病害是植物尤其作物主要的脅迫因素之一。病害會造成農(nóng)作物產(chǎn)量的嚴(yán)重?fù)p失、加劇食品安全風(fēng)險，對生態(tài)系統(tǒng)完整性和穩(wěn)定性也有顯著的影響。

現(xiàn)在，在農(nóng)田、森林、草原等病害早期檢測與普查中，一個非常重要的研究工具就是搭載了高光譜相機(jī)和紅外熱成像相機(jī)的無人機(jī)。同時在地面上還要配合光譜儀、葉綠素?zé)晒?熒光成像儀、光合儀等對無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和綜合分析。

木質(zhì)部難養(yǎng)菌(或葉緣焦枯病菌，Xylella fastidiosa)是一種在木質(zhì)部生長并且依靠昆蟲介體傳播的植物病原細(xì)菌。該菌的寄主范圍很廣，能侵染超過30個科的植物，包括單子葉和雙子葉植物。該病原菌可以引起重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)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(shù)百萬株橄欖死亡。

歐盟聯(lián)合研究中心的Zarco-Tejada研究團(tuán)隊與歐洲、澳大利亞等大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)合作，在意大利南部對這種病菌進(jìn)行跟蹤調(diào)查和特征分析。通過無人機(jī)搭載的高光譜相機(jī)和紅外熱成像相機(jī)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，他們還使用FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x測量了葉綠素實時熒光來反映葉片光合系統(tǒng)的受損情況。。同時使用PolyPen手持式植物反射光譜測量儀測量葉片的反射光譜并計算了一系列植被反射指數(shù)如光化學(xué)反射指數(shù)PRI、歸一化葉綠素脫鎂作用指數(shù)NPQI、紅邊指數(shù)VOG2、葉綠素指數(shù)CI等。

通過FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x和PolyPen手持式植物反射光譜測量儀在葉片尺度的驗證，證明了通過無人機(jī)平臺進(jìn)行的光譜分析和熱成像分析能夠在景觀尺度上快速準(zhǔn)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(xiàn)：

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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