研究背景
番石榴是热带和亚热带地区重要的经济果树，但在生产中常受到叶甲类害Costalimaita ferruginea危害。该害虫取食叶片和嫩芽，造成叶片穿孔、叶绿素组织受损和光合能力下降，进而影响植株生长与果实产量。传统虫害调查主要依赖人工目视判断，不仅主观性强、效率有限，也难以在早期准确识别叶片受害程度。因此，如何以快速、无损、可量化的方式捕捉虫害胁迫信号，成为精准植物保护和果园健康监测中的重要问题。而高光谱遥感技术恰好提供了解决思路：它能捕捉叶片可见光—近红外波段完整反射光谱，精准识别虫害带来的叶片生理与结构损伤，为果园精准植保监测开辟新路径。
基于这一思路，巴西圣保罗州立大学的研究团队以番石榴叶片为对象，分析了C. ferruginea 侵染条件下叶片光谱响应特征，为番石榴虫害的非破坏性识别和精准监测提供了新的技术参考。
图1.遭受侵害的番石榴植株 (a)；无穿孔叶片 (b)；轻度穿孔叶片 (c)；重度穿孔叶片 (d)；以及按健康状况分类的叶片样本 (e)。
图2.用于高光谱成像的相机与高光谱传感器设备。
研究方法
研究团队在巴西圣保罗州立大学试验果园内，选取6–8年生番石榴植株，按受害程度将叶片分为三组：
未受害；
轻度受害（Level 1）；
重度受害（Level 2）；
样品采集后使用Resonon Pika L高光谱成像仪在实验室稳定光源下获取叶片反射率数据，并依次进行：光谱曲线对比、线性回归分析、主成分分析（PCA） 与方差检验（SNK法，α=0.05）
光谱参数：
光谱范围：400-1000 nm；
空间通道数：900；
光谱通道数：281；
光谱分辨率：2.7 nm；
图3.番石榴叶片随波长变化的平均光谱反射率曲线：(a)（未受害叶片）；(b)（1级受害叶片）；(c)（2级受害叶片）；CI（置信区间）。
图4.番石榴叶片平均光谱反射率随波长变化的曲线及分组。
图5.番石榴叶片全波段平均光谱反射率及光谱剖面二维主成分分析。
研究结果
（1）番石榴叶片受害后，光谱反射曲线发生明显变化，说明虫害已引起叶片生理和结构改变；
（2）未受害叶片在近红外波段反射率较高；随着虫害加重，近红外反射逐渐降低，反映出叶片内部结构受损；受害叶片在可见光区域的反射特征发生改变，表明害虫取食导致叶绿素组织破坏和光合状态下降；
（3）650 nm附近、680–750 nm红边区域及750–1000 nm近红外区域，对区分不同受害等级表现出较高敏感性；
（4）轻度受害叶片的光谱特征介于健康叶片和重度受害叶片之间，呈现出清晰的虫害梯度变化；
（5）主成分分析显示，不同受害等级叶片在主成分空间中能够较好分离，说明高光谱数据可用于虫害等级判别；
结语
该研究表明，害虫侵染不仅会改变叶片外观，也会在可见光和近红外波段留下可识别的光谱信号。通过高光谱遥感，番石榴叶片受害程度能够被快速、无损地表征，并进一步区分不同虫害等级。对于果园虫害监测而言，这不仅提供了一种更加客观的诊断手段，也为精准植保、早期预警和田间管理决策提供了新的技术支撑。未来，随着便携式光谱设备和智能分类模型的发展，高光谱技术有望在更多作物病虫害监测场景中发挥作用。
发表期刊：Agricultural and Forest Entomology【影响因子：1.7】
研究单位：巴西圣保罗州立大学
研究地点：圣保罗州立大学校内
使用设备：Resonon Pika L高光谱成像仪
DOI：10.1111/afe.70045