使用非侵入性工具很难检测到根部应力的症状。这项研究为植被指数的能力提供了概念证明，植被指数通常用于感知冠层状态、检测根系压力和性能状态。辣椒植株在受控条件下的温室中在不同钾和盐度处理下生长。在实验的最后一天测量植物的光谱反射率，当时超过一半的植物已经自然感染根病。计算植被指数以测试使用光谱测量区分健康植物和根部受损植物的能力。虽然在叶子中没有观察到明显的症状，但植被指数和红边位置在健康和根部感染植物之间显示出明显的差异。这些结果是在 32 天的生长期后获得的，以上表明能够使用叶片光谱反射在早期生长阶段监测根部损伤。
图1.上：整个实验的光合有效辐射 (PAR) 和蒸汽压差 (VPD)。下：整个实验过程中根系损伤水平的每日蒸腾作用。
在图1描绘了植物通过损伤水平和每日 PAR 和 VPD 变化的每日蒸腾作用。受感染植物的最终重量显着降低，并且从第 14 天到实验结束它们的每日蒸腾量也较低。非严重根损伤 (r1-r3) 的小样本量表明这些植物可能在实验后期受损，而不是 r4-r5 植物。图 1 显示了健康和受感染植物的每日蒸腾作用如何对环境条件的变化做出反应，即在第 13 天和第 30 天，因为温室中的 PAR 和 VPD 较低。
图2.A: 健康（r0）和重病植株（r4，r5）的平均反射光谱；B：重新采样到 Sentinel 2 波段的光谱
比较感染植物组和健康植物组的平均光谱表明，在高分辨率和重采样低分辨率方面，光谱差异较小。然而，这些微小的光谱差异在光谱的可见光和红边部分显著，但在任何其他波段都不显著（图2）。尽管损伤影响了根部，但r4–r5组的光谱在绿色区域显示出最高的反射率，而r5从近红外平台（~750 nm）到ASD光谱区域上限（2500 nm）的反射率。当光谱重新采样到较低的光谱分辨率时，ASD光谱仪的高光谱分辨率所显示的不同根损伤组之间的光谱差异并未丢失：450 到 750 nm 之间的波段在各组之间有显著差异，但该区域之外的波段，即 B1 和 B7-B11，无显著差异。此外，从健康植物到受感染植物，这些群体的红边位置向较低波长方向显著减少5–6 nm（图3）。
图3. 左：每个根部损伤水平的平均指数值和标准偏差；右：每个根部损伤等级的平均红边位
Plantarray高通量植物生理表型平台和植物逆境生物学生理研究平台-辣椒研究2
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