Lichtabfang ist eng mit der Überdachungsarchitektur verbunden. Es wurden nur wenige Studien auf der Grundlage von Multi-View-Fotografie in einer Feldumgebung durchgeführt, insbesondere Studien, die die 3D-Pflanzenarchitektur mit einem Strahlungsmodell verknüpfen, um die dynamische Lichtabfangung des Blätterdachs zu quantifizieren. In dieser Studie Binglin Zhu und Kollegen kombiniert realistische 3D-Anlagenarchitektur mit einem Strahlungsmodell um die Wirkung von Unterschieden in Pflanzmustern und Reihenausrichtungen auf das Abfangen von Licht durch die Überdachung zu quantifizieren und zu bewerten.
Die dreidimensionale Architektur von Mais- und Sojabohnenpflanzen wurde für Einzelkulturen und Zwischenfrüchte rekonstruiert, basierend auf Multi-View-Bildern, die zu fünf Wachstumsdaten auf dem Feld aufgenommen wurden. Die Autoren bewerteten anhand der gemessenen Daten die Genauigkeit der berechneten Blattlänge, maximalen Blattbreite, Pflanzenhöhe und Blattfläche. Die Lichtverteilung innerhalb der 3D-Pflanzenkrone wurde mit einem 3D-Strahlungsmodell berechnet. Abschließend bewertete das Team die Lichtabschirmung der Überdachung in verschiedenen Reihenausrichtungen.
„In dieser Studie haben wir Baumkronen-Punktwolken mit hoher Genauigkeit für Feldfrüchte erhalten“, schreiben Zhu und Kollegen. „In den frühen Wachstumsstadien dauerte es ungefähr 15 Minuten, um 80-120 Multiview-Bilder für jede Behandlung aufzunehmen, und ungefähr 3.5 Stunden, um die 3D-Architektur des angestrebten Baldachins zu rekonstruieren. Um die Genauigkeit der Kronendacharchitektur unter starker Okklusion 62 Tage nach dem Auftauchen zu gewährleisten, dauerte es ungefähr 30 Minuten, um 160-200 Multi-View-Bilder für jede Behandlung aufzunehmen, und ungefähr fünf Stunden, um die Kronendacharchitektur zu rekonstruieren. Für jede Strahlungssimulation jedes Baldachins wurden zehn Sekunden benötigt. Daher gab es immer noch einen erheblichen Vorteil gegenüber manuellen Messungen…“
Es gab eine gute Übereinstimmung zwischen den gemessenen und berechneten phänotypischen Merkmalen. Die Lichtverteilung war bei Zwischenfruchtmais gleichmäßiger und bei Seezungenmais konzentrierter. In der Phase der Maisseidenbildung wurden 85 % der Strahlung von ungefähr 55 % der oberen Baumkronenregion für Mais und von ungefähr 33 % der oberen Baumkronenregion für Sojabohnen abgefangen. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der täglichen Lichtunterbrechung zwischen den verschiedenen Reihenorientierungen für das gesamte Zwischenfrucht- und Sohlensystem. Bei Zwischenfruchtmais zeigten Ausrichtungen in der Nähe von Ost-West jedoch eine etwa 19 % höhere tägliche Lichtabfangung als Ausrichtungen in der Nähe von Süd-Nord. Bei Sojabohnen aus Mischkulturen zeigte der tägliche Lichteinfall den gegenteiligen Trend. Sie war ungefähr 49 % höher für nahe Süd-Nord-Ausrichtungen als für nahe Ost-West-Ausrichtungen.
„Mit der in diesem Artikel vorgeschlagenen Methode können wir den Schattierungseffekt von Feldfrüchten auf die Unkrautzone quantifizieren und die Verschattungshemmung des Unkrautwachstums erklären. Dies wird es uns ermöglichen, den Wettbewerb um Licht in einer Feldumgebung besser zu verstehen und die Reihenausrichtung von Pflanzen zu ändern, um Unkräuter auf umweltfreundliche Weise zu unterdrücken.“
