Precision viticulture is defined by ¿the methodologies that allow site-specific monitoring and management of a vineyard¿. The development of ground-sensing technologies and the availability of high-resolution multi-spectral optical devices allow a detailed analysis of the canopy characteristics. The aim of this work is to investigate the possibility of applying the ground-sensing optical technologies to the diagnosis of grapevine diseases. In detail, the commercial ground-sensing optical device (CropCircle and GreenSeeker) sensitivity for the determination of downy mildew symptoms is evaluated. Traditionally, different strategies involving the use of antifungicides are used in the order to protect the vineyard against the downy mildew. However, these procedures often require the application of superfluous treatments. Novel tools for estimating the P. viticola's infection risk are under investigation and may contribute to the improvement of the treatment strategies, especially if used in association with effective monitoring systems that can reliably detect the presence of the symptoms induced by the pathogen. Several multi-spectral devices are compared in this work. The main purpose is to verify if the vegetation indices assessed by these devices allow an early detection of the symptoms due to P. viticola. The following aspects are investigated: a) the sensitivity of different devices as a function of the number of leaf layers; b) the influence of the leaf orientation on the measurement accuracy; c) the sensitivity of the devices to different disease levels, these levels are identified by the percentage of symptomatic leaf area; d) the performances of different vegetation indices for the detection of the infection severity class. The tests were carried out in a controlled environment on leaves of Vitis vinifera L. cv Lambrusco grasparossa collected in an experimental vineyard untreated against P. viticola. The leaves were classified according to their symptomatic area. Infection classes are defined using a scale normally employed for visual assessment of the disease in the field. In conclusion, the two instruments GreenSeeker and CropCircle offered similar performances, although the latter was slightly more sensitive at very high values of LAI. However, the data analyzed in this study indicated that the devices CropCircle and GreenSeeker did not provide an early diagnosis of the presence of grapevine downy mildew. Furthermore, the results of the investigation with leaf layers showed that LAI must be considered for diagnostic applications because it affected the NDVI values measured by the devices. A comparison of vegetation indices derived from reflectance data measured by the spectrophotometer, which did not obtain particularly positive results, indicated that indices different from NDVI could be used for downy mildew detection. In particular, the index TCARI, which considers the reflectance at 550 nm, 670 nm, 700 nm, seemed to be more effective than NDVI in identifying infection classes. Further work is required to assess the benefits of the TCARI index and prove its effectiveness in the early diagnosis of the P. viticola symptoms.
La viticoltura di precisione viene definita come ¿l'insieme delle metodologie che consentono il monitoraggio e la gestione sito- specifica del vigneto¿. Lo sviluppo di tecnologie ground-sensing e la disponibilità di sensori multispettrali caratterizzati da una crescente risoluzione spaziale permettono di analizzare sempre più in dettaglio le caratteristiche della canopy. Pertanto, nel presente lavoro si è presa in considerazione l'ipotesi di impiegare le stesse tecnologie per la diagnosi di malattia su vite. In particolare, è stata valutata la sensibilità di dispositivi commerciali ground-sensing (CropCircle ACS-210 e GreenSeeker RT100) nei confronti dei sintomi indotti dalla peronospora della vite. Come è noto Plasmopara viticola è uno dei patogeni più diffusi in Europa, in grado di provocare gravi danni alla produzione. La difesa del prevede l'utilizzo di antiperonosporici secondo varie strategie, che spesso comportano l'applicazione di trattamenti inutili. Nuovi strumenti per la valutazione del rischio di infezione potrebbero contribuire alla razionalizzazione delle strategie antiperonosporiche, specialmente se associate a sistemi di monitoraggio in grado di individuare in modo affidabile la presenza di sintomi della malattia in vigneto. La ricerca effettuata nel presente lavoro si è focalizzata su questo aspetto, indagando le capacità diagnostiche di diversi dispositivi ottici di tipo multi-spettrale. Al fine di verificare se attraverso gli indici vegetativi restituiti da tali strumenti sia possibile ottenere una diagnosi sufficientemente precoce. In particolare, sono stati indagati i seguenti aspetti: ¿ la sensibilità dei dispositivi testati rispetto al numero di strati fogliari; ¿ l'influenza dell'orientamento delle foglie rispetto ai sensori; ¿ la sensibilità dei dispositivi a diversi livelli di malattia; ¿ le prestazioni di diversi indici vegetativi nell'individuazione delle classi di infezione. Le indagini sono state effettuate, in ambiente controllato, su foglie recise di Vitis vinifera L. cv Lambrusco grasparossa prelevate da un vigneto sperimentale non trattato con antiperonosporici. Le foglie sono state suddivise in gruppi omogenei rispetto alle aree sintomatiche, catalogate in classi di infezione secondo la scala normalmente impiegata per la valutazione visiva della malattia in campo. Per ciascun gruppo sono state eseguite letture tramite tre differenti dispositivi: Concludendo, i due strumenti GreenSeeker e CropCircle hanno offerto prestazioni simili, benché il secondo sia risultato più sensibile in corrispondenza di valori di LAI molto alti. Tuttavia, i dati analizzati nel presente lavoro indicano come i dispositivi CropCircle e GreenSeeker non consentano di effettuare una diagnosi sufficientemente precoce della presenza di peronospora della vite. Inoltre, i risultati dell'analisi relativa agli strati fogliari hanno evidenziato che, per applicazioni di diagnosi, è necessario considerare anche il LAI della coltura poiché esso influisce sui valori di NDVI restituiti dai dispositivi. Il confronto tra gli indici vegetativi derivanti dai dati di riflettanza misurati con lo spettrofotometro, pur non evidenziando risultati particolarmente positivi, sembra indicare come possano essere utilizzati indici diversi da NDVI ai fini della diagnosi. In particolar modo l'indice TCARI sembra essere più efficace di NDVI nell'individuare le classi di infezione. Pertanto, ciò può costituire un buon punto di partenza per ulteriori indagini.
