Application of infrared thermography to assess cassava physiology under water deficit condition

Abstract

Water deficit stress is a major factor that inhibits the overall growth and development in cassava (Manihot esculenta), leading to decreased storage root yield. We conducted a study to investigate whether thermal sensing could be used to indicate water deficit stress and the health and yield of cassava crops in field. The objective of the study was to use thermal imaging to determine relationship between crop water stress index (CWSI) and physiological changes, and to identify the critical CWSI point in fields of cassava cv. Rayong 9 under well-irrigated and water-deficit conditions. At the time of storage root initiation (85 DAP [day after planting]), thermal imagery was collected and the physiological changes and growth characters were measured prior to storage root harvesting (162 DAP). Thermal infrared imager was used to measure the canopy temperature and CWSI of cassava plants. Net photosynthetic rate (P n), stomatal conductance (g s) and transpiration rates (T r) of cassava plants under water deficit conditions for 29 d (114 DAP) were significantly decreased, leading to delayed plant growth as compared to those under wellirrigated conditions. In contrast, air vapor pressure deficit (VPD air) and CWSI in drought-stressed plants were higher than well irrigated plants. High correlations between T r /g s /P n and CWSI were observed. The study concludes that CWSI is a sensitive indicator of water deficit stress caused due to stomatal function.

Evaluating natural variation, heritability, and genetic advance of photosynthetic traits in rice (Oryza sativa)

“…Currently, some of the biggest limitations to improving parameters such as V c,max , J max , and TPU through conventional breeding are the time and financial costs associated with measuring photosynthesis, which restricts throughput. However, the performance of photosynthetic traits is beginning to be characterized at larger scales by utilizing chlorophyll fluorescence and hyperspectral reflectance to understand biochemical limitations and nonphotochemical quenching, as well as thermal imaging to understand plant‐water relations (Flood et al, 2016; McAusland et al, 2013, 2019; Meacham‐Henshold et al, 2019; Pipatsitee et al, 2018; Silva‐Perez et al, 2018). These techniques would allow for the screening of hundreds of genotypes in a matter of days.…”

Drone-Based Hyperspectral and Thermal Imagery for Quantifying Upland Rice Productivity and Water Use Efficiency after Biochar Application

“…Chen et al [5] used data from UAV-borne multispectral and thermal cameras to evaluate cotton canopy water stress. Infrared thermography has been used to diagnose crop water deficit and drought conditions [6][7][8].…”

Análises fisiológicas e de crescimento e produtividade da mandioca sob níveis de irrigação

“…Posteriormente, foi observado aumento na taxa fotossintética da mandioca em áreas sob regime de sequeiro, isso ocorreu porque a partir do segundo decêndio de fevereiro de 2020 passou a chover com maior frequência na região, conforme pôde ser observado na Figura 2a, e isso reduziu o déficit hídrico nessas áreas, o que deixa claro que o status hídrico da planta influencia diretamente em sua capacidade fotossintética. Esse comportamento é ratificado por outros pesquisadores em estudos sob condições de déficit hídrico e irrigação plena no cultivo da mandioca (CIAT 1989, PIPATSITEE et al 2018, esses pesquisadores enfatizam que sob estresse hídrico, a abertura estomática da mandioca é o mecanismo mais afetado. Isso interfere na concentração intercelular de CO2 na planta e prejudica a capacidade fotossintética da planta.…”

“…Isso provavelmente ocorreu devido a maior ocorrência de chuvas a partir do segundo decêndio de fevereiro de 2020, quando choveu 67 mm e fez com que plantas em áreas de sequeiro aumentassem sua massa foliar de forma acentuada e atingissem o mesmo patamar das outras áreas com irrigação. Os dados obtidos nessa pesquisa são ratificados por PIPATSITEE et al (2018), esses pesquisadores afirmam que a produtividade de folhas da mandioca é reduzida sob condições de déficit hídrico, isso gera impacto negativo na taxa fotossintética da planta e, consequentemente, compromete a produtividade.…”

“…O Nordeste brasileiro é exemplo de região com distribuição irregular de chuvas e isso interfere na produtividade agrícola regional da mandioca (SILVA et al 2011), nessas condições, a adoção de irrigação surge como uma alternativa viável para aumentar a produtividade na região. Portanto, desenvolver pesquisas com mandioca irrigada é importante para determinar o manejo hídrico ideal para a cultura, o que pode aumentar a produtividade e evitar o desperdício de água em regiões com escassez hídricas devido a irregularidade de chuvas (PIPATSITEE et al 2018).…”