DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁS ALKALMAZÁSA ÜVEGHÁZI ÉS SZABADFÖLDI KÍSÉRLETEK KIÉRTÉKELÉSÉNÉL

PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR ÁLLAT - ÉS AGRÁRKÖRNYEZET-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA

Iskolavezető: Dr. habil. Anