacchino rispetto al telerilevamento multispettrale che è meno dati intensivo con due lunghezze d'onda 20, 21. Utilizzando uno spettrometro iperspettrale, Reisig e Godfrey scoperto che la lunghezza d'onda NIR riflettanza ≈850 nm come uno spettro informativo per distinguere artropodi infestata cotone non infestate 22. In questo studio, abbiamo dimostrato che i valori di riflettanza multispettrale (NIR valore essere ≈770 nm) con soli due bande spettrali erano in grado di identificare e caratterizzare piante di cotone infestate con diverse densità di TSSM. Inoltre, abbiamo riportato in precedenza che il sensore ottico multispettrale non solo efficacemente separate piante di cotone infestate con più diverse categorie di densità di TSSM, ma anche mostrato che spiromesifen era più efficace abamectina nel controllo TSSM all'inizio cotone stagione in serra a metà tasso del tasso più basso dell'etichetta 23.
Il sensore ottico multispettrale potrebbe essere montato su una piattaforma di ricerca mobile e dei valori di riflettanza possono essere ottenute dalle zone trattate di tettoie vegetazione senza soggettività umana. dati di efficacia acaricidi possono così essere ottenuti senza molto lavoro umano. I dati NDVI possono essere facilmente caricati al computer e analizzati utilizzando commerciale statisticaSoftware. Un ricevitore GPS può anche essere montato sulla piattaforma mobile per raccogliere le coordinate GPS per generare una mappa danneggiamento del campo. Uso di firme riflettanza multispettrale dalla cupola della pianta, il sensore ottico multispettrale fornisce un mezzo rapido ed economico per identificare e quantificare lo stress delle piante. Inoltre, un'area molto più grande del campo può essere coperto in meno tempo e con una risoluzione spaziale di chioma dell'impianto rispetto ai tradizionali scouting campo. E 'importante ricordare che il livello di soglia per danni TSSM sul cotone è variabile da regione a regione negli Stati Uniti. Ad esempio, i danni TSSM sarebbe più alto in un ambiente arido come ad esempio in California rispetto alla regione Midsouth dove le precipitazioni e umidità elevata, spesso prevalgono 24. Pertanto, le perdite di produzione dovute a danni TSSM sarà variabile e quindi è la soglia di danno. Tuttavia, i rapporti da Mississippi, Arkansas e Tennessee rivelano che il livello di sogliaper TSSM su cotone sembra essere quando 30 al 50% delle piante sono infestati e popolazioni sono attivamente aumentando 5. Inoltre, campi coltivati vegetali sono esposti a stress multipli compresi sollecitazioni acqua e l'alimentazione degli erbivori artropodi e le interazioni tra queste attività possono ridurre notevolmente la produttività dell'impianto e sono suscettibili di influenzare soglia di danno. Il TSSM può ridurre la conduttanza stomatica, fotosintesi e traspirazione in cotone 25. Piante coltivate in serra sono influenzate dalla radiazione di luce UV e lo fa influenzare significativamente la funzione stomatico, fotosintesi e tettuccio morfologia 26, 27 e probabilmente potrebbe avere un effetto additivo sullo stress pianta. Tuttavia, TSSM è capace di radiazione UV evitando avendo accesso a habitat protetti dalla radiazione solare sulla superficie inferiore della copertura dell'impianto 28, 29 </ sup>, 30, in cui risiede.
L'altezza del sensore ottico di sopra della copertura bersaglio e l'orientamento del sensore rispetto al bersaglio sono fattori importanti che hanno influenzato significativamente i valori di riflettanza ottenuti dal sensore ottico multispettrale 31. Ad esempio, quando la piattaforma di ricerca cellulare attraversa attraverso un campo di coltura fila come quando vela cotone è aperto, il sensore è in grado di produrre risultati diversi a seconda dell'orientamento del sensore, sia parallele o perpendicolari alla fila. È anche probabile che il suolo ed altro materiale di possono influenzare notevolmente le letture del sensore, specialmente quando il sensore è orientato perpendicolarmente alla riga. Per ottenere la massima risposta dal sensore, la testa del sensore deve essere orientata in linea con e direttamente sopra le righe. Sebbene orientare il fascio di luce perpendicolare alle file è più potrebbe raccogliere indietroterra terreno riflettanza, puo 'essere accettabile, tuttavia, quando tettuccio cotone viene chiusa con vegetazione. Inoltre, gli operatori dovrebbero seguire le raccomandazioni del fabbricante su una gamma di altezza operativo di 81-122 cm ed orientare la testa del sensore in linea con l'obiettivo di ottenere la massima risposta segnale. È importante caricare la batteria del sensore prima dell'uso o dovrebbe essere mantenuto collegato a evitare guasti. basso livello di carica è in grado di produrre letture errate.
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 |