SpectraPen/PolyPen手持式光譜儀—病害無(wú)人機普查與特性

病害是植物尤其作物主要的脅迫因素之一。病害會(huì )造成農作物產(chǎn)量的嚴重損失、加劇食品安全風(fēng)險，對生態(tài)系統完整性和穩定性也有顯著(zhù)的影響。

現在，在農田、森林、草原等病害早期檢測與普查中，一個(gè)非常重要的研究工具就是搭載了高光譜相機和紅外熱成像相機的無(wú)人機。同時(shí)在地面上還要配合光譜儀、葉綠素熒光/熒光成像儀、光合儀等對無(wú)人機獲取的數據進(jìn)行校正和綜合分析。

木質(zhì)部難養菌(或葉緣焦枯病菌，Xylella fastidiosa)是一種在木質(zhì)部生長(cháng)并且依靠昆蟲(chóng)介體傳播的植物病原細菌。該菌的寄主范圍很廣，能侵染超過(guò)30個(gè)科的植物，包括單子葉和雙子葉植物。該病原菌可以引起重要的農業(yè)經(jīng)濟作物病害，如葡萄皮爾斯病和柑橘雜色萎黃病等。這種病菌早發(fā)生在美國，2013年后傳播到歐洲，曾經(jīng)造成意大利南部數百萬(wàn)株橄欖死亡。

歐盟聯(lián)合研究中心的Zarco-Tejada研究團隊與歐洲、澳大利亞等大學(xué)和科研機構合作，在意大利南部對這種病菌進(jìn)行跟蹤調查和特征分析。通過(guò)無(wú)人機搭載的高光譜相機和紅外熱成像相機分別從光譜特性和冠層溫度兩方面對橄欖進(jìn)行檢測，從中識別病害植株并對其特性進(jìn)行分析。

同時(shí)，他們還使用FluorPen手持式葉綠素熒光儀測量了葉綠素實(shí)時(shí)熒光來(lái)反映葉片光合系統的受損情況。。同時(shí)使用PolyPen手持式植物反射光譜測量?jì)x測量葉片的反射光譜并計算了一系列植被反射指數如光化學(xué)反射指數PRI、歸一化葉綠素脫鎂作用指數NPQI、紅邊指數VOG2、葉綠素指數CI等。

通過(guò)FluorPen手持式葉綠素熒光儀和PolyPen手持式植物反射光譜測量?jì)x在葉片尺度的驗證，證明了通過(guò)無(wú)人機平臺進(jìn)行的光譜分析和熱成像分析能夠在景觀(guān)尺度上快速準確的鑒定這種病害。研究成果已經(jīng)發(fā)表于《Nature Plants》、《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》等期刊。

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參考文獻：

1. Zarco-Tejada, P. J., Camino, C., Beck, P. S. A., Calderon, R., Hornero, A., et al. 2018. Previsual symptoms of Xylella fastidiosa infection revealed in spectral plant-trait alterations. Nature Plants, 4(7), 4 ts, 4(7), 432–439

2. Poblete, T., Camino, C., Beck, P. S. A., Hornero, A., et al. 2020. Detection of Xylella fastidiosa in  fastidiosa infection symptoms with airborne multispectr tral and thermal imagery: Assessing bandset redu eduction performance from hyperspectral analysis. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 162, 27–40

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