IMPIEGO DI TECNOLOGIE OTTICHE ¿GROUND SENSING¿ PER LA DIAGNOSI PRECOCE DI MALATTIE SU VITIS VINIFERA L.
CHIESA, LORENZO
2009/2010
Abstract
La viticoltura di precisione viene definita come ¿l'insieme delle metodologie che consentono il monitoraggio e la gestione sito- specifica del vigneto¿. Lo sviluppo di tecnologie ground-sensing e la disponibilità di sensori multispettrali caratterizzati da una crescente risoluzione spaziale permettono di analizzare sempre più in dettaglio le caratteristiche della canopy. Pertanto, nel presente lavoro si è presa in considerazione l'ipotesi di impiegare le stesse tecnologie per la diagnosi di malattia su vite. In particolare, è stata valutata la sensibilità di dispositivi commerciali ground-sensing (CropCircle ACS-210 e GreenSeeker RT100) nei confronti dei sintomi indotti dalla peronospora della vite. Come è noto Plasmopara viticola è uno dei patogeni più diffusi in Europa, in grado di provocare gravi danni alla produzione. La difesa del prevede l'utilizzo di antiperonosporici secondo varie strategie, che spesso comportano l'applicazione di trattamenti inutili. Nuovi strumenti per la valutazione del rischio di infezione potrebbero contribuire alla razionalizzazione delle strategie antiperonosporiche, specialmente se associate a sistemi di monitoraggio in grado di individuare in modo affidabile la presenza di sintomi della malattia in vigneto. La ricerca effettuata nel presente lavoro si è focalizzata su questo aspetto, indagando le capacità diagnostiche di diversi dispositivi ottici di tipo multi-spettrale. Al fine di verificare se attraverso gli indici vegetativi restituiti da tali strumenti sia possibile ottenere una diagnosi sufficientemente precoce. In particolare, sono stati indagati i seguenti aspetti: ¿ la sensibilità dei dispositivi testati rispetto al numero di strati fogliari; ¿ l'influenza dell'orientamento delle foglie rispetto ai sensori; ¿ la sensibilità dei dispositivi a diversi livelli di malattia; ¿ le prestazioni di diversi indici vegetativi nell'individuazione delle classi di infezione. Le indagini sono state effettuate, in ambiente controllato, su foglie recise di Vitis vinifera L. cv Lambrusco grasparossa prelevate da un vigneto sperimentale non trattato con antiperonosporici. Le foglie sono state suddivise in gruppi omogenei rispetto alle aree sintomatiche, catalogate in classi di infezione secondo la scala normalmente impiegata per la valutazione visiva della malattia in campo. Per ciascun gruppo sono state eseguite letture tramite tre differenti dispositivi: Concludendo, i due strumenti GreenSeeker e CropCircle hanno offerto prestazioni simili, benché il secondo sia risultato più sensibile in corrispondenza di valori di LAI molto alti. Tuttavia, i dati analizzati nel presente lavoro indicano come i dispositivi CropCircle e GreenSeeker non consentano di effettuare una diagnosi sufficientemente precoce della presenza di peronospora della vite. Inoltre, i risultati dell'analisi relativa agli strati fogliari hanno evidenziato che, per applicazioni di diagnosi, è necessario considerare anche il LAI della coltura poiché esso influisce sui valori di NDVI restituiti dai dispositivi. Il confronto tra gli indici vegetativi derivanti dai dati di riflettanza misurati con lo spettrofotometro, pur non evidenziando risultati particolarmente positivi, sembra indicare come possano essere utilizzati indici diversi da NDVI ai fini della diagnosi. In particolar modo l'indice TCARI sembra essere più efficace di NDVI nell'individuare le classi di infezione. Pertanto, ciò può costituire un buon punto di partenza per ulteriori indagini.| File | Dimensione | Formato | |
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