Este manuscrito descreve um sensor multi-espectral óptica que eficazmente detectada dano ao algodão estação cedo artificialmente infestados com diferentes densidades das populações de ácaros de aranha com duas manchas.
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.
Ácaro de aranha de duas manchas, Tetranychus urticae (Koch) é uma praga polífaga e cosmopolita de muitos campos e plantas hortícolas 1, 2. Vive correias dentro em colónias sobre a superfície inferior da planta 3, 4. Ela tem evoluído de ser uma temporada de tarde para uma praga no início da temporada, em meados do sul dos Estados Unidos na última década 5. TSSM foi o 5 th pragas mais prejudicial de algodão e causou uma perda estimada de 57,441 fardos de algodão e redução de 0,167% no rendimento nos Estados Unidos em 2011, 6, 7. Seu ciclo de vida curta, de alta fecundidade e determinação do sexo haplóide-diplóide combinado com a capacidade de digerir e desintoxicar xenobióticos exacerbaram o desenvolvimento de resistência aos pesticidas 8. Atualmente, acaricidas permanecer como omecanismo de controlo omente confiável para a supressão de T. urticae. Portanto, entomologistas campo avaliar constantemente acaricidas disponíveis atualmente e recentemente desenvolvidos para a eficácia.
A estimativa dos danos pelos ácaros é geralmente conduzida ao marcar o dano em uma escala subjetiva por causa da dificuldade encontrada em contar manualmente os ácaros. Alguns conduzida amostragem binomial, onde apenas a proporção de folhas infestadas foi marcado, em vez do número de ácaros por folha 9. Uma escala de índice de folha avermelhamento, que variaram de avermelhamento ponteado e a extensa vermelhidão da vegetação, foi utilizado como um critério para estimar danos. O padrão de distribuição espacial de T. urticae em algodão conformados com um padrão de distribuição agregada 9. Ácaros são distribuídos na folha de algodão de esparso fortemente agrupados e permanecem assim em condições de campo. Tal padrão de distribuição courogou a seu pequeno tamanho, mobilidade e prolífica reprodução faz a enumeração de TSSM difícil. técnicas alternativas fiáveis são necessários para a avaliação de densidade de ácaro, a fim de avaliar quantitativamente a eficácia de acaricidas contra TSSM.
O objectivo deste estudo foi para separar as plantas de algodão danificadas por diferentes densidades de TSSM usando um sensor multi-espectral óptica. A nossa intenção era a de determinar se o sensor óptico baseado em terra pode classificar e separar as plantas de algodão saudáveis daqueles danificado pelos ácaros.
, testes de eficácia insecticida convencionalmente conduzidos no campo incluem vários tratamentos do produto químico aplicado a diferentes taxas e em comparação com um controlo não tratado. Acaricidas com diferentes perfis de toxicidade contra instar e adultos fases de TSSM são avaliados para determinar se os danos causados por eles poderia ser reduzida pelo tratamento químico. TSSM amostras são recolhidas e levadas para o laboratório onde são examinadas ao microscópio e as fases variando de TSSM são contados e registados. É criticamente importante ter amostras adequadas da planta hospedeira para determinar o dano em cada tratamento e diferenciá-las com precisão estatisticamente aceitável. O número de amostras que são necessários para diferenciar os tratamentos do outro depende do perfil de distribuição do organismo. distribuição altamente irregular do TSSM leva a uma quantidade considerável de variação entre áreas de amostra, e muitas plantas devem ser amostradas ema fim de garantir a reprodutibilidade das estimativas de população. No entanto, orçamento, recursos humanos, tempo e precisão estatística são importantes fatores que incidem sobre técnicas de amostragem. Cabe ao pesquisador para alocar os recursos disponíveis de forma ideal para a realização de amostragem com o menor custo, mas com mais precisão.
Entomologists em vez de contar fases TSSM marcar visualmente a danos com base em uma escala de nenhum dano para diferentes níveis de danos. Por exemplo, alguns investigadores propuseram amostragem binomial, onde apenas a proporção de folhas infestadas foi marcado, em vez do número de ácaros por folha 9, 19. Outros estimado danos por TSSM em algodão com base em uma escala de índice de folha vermelhidão, que variou de ponteado e vermelhidão à extensa vermelhidão da cobertura vegetal, 19. Estes métodos são arbitrárias, anedótica e polarizado por percepções individuais do grau de dano.Uma avaliação mais robusta e quantitativa do dano causado por TSSM é necessário para avaliar e separar os tratamentos com precisão estatística.
O sensor óptico multi-espectral com base em terra parece ser uma ferramenta de amostragem melhorado para determinar quantitativamente o dano infligido por TSSM e para separar os tratamentos mais precisamente do que o sistema de danos avaliação visual adoptada por muitos investigadores. No entanto, os investigadores relataram que a detecção remota de dados hiperespectral intensiva fornecida numerosas assinaturas espectrais para identificar e detectar as tensões de culturas e as características do dossel em comparação com a detecção remota multi-espectral que é menos intensiva de dados com dois comprimentos de onda 20, 21. Usando um espectrómetro hiperespectral, Reisig e Godfrey descobriram que o comprimento de onda NIR reflectância ≈850 nm como um espectro informativo em distinguir artrópode-infestada de algodão sem infestação 22. Neste estudo, demonstrámos que os valores de reflectância multi-espectrais (NIR valor ser ≈770 nm) com apenas duas bandas espectrais foram capazes de identificar e caracterizar as plantas de algodão infestadas com diferentes densidades de TSSM. Além disso, temos relatado anteriormente que o sensor óptico multiespectral não só efetivamente separados plantas de algodão infestadas com muito diferentes categorias de densidade de TSSM, mas também mostrou que espiromesifena foi mais eficaz do que a abamectina no controle TSSM em algodão no início da temporada na estufa à metade taxa da menor taxa de rótulo 23.
O sensor óptico multi-espectral pode ser montado sobre uma plataforma de investigação móvel e os valores de reflectância podem ser obtidos a partir das áreas tratadas das copas vegetação sem subjectividade humana. dados eficácia acaricida pode, assim, ser obtida sem muito trabalho humano. Os dados NDVI pode ser facilmente carregado para o computador e analisados utilizando estatística comercialProgramas. Um receptor de GPS também pode ser montado sobre a plataforma móvel para coletar as coordenadas GPS, a fim de gerar um mapa de danos do campo. Utilizando assinaturas de reflectância multi-espectrais do dossel da planta, o sensor multi-espectral óptica proporciona um meio rápido e de custo eficaz de identificação e quantificação de stress das plantas. Além disso, uma área muito maior do campo pode ser coberto em menos tempo com maior resolução espacial da copa das plantas em comparação com aferição campo convencional. É importante lembrar que o nível de dano limiar para TSSM em algodão é variável de região para região, nos Estados Unidos. Por exemplo, danos TSSM seria mais elevado num ambiente árido, tal como na Califórnia em comparação com a região de Midsouth onde a precipitação e humidade elevada frequentemente prevalecem 24. Portanto, a perda de rendimento devido a danos TSSM vai ser variável e assim é o limiar de danos. No entanto, relatos de Mississippi, Arkansas e Tennessee mostram que o nível de limiarpara TSSM em algodão parece ser quando 30 a 50% das plantas são infestadas e populações estão a aumentar activamente 5. Além disso, as plantas cultivadas de campo são expostos a várias tensões, incluindo as tensões de água e alimentação de artrópodes herbívoros e as interacções entre estas actividades podem reduzir substancialmente a produtividade da planta e são susceptíveis de influenciar limiar de danos. O TSSM pode reduzir a condutância estomática, a fotossíntese e taxa de transpiração em algodão 25. As plantas cultivadas na estufa são influenciadas pela radiação de luz UV e que não influenciam significativamente a função estomática, fotossíntese e morfologia copa 26, 27 e poderia provavelmente ter um efeito aditivo sobre o stress das plantas. No entanto, TSSM é capaz de evitar a radiação UV por ter acesso ao habitat protegido da radiação solar sobre a superfície inferior da parte aérea da planta 28, 29 </ sup>, 30, onde ele reside.
A altura do sensor óptico acima do dossel alvo e a orientação do sensor em relação ao alvo são factores importantes que influenciaram significativamente os valores de reflectância obtidos pelo sensor óptico 31 multi-espectral. Por exemplo, quando a plataforma de investigação móvel atravessa um campo de cultura de linha tal como quando dossel de algodão é aberto, o sensor é susceptível de produzir resultados diferentes, dependendo da orientação do sensor, quer paralelas ou perpendiculares à fila. É também provável que o solo e outras matérias fundo podem influenciar grandemente as leituras dos sensores, especialmente quando o sensor é orientada perpendicularmente à linha. A fim de obter o máximo de resposta do sensor, a cabeça do sensor deve ser orientada em linha com e directamente por cima das linhas. Embora orientar o feixe de luz perpendicular às linhas é mais provável para escolher-se de voltachão reflectância do solo, isto pode ser aceitável, no entanto, quando dossel de algodão é fechada com uma vegetação exuberante. Além disso, os operadores devem seguir as recomendações do fabricante sobre uma gama altura de operação de 81-122 centímetros e orientar a cabeça do sensor em linha com o objectivo de obter uma resposta de sinal máxima. É importante para carregar a bateria do sensor antes da utilização ou ele deve ser mantido ligado para evitar solução de problemas. nível de bateria fraca é susceptível de produzir leituras erradas.
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 |