|
|
Detekce napadení ječmene listovými chorobami pomocí infračerveného termálního zobrazování, zobazovací fluorescence chlorofylu, UV-stínění fluorescence chlorofylu a hyperspekrálního zobrazování
Holzmannová, Kateřina
Cílem diplomové práce bylo v teoretické části shrnout základní informace o ječmeni, jeho využití a listových chorobách, které se na ječmeni vyskytují nejčastěji, dále shrnout základy zobrazovacích metod potenciálně využitelných pro detekci chorob na listech rostlin, a to zobrazovací fluorescence chlorofylu, UV stínění fluorescence chlorofylu, hyperspektrálního zobrazování a infračerveného termálního zobrazování. Cílem práce bylo dále na základě provedeného experimentu s inokulací jarního ječmene padlím travním (Blumeria graminis f. sp. hordei) vyhodnotit potenciál jednotlivých senzorových metod z pohledu jejich schopnosti detekovat odolnost genotypů jarního ječmene vůči padlí. V praktické části jsou porovnávány vybrané senzorové metody v rámci experimentu se 6 liniemi jarního ječmene (linie odrůdy Pallas) lišící se pouze v přítomnosti různých genů odolnosti vůči padlí travnímu. Ty to linie byly zvoleny tak aby reprezentovaly širokou škálu reakčních typů odezvy na infekci avirulentními patotypy padlí, protože reakční typ se může odrazit na odezvě měřené pomocí těchto nepřímých metod. Na základě provedené korelační analýzy pro jednotlivé parametry měřené pomocí testovaných nepřímých senzorových metod s hodnotami světlem saturované rychlosti asimilace CO2, bylo možné konstatovat, že v rámci každé skupiny metod existuje parametr vykazující vysokou schopnost predikce odezvy rostliny a tím i odolnosti vůči padlí. Jedná se o jednak chlorofylový index, založený na principu měření infračervené a červené transmitance listu, diferenci teploty listu a teploty vzduchu stanovené pomocí termální kamery, poměr fluorescenčního poklesu – index vitality (Rfd), a konečně pak také spektrální index ZM. Kromě teplotní diference dosahují hodnoty Pearsonova korelačního koeficientu nad úroveň 0.74 což znamená, že se jedná o vysoce průkaznou závislost a hodnoty adjustovaného R2 hodnot nad 0.55 což znamená spolehlivost predikce vyšší jak 55%. KLÍČOVÁ SLOVA: ječmen; Blumeria graminis; detekce, fluorescence chlorofylu; UV stínění fluorescence; spektrální odrazivost; zobrazovací metody.
|
|
|
Detekce houbových chorob ječmene pomocí zobrazovací fluorescence a termálního zobrazování
Holzmannová, Kateřina
Hlavním cílem této práce bylo provést literární rešerši zobrazovacích metod pro detekci chorob jarního ječmene, jejich předností a nedostatků a na vzorcích jarního ječmene s různou úrovní infekce houbovými chorobami provést experiment umožňující porovnání detekce chorob s využitím metody zobrazovací fluorescence chlorofylu, zobrazovacího UV stínění fluorescence a hyperspektrálního zobrazování v pásmech VNIR a NIR. Původně plánované měření na více chorobách bylo provedeno s ohledem k vládním omezením cestování v souvislosti s pandemií koronaviru pouze pro napadení ječmene Pyrenophora teres. Dosažené výsledky prokazují, že všechny tři metody mají potenciál využití v oblasti včasné a neinvazivní detekce napadení P. teres ať již pro účely monitoringu napadení nebo při fenotypizaci odolnosti vůči P. teres. Nejlepší korelace k napadení listové plochy P. teres bylo dosaženo u aktuálního kvantového výtěžku fotosystému II (ΦPSII). Tento parametr vykazuje vysokou linearitu závislosti k napadení P. teres, což dává předpoklad spolehlivé detekce v celém rozsahu úrovně napadení. S ohledem na nutnost měření z malé vzdálenosti a také možný vliv změny intenzity slunečního záření, se jedná o parametr využitelný spíše pro fenotypizaci nežo metodu aplikovatelnou při monitoringu rozsáhlých ploch. Velmi dobrých výsledků detekce napadení P. teres bylo dosaženo také s využitím indexu UV stínění fluorescence. UV stínění fluorescence vykazuje rovněž velmi těsnou závislost k úrovni napadení P. teres avšak nelineárního charakteru, kdy index UV stínění fluorescence s malou úrovní napadení prudce stoupá a při vyšším napadení je ovlivněn méně. To znamená vyšší citlivost metody vůči malé rovni napadení a může proto představovat přednost zejména při včasné detekci napadení. Index UV stínění rovněž představuje značný potenciál z pohledu analýzy prostorové distribuce choroby na úrovni listu, kdy UV stínění roste v okolí místa napadení, ale v samotném místě napadení výrazně klesá. Naproti tomu hyperspektrální odrazivost představuje značný potenciál pro monitoring rozsáhlých ploch z pohledu napadení, protože může být vyhodnocena nejen z blízké vzdálenosti ale také z dronu, letadla či satelitu. Ze sledovaných vegetačních indexů bylo nejvyšší těsnosti i linearity závislosti vůči napadení P. teres dosaženo pro index integrující širší pásmo odrazivosti v oblasti 650-725 nm ANMB650-725. Dobrých výsledků z pohledu odhadu úrovně napadení bylo ale dosaženo i u jednoduchých indexů NDVI a EVI. Pro včasnou detekci napadení P. teres se pak jako nejvhodnější jeví index ARI založený na absorpčním pásmu antokyanů, který vykazuje prudkou změnu hodnot při nízkých úrovních napadení. Tento index rovněž prokazuje velmi dobré výsledky z pohledu vyhodnocení prostorové distribuce napadení na listu, přičemž v místě infekce ARI stoupá. Nejlepších výsledků z pohledu hodnocení prostorové distribuce napadení vykazuje jednoduchý poměr reflektancí v červené a zelené oblasti (RGR), který ovšem vykazuje méně těsnou závislost k úrovni napadení P. teres pokud je list posuzován jako celek. Celkově lze konstatovat, že všechny tři metody mají potenciál využití pro monitoring napadení P. teres a fenotypizaci odolnosti hnědé skvrnitosti. Klíčové pro jejich výběr jsou spíše technické požadavky, zda má být měřeno napadení listu jako celku nebo je nutné hodnotit variabilitu napadení na listu, z jaké vzdálenosti je možné měření provádět a jaký je rozsah měřených ploch, a také zda je nezbytné detekovat s vysokou citlivostí nízkou úroveň počátku napadení nebo je důležitější zajistit spolehlivý odhad napadení v celém rozsahu.
|
host ::
RSS.