Dette manuskript beskriver en multispektral optisk sensor, der effektivt detekteret skade på tidlig sæson bomuld kunstigt inficerede med varierende tætheder af de to bønnespindemide populationer.
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.
Toplettet spindemide, Tetranychus urticae (Koch) er en polyfagt og kosmopolitisk skadedyr i mange felt og haveplanter 1, 2. Den lever inde webbings i kolonier på undersiden af planten 3, 4. Det har udviklet sig fra at være en sen sæson til en tidlig sæson skadedyr i midten af det sydlige USA i det seneste årti 5. TSSM var det 5. mest skadelige skadedyr af bomuld og forårsagede en anslået tab på 57,441 baller af bomuld og 0,167% reduktion i udbytte i USA i 2011 6, 7. Dets korte levetid, høj frugtbarhed og haploide-diploid kønsbestemmelse kombineret med evnen til at fordøje og afgifte miljøfremmede stoffer har forværret udviklingen af resistens over for pesticider 8. I øjeblikket, acaricider forblive som only pålidelig mekanisme til undertrykkelse af T. urticae kontrol. Derfor felt entomologer konstant evaluerer i øjeblikket er tilgængelige og nyudviklede acaricider for effektivitet.
Estimeringen af skader ved spindemider er normalt udføres ved at score de skader på en subjektiv skala på grund af vanskeligheden i manuelt tælle mider. Nogle gennemførte binomial prøveudtagning, hvor kun den del af de angrebne blade blev scoret snarere end antallet af spindemider per blad 9. Et blad rødmen indeks skala, som varierede fra punktering og rødmen omfattende rødmen af vegetation, blev anvendt som kriterium ved estimering skader. Den rumlige fordeling mønster af T. urticae på bomuld tilpasset til en sammenklumpet fordelingsmønster 9. Mider er fordelt på bomuld løv fra sparsom til stærkt klynger og forbliver så under felt tilstand. Sådan fordelingsmønster coubønfaldt sin lille størrelse, mobilitet og frodig reproduktion gør tælling af TSSM vanskelig. har behov for pålidelige alternative teknikker til vurdering af midedensitet for kvantitativt evaluere virkningen i acaricider mod TSSM.
Formålet med denne undersøgelse var at adskille bomuldsplanter beskadiget af varierende tætheder af TSSM ved hjælp af en optisk multispektral sensor. Vores hensigt var at bestemme, om den jordbaserede optisk sensor kunne klassificere og adskille sunde bomuldsplanter fra dem beskadiget af spindemider.
Konventionelt, insekticid virkning tests udført på området indbefatter flere behandlinger af kemikaliet påføres med forskellige hastigheder og sammenlignet med en ubehandlet kontrol. Acaricider med varierende toksicitetsprofiler mod stadiums og voksne stadier af TSSM vurderes at afgøre, om skader forårsaget af dem kunne reduceres ved den kemiske behandling. TSSM opsamles og bragt til laboratoriet, hvor de undersøges under mikroskop og varierende stadier af TSSM tælles og registreres. Det er kritisk vigtigt at tage passende prøver af værtsplanten at bestemme skader i hver behandling og differentiere dem med statistisk acceptabel præcision. Antallet af prøver, der er nødvendige for at differentiere de behandlinger fra hinanden afhænger af den fordelingsprofil af organismen. Meget pletvis fordeling af TSSM fører til en betydelig mængde variation mellem forsøgsområder, og mange planter skal udtages iFor at sikre reproducerbarhed af befolkningen skøn. Men budgettet, arbejdskraft, tid og statistisk præcision er vigtige faktorer, der har indvirkning på stikprøver. Det påhviler forskeren at fordele de disponible ressourcer optimalt at foretage prøveudtagning med de laveste omkostninger, men med de fleste præcision.
Entomologer i stedet for optælling TSSM faser visuelt score skaden baseret på en skala fra ingen skader på varierende niveauer af skader. For eksempel foreslog nogle forskere binomial prøveudtagning, hvor kun den del af de angrebne blade blev scoret snarere end antallet af spindemider per blad 9, 19. Andre anslåede skader ved TSSM om bomuld baseret på et blad rødmen indeks skala, som varierede fra stipling og rødmen omfattende rødmen af vegetation canopy 19. Disse metoder er vilkårlige, anekdotiske og påvirket af individuelle opfattelser af graden af skade.En mere robust og kvantitativ vurdering af de skader, som TSSM er forpligtet til at evaluere og adskille de behandlinger med statistisk præcision.
