この原稿は、効果的に人為的にナミハダニ集団の種々の密度で出没シーズン序盤の綿への損傷を検出したマルチスペクトル光学センサが記載されています。
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.
ナミハダニは、 ナミハダニ (コッホ)は、多くのフィールドと園芸植物1、2の多食及び国際的な害虫です。それは植物3、4の底面にコロニーにウェビングの内側に住んでいます。それは、過去十年間5オーバー半ばに米国南部でシーズン序盤の害虫後半シーズンであることから発展してきました。 TSSMは綿の5 番目の最も有害害虫だった、2011年6、7には、米国の収率で綿と0.167パーセント減の57441俵の推定損失を引き起こしました。その短いライフサイクル、高い繁殖力と消化し、生体異物を解毒する機能と組み合わせる半数体、二倍体のセックス決意は、殺虫剤8に対する抵抗性の発達を悪化させています。現在、殺ダニ剤は、Oとして残りますT.のナミハダニの抑制のためNLY信頼性の制御機構。したがって、フィールドの昆虫学者は常に有効性のために現在利用可能と新しく開発された殺ダニ剤を評価します。
ハダニによる被害の推定は通常ので、手動でダニを数えるに遭遇する困難の主観的な規模でのダメージを採点することによって行われています。いくつかは、感染した葉の唯一の割合は、リーフ9あたりのハダニの数ではなく、獲得した二項サンプリングを行いました。植物の広範囲発赤に点描と発赤から変化葉発赤インデックススケールは、損傷の推定の基準として使用しました。綿上のT.ウルチカエの空間分布パターンは塊状分布パターン9に準拠しました。ダニは重く、クラスタ化やフィールド条件の下でそのままにスパースから綿の葉の上に分散されています。このような分布パターンCOUその小さなサイズ、モビリティと多産再生にPLEDは、TSSMの列挙が困難となります。信頼性の高い代替技術を定量的にTSSMに対する殺ダニ剤の有効性を評価するために、ダニ密度の評価のために必要とされています。
本研究の目的は、光マルチスペクトルセンサを用いてTSSMの種々の密度によって損傷綿植物を分離することでした。私たちの目的は、地上ベースの光学センサーは、分類し、ハダニによってダメージを受けたものから健全な綿植物を分離できるかどうかを決定することでした。
従来、フィールドで行わ殺虫剤効力試験は化学物質のいくつかの治療は、異なる速度で塗布し、未処理のチェックと比較含みます。 TSSMの齢と成人の段階に対して様々な毒性プロファイルを持つダニ駆除剤は、それらによって引き起こされた損傷は化学的処理によって減少させることができるかどうかを決定するために評価されています。 TSSMサンプルを収集し、それらを顕微鏡下で検査され、TSSM種々の段階をカウントして記録されている実験室に運ばれます。各処理における損傷を決定し、統計学的に許容可能な精度でそれらを区別するために宿主植物の十分なサンプルを取ることが非常に重要です。互いに治療を区別するために必要とされるサンプルの数は、生物の分布プロファイルに依存します。 TSSMの高斑状の分布は、サンプル領域間の変動のかなりの量につながり、多くの植物がでサンプリングしなければなりません人口推計の再現性を確保するため。しかし、予算、人員、時間、統計精度はサンプリング技術に衝突重要な要因です。これは、最小のコストではなく、最も精度のサンプリングを行うために最適に利用可能なリソースを割り当てるために研究者を不可欠な時代。
TSSM段階をカウントする代わりに、昆虫学者は、視覚的損傷の様々なレベルに無損傷の規模に基づいて損傷をスコア。例えば、一部の研究者は、感染した葉の唯一の割合は、リーフ9、19あたりのハダニの数ではなく、獲得した二項サンプリングを、提案しました。その他には植生キャノピー19の大規模な発赤を点描し、発赤から変化した葉の発赤・インデックス・スケールに基づいて、綿にTSSMによって被害を推定しました。これらの方法には、任意の逸話や損傷の程度の個々の認識によってバイアスされています。TSSMによる被害のより堅牢かつ定量的な評価は、統計精度でトリートメントを評価して分離することが必要です。
