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  在天气转变日益严肃的配景下，农业生产面临着诸多挑战，油菜作为主要的农作物之一，其康健状态受到普遍关注。近几年，西班牙的Mónica Pineda团队在使用多光谱荧光成像等手艺天气评估油菜康健的应用研究中取得了多项效果，为油菜莳植的可一连生长提供了有力支持。相关论文揭晓在Plants、Agronomy等期刊杂志上（原文附后）。

● 天气转变对油菜康健的挑战

  天气转变导致的温度升高、降水模式改变等因素，对油菜的生长发育爆发了深远影响。研究模拟了差别的代表性浓度路径（RCP，RCP越大，温度、CO2浓度越高）研究差别条件下油菜的康健状态和病害爆发差别。

差别RCP代表的天气条件

● 应对天气转变，精准农业再添利器
  古板病害检测依赖肉眼视察，往往错过最佳防控时机。而Mónica Pineda团队的几项研究，立异性地接纳多光谱荧光成像手艺，通过捕获叶片在紫外光引发下发出的蓝（F440）、绿（F520）、红（F680）和远红（F740）荧光信号，精准识别植物心理状态的细微转变。

● 油菜康健评估：

  研究批注，在差别的代表性浓度路径（RCP）情景下，油菜的心理指标爆发了显著转变。RCP4.5下，第25天最先F440、F520高于比照，叶脉尤其显着。但到第32天，F520与比照差别不显着。RCP8.5下，F440、F520与比照有显著差别。F680/F740与叶绿素含量成反比，比照处置惩罚时代无转变，处置惩罚组则有显着升高，但到第32天两个处置惩罚组基本一致。

差别天气条件处置惩罚的油菜叶片和多光谱荧光成像效果。F440蓝色荧光
；F520绿色荧光通常爆发在细胞壁上，F680/740与叶绿素含量成反比。

• AI赋能：油菜黑腐病早期诊断

  研究批注，天气转变除了会损害植物康健，还可能加剧病原体的泛起，早期检测病害手艺关于应对未来天气转变下的病害挑战至关主要。检测传感器手艺+AI手艺团结应用，是一种聚焦病害检测，增进精准农业的新手艺。在Mónica Pineda团队的另一项天气转变条件下油菜黑腐病的评估要领研究中，团结生化要领和盘算机视觉手艺，剖析了油菜与黑腐病菌（Xanthomonas campestris pv. campestris，Xcc）的相互作用。研究发明，天气转变使Xcc症状提前泛起，并加剧了氧化应激和色素组成的转变。Xcc熏染加速了天气条件下已诱导的叶片朽迈。通过盘算机视觉和深度学习算法，研究者能够使用多光谱荧光成像等传感器手艺，早期无损识别受熏染的油菜，分类准确率凌驾85%。

  通过ROI选区（上图圆圈）、使用ROI直方图数据（多光谱荧光成像系统可直接导出该数据）及其数据特征参数，优化数据，并通过4种深度学习算法，筛选出获得显著体现病害与比照组差别的参数（p＜0.05），病害识别精度均高于85％

● 多光谱荧光成像手艺的优势

  “天气转变下，植物与病原体的博弈正在升级。多光谱荧光成像与AI的团结，不但是手艺突破，更是农业可一连生长的要害一环。”研究认真人Mónica Pineda强调。该手艺能够通过捕获油菜叶片在差别波长下的荧光信号，快速、无损地评估油菜的心理状态。与古板的检测要领相比，它不但具有高迅速度和高区分率的特点，还能实现大面积的快速检测，为油菜莳植者提供实时、准确、早期的康健信息。而通过盘算机视觉和分类算法，团结多光谱荧光成像手艺，可以建设一种早期病害检测评估模子，为油菜病害的早期防治提供了有力支持。是走出实验室、走向野外的主要手艺手段，将大大提高病害诊断、康健评估等效率，从而提供农业生产效率。

● 多维剖析：红外热成像与高光谱成像的协同应用

  除了多光谱荧光成像手艺外，红外热成像和高光谱成像手艺也施展了协同作用。在RCP情景下，温度升高可能是天气转变引起蒸腾镌汰的效果，而高光谱成像丈量的植被指数（VIs）显著下降，批注植物活力降低。通过提出新的植被指数，并团结红外热成像和高光谱成像手艺，研究职员能够更周全地评估油菜的心理状态和康健状态。

差别条件下的油菜叶红外热成像效果（左）及西蓝花叶高光谱成像获得的植被指数（VIs）（右）

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参考文献

[1] Pineda Mónica, and Matilde Barón. "Health status of oilseed rape plants grown under potential future climatic conditions assessed by invasive and non-invasive techniques." Agronomy 12.8 (2022): 1845.

[2] Pineda Mónica, and Matilde Barón. "Assessment of Black Rot in Oilseed Rape Grown under Climate Change Conditions Using Biochemical Methods and Computer Vision." Plants 12.6 (2023): 1322.

[3] Pineda Mónica, Matilde Barón, and María Luisa Pérez‐Bueno. "Diverse projected climate change scenarios affect the physiology of broccoli plants to different extents." Physiologia Plantarum 176.2 (2024): e14269.