Espectroscopia de refletância difusa para detectação do dano causado por spodoptera eridania (cramer) (lepidoptera: noctuidae) na cultura de repolho

Abstract

A dificuldade no monitoramento de pragas é um dos fatores que contribui para o uso limitado do Manejo Integrado de Pragas no Brasil. Nesse sentido, o desenvolvimento de novas técnicas que facilitem a detecção e monitoramento de pragas em campo é considerado uma prioridade. Recentemente, estudos têm mostrado que a espectroscopia por reflectância difusa (ERD) é uma técnica com potencial para ser empregada no monitoramento de pragas. A ERD pode ser utilizada para detectar alterações na reflectância de luz na planta em decorrência do estresse causado pela alimentação do inseto. Além de facilitar o monitoramento, esta técnica pode detectar infestações em regiões específicas da lavoura, possibilitando a adoção de medidas fitossanitárias localizadas. A lagarta das vagens, Spodoptera eridania (Cramer) (Lepidoptera: Noctuidae), é um inseto polífago de crescente importância no Brasil, que causa danos em diferentes culturas, incluindo o algodão, arroz, soja, feijão e as brássicas. No presente estudo, a lagarta das vagens e o repolho (Brassica oleracea var. capitata L.) foram utilizados como espécies modelos para avaliação do potencial da ERD em detectara ocorrência e a abundância da praga. Para isso, plantas de repolho foram cultivadas em casa de vegetação até o estádio fenológico V4 e, posteriormente, foram submetidas a cinco níveis de infestação: 0 (testemunha), 1, 2, 4 e 6 lagartas/planta. As medições da reflectância foram realizadas um, quatro, sete e 12 dias após a infestação. Com base na reflectância obtida para os comprimentos de onda entre 325 e 1025 nm, foram calculados seis diferentes índices de vegetação. A análise da assinatura espectral um, quatro e sete dias após a infestação indicou alterações sutis entre plantas sadias e atacadas na reflectância dos comprimentos de onda azul, vermelho e infravermelho. As medições doze dias após a infestação mostraram resultados semelhantes entre as plantas atacadas e sadias. O uso de índices de vegetação permitiu diferenciar estatisticamente as plantas sadias das atacadas por Spodoptera eridania. Dentre os índices avaliados, os que se mostraram mais promissores foram o índice da cigarrinha-1 (IC-1, [R691/R761]), o índice de vegetação da diferença normalizada (NVDI, [R800-R670]/[R800 + R670]) e o índice desenvolvido no presente estudo (ISE, [R450/R900]). Os resultados mostram que a infestação por Spodoptera eridania causa uma alteração sutil na assinatura espectral do repolho. Com base nos resultados obtidos, não foi possível usar a reflectância para determinar a densidade de lagartas na planta. Entretanto, com o uso de índices de vegetação, foi possível detectar estatisticamente que plantas sadias tem uma resposta diferente das plantas atacadas.

The difficulty in pest monitoring is one of the most important factors contributing to the limited use of Integrated Pest Management in Brazil. In this sense, the development of new techniques in order to facilitate the detection and monitoring of pests in the field should be considered a priority. Recently, studies have shown that Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRE) has potential to be used in pest monitoring. DRE can be employed to detect changes in plant reflectance due to stresses caused by insect feeding. In addition to facilitating pest monitoring, this technique can detect infestations in specific regions within the crop, allowing the adoption of localized phytosanitary measures. Spodoptera eridania (Cramer) (Lepidoptera: Noctuidae), also known as Southern armyworm, is a polyphagous species of growing importance in Brazil, causing severe damage in different crops, including cotton, rice, soybeans, beans and brassicas. In this study, the southern armyworm and cabbage (Brassica oleracea v. capitata L.) were used to evaluate the potential of DRE to detect the presence and abundance of the pest. Cabbage was cultivated in greenhouse until the phenological stage V4, when the plants were submitted to five levels of infestation: 0 (control treatment), 1, 2, 4 and 6 larvae / plant. Reflectance measurements were conducted one, four, seven and 12 days after infestation. Based on the reflectance indexes obtained for the wavelengths between 325 and 1025 nm, six different vegetation indices were calculated. Analysis of spectral response one, four and seven days after infestation indicated subtle changes in the reflectance between healthy and damaged plants at wavelengths comprising blue, red and infrared. Measurements carried out twelve days after infestation showed similar results between healthy and damaged plants. The use of vegetation indices allowed to statistically discriminating healthy plants from those attacked by Spodoptera eridania larvae. Among the indexes evaluated, the most promising were the Leafhopper-1 index (IC-1, [R691/R761]), Normalized Difference Vegetation Index (NVDI, [R800-R670]/[R800 + R670 ]) and the index developed in the present study (ISE, [R450/R900]). Our findings showed that Spodoptera eridania feeding causes a subtle change in the cabbage spectral response. Also, the results demonstrated that it was not possible to use the plant reflectance to determine larval density on cabbage. However, by using the vegetation indexes, it was possible to statistically demonstrate that healthy plants had a different response compared to the attacked plants.