Monitoreo de la altura de las plantas y distribución espacial de biométricas con una plataforma proximal de bajo costo
Autores: Bitella, Giovanni; Bochicchio, Rocco; Castronuovo, Donato; Lovelli, Stella; Mercurio, Giuseppe; Rivelli, Anna Rita; Rosati, Leonardo; D"Antonio, Paola; Casiero, Pierluigi; Laghetti, Gaetano; Amato, Mariana; Rossi, Roberta
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Monitoreo de la altura de las plantas y distribución espacial de biométricas con una plataforma proximal de bajo costo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Medición de la altura del dosel
Masa de la planta
Sensor ultrasónico
Variabilidad espacial
Respuestas de los cultivos
Altura de la planta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
Medir la altura del dosel es importante para la fenotipificación, ya que se ha identificado como el parámetro más relevante para la determinación rápida de la masa vegetal y el stock de carbono, así como para las respuestas de los cultivos y su variabilidad espacial. En este trabajo, desarrollamos una herramienta de bajo costo para medir la altura de las plantas de manera proximal, basada en un sensor ultrasónico para un uso flexible en modo estático o en movimiento. La herramienta fue probada en laboratorio y en campo en sistemas de cultivo de diferentes geometrías y espaciamientos: en un entorno estático en habas (L.) y en un entorno en movimiento en chía (L.), alfalfa (L.) y trigo (Desf.). Se utilizó la correlación cruzada (CC) o un algoritmo de deformación temporal dinámica (DTW) para analizar y corregir los desplazamientos entre los datos manuales y los del sensor en chía. Los datos del sensor pudieron reproducir con ligeros desplazamientos el perfil del dosel y los indicadores de estado de la planta en el campo cuando las alturas de las plantas variaron gradualmente en chía de espaciamiento estrecho (R = 0.98), habas (R = 0.96) y trigo (R = hasta 0.99). Los cambios abruptos en la altura resultaron en errores sistemáticos en la estimación de la altura, y las variaciones a corto plazo no se reprodujeron bien (por ejemplo, R en chía de espaciamiento amplio fue de 0.57 a 0.66 después de ajustar según CC o DTW, respectivamente). En alfalfa, los datos ultrasónicos fueron un mejor predictor que el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) para el Índice de Área Foliar y la biomasa (R de 0.81 a 0.84). Los mapas de altura determinados por ultrasonido mostraron que los clústeres eran útiles para la gestión espacial. El buen rendimiento de la herramienta tanto en un entorno estático como en el entorno en movimiento proporciona flexibilidad para la determinación de la altura de las plantas y la variación espacial de las respuestas de las plantas en diferentes condiciones, desde sistemas naturales hasta gestionados.
Descripción
Medir la altura del dosel es importante para la fenotipificación, ya que se ha identificado como el parámetro más relevante para la determinación rápida de la masa vegetal y el stock de carbono, así como para las respuestas de los cultivos y su variabilidad espacial. En este trabajo, desarrollamos una herramienta de bajo costo para medir la altura de las plantas de manera proximal, basada en un sensor ultrasónico para un uso flexible en modo estático o en movimiento. La herramienta fue probada en laboratorio y en campo en sistemas de cultivo de diferentes geometrías y espaciamientos: en un entorno estático en habas (L.) y en un entorno en movimiento en chía (L.), alfalfa (L.) y trigo (Desf.). Se utilizó la correlación cruzada (CC) o un algoritmo de deformación temporal dinámica (DTW) para analizar y corregir los desplazamientos entre los datos manuales y los del sensor en chía. Los datos del sensor pudieron reproducir con ligeros desplazamientos el perfil del dosel y los indicadores de estado de la planta en el campo cuando las alturas de las plantas variaron gradualmente en chía de espaciamiento estrecho (R = 0.98), habas (R = 0.96) y trigo (R = hasta 0.99). Los cambios abruptos en la altura resultaron en errores sistemáticos en la estimación de la altura, y las variaciones a corto plazo no se reprodujeron bien (por ejemplo, R en chía de espaciamiento amplio fue de 0.57 a 0.66 después de ajustar según CC o DTW, respectivamente). En alfalfa, los datos ultrasónicos fueron un mejor predictor que el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) para el Índice de Área Foliar y la biomasa (R de 0.81 a 0.84). Los mapas de altura determinados por ultrasonido mostraron que los clústeres eran útiles para la gestión espacial. El buen rendimiento de la herramienta tanto en un entorno estático como en el entorno en movimiento proporciona flexibilidad para la determinación de la altura de las plantas y la variación espacial de las respuestas de las plantas en diferentes condiciones, desde sistemas naturales hasta gestionados.