Дистанционное зондирование Оценка двупятнистый паутинный клещ Повреждение на парниковый хлопку
28 апреля 2017 г.
Эта рукопись описывает мультиспектральный оптический датчик, который эффективен обнаруженное повреждение в начале сезона хлопка искусственно зараженном с различными плотностями два пятнистых популяций паутинного клеща.
Общая цель данной процедуры заключается в установлении объективного метода количественной оценки ущерба, нанесенного растениям хлопчатника двухпятнистыми паутинными клещами с использованием активного мультиспектрального оптического датчика. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы сельскохозяйственной энтомологии, например, какие инсектициды лучше всего способны бороться с паутинным клещом в хлопке. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он предоставляет исследователям объективную метрику для оценки ущерба от паутинного клеща на хлопке, экономя при этом время и ценные человеческие ресурсы.
Впервые у нас появилась идея для этого метода оценки эффективности различных инсектицидов на хлопке против двухпятнистых паутинных клещей. Для начала протокола выращивайте не генетически модифицированные, или не БТ растения хлопчатника до четырех-пяти настоящих листьев в пластиковых лотках в теплице. Затем перенесите колонии паутинного клеща из фасоли пинто на молодые растения хлопчатника с четырьмя или пятью настоящими листьями.
Перенесите три массы паутинного клеща для слабо зараженного растения. Поставьте под кончик листьев фасоли пинто кастрюлю, содержащую двухпятнистого паутинного клеща, или массы TSSM. Разрежьте ножницами кончики листьев фасоли пинто, позволяя массам TSSM упасть в кастрюлю.
Переверните противень вверх дном над растениями хлопка и постучите массами TSSM по растениям. Затем случайным образом распределите три массы TSSM по растению хлопчатника. Для растений с медиа-заражением переведите 20 масс, поместив поддон под кончик листа фасоли пинто, содержащий массы TSSM.
Разрежьте ножницами кончики листьев фасоли пинто и дайте им упасть в кастрюлю. Переверните противень вверх дном над растениями хлопка и выдавите массу TSSM на 100 растений хлопка, выращенных в теплице. Переведите 40 масс для сильно зараженных растений.
Затем соберите 40 масс в кастрюлю. Перед анализом повреждений заразите растения хлопчатника двухпятнистым паутинным клещом, как описано в текстовом протоколе. Горизонтально установите оптический датчик на раму теплицы на высоте примерно семи футов над полом.
Установите расстояние между сканером и пологом растения на уровне 36 дюймов. Используйте плотничий уровень, чтобы убедиться, что датчик находится горизонтально. При сканировании тестовых растений крайне важно, чтобы сканер располагался на фиксированном расстоянии от растительного покрова и чтобы фон был однородным.
Далее поместите незараженные лотки с растениями хлопчатника на колесную тележку. Активируйте сенсорный переключатель и медленно протолкните тележку под датчик, пока лоток полностью не пройдет мимо головки датчика. Как только лоток полностью пройдет мимо датчика, выключите переключатель и втяните тележку обратно.
Затем повторите сканирование, чтобы получить в общей сложности три репликации для всех лотков с хлопком. Передайте нормализованные значения индекса вегетации или NDVI из сканирования и сохраните их на карманном ПК. Затем загрузите их на компьютер в текстовом формате. На этом графике используются нормализованные значения индекса вегетации или NDVI, чтобы продемонстрировать различия в силе растений между незараженными контрольными растениями, которые увеличили вегетативный рост, в отличие от зараженных TSSM растений, здоровье которых ухудшалось с течением времени.
Среднее разделение обработок не выявило определенной разницы в процентном снижении NVDI между категориями лечения и контролем до пятого дня, когда классы заражения значительно отклонялись от контроля и еще больше отклонялись с течением времени. При выполнении этой процедуры важно помнить о необходимости поддерживать постоянную высоту оптического датчика над куполом цели и обеспечивать постоянный фон. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области сельскохозяйственной энтомологии для оценки влияния инсектицидов против двухпятнистых паутинных клещей на хлопок.
Использование мультиспектрального активного оптического сенсора для оценки инсектицидной эффективности для борьбы с паутинным клещом у хлопчатника более эффективно, чем субъективные оценки повреждений для оценки различий в лечении.
Обзор
В данном исследовании представлен мультиспектральный оптический датчик, предназначенный для объективной количественной оценки повреждений растений хлопчатника, нанесенных двухпятнистым паутинным клещом. Этот метод направлен на повышение эффективности исследований в области сельскохозяйственной энтомологии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Сельскохозяйственная энтомология
- Оценка здоровья растений
- Борьба с насекомыми-вредителями
Теоретические сведения
- Двухпятнистый паутинный клещ является опасным вредителем хлопчатника.
- Современные методы оценки повреждений часто субъективны.
