水稻是世界上最主要的糧食作物之一,世界上接近一半的人口,包括整個東亞和東南亞的人口都以稻米為食。水稻也是我國第二大糧食作物,2021年我國水稻種植面積約4.5億畝,其產(chǎn)量約占我國糧食總產(chǎn)三分之一。危害水稻生產(chǎn)的三大主要病害為:稻瘟病、紋枯病和白葉枯病,其中稻瘟?。?em>Magnaporthe oryzae)是流行最廣、威脅全球水稻生產(chǎn)的最具破壞性的真菌病害。稻瘟病孢子可以借助流水、風(fēng)、土壤等多種方式擴(kuò)散。稻瘟病菌可在水稻不同生育時期、不同部位形成危害,據(jù)此,稻瘟病可以分為葉瘟、穗瘟、枝梗瘟等(圖1)。適溫高濕,有雨、霧、露存在條件下有利于發(fā)病。病害的擴(kuò)展靠分生孢子在空氣中傳播,高濕有利分生孢子形成飛散和萌發(fā),而高濕度持續(xù)達(dá)一晝夜以上,則有利于病害發(fā)生流行。陰雨連綿、日照不足或時晴時雨、或早晚有云霧或結(jié)露條件,會加速病情擴(kuò)展迅速?,F(xiàn)有的稻葉瘟發(fā)病信息主要通過田間調(diào)查來獲取,這種方法不僅費(fèi)時費(fèi)力,而且存在以點(diǎn)帶面的代表性差等弊端,難以滿足大范圍稻瘟病高時效高精度監(jiān)測的需求。
水稻不同器官感染稻瘟病后的癥狀稻瘟病幾乎年年都發(fā)生,只是發(fā)病面積大小與危害輕重不同而已。及時有效的大面積水稻病害監(jiān)測,對于提出科學(xué)有效的防治措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。遙感技術(shù)是一種遠(yuǎn)距離、在不直接接觸目標(biāo)地物的情況下,通過接收目標(biāo)物體的反射或輻射電磁波探測地物波譜信息,并獲取目標(biāo)地物的光譜數(shù)據(jù)與圖像的技術(shù)。目前遙感技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于作物病蟲害研究領(lǐng)域。遙感衛(wèi)星能夠從太空拍照并且傳回地球,圖片可以顯示出全中國或某個省、市、縣的哪些地方種了水稻、哪些地方發(fā)生了稻瘟病,以及這些地方發(fā)病的嚴(yán)重程度。但圖像數(shù)據(jù)所提供的信息不是直接呈現(xiàn)出來的,而是通過一種或多種圖像上復(fù)雜形式的色調(diào)、結(jié)構(gòu)及它們的變化表現(xiàn)出來,普通人員通常不能直接識別出這些特征,需要專業(yè)人員進(jìn)行“翻譯”。
(相關(guān)資料圖)
衛(wèi)星傳感器對地成像示意圖要“翻譯”衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù),必須要了解稻瘟病菌與水稻“斗智斗勇”的生理過程相關(guān)背景知識。稻瘟病對水稻生長的影響,主要有外部形態(tài)變化和內(nèi)部生理變化2種表現(xiàn)形式。外部形態(tài)變化主要表現(xiàn)在冠層形狀的改變,如落葉、葉片卷曲、植株倒伏等;內(nèi)部生理變化則表現(xiàn)為葉綠素組織遭到破壞后,光合作用、養(yǎng)分與水分吸收或轉(zhuǎn)運(yùn)等生理生化機(jī)制發(fā)生改變。無論外部形態(tài)或內(nèi)部生理發(fā)生變化,都將不可避免地導(dǎo)致作物光譜特征發(fā)生變化。此外,受到病蟲侵害的植物在表現(xiàn)出明顯的外在癥狀前,比如葉色開始變化前幾天或幾周,會減弱對近紅外光(750~950 nm)的反射能力。利用這個特性,我們不僅可以在稻瘟病發(fā)生之后監(jiān)測病蟲害的發(fā)生與分布情況,還可以在病蟲害癥狀出現(xiàn)前對病蟲害進(jìn)行早期預(yù)測。水稻這種由內(nèi)部病菌侵染造成的外部形態(tài)變化,從衛(wèi)星上觀測到的就是不同的反射光譜(圖2)。而從衛(wèi)星來發(fā)現(xiàn)稻瘟病的本質(zhì),就是要捕捉這種光譜變化,進(jìn)而分析作物是否受到病蟲害侵染、侵染程度以及侵染階段。
從Sentinel-2衛(wèi)星影像提取的健康和不同病情指數(shù)下水稻冠層反射率光譜