地上ベースのマルチスペクトル光学センサは、定量TSSMによってダメージを決定するために、多くの研究者によって採用された視覚的な損傷スコアリングシステムよりも、より正確に処置を分離するために改良されたサンプリング・ツールであると思われます。しかし、研究者は、データ集約型ハイパースペクトルリモートセンシングは、2つの波20、21を長さ集中少ないデータであるマルチスペクトルリモートセンシングに比べ作物応力及びキャノピーの特性を識別し、検出するために、多数のスペクトルシグネチャを設けたことを報告しています。ハイパースペクトル分光計を用いて、Reisigとゴドフリーは区別に有益なスペクトルとしてNIR反射波長≈850nmの無発生綿22からの節足動物を出没ことを見出しました。本研究では、わずか2つのスペクトルバンドを有するマルチスペクトル反射率値(≈770nmであるNIR値)TSSMの様々な密度を寄生ワタ植物を同定し、特徴づけることができたことを示しています。また、我々は以前に報告されていることマルチスペクトル光センサだけでなく、効果的に綿植物がTSSMの広く様々な密度のカテゴリに出没するだけでなく、メシが半分の温室でシーズン序盤の綿でTSSMを制御する際にアバメクチンよりも効果的であることを示した分離最低のラベル率23の割合。
マルチスペクトル光学センサは、モバイル研究プラットフォーム上に取り付けることができ、反射率の値は、人間の主観なし植物キャノピーの処理領域から得ることができます。殺ダニ有効性データは、このように多くの人手なく得ることができます。 NDVIデータを簡単にパソコンにアップロードされ、統計的、商業用いて分析することができますソフトウェア。また、GPSを収集するためにモバイルプラットフォーム上に実装することができるGPS受信機は、フィールドのダメージマップを生成するために調整します。植物キャノピーからマルチスペクトル反射率シグネチャを使用して、マルチスペクトル光学センサは、植物のストレスを同定および定量化の迅速かつ費用効果的な手段を提供します。また、フィールドのはるかに大きな面積は、従来のフィールドスカウトに比べ植物キャノピーの高い空間分解能で短い時間で覆うことができます。綿上TSSMに対する閾値損傷レベルは米国で地域によって変数であることを覚えておくことが重要です。例えば、TSSM損傷は降雨と高い湿度は、多くの場合、24を優先Midsouth地域と比較して、このようなカリフォルニアのように乾燥した環境では高くなるであろう。したがって、TSSM損傷に起因する歩留まり損失が可変となり、従って損傷閾値です。しかし、ミシシッピ州、アーカンソー州とテネシー州からの報告は、そのしきい値レベルを明らかにする綿上TSSMのための植物の30〜50%がはびこっていると集団が活発に5を増加しているときのように見えます。さらに、フィールド栽培植物は水ストレスや節足動物の草食動物の給餌とこれらの活動の間の相互作用が実質的に植物の生産性が低下し、損傷しきい値に影響を与える可能性があることができますを含む複数のストレスにさらされています。 TSSMは綿25で気孔コンダクタンス、光合成および蒸散速度を減らすことができます。温室で栽培植物は、UV光照射の影響を受けている、それが大幅に気孔機能、光合成と天蓋の形態26、27に影響を与えず、おそらく植物ストレスへの添加剤の効果を持つことができます。しかし、TSSMは<29植物キャノピー28の下面には、太陽放射から保護生息地へのアクセスを有することによって、UV放射を回避することが可能ですそれが存在/ SUP>、30、。
ターゲット天蓋及びターゲットに対するセンサの向き上記光学センサの高さを大幅にマルチスペクトル光学センサ31により得られた反射率の値に影響を与える重要な要因です。モバイルリサーチプラットフォームは、綿キャノピーが開いているときのように、行圃場内を通るときに、例えば、センサは、行へと平行または垂直のいずれかで、センサーの向きに応じて、異なる結果を生成する可能性があります。センサが、行に対して垂直に配向されている場合は特に、土壌及び他の背景材料が大幅にセンサの読みに影響を及ぼし得ることも可能性があります。センサからの最大応答を得るために、センサヘッドを用いて直接行の上にインラインに配向されるべきです。行に垂直に光ビームを配向するバックピックアップしやすくなるものの綿キャノピーは、豊かな植物で閉じたときに接地土壌反射率が、これは、しかし、許容可能であり得ます。また、オペレータは81〜122センチメートルの動作高さ範囲に、製造業者の推奨に従うべきであり、最大信号応答を得るために、目標とインラインセンサヘッドを配向します。使用前にセンサーのバッテリーを充電することが重要であるか、それは、トラブルシューティングを回避するためにプラグイン保たれるべきです。ローバッテリレベルは、誤った測定値を生成する可能性があります。
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 |