Технология NASA позволяет обнаруживать болезни растений сверху
Прорывное исследование пролило новый свет на то, как передовые технологии могут быть использованы для борьбы с болезнями растений. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии в сотрудничестве с Корнельским университетом продемонстрировала возможность выявления болезней сельскохозяйственных культур до того, как начнут проявляться их видимые симптомы.
Во всем мире болезни растений ежегодно уничтожают от 15 до 30% урожая. К таким заболеваниям относятся плесени, бактерии, вызывающие гниение корней, и вирусы. Раннее обнаружение болезней растений часто означает разницу между потерей всего урожая и его спасением.
Исследователи использовали современный научный прибор, разработанный в Лаборатории реактивного движения НАСА, - Airborne Visible/InfraRed Imaging Spectrometer (AVIRIS-NG) для обнаружения ранних признаков заболевания винограда, которое ежегодно наносит ущерб урожаю на миллиарды долларов.
В частности, группа исследователей сосредоточила свое внимание на GLRaV-3 (grapevine leafroll-associated virus complex 3) - вирусе, распространяемом в основном насекомыми. Вирус GLRaV-3 приводит к снижению урожайности и ухудшению качества плодов, что ежегодно наносит ущерб винодельческой и виноградарской промышленности США, оцениваемый в 3 млрд. долл.
Исторически выявление GLRaV-3 требовало трудоемкого обследования каждой лозы и дорогостоящего молекулярного тестирования. Однако в данном исследовании ставилась задача выяснить, может ли технология AVIRIS-NG помочь в раннем обнаружении и с более комплексной точки зрения, используя машинное обучение.
"Как и у людей, у больных растений внешние симптомы могут проявляться не сразу, поэтому раннее выявление заболевания является самой сложной задачей для садоводов, - говорит старший автор исследования доктор Кэти Голд, доцент Корнельского университета. Это особенно актуально для вируса листового опадения виноградной лозы, поскольку может пройти до года, прежде чем на лозе появятся видимые признаки заражения".
Группа исследователей проверяла возможности прибора AVIRIS-NG, установленного на исследовательском самолете, пролетая над примерно 11 тыс. акров виноградников в Лоди (Калифорния) - регионе, где выращивается виноград. Полученные данные затем были введены в компьютерные модели, предназначенные для выявления инфекции.
Результаты исследований впечатляют: им удалось с точностью 87% отличить инфицированные лозы от неинфицированных как до, так и после появления видимых симптомов.
"Без напряженной работы садоводов, партнеров по отрасли и групп разведки ничего из того, чего мы достигли, было бы невозможно", - сказал д-р Голд.
Исследователи также продемонстрировали, как развивающиеся возможности воздушных и космических технологий могут дополнить наземные системы наблюдения за патогенами. Они упомянули о предстоящих миссиях НАСА, таких как "Биология и геология поверхности" (SBG), которые могут предоставить данные, имеющие решающее значение для сельского хозяйства в глобальном масштабе, поддерживая методы ведения устойчивого сельского хозяйства, основанные на данных.
Фернандо Ромеро Гальван, докторант и ведущий автор исследования, подчеркнул важность устойчивых методов ведения сельского хозяйства в условиях изменения климата и выразил энтузиазм по поводу будущего дистанционного зондирования и выявления болезней растений.
Соавтор исследования Райан Павлик (Ryan Pavlick), технолог-исследователь из JPL, подчеркнул более широкую перспективу данного исследования.
"Конечная цель, которую мы преследуем, заключается в том, чтобы иметь возможность делать это по всей планете для многих болезней сельскохозяйственных культур и для фермеров во всем мире".
