用归一化差值植被指数验证在大麦上使用杀菌剂的效用

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一个来自北达科他州立大学(North Dakota State University)的研究组用多光谱数据帮助本州大麦种植者控制真菌性病害,减少病害对产量和种子质量的影响。


真菌性病害: 一个对大麦种植者的潜伏性危害

镰菌白粉病(FHB)是一种在温暖潮湿的环境中的滋长的真菌性病原体,它可以影响许多种农作物,包括大麦。镰菌白粉病通过影响谷物的成长,造成枯萎,变色或产生过轻过小的种子而减少谷物产量和质量。

北达科他州农作物尤其易感染这个病害,造成预计每年损失产量的5%-10%。在2010年到2014年的时候,州内产量损失范围在2千5百万到28千万美元之间。

因为担心这个病害的经济影响,一个北达科他州州立大学卡林顿研究发展中心(Carrington Research Extension Center)的研究组在2016年暑期进行了一个实验,来研究不同的控制大麦镰菌白粉病的治理措施。

确认杀菌剂使用的效用

研究组测试了在成长季不同阶段使用的十种杀菌剂治理措施,最早使用的时间在6月2日(在4.0-4.5片叶子阶段),最晚的在7月1日(菲克斯10.50阶段)。

所有治理药物都用同样多的水在整个夏季中灌溉给农作物。而且砍下的小麦麦秸分配放置在新长出的大麦上来提供病害接种菌的局部来源。

分布图中三原色图像(红色区域)是研究者测试真菌性病害治理的区域。

分布图中三原色图像(红色区域)是研究者测试真菌性病害治理的区域。

一旦治理药物灌溉到位,研究者用MicaSense RedEdge在7月15日【图一】和7月21日制图【图一】。然后,他们用MicaSense地图生成两个校准过的归一化差值植被指数NDVI地图。

7月15日归一化差值植被指数(范围0.46-0.95)——归一化差值植被指数量化了植被状态。低归一化差值植被指数的图几乎没有剩存的绿色植物组织。

7月15日归一化差值植被指数(范围0.46-0.95)——归一化差值植被指数量化了植被状态。低归一化差值植被指数的图几乎没有剩存的绿色植物组织。

7月21日归一化差值植被指数(范围0.27-0.95)——这两个归一化差值植被指数地图的不同与大麦的成熟程度对应。

7月21日归一化差值植被指数(范围0.27-0.95)——这两个归一化差值植被指数地图的不同与大麦的成熟程度对应。

归一化差值植被指数地图(上方地图)详细显示了每个图治理的结果。绿色区域显示了治理最有效的地方,黄色显示了治理效果很有限的地方,而红色显示了植被病害发展得最厉害的地方,让农作物剩很少或不剩绿色植物组织。

当大麦成熟的时候,植物将它的营养往上输送来供谷物的发展,而叶子和经脉开始干枯。当植物受到病害的侵害,它成熟得更快,造成总体更短的生命周期和更低的产量。

得到的结论

在这个研究中,校准后的归一化差值植被指数值显示了与在这个麦地中研究者目测发现的病害程度有很大关联。实际来说,归一化差值植被指数图可以成功显示大麦产量在治理期间的不同。有最高归一化差值植被指数值的图(呈绿色)可证有较低病害程度并产生最大产量。

另外,这个研究提供了多光谱制图作为客观信息源来支持管理决策的价值的进一步证明。这个案例中,研究者用多光谱制图准确地衡量杀菌剂处理对农作物的影响,并着手致力于减少整个季节产量和种子质量的负面影响。