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番茄-耐盐-无人机图像 Unmanned Aerial Vehicle-Based Phenotyping Using Morphometric and Spectral Analysis Can Quantify Responses of Wild Tomato Plants to Salinity Stress

文章来源: | 2019-08-05

盐胁迫对全球粮食生产构成了严重威胁,在干旱和半干旱地区这一问题尤为严重。随着全球人口增长,到2050年全球作物产量需要增加60%以上才能满足粮食的需求,人们开始关注更高耐盐性作物品种的评估和培育。然而,在田间试验中采用传统方法评估植物对盐胁迫的反应是耗时、费力的。无人机传感技术的发展为广泛、重复和一致的表型分析提供了一种与传统方法相比具有显著优势的手段。

 

本文提出并验证了一种基于无人机图像的野生番茄表型特征和耐盐性有效评估的方法。研究的具体目标是:(1)使用基于对象的自动图像分析方法,从8个RGB和2个多光谱无人机图像数据集的时间序列中自动描绘番茄植株;(2)评估植株面积、生长速率、植株状况和植株投影盖度(PPC);(3)从产量和耐盐性两个方面,找出表现最佳的品种

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实验地点概况

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黑色材料为背景的番茄植物

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基于对象的图像分析步骤

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从无人机RGB和多光谱图像中自动描绘番茄植株的步骤

该方法的验证试验结果表明:在前五次实验中超过99%的番茄植株被自动检测出来;与对照相比,盐处理的番茄植株面积、最大生长速率和植株投影盖度均显著较小;5个番茄品种在对照和盐处理下皆高产。

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整个生长季单株植物面积的变化

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番茄植株状况的评价

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植株投影盖度实测值与估计值相关性分析

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整个生长季单株植株投影盖度的变化

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每株番茄田间总产量与收获时的植物状况(A)、植物面积(B)、最大日生长速率(C)、植株投影盖度(D)的关系

本研究提供了一种在空间和时间尺度上以更有效和一致的方式进行植物试验评估的方法,对植物耐盐性的农艺学研究以及在盐胁迫条件下优化农业生产具有指导意义。

全文阅读

Johansen K, Morton M J L, Malbeteau Y M, et al. Unmanned Aerial Vehicle-Based Phenotyping Using Morphometric and Spectral Analysis Can Quantify Responses of Wild Tomato Plants to Salinity Stress. Frontiers in plant science, 2019, 10: 370.

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