Обнаружение пятнистостей земляники садовой методом импедансной спектроскопии

Проведены исследования по выявлению восьми информативных параметров электрического импеданса тканей листьев земляники: активного и реактивного сопротивления при последовательной и параллельной схемах электрической модели объекта измерения, фазового сдвига, емкости, тангенса угла потерь, модуля импеданса. Данные параметры связаны с воздействием грибов-возбудителей пятнистостей земляники садовой Ramularia tulasnei Sass, Marssonina potentillae (Desm), Dendrophoma obscurans (Ell. & Ev.) Anderson). Диагностику болезней проводили методами визуального анализа симптомов и микроскопического анализа спороношений грибов-возбудителей. Исследования осуществлены с использованием прецизионного анализатора импеданса WK 6505B по разработанной методике. Измерения параметров биоимпеданса тканей листьев земляники производили с использованием датчиков-электродов, накладываемых на верхнюю сторону листа с постоянным усилием прижима. Каждый параметр биоимпеданса ткани на листовой пластинке измеряли при установке электродов справа и слева от центральной жилки. Для уменьшения контактного сопротивления между электродами и поверхностью листа электроды смазывали специальным электродным гелем. Получены 2624 зависимости исследуемых параметров биоимпеданса здоровых и пораженных белой, бурой и угловатой пятнистостями листовых пластинок трех сортов земляники садовой (Элиани, Танюша и Даренка). Дисперсионный анализ средних значений полученных данных выявил, что наиболее информативная часть изменений всех параметров лежит в низкочастотной области α-дисперсии биоимпеданса: от 20 Гц до 10 кГц. В качестве основного информативного параметра биоимпеданса для обнаружения пятнистостей предлагается использовать реактивное сопротивление, измеренное в низкочастотной области α-дисперсии биоимпеданса. При данном реактивном сопротивлении проявляются экстремумы его изменения для здоровых и пораженных грибными болезнями листовых пластинок земляники садовой. Результаты исследований будут использованы при создании прибора ранней диагностики пятнистостей земляники садовой.

земляника садовая, пятнистость земляники, степень поражения, диагностика, метод, импеданс

1. Шорников Д.Г., Горелов П.И. Современные молекулярные методы диагностики болезней плодовых культур // Аналитика. 2015. № 4. С. 64–71.

2. Алейников А.Ф., Минеев В.В. Изменение флуоресценции хлорофилла земляники садовой при воздействии гриба Ramularia tulasnei Sacc // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2019. Т. 49. № 2. С. 94–102. DOI: 10.26898/0370-8799-2019-2-12.

3. Dashuai1 G., Jianhui1 L., Jiangbin Y., Yurui S., Schulze P. Correction of leaf area measurement based on Android smartphone orientation sensor // International Agricultural Engineering Journal. 2017. Vol. 26 (1). P. 186–192.

4. Алейников А. Ф. Метод неинвазивного определения грибных болезней земляники садовой // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. Т. 48. № 3. С. 71-83. DOI: 10.26898/0370-8799-2018-3-105.

5. Lin C.M., Chen L.H., Chen T.M. The development and application of an electrical impedance spectroscopy measurement system for plant tissues // Computers and Electronics in Agriculture, 2012. Vol. 82. P. 96–99.

6. Hamed K. B., Zorrig W., Hamzaoui A.H. Electrical impedance spectroscopy: A tool to investigate the responses of one halophyte to different growth and stress conditions // Computers and Electronics in Agriculture. 2016. Vol. 123. P. 376–383.

7. Meiqing L., Jinyang L., Hanping M., Yanyou W. Diagnosis and detection of phosphorus nutrition level for Solanum lycopersicum based on electrical impedance spectroscopy // Biosystems Engineering. 2016. Vol. 143. P. 108–118.

8. Jinyang L., Meiqing L., Hanping M., Wenjing Z. Diagnosis of potassium nutrition level in Solanum lycopersicum based on electrical impedance // Biosystems Engineering. 2016. Vol. 147. Р. 130–138.

9. Neto A. F., Olivier N. C., Cordeiro E. R. Helinando Pequeno de Oliveira Determination of mango ripening degree by electrical impedance spectroscopy // Computers and Electronics in Agriculture. 2017. Vol. 143. P. 222–226.

10. Wang Y.Q., Zhao P.F., Fan L.F., Zhou Q., Wang Z.Y. Determination of water content and characteristic analysis in substrate root zone by electrical impedance spectroscopy // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. Vol. 56. P. 243–253.

11. Говорова Г.Ф., Говоров Д.Н. Грибные болезни земляники и клубники: монография. М.: Проспект, 2016. 142 с.

12. Куликов И.М. Производство и сертификация посадочного материала плодовых, ягодных культур и винограда в России. Контроль качества. Часть 1. Ягодные культуры / под общ. ред. акад. РАСХН И.М. Куликова. М.: ВСТИСП, 2009. 164 с