與人類流行病的傳播規(guī)律類似,稻瘟病在稻田自然條件下的爆發(fā)也是從發(fā)病中心開始,搭乘風(fēng)和水流的“順風(fēng)車”,逐漸向周圍植株傳播。我們對人類測量體溫,可以初步確定感冒等疾病,通過對遙感圖像的分析,我們也能判斷水稻田里的“熱點(diǎn)”(感染)和正常區(qū)域。感染區(qū)域的像素在遙感圖像上表現(xiàn)為異常值,稻瘟病監(jiān)測最主要的目的,就是準(zhǔn)確地找到這些異常值,以便后續(xù)采取防治措施。具體操作為,借助于衛(wèi)星拍攝的遙感圖片和稻瘟病侵染相關(guān)知識,我們首先從衛(wèi)星觀測農(nóng)田里稻葉瘟集中爆發(fā)在什么位置、不同位置的稻瘟病發(fā)病程度等信息(圖4)。通過一段時間連續(xù)的衛(wèi)星觀測,我們還能知道某個田塊稻瘟病是變得更嚴(yán)重,還是逐漸自愈。在掌握了稻瘟病爆發(fā)的這些規(guī)律之后,我們結(jié)合稻瘟病菌的生活習(xí)性(如溫度、濕度等)就能對稻瘟病的發(fā)生概率進(jìn)行及時預(yù)測。在稻瘟病對水稻形成危害之前,通過及時噴施農(nóng)藥和水肥管理等措施,來阻止稻瘟病的發(fā)生和切斷稻瘟病的傳播。從衛(wèi)星平臺對稻瘟病發(fā)生的準(zhǔn)確“診斷”,對于遏制病害蔓延、病害定損評估、早期病害預(yù)測預(yù)警至關(guān)重要,也為通過衛(wèi)星從太空預(yù)測預(yù)警水稻主產(chǎn)區(qū)稻葉瘟爆發(fā)提供了重要的技術(shù)支撐。
基于衛(wèi)星遙感圖像得到的三個不同試驗(yàn)區(qū)稻瘟病發(fā)生趨勢圖
深紅和深綠分別代表呈現(xiàn)惡化和恢復(fù)趨勢的區(qū)域
黑色點(diǎn)代表實(shí)地調(diào)查呈現(xiàn)恢復(fù)趨勢的樣方- - - - - -
作者介紹
本文作者為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)2018級博士研究生田龍,在讀期間圍繞基于反射光譜的稻瘟病早期監(jiān)測課題,構(gòu)建了耦合機(jī)器學(xué)習(xí)與光譜特征選擇的稻葉瘟早期階段高精度監(jiān)測模型;創(chuàng)建了適用于多尺度稻葉瘟病情指數(shù)準(zhǔn)確估算的光譜指數(shù);首次實(shí)現(xiàn)了基于衛(wèi)星遙感的小農(nóng)戶田塊稻葉瘟?xí)r空動態(tài)變化監(jiān)測。在遙感領(lǐng)域頂級期刊Remote Sensing of Environment發(fā)表稻葉瘟早期監(jiān)測論文2篇?!?●
撰稿人:田龍,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)智慧農(nóng)業(yè)系博士研究生
審核人:程濤,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)智慧農(nóng)業(yè)系教授,博士生導(dǎo)師
責(zé)編:謝蕓
標(biāo)簽: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 形態(tài)變化
凡本網(wǎng)注明“XXX(非現(xiàn)代青年網(wǎng))提供”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
原標(biāo)題:看完《天下長河》你有沒有意難平?李開周河神廟前,暮年的康熙皇帝顫顫巍巍爬上大殿,向靳輔與陳潢二人的塑像行禮,他老態(tài)龍鐘的臉上
2022-12-08 22:39
原標(biāo)題:安徽凌家灘遺址考古再出重大發(fā)現(xiàn)據(jù)安徽省考古所發(fā)布的消息,安徽省凌家灘遺址考古工作近日取得重大發(fā)現(xiàn)。其中一件寬體玉璜,外徑23 6
2022-12-08 21:32
原標(biāo)題:“夜深知雪重時聞?wù)壑衤?rdquo;今日11時46分迎“大雪”節(jié)氣央視網(wǎng)消息:今天(12月7日)11時46分將迎來我國24節(jié)氣中的第21個節(jié)氣“大雪”。“
2022-12-08 15:55
原標(biāo)題:廣西東興發(fā)現(xiàn)的侏羅紀(jì)晚期恐龍化石修復(fù)工作已完成40%2021年,廣西東興市發(fā)現(xiàn)了侏羅紀(jì)晚期恐龍化石,目前恐龍化石修復(fù)工作正有力有序推
2022-12-08 14:56
原標(biāo)題:面對面丨專訪翟楊揭秘百年古船“穿越”歸來的背后故事11月21日,長江口二號古船在長江口水域成功實(shí)施整體打撈出水,在海底沉默150多年
2022-12-07 19:57
原標(biāo)題:河北蔚縣:文化進(jìn)萬家老戲傳新聲工人日報-中工網(wǎng)記者蘭德華通訊員藺媛媛“金秋華夏彩旗揚(yáng) ”臺上表演精湛,唱腔優(yōu)美,臺下群眾歡
2022-12-05 08:48
原標(biāo)題:“陸游的鄉(xiāng)村世界”火了中國文化報記者?黨云峰2022年是南宋詩人陸游誕辰897周年。為進(jìn)一步弘揚(yáng)宋韻文化,擦亮“宋韻越城”和“陸游詩
2022-12-05 08:49
【視線】原標(biāo)題:《風(fēng)味人間》第四季將谷物匯集成篇(引題)每一種谷物都有自己的“人生故事”(主題)工人日報-中工網(wǎng)記者陳俊宇“谷物是人類
