این پژوهش که در مجله آگرونومی (Agronomy) منتشر شده است، در سال ۲۰۲۲ در مزارع سویا در شمال شرق چین انجام شد؛ جایی که افزایش دما و رطوبت باعث شدت گرفتن شیوع یک نوع باکتری شده است. این باکتری لکه‌های برگ مشخصی ایجاد می‌کند که فعالیت فتوسنتزی و عملکرد سویا را کاهش می‌دهد.
این مطالعه توسط پژوهشگرانی از دانشگاه کشاورزی جی‌لین (Jilin Agricultural University)، انجام گرفته و هسته اصلی روش پژوهشگران، ادغام پایش هوایی توسط پهپادهای مجهز به حسگر چندطیفی با طول‌موج ۴۵۰ نانومتر تا ۸۵۰ نانومتر و داده‌های زمینی همچون شاخص محتوای کلروفیل (Chlorophyll Content Index / CCI) و مشاهدات مستقیم درجه بیماری بود.
نتایج نشان داد همبستگی منفی قوی بین CCI و شدت بیماری وجود دارد؛ به‌طوری‌که با پیشرفت بیماری، سطح کلروفیل کاهش می‌یابد. این ارتباط امکان تخمین غیرمستقیم شدت بیماری از طریق داده‌های طیف‌سنجی را فراهم کرد.
تلفیق علم داده و سنجش پهپادی
این رویکرد که ترکیبی از تلقیح میدانی، تصویربرداری پهپادی در ارتفاع ۳۰ متری و مدل‌سازی رگرسیونی بود، گامی مهم به‌سوی کشاورزی دقیق و پایش لحظه‌ای محصولات محسوب می‌شود. پژوهشگران برای کاربردهای آینده پیشنهاد دادند از رویکرد دو مرحله‌ای استفاده شود: ابتدا اسکن گسترده از ارتفاع بالا برای شناسایی مناطق مشکوک، و سپس تصویربرداری دقیق نزدیک به تاج پوشش گیاهی.
با وجود نتایج امیدوارکننده، پژوهش با محدودیت‌هایی نیز همراه بود. به دلیل تغییرات محیطی و دشواری در ثبت نمونه‌های کاملا سالم (درجه ۰) و بسیار آلوده (درجه‌های ۷ تا ۹)، داده‌ها تا حدی نامتوازن بودند. تیم تحقیقاتی برای رفع این مشکل از تلقیح مصنوعی گیاهان استفاده کرد تا دامنه وسیعی از درجات بیماری شبیه‌سازی شود. تصاویر چندطیفی رنگی توانستند درجات بیماری ۱ تا ۶ را به‌خوبی تشخیص دهند، اما شناسایی بیماری در مراحل اولیه به دلیل تفاوت‌های رنگی ظریف دشوار بود. پژوهشگران تاکید کردند که باید الگوریتم‌های پردازش تصویر و درجه‌بندی بیماری بهبود یابد.
نقشه راهی برای حفاظت دقیق از گیاهان
این مطالعه مبنایی علمی برای استفاده گسترده از پایش طیف‌سنجی و پهپادی سلامت گیاهان فراهم کرده است. پژوهشگران نوشتند: «این روش مبنای نظری و ارزش مرجعی برای پیش‌بینی و مدیریت بیماری بلایت باکتریایی سویا فراهم می‌کند.» با اصلاح روش‌های کالیبراسیون طیفی و طراحی نمونه‌برداری، این فناوری می‌تواند در سراسر مناطق تولید سویا در چین و حتی سایر نقاط جهان استفاده شود.
منبع: spectroscopyonline
