Tăng cường đo sắc độ xanh rộng trong việc đánh giá Chlorophyll a và b, Carotenoid, và Nitơ trong các vườn cà phê Robusta bằng máy ảnh kỹ thuật số

Springer Science and Business Media LLC - Tập 19 Số 2 - Trang 238-256 - 2018
Widjaja Putra, Bayu Taruna1,2, Soni, Peeyush1
1Agricultural Systems & Engineering, School of Environment, Resources, and Development (SERD), Asian Institute of Technology, Pathumthani, Thailand
2Faculty of Agricultural Technology, Jember University, Jember, Indonesia

Tóm tắt

Phương pháp đo trực tiếp chỉ số quang phổ bằng máy ảnh kỹ thuật số kết hợp với buồng nhỏ di động và ánh sáng tùy chỉnh được sử dụng để chụp hình 600 lá từ 40 cây cà phê. Trong nghiên cứu này, một số chỉ số thực vật (VI) đã được phát triển và đánh giá. Thông qua một loạt các thí nghiệm, Chlorophyll a và b, Carotenoid, và mức Nitơ quan trọng trong cây cà phê Robusta được phân tích và đánh giá bằng cách sử dụng những chỉ số VI được chọn từ quang phổ của các công cụ khác nhau như Quang phổ kế, máy ảnh kỹ thuật số và thiết bị đo Chlorophyll SPAD-502. Mức Nitơ quan trọng thực tế đã được xác định bằng cách sử dụng bài kiểm tra phòng thí nghiệm Kjeldahl. Ngoài Hue, các chỉ số VI mới được đề xuất có thể cải thiện đáng kể mối tương quan trong việc ước lượng sắc tố quang hợp (Chlorophyll a và b, Carotenoid) và mức Nitơ quan trọng của cây cà phê Robusta. Cuối cùng, máy ảnh kỹ thuật số dành cho người tiêu dùng với buồng tùy chỉnh được chứng minh có thể sử dụng cho việc ước lượng nhanh chóng và chính xác tại chỗ về Chlorophyll a và b, Carotenoid, và mức Nitơ quan trọng của cây cà phê Robusta từ phép đo trực tiếp trên lá.

Từ khóa

#Chlorophyll #Nitrogen #Carotenoid #Robusta coffee #Spectral indices #Digital camera #Vegetation indices