2022-12-04 20:40
原標(biāo)題:重慶合川發(fā)現(xiàn)春秋時期巴文化遺存出土各類器物278件記者日前從重慶市文物考古研究院獲悉,在歷時6個多月的搶救性考古發(fā)掘后,重慶合川
2022-12-04 05:34
原標(biāo)題:京津冀三地協(xié)同立法推進(jìn)大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用為加強(qiáng)大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用,進(jìn)一步提升京津冀協(xié)同發(fā)展水平,2022年12月1日,天津市
2022-12-04 05:38
原標(biāo)題:2023年故宮博物院年票12月1日開售每張300元中新網(wǎng)12月1日電故宮博物院近日發(fā)布關(guān)于2023年故宮博物院年票發(fā)售的公告。2023年故宮博物院年
2022-12-02 19:42
原標(biāo)題:文旅部:將劇本娛樂經(jīng)營場所全面納入監(jiān)管視線據(jù)文化和旅游部網(wǎng)站消息,近日,文旅部市場管理司召開全國劇本娛樂管理工作視頻會,督促
2022-12-02 19:43
原標(biāo)題:嘉陵江下游發(fā)現(xiàn)春秋時期巴文化遺存新華社重慶11月30日電(記者劉恩黎)記者日前從重慶市文物考古研究院獲悉,在歷時6個多月的搶救性考
2022-12-02 09:31
解碼·博物館文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)原標(biāo)題:對話甘肅省博物館文創(chuàng)中心設(shè)計師團(tuán)隊——(引題)精美靈動的文創(chuàng)產(chǎn)品這樣產(chǎn)生(主題)人民日報記者付文核心
2022-11-30 16:43
原標(biāo)題:山西展出商周青銅盤珍品人民日報海外版記者鄒雅婷西周晉叔友父盤。山西博物院供圖近日,“盤之典——商周青銅盤特展”在山西博物院開
2022-11-30 05:49
原標(biāo)題:剛剛!“中國傳統(tǒng)制茶技藝及其相關(guān)習(xí)俗”申遺成功!北京時間11月29日晚,我國申報的“中國傳統(tǒng)制茶技藝及其相關(guān)習(xí)俗”,成功通過評審
2022-11-30 05:30
權(quán)威快報原標(biāo)題:“中國傳統(tǒng)制茶技藝及其相關(guān)習(xí)俗”申遺成功記者從文化和旅游部獲悉,北京時間11月29日晚,我國申報的“中國傳統(tǒng)制茶技藝及其
2022-11-30 05:32
原標(biāo)題:河南仰韶村遺址發(fā)現(xiàn)5000多年前大型房屋基址新華社鄭州11月28日電(記者桂娟、史林靜)130平方米的大房子、“混凝土”地坪、大型防御壕
2022-11-29 08:45
解碼·博物館文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)原標(biāo)題:復(fù)原技藝,轉(zhuǎn)化創(chuàng)意,組建樂團(tuán)(引題)曾侯乙編鐘的文創(chuàng)旅行(主題)人民日報記者李霞當(dāng)前,依托博物館等文
2022-11-29 05:34
原標(biāo)題:江蘇鹽城建湖縣出土1 5噸唐宋錢幣11月28日,新江蘇記者從鹽城市建湖縣文旅部門獲悉,該縣岡西鎮(zhèn)雙墩村發(fā)現(xiàn)一處北宋末年的錢幣窖藏遺存
2022-11-29 05:34
原標(biāo)題:李仁清:拓古傳今“復(fù)活”石雕在位于鄭州市金水區(qū)文化館的工作室里,李仁清查看完成后的拓印作品(11月16日攝)。新華社記者李安攝上
2022-11-28 22:45
原標(biāo)題:多元粵劇節(jié)目亮相香港“粵劇日”活動新華社香港11月27日電(記者黃茜恬)香港特區(qū)政府康文署27日在香港文化中心和香港太空館舉行一年
2022-11-28 17:27
原標(biāo)題:新聞特寫丨古船“歸港”海洋木質(zhì)文物該如何保護(hù)?眼前,這個在江面上行駛的長方形大家伙,名叫“奮力輪”。在它懷抱里,靜靜躺著一個
2022-11-28 05:25
原標(biāo)題:海南省第六屆少數(shù)民族文藝會演開幕新華社客戶端???1月27日電(周慧敏、譚生其)為繁榮和發(fā)展海南省少數(shù)民族文化,促進(jìn)各民族交往交
2022-11-28 05:38
原標(biāo)題:在古鎮(zhèn)見證戲劇“豐碩生長”——第九屆烏鎮(zhèn)戲劇節(jié)開幕記者:段菁菁、鄭夢雨25日晚,在位于浙江省桐鄉(xiāng)市的烏鎮(zhèn)大劇院,烏鎮(zhèn)戲劇節(jié)發(fā)起
2022-11-27 15:31