Эта рукопись описывает мультиспектральный оптический датчик, который эффективен обнаруженное повреждение в начале сезона хлопка искусственно зараженном с различными плотностями два пятнистых популяций паутинного клеща.
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.
Два-пятнистый паутинный клещ, обыкновенный паутинный клещ (Кох) является многояден и космополитичным вредителем многих полевых и садовых растений , 1, 2. Он живет внутри лямок в колонии на нижней поверхности растения 3, 4. Она развивалась от того , чтобы в конце сезона до начала сезона вредителя в середине южной части Соединенных Штатов за последнее десятилетие 5. ЦСМ был 5 – й самого разрушительные вредителями хлопчатника и нанес ущерб, оцениваемой потере 57,441 тюков хлопка и снижения 0,167% доходность в Соединенных Штатах в 2011 году 6, 7. Его короткие жизненный цикл, высокая плодовитость и гаплоидное-диплоидное определение пола в сочетании со способностью усваивать и детоксикацию ксенобиотиков усугубили развитие резистентности к пестицидам 8. В настоящее время, акарициды остаются как Oолько надежный механизм управления для подавления Т. urticae. Таким образом, поле энтомологи постоянно оценивать имеющиеся в настоящее время и недавно разработанные акарициды для эффективности.
Оценка повреждения паука клещей обычно проводится, забив ущерб субъективной шкале из-за трудностей, встречающихся в ручной подсчет клещей. Некоторые провели биномиальную выборку, где была забита только доля зараженных листьев , а не количество паутинных клещей на лист 9. Индекс масштаб листа покраснения, который варьировал от зернистости и покраснения обширного покраснения растительности, был использован в качестве критерия для оценки повреждений. Пространственная структура распределения Т. urticae на хлопке соответствовала к слипаются картине распределения 9. Клещи распределены на хлопковой листве от редкого до сильно кластерные и остаются таковым при полевых условиях. Такое распределение модель Аяумолял его небольшой размер, мобильность и плодовитого воспроизводства делает перечисление ЦСМ трудно. Надежные альтернативные методы необходимы для оценки плотности клеща для того, чтобы количественно оценить эффективность акарицидов против ЦСМА.
Цель данного исследования состояла в том, чтобы отделить хлопковые растения, поврежденные различной плотностью ЦСМА с использованием оптического датчика мультиспектрального. Наше намерение состояло в том, чтобы определить, является ли наземным оптическим датчик может классифицировать и отделить здоровые растения хлопка от повреждено паутинного клеща.
Обычно эффективность инсектицидов тесты, проведенные в этой области включают в себя несколько процедур химического вещества применяется при различных скоростях и по сравнению с необработанным контролем. Акарициды с различными профилями токсичности в отношении личиночных и взрослых стадий ЦСМ оцениваются, чтобы определить, является ли ущерб, причиненный ими может быть уменьшен путем химической обработки. ЦСМ образцы собраны и доставлены в лабораторию, где они исследуют под микроскопом и различные этапы ЦСМ подсчитываются и записываются. Крайне важно, чтобы принимать адекватные образцы растений-хозяина для определения повреждений в каждой обработке и дифференцировать их с статистически приемлемой точностью. Число выборок, которые необходимы, чтобы дифференцировать лечения друг от друга зависит от профиля распределения организма. Очень пятнистое распределение ЦСМА приводит к значительному количеству вариаций между областями выборки, и многие растения должны быть выбраны вДля того чтобы обеспечить воспроизводимость оценок численности населения. Тем не менее, бюджет, трудовые ресурсы, время и статистическая точность являются важными факторами, которые посягают на методы отбора проб. Это обязывает исследователя выделить имеющиеся ресурсы оптимальным образом провести отбор проб с наименьшими затратами, но с большей точностью.
Энтомологи Вместо подсчета этапов TSSM визуально оценка ущерба, основанный на шкале без ущерба для различных уровней повреждений. Например, некоторые исследователи предложили биномиальную выборку, где была забита только доля зараженных листьев , а не количество паутинных клещей на лист 9, 19. Другие оценивается ущерб от ЦСМА на хлопке на основе индекс шкалы листьев покраснения, которые варьировались от зернистости и покраснения обширного покраснения растительного полога 19. Эти методы являются произвольными, разрозненными и смещены индивидуальными представлениями о степени повреждения.Более надежная и количественная оценка ущерба, причиненного ЦСМ необходимо оценить и разделить процедуры статистической точности.
