NDVI를 사용하여 보리에서 곰팡이 살균제 유효성 확인

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노스 다코타 주립 대학 (North Dakota State University) 연구진은 멀티 스펙트럼 데이터를 사용하여 이 주의 보리 재배자가 곰팡이 병을 통제하고 수확량 및 종자 품질에 미치는 피해를 줄이는 데 도움을 주고 있습니다.

이 기사에 있는 Atlas 데이터를 보십시오.


곰팡이 질병 : 보리 재배자에 대한 잠재 위협

Fusarium Head Blight (FHB)는 덥고 습한 환경에서 자라며 보리를 포함한 다양한 작물에 영향을 미치는 곰팡이 병원체입니다. FHB는 발달에 영향을 주고 수축, 변색 및 작아진 낱알들을 생산하게 함으로써 곡식 수확량과 품질을 감소시킵니다.

North Dakota의 작물들은 특히 이 질병에 취약해서 연간 약 5~10%의 수확량 손실이 발생합니다.  2010년에서 2014년 사이에 이 주의 작물 생산 손실은 2억5천만 달러에서 2억8천만 달러에 달했습니다.

이 질병의 재정적 영향에 걱정이 된 North Dakota 주립대학의  Carrington Research Extension Center 연구원 그룹은 보리에서 FHB를 통제하기 위한 다양한 살균제를 연구하기 위하여 2016년 여름 한 실험을 진행했습니다.

살균제 유효성 확인

이 그룹은 생육 기간동안 다양한 시점에 10가지의 살균제를 적용했는데, 가장 초기 적용은 6월 2일 (4.0~4.5 잎 단계)에서 가장 늦은 적용 시점은 7월 1일 (10.50 단계)이었습니다. 모든 치료법은 시즌 동안 동일한 양의 물이 공급되었습니다. 또한 국부적인 질병원을 제공하기 위해서 잘게 썬 밀 밀짚이 새로 싹이 트는 보리에 배포되었습니다.

연구원들이 살균제 치료를 테스트한 곳의 그래프의 RGB 이미지 (붉은 색)

연구원들이 살균제 치료를 테스트한 곳의 그래프의 RGB 이미지 (붉은 색)

일단 치료가 적용된 후, 연구원들은 7월 15일[그림 1]과 7월 21일 [그림 2] 에 MicaSense RedEdge를 사용하여 필드를 매핑했습니다.  그런 후, MicaSense Atlas를 사용하여 두 개의 보정된 NDVI 맵을 생성했습니다.

7월 15일NDVI (범위 0.46 ~ 0.95)는 NDVI 식물의 자람세를 정량화 합니다. 낮은 NDVI 그래프는 녹색 식물 조직이 아주 적거나 거의 없습니다.

7월 15일NDVI (범위 0.46 ~ 0.95)는 NDVI 식물의 자람세를 정량화 합니다. 낮은 NDVI 그래프는 녹색 식물 조직이 아주 적거나 거의 없습니다.

7월 21일 NDVI (범위 0.27~0.95) 두 NDVI지도의 차이는 보리의 성숙도에 해당합니다.

7월 21일 NDVI (범위 0.27~0.95) 두 NDVI지도의 차이는 보리의 성숙도에 해당합니다.

NDVI지도 (위)는 각 그래프에 대한 치료 결과를 자세히 설명합니다. 녹색 그래프는 치료가 가장 효과적이었던 곳을 보여주며, 효과가 거의 없었던 곳은 노란색, 식물 질병이 가장 왕성하게 퍼져서 녹색 식물 조직을 거의 남겨두지 않았던 곳을 보여줍니다.

보리가 자라면서, 식물이 보리 알갱이를 발달시키기 위해서 영양분을 위로 보낼 수록 잎과 줄기는 말라가기 시작합니다. 식물이 질병으로 인해 스트레스를 받는 경우, 식물은 더 빨리 성숙되며 결과적으로 수명이 짧아지고 수확량이 낮아집니다.

집에두고

이 연구에서, 보정된 NDVI 값은 현장의 연구원들이 시각적으로 조사한 질병의 수준과 강한 상관 관계를 보였습니다. 사실, NDVI지도는 치료별 보리 수확량의 차이를 성공적으로 나타낼 수 있었습니다. 가장 높은 NDVI 값(녹색으로 표시)을 가진 그래프는 질병의 수준이 낮음을 증명했으며, 최대의 수확량을 생산했습니다.

또한 이 연구는 관리 결정을 지원하기 위한 객관적인 정보원으로 멀티스펙트럼 이미지의 가치에 대한 추가적인 증거를 제공합니다.  이 경우 연구원들은 멀티스펙트럼 이미지를 사용하여 농작물에 대한 살균제 처리의 영향을 정확하게 평가할 수 있었고, 시즌 동안 수확량과 씨앗 품질에 대한 악영향을 최소화하기 위한 조치를 취할 수 있었습니다.