- Объективные показатели могут улучшить оценку стратегий борьбы с вредителями.
- Мультиспектральные датчики обеспечивают неинвазивную оценку состояния здоровья растений.
Цель исследования
- Разработать метод количественной оценки повреждений хлопчатника паутинным клещом.
- Оценить эффективность различных инсектицидов в борьбе с паутинным клещом.
- Предоставить исследователям надежный инструмент для оценки состояния здоровья растений.
Используемые методы
- Выращивайте хлопчатник без генетических модификаций в теплице.
- Заразите растения паутинными клещами с различной плотностью популяции.
- Используйте мультиспектральный оптический датчик для сканирования растений с фиксированной высоты.
- Проанализируйте значения нормализованного дифференциального вегетационного индекса (NDVI) для оценки жизнеспособности растений.
Основные результаты
- Значения NDVI указали на значительные различия в состоянии здоровья зараженных и незараженных растений.
- С помощью этого метода можно более объективно оценить эффективность инсектицидов.
- Постоянная высота сенсора и однородный фон имели решающее значение для точности измерений.
- Данный метод позволяет более эффективно собирать данные по сравнению с традиционными методами.
Выводы
- Мультиспектральный оптический датчик является эффективным инструментом для оценки повреждений, вызванных паутинным клещом.
- Данный метод расширяет возможности оценки эффективности инсектицидов.
- Будущие исследования могут быть основаны на этой методике для совершенствования стратегий борьбы с вредителями.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Объективная количественная оценка повреждений растений, вызванных вредителями, с использованием мультиспектральных оптических датчиков позволяет более надежно оценивать состояние посевов и эффективность обработки. Этот подход заменяет субъективные визуальные оценки, обеспечивая принятие решений на основе данных в сельскохозяйственных исследованиях и разработках, а также ускоряя оценку новых средств борьбы с вредителями. Данный метод повышает прогностическую достоверность на стыке мониторинга состояния здоровья растений и разработки агрохимикатов.
Стратегические области применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет объективно измерить ответные реакции растений на поражение вредителями и проведенную обработку.
- Обеспечивает функциональную валидацию потенциальных инсектицидов путем количественной оценки биологического воздействия.
- Способствует снижению механистических рисков за счет разграничения эффектов обработки и фоновой вариабельности.
- Повышает прогностическую достоверность на ранних этапах скрининга агрохимикатов.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые показатели на основе NDVI для высокопроизводительного скрининга средств борьбы с вредителями.
- Снижает трудозатраты и субъективность по сравнению с ручной оценкой повреждений.
- Позволяет проводить масштабируемую оценку множества условий обработки на больших когортах растений.
- Поддерживает повторное использование платформы для различных комбинаций вредителей и сельскохозяйственных культур.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет результаты дистанционного зондирования с трансляционными конечными точками в исследованиях по защите сельскохозяйственных культур.
- Обеспечивает преемственность от скрининга на этапе поиска до предкоммерческой валидации в полевых условиях.
- Поддерживает продвижение перспективных методов лечения с поправкой на риск на основе количественных данных об эффективности.
- Обеспечивает понимание механизмов взаимодействия «растение-вредитель-препарат» для трансляционных исследований.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод дистанционного зондирования интегрируется в непрерывный процесс от поиска до валидации в рамках исследований и разработок по защите сельскохозяйственных культур, связывая ранний скрининг с трансляционной оценкой эффективности обработки.
- Биология открытий: Объективная количественная оценка реакции растений на воздействие вредителей и терапевтическое вмешательство.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные показатели NDVI для сравнения групп терапии.
- Аналитика: Позволяет проводить статистический анализ показателей здоровья растений при различных экспериментальных условиях.
- Трансляционные исследования: Предоставляет масштабируемый, релевантный для полевых условий метод считывания данных для предкоммерческой валидации агрохимикатов.
- Корпоративное повторное использование: Создает многократно используемый рабочий процесс на основе сенсоров для текущих исследований по борьбе с вредителями.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает неопределенность механизмов при оценке эффективности лечения.
- Операционная ценность: стандартизирует сбор данных, повышает воспроизводимость и оптимизирует использование ресурсов.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и ускоряет сроки создания новых средств борьбы с вредителями.
- Влияние на портфель: обеспечивает приоритезацию потенциальных методов лечения с учетом рисков на основе надежных данных об эффективности.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области дистанционного зондирования и анализа состояния здоровья растений.
- Необходим доступ к мультиспектральным оптическим датчикам и совместимой инфраструктуре данных.
- Требуется межкомандная стандартизация размещения датчиков и фоновых условий.
- Может потребоваться адаптация для различных видов сельскохозяйственных культур или условий теплиц.
- Точность зависит от постоянной высоты датчика и однородности фона, как предусмотрено протоколом.
