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为解决狗牙根春季死斑防治难题，研究人员用 SODD 展开研究，减少杀菌剂使用，助力精准农业。
在高尔夫球场的绿意盎然中，有一种 “暗疾” 正悄悄威胁着狗牙根草坪的美观与品质，它就是春季死斑。狗牙根作为暖季型草坪草，深受美国南部高尔夫球场和运动场的喜爱，可一旦遭遇冬季低温，进入休眠期的它就容易被春季死斑缠上。这一病害由 Ophiosphaerella 属真菌引起，在秋季土壤温度低于 21°C 时，真菌就会悄悄潜入狗牙根的地下部分，等到来年春天，被感染的区域无法正常返青，草坪上便会出现一个个圆形凹陷的斑块，不仅影响打球体验，还破坏了球场的整体美感。
以往，常规的防治手段是在秋季植物进入休眠期时，对草坪进行全覆盖的杀菌剂喷洒。像戊唑醇（Tebuconazole），因其成本较低而被广泛使用。但研究发现，戊唑醇的效果并不稳定，异噻菌胺（Isofetamid）、苯醚甲环唑（Mefentrifluconazole）等杀菌剂虽然效果更好，可价格却比戊唑醇高出不少。为了降低成本，提高防治效率，精准农业的理念逐渐被引入，有人尝试利用全球导航卫星系统（GNSS）和航空影像，对出现病害症状的区域进行靶向施药，这样能减少杀菌剂的使用量，效果却和全覆盖施药相当。然而，这种方法需要研究人员手动在影像中识别病害区域，既耗时又费力，对于忙碌的高尔夫球场管理人员来说，实在难以大规模推广。
在这样的背景下，弗吉尼亚理工大学（Virginia Polytechnic Institute and State University）和美国农业部农业研究服务局（USDA - ARS）的研究人员决定另辟蹊径，开展了一项关于狗牙根春季死斑精准测绘与治理的研究。他们的目标是找到一种自动化的方法，快速准确地识别春季死斑，并在此基础上进行精准施药，减少杀菌剂的使用，同时保证防治效果。该研究成果发表在《Precision Agriculture》上。
为了实现这一目标，研究人员采用了一系列先进的技术方法。首先是利用无人机（UAV）进行影像采集，在特定时间，从不同高尔夫球场的多个球道上获取高清图像。这些图像通过 Pix4D Mapper 软件生成正射镶嵌图，为后续分析提供基础。接着，研究人员开发了一个名为简单蛇孢腔菌损伤检测器（Simple Ophiosphaerella Damage Detector，SODD）的自定义 Python 脚本。这个脚本利用 OpenCV 和 GDAL 等开源库，对图像进行处理和分析，能快速识别出疑似春季死斑的区域，并输出其坐标。最后，研究人员将基于 SODD 生成的病害地图用于指导杀菌剂的施药策略，设置了不同的处理组，包括全覆盖施药、基于 SODD 识别位置的点施药和基于区域密度的分区施药，同时设置了未处理的对照组，以此来评估不同处理方式的效果。
研究结果主要从两方面展开：
- 计算机模拟结果：通过对比 SODD 识别的点与人工验证的点，发现不同球道的准确率有所差异。在半径 0.25m 时，准确率在 33% - 73% 之间，半径扩大到 2m 时，准确率能提升到 71.2% - 97.1%。SODD 存在一定的误判，有时会高估或低估春季死斑的数量，但从点簇的相似性来看，SODD 生成的地图与人工绘制的地图有一定的重叠度，Jaccard 指数在 69% - 81% 之间，这表明 SODD 在定位病害位置方面有一定的准确性。
- 实地验证结果：研究发现，杀菌剂处理方法对 2021 年春季到 2022 年春季狗牙根春季死斑发生率的变化有显著影响。未处理的对照组发病率明显上升，而所有施药处理组的发病率都有所下降。点施药和分区施药的效果与全覆盖施药相近，但施药面积却显著减少，分别降低了 40% 和 51%，杀菌剂的使用量也减少了 10% - 85%，这说明基于 SODD 的精准施药策略在保证防治效果的同时，能有效减少杀菌剂的使用。
研究结论和讨论部分意义重大。SODD 虽然在估算春季死斑数量上存在不足，但在定位病害位置方面表现出了一定的准确性，能为精准施药提供有效的支持。基于 SODD 生成的病害地图，点施药和分区施药策略大大减少了杀菌剂的使用量，却依然能保持良好的防治效果，这对于可持续的草坪管理具有重要意义。不过，目前 SODD 还存在一些局限性，比如对于极端情况下的病害斑块，像大面积融合或与背景对比度低的斑块，识别能力有限。而且，这种精准施药方式依赖于冬季的气候条件，如果冬季温和，一些已感染但无症状的区域可能会错过施药时机。此外，高尔夫球场管理人员对精准处理方法的准确性和成本存在担忧，这也限制了该技术的推广。未来，随着技术的不断发展，深度学习模型有望为病害检测提供更准确的结果，但目前还缺乏相应的数据集。在当前阶段，SODD 凭借其简单易用、无需大量数据训练的优势，成为了绘制春季死斑地图的有力工具，为精准农业在草坪管理领域的应用开辟了新的道路，为实现更环保、高效的草坪养护提供了可能。