Den jordbaserede multispektral optisk sensor synes at være et forbedret prøveudtagningsværktøjet for kvantitativt at bestemme den skade af TSSM og adskille de behandlinger mere præcist end det visuelle skader scoringssystem vedtaget af mange forskere. Men forskere har rapporteret, at data intensive hyperspektrale telemåling tilvejebragt talrige spektralsignaturer at identificere og registrere afgrøde spændinger og canopy egenskaber i sammenligning med multispektral remote sensing der er færre data intensiv med to bølgelængder 20, 21. Under anvendelse af en hyperspektral spektrometer, Reisig og Godfrey fundet, at NIR reflektans bølgelængde ≈850 nm som en informativ spektrum skelne arthropod-angrebne fra ikke-angrebne bomuld 22. I denne undersøgelse har vi vist, at de multispektrale reflektansværdier (NIR værdi væsen ≈770 nm) med blot to spektrale bånd var i stand til at identificere og karakterisere bomuldsplanter befængt med varierende tætheder af TSSM. Vi har også rapporteret tidligere, at multispektralt optiske sensor ikke kun effektivt adskilt bomuldsplanter befængt med vidt forskellige kategorier af TSSM tæthed, men også viste, at spiromesifen var mere effektivt end abamectin i at kontrollere TSSM i tidligt på sæsonen bomuld i drivhuset ved en halv satsen for den laveste etiket kurs 23.
Den multispektral optiske sensor kunne monteres på en mobil forskning platform og reflektansværdier kunne opnås fra de behandlede områder af vegetation baldakiner uden menneskelig subjektivitet. Acaricid effektdata kan således opnås uden megen menneskelig arbejdskraft. NDVI data let kan uploades til computeren og analyseret ved hjælp af kommercielle statistisksoftware. En GPS-modtager også kan monteres på den mobile platform til opsamling af GPS-koordinater for at generere en skade kort over marken. Anvendelse multispektrale reflektans signaturer fra planten baldakin, den multispektral optiske sensor giver en hurtig og kosteffektiv måde at identificere og kvantificere plante stress. Desuden kan et meget større område af marken være dækket på kortere tid med højere rumlig opløsning af plante baldakin sammenlignet med konventionel felt scouting. Det er vigtigt at huske, at skadetærsklen niveau for TSSM på bomuld er variabel fra region til region i USA. For eksempel, ville TSSM skade være højere i en tør miljø såsom i Californien sammenlignet med Midsouth region, hvor nedbør og høj fugtighed ofte fremherskende 24. Derfor vil udbyttetab grundet TSSM skade være variabel og så er skadetærsklen. Men rapporter fra Mississippi, Arkansas og Tennessee afslører, at tærskelværdienfor TSSM på bomuld synes at være, når 30 til 50% af planterne er angrebne og populationer er aktivt voksende 5. Endvidere er markdyrkede planter udsat for gentagne belastninger herunder vand spændinger og fodring af leddyr planteædere og samspillet mellem disse aktiviteter kan reducere planteproduktivitet og sandsynligvis vil påvirke skader tærskel. Den TSSM kan reducere stomatakonduktans, fotosyntese og transpiration sats i bomuld 25. Planter dyrket i drivhus påvirkes af UV-lys-stråling, og det giver et væsentligt påvirker stomatal funktion, fotosyntese og baldakin morfologi 26, 27 og kunne sandsynligvis have en additiv effekt på planternes stress. Men TSSM er i stand til at undgå UV-stråling ved at have adgang til levesteder beskyttet mod solstråling på den nedre overflade af planten baldakin 28, 29 </ sup>, 30, hvor det befinder sig.
Højden af den optiske sensor over målet baldakin og orienteringen af sensoren i forhold til målet er vigtige faktorer, der påvirkes betydeligt de reflektansværdier opnået ved multispektral optiske sensor 31. For eksempel, når den mobile forskningsplatform krydser gennem en mark med rækkeafgrøder såsom når bomuld baldakin er åben, sensoren sandsynligvis producere forskellige resultater afhængigt af orienteringen af sensoren, enten parallelt med eller vinkelret på rækken. Det er også sandsynligt, at jord og andet baggrundsmateriale spænder kan påvirke føleraflæsninger, især når sensoren er orienteret vinkelret på rækken. For at opnå maksimal respons fra sensoren, skal føleren hovedet være orienteret på linie med og direkte over rækkerne. Selv orientere lysstrålen vinkelret på rækkerne er mere tilbøjelige til at hente tilbagejorden jord reflektans, kan dette være acceptabelt, men når bomuld baldakin er lukket med frodig vegetation. Desuden bør operatørerne følge producentens anbefalinger på et operationsbord højdeindstillingsintervallet for 81-122 cm og orientere sensorhovedet på linje med målet at opnå maksimal signal respons. Det er vigtigt at oplade sensoren batteriet før brug, eller det bør holdes sluttet at undgå fejlfinding. batteriniveauet Low er tilbøjelige til at producere fejlagtige aflæsninger.
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 |