Наземный многоспектральный оптический датчик, как представляется, улучшенный инструмент отбора проб для количественного определения ущерба, нанесенного ЦСМОМ и отделить лечения более точно, чем зрительная система повреждений скоринга, принятую многими исследователями. Тем не менее, исследователи сообщили , что данные интенсивные гиперспектральное дистанционное зондирование при условии , многочисленные спектральные сигнатур для определения и выявления культур напряжений и полога характеристики по сравнению с многоспектральным дистанционным зондированием , который является менее интенсивной обработкой данных с двумя длинами волны 20, 21. Использование гиперспектрального спектрометра, Рейсиг и Godfrey обнаружили , что НКА отражения волны ≈850 нм в качестве информативного спектра различения членистоногого-зараженный из незараженного хлопка 22, В этом исследовании мы показали, что мультиспектральные значения отражательной (NIR значение составляет ≈770 нм) с помощью всего двух спектральных полос удалось идентифицировать и охарактеризовать хлопковых растений, зараженных различными плотностями ЦСМ. Кроме того, мы уже сообщали ранее, что многоспектральная оптический датчик не только эффективно отделяют растения хлопчатника заражают широко различных категорий плотности ЦСМ, но и показал, что спиромезифен был более эффективен, чем абамектина в борьбе с ЦСМ в начале сезона хлопка в теплице на одной половине скорость самой низкой скорости 23 этикеток.
Многоспектральный оптический датчик может быть установлен на подвижную платформу исследований и значение отражательной способности может быть получен из обработанных участков растительности навесов без человеческой субъективности. Акарицидные данные об эффективности можно, таким образом, можно получить без особого труда человека. Данные NDVI могут быть легко загружены в компьютер и проанализированы с использованием коммерческого статистическогопрограммного обеспечения. Приемник GPS также может быть установлен на подвижной платформе для сбора GPS-координаты для того, чтобы генерировать повреждения карты поля. Используя многоспектральные подписи отражательных от купола завода, многоспектральный оптический датчик обеспечивает быстрые и экономически эффективные средства идентификации и количественной оценку растений стресса. Кроме того, гораздо большая площадь поля может быть покрыта за меньшее время, с более высоким пространственным разрешением растительного полога по сравнению с обычной полевой разведкой. Важно помнить, что уровень повреждения порога ЦСМ на хлопке варьируется от региона к региону в Соединенных Штатах. Например, ЦСМ ущерб будет выше в аридной среде , например, в Калифорнии , по сравнению с MidSouth области , где осадки и высокая влажность часто превалируют 24. Таким образом, потери в результате повреждения ЦСМ будет переменной и поэтому порог повреждения. Тем не менее, сообщения из Миссисипи, Арканзас и Теннесси показывают, что пороговый уровеньдля ЦСМА на хлопке , как представляется, когда 30 до 50% растений поражаются и население активно наращивает 5. Кроме того, поле выращивают растения подвергаются воздействию многочисленных стрессов, включая водные стрессы и кормление членистоногих травоядные и взаимодействие между этой деятельностью может существенно снизить производительность установки и, вероятно, влияют на порог повреждения. ЦСМ может уменьшить проводимости устьица, фотосинтез и скорость транспирации в хлопке 25. Растения , выращенные в теплице находятся под влиянием УФ – световое излучение , и это существенно влияют функцию устьичного, фотосинтез и навес морфологию 26, 27 и, вероятно , может иметь аддитивный эффект на растения стресса. Тем не менее, ЦСМ способен избежать УФ – излучения , имеющих доступ к среде обитания защищен от солнечной радиации на нижней поверхности растений пологом 28, 29 </ SUP>, 30, где он проживает.
Высота оптического датчика выше целевого навеса и ориентации датчика относительно мишени являются важными факторами , которые существенно повлияли на значения отражательной способности, полученные с помощью оптического датчика многоспектрального 31. Например, когда мобильная исследовательская платформа проходит через поле культур строки, например, когда навес хлопка открыт, датчик может производить различные результаты в зависимости от ориентации датчика, либо параллельно, либо перпендикулярно к ряду. Кроме того, вероятно, что почва и другие справочные материалы могут существенно влиять на показания датчика, особенно, когда датчик ориентирован перпендикулярно к ряду. Для того чтобы получить максимальный отклик от датчика, головка датчика должна быть ориентирована на линии и непосредственно над рядами. Несмотря на то, ориентируя луч света перпендикулярно к строкам, более вероятно, чтобы забрать обратноземля отражательной почвы, это может быть приемлемым, однако, когда хлопок навес закрыт с пышной растительностью. Кроме того, операторы должны следовать рекомендациям изготовителя на рабочий диапазоне высот 81-122 см и ориентации головки датчика в линии с мишенью, чтобы получить максимальный отклик сигнала. Важно, чтобы зарядить аккумулятор перед использованием датчика или он должен быть подключен, чтобы избежать неисправностей. Низкий уровень заряда батареи может производить ошибочные показания.
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 |