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=Soil and Tillage Research; citation_title=Soil fertility management and insect pests: harmonizing soil and plant health in agroecosystems; citation_author=MA Altieri, CI Nicholls; citation_volume=72; citation_issue=2; citation_publication_date=2003; citation_pages=203-211; citation_doi=10.1016/S0167-1987(03)00089-8; citation_id=CR1 citation_journal_title=Remote Sensing; citation_title=Using ordinary digital cameras in place of near-infrared sensors to derive vegetation indices for phenology studies of high arctic vegetation; citation_author=H Anderson, L Nilsen, H Tømmervik, S Karlsen, S Nagai, E Cooper; citation_volume=8; citation_issue=10; citation_publication_date=2016; citation_pages=847; citation_doi=10.3390/rs8100847; citation_id=CR2 citation_journal_title=International Rice Research Notes; citation_title=Adaptation of the chlorophyll meter (SPAD) technology for real-time N management in rice: A review; citation_author=V Balasubramanian, AC Morales, RT Cruz, TM Thiyagarajan, R Nagarajan, M Babu; citation_volume=25; citation_issue=1; citation_publication_date=2000; citation_pages=4-8; citation_id=CR3 Barnes, E. M., Clarke, T. R., Richards, S. E., Colaizzi, P. D., Haberl, J., Kostrzewski, M., et al. (2000). Coincident detection of crop water stress, nitrogen status and canopy density using ground based multispectral data. In Proceedings of the fifth international conference on precision agriculture. citation_journal_title=ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing; citation_title=Information from imagery: ISPRS scientific vision and research agenda; citation_author=J Chen, I Dowman, S Li, Z Li, M Madden, J Mills; citation_volume=115; citation_publication_date=2015; citation_pages=3-21; citation_doi=10.1016/j.isprsjprs.2015.09.008; citation_id=CR5 Edward, W., Jacques, O. D. L., Tony, M., Herbert, L., & Keith, C. (2005). Arabica coffee manual for Lao. RAP Publication 2005/08. Bangkok, Thailand: FAO Regional Office for Asia and the Pacific. citation_journal_title=Sensors (Basel, Switzerland); citation_title=Active ground optical remote sensing for improved monitoring of seedling stress in nurseries; citation_author=JUH Eitel, RF Keefe, DS Long, AS Davis, LA Vierling; citation_volume=10; citation_issue=4; citation_publication_date=2010; citation_pages=2843-2850; citation_doi=10.3390/s100402843; citation_id=CR7 citation_journal_title=Field Crops Research; citation_title=Leaf photosynthesis and associations with grain yield, biomass and nitrogen-use efficiency in landraces, synthetic-derived lines and cultivars in wheat; citation_author=O Gaju, J DeSilva, P Carvalho, MJ Hawkesford, S Griffiths, A Greenland; citation_volume=193; citation_publication_date=2016; citation_pages=1-15; citation_doi=10.1016/j.fcr.2016.04.018; citation_id=CR8 citation_journal_title=Remote Sensing of Environment; citation_title=Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction; citation_author=AA Gitelson, YJ Kaufman, R Stark, D Rundquist; citation_volume=80; citation_issue=1; citation_publication_date=2002; citation_pages=76-87; citation_doi=10.1016/S0034-4257(01)00289-9; citation_id=CR9 citation_journal_title=Journal of Plant Physiology; citation_title=Detection of red edge position and chlorophyll content by reflectance measurements near 700 nm; citation_author=AA Gitelson, MN Merzlyak, HK Lichtenthaler; citation_volume=148; citation_issue=3–4; citation_publication_date=1996; citation_pages=501-508; citation_doi=10.1016/S0176-1617(96)80285-9; citation_id=CR10 citation_journal_title=Remote Sensing of Environment; citation_title=Overview of the radiometric and biophysical performance of the MODIS vegetation indices; citation_author=A Huete, K Didan, T Miura, E Rodriguez, X Gao, L Ferreira; citation_volume=83; citation_issue=1–2; citation_publication_date=2002; citation_pages=195-213; citation_doi=10.1016/S0034-4257(02)00096-2; citation_id=CR11 ICCRI. (1999). Field school of integrated pest management—Field guide 2: Coffee commodity. Material set of CRASH COURSE: book edition 1. Jember, Indonesia: Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute. citation_journal_title=Remote Sensing of Environment; citation_title=Development of a two-band enhanced vegetation index without a blue band; citation_author=Z Jiang, A Huete, K DIidan, T Miura; citation_volume=112; citation_issue=10; citation_publication_date=2008; citation_pages=3833-3845; citation_doi=10.1016/j.rse.2008.06.006; citation_id=CR13 citation_journal_title=Field Crops Research; citation_title=Responses of rice leaf thickness, SPAD readings and chlorophyll a/b ratios to different nitrogen supply rates in paddy field; citation_author=L Jinwen, Y Jingping, F Pinpin, S Junlan, L Dongsheng, G Changshui; citation_volume=114; citation_issue=3; citation_publication_date=2009; citation_pages=426-432; citation_doi=10.1016/j.fcr.2009.09.009; citation_id=CR14 citation_journal_title=Scientia Horticulturae; citation_title=Nondestructive diagnostics of nitrogen deficiency by cucumber leaf chlorophyll distribution map based on near infrared hyperspectral imaging; citation_author=S Ji-Yong, Z Xiao-Bo, Z Jie-Wen, W Kai-Liang, C Zheng-Wei, H Xiao-Wei; citation_volume=138; citation_publication_date=2012; citation_pages=190-197; citation_doi=10.1016/j.scienta.2012.02.024; citation_id=CR15 citation_journal_title=Ecology; citation_title=Derivation of leaf-area index from quality of light on the forest floor; citation_author=CF Jordan; citation_volume=50; citation_publication_date=1969; citation_pages=663-666; citation_doi=10.2307/1936256; citation_id=CR16 citation_journal_title=Crop Science; citation_title=Quantifying turfgrass color using digital image analysis; citation_author=DE Karcher, MD Richardson; citation_publication_date=2003; citation_id=CR17 citation_journal_title=European Journal of Agronomy; citation_title=Estimation of rice growth and nitrogen nutrition status using color digital camera image analysis; citation_author=K-J Lee, B-W Lee; citation_volume=48; citation_publication_date=2013; citation_pages=57-65; citation_doi=10.1016/j.eja.2013.02.011; citation_id=CR18 citation_journal_title=Field Crops Research; citation_title=Estimating the nitrogen status of crops using a digital camera; citation_author=Y Li, D Chen, CN Walker, JF Angus; citation_volume=118; citation_issue=3; citation_publication_date=2010; citation_pages=221-227; citation_doi=10.1016/j.fcr.2010.05.011; citation_id=CR19 citation_journal_title=Industrial Crops and Products; citation_title=Methods for estimating leaf nitrogen concentration of winter oilseed rape (Brassica napus L.) using in situ leaf spectroscopy; citation_author=L Li, J Lu, S Wang, Y Ma, Q Wei, X Li; citation_volume=91; citation_publication_date=2016; citation_pages=194-204; citation_doi=10.1016/j.indcrop.2016.07.008; citation_id=CR20 Mao, W., Wang, Y., & Wang, Y. (2003). Real-time detection of between-row weeds using machine vision. In 2003 ASAE Annual Meeting (p. 1). MOA. (2014). Tree crops estate statistics of Indonesia 2013-2015: Coffee. Jakarta: Directorate General of Estate Crops, Ministry of Agriculture—Indonesia. citation_journal_title=Scientia Horticulturae; citation_title=Photosynthetic pigments, nitrogen, chlorophyll a fluorescence and SPAD-502 readings in coffee leaves; citation_author=AT Netto, E Campostrini, JG Oliveira, RE Bressan-Smith; citation_volume=104; citation_issue=2; citation_publication_date=2005; citation_pages=199-209; citation_doi=10.1016/j.scienta.2004.08.013; citation_id=CR23 citation_journal_title=Remote Sensing of Environment; citation_title=Optimization of soil-adjusted vegetation indices; citation_author=G Rondeaux, M Steven, F Baret; citation_volume=55; citation_issue=2; citation_publication_date=1996; citation_pages=95-107; citation_doi=10.1016/0034-4257(95)00186-7; citation_id=CR24 Rouse, J. W., Jr. (1974). Monitoring the vernal advancement and retrogradation (green wave effect) of natural vegetation. NASA/GSFC Type III Final Report, NASA/GSFC, Greeenbelt, MD, USA (p. 371). citation_journal_title=Precision Agriculture; citation_title=Application of low altitude remote sensing (LARS) platform for monitoring crop growth and weed infestation in a soybean plantation; citation_author=G Samseemoung, P Soni, HPW Jayasuriya, VM Salokhe; citation_volume=13; citation_issue=6; citation_publication_date=2012; citation_pages=611-627; citation_doi=10.1007/s11119-012-9271-8; citation_id=CR26 citation_journal_title=ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing; citation_title=Examining view angle effects on leaf N estimation in wheat using field reflectance spectroscopy; citation_author=X Song, W Feng, L He, D Xu, H-Y Zhang, X Li; citation_volume=122; citation_publication_date=2016; citation_pages=57-67; citation_doi=10.1016/j.isprsjprs.2016.10.002; citation_id=CR27 citation_journal_title=Computers and Electronics in Agriculture; citation_title=Development of an android app to estimate chlorophyll content of corn leaves based on contact imaging; citation_author=F Vesali, M Omid, A Kaleita, H Mobli; citation_volume=116; citation_publication_date=2015; citation_pages=211-220; citation_doi=10.1016/j.compag.2015.06.012; citation_id=CR28 citation_journal_title=Field Crops Research; citation_title=Estimating nitrogen status of rice using the image segmentation of G-R thresholding method; citation_author=Y Wang, D Wang, G Zhang, J Wang; citation_volume=149; citation_publication_date=2013; citation_pages=33-39; citation_doi=10.1016/j.fcr.2013.04.007; citation_id=CR29 citation_journal_title=Infrared Physics & Technology; citation_title=Evaluating NIR-Red and NIR-Red edge external filters with digital cameras for assessing vegetation indices under different illumination; citation_author=BT Widjaja Putra, P Soni; citation_volume=81; citation_publication_date=2017; citation_pages=148-156; citation_doi=10.1016/j.infrared.2017.01.007; citation_id=CR30 Willson, C. (1985). Coffee selection and breeding. In M. N. Clifford & K. C. Willson (Eds.), Coffee: Botany, biochemistry and production of beans and beverage (pp. 135–156). Boston: Springer. doi: 10.1007/978-1-4615-6657-1_6 . citation_journal_title=Field Crops Research; citation_title=Indicators for diagnosing nitrogen status of rice based on chlorophyll meter readings; citation_author=Z Yuan, ST Ata-Ul-Karim, Q Cao, Z Lu, W Cao, Y Zhu; citation_volume=185; citation_publication_date=2016; citation_pages=12-20; citation_doi=10.1016/j.fcr.2015.10.003; citation_id=CR32