番石榴是熱帶和亞熱帶地區重要的經濟果樹，但在生產中常受到葉甲類害Costalimaita ferruginea危害。該害蟲取食葉片和嫩芽，造成葉片穿孔、葉綠素組織受損和光合能力下降，進而影響植株生長與果實產量。傳統蟲害調查主要依賴人工目視判斷，不僅主觀性強、效率有限，也難以在早期準確識別葉片受害程度。因此，如何以快速、無損、可量化的方式捕捉蟲害脅迫信號，成為精準植物保護和果園健康監測中的重要問題。而高光譜遙感技術恰好提供了解決思路：它能捕捉葉片可見光—近紅外波段完整反射光譜，精準識別蟲害帶來的葉片生理與結構損傷，為果園精準植保監測開辟新路徑。

基于這一思路，巴西圣保羅州立大學的研究團隊以番石榴葉片為對象，分析了C. ferruginea 侵染條件下葉片光譜響應特征，為番石榴蟲害的非破壞性識別和精準監測提供了新的技術參考。

圖1.遭受侵害的番石榴植株 (a)；無穿孔葉片 (b)；輕度穿孔葉片 (c)；重度穿孔葉片 (d)；以及按健康狀況分類的葉片樣本 (e)。

圖2.用于高光譜成像的相機與高光譜傳感器設備。

研究方法

研究團隊在巴西圣保羅州立大學試驗果園內，選取6–8年生番石榴植株，按受害程度將葉片分為三組：

未受害；

輕度受害（Level 1）；

重度受害（Level 2）；

樣品采集后使用Resonon Pika L高光譜成像儀在實驗室穩定光源下獲取葉片反射率數據，并依次進行：光譜曲線對比、線性回歸分析、主成分分析（PCA） 與方差檢驗（SNK法，α=0.05）

光譜參數：

光譜范圍：400-1000 nm；

空間通道數：900；

光譜通道數：281；

光譜分辨率：2.7 nm；

圖3.番石榴葉片隨波長變化的平均光譜反射率曲線：(a)（未受害葉片）；(b)（1級受害葉片）；(c)（2級受害葉片）；CI（置信區間）。

圖4.番石榴葉片平均光譜反射率隨波長變化的曲線及分組。

圖5.番石榴葉片全波段平均光譜反射率及光譜剖面二維主成分分析。

研究結果

（1）番石榴葉片受害后，光譜反射曲線發生明顯變化，說明蟲害已引起葉片生理和結構改變；

（2）未受害葉片在近紅外波段反射率較高；隨著蟲害加重，近紅外反射逐漸降低，反映出葉片內部結構受損；受害葉片在可見光區域的反射特征發生改變，表明害蟲取食導致葉綠素組織破壞和光合狀態下降；

（3）650 nm附近、680–750 nm紅邊區域及750–1000 nm近紅外區域，對區分不同受害等級表現出較高敏感性；

（4）輕度受害葉片的光譜特征介于健康葉片和重度受害葉片之間，呈現出清晰的蟲害梯度變化；

（5）主成分分析顯示，不同受害等級葉片在主成分空間中能夠較好分離，說明高光譜數據可用于蟲害等級判別；

結語

該研究表明，害蟲侵染不僅會改變葉片外觀，也會在可見光和近紅外波段留下可識別的光譜信號。通過高光譜遙感，番石榴葉片受害程度能夠被快速、無損地表征，并進一步區分不同蟲害等級。對于果園蟲害監測而言，這不僅提供了一種更加客觀的診斷手段，也為精準植保、早期預警和田間管理決策提供了新的技術支撐。未來，隨著便攜式光譜設備和智能分類模型的發展，高光譜技術有望在更多作物病蟲害監測場景中發揮作用。

發表期刊：Agricultural and Forest Entomology【影響因子：1.7】

研究單位：巴西圣保羅州立大學

研究地點：圣保羅州立大學校內

使用設備：Resonon Pika L高光譜成像儀

DOI：10.1111/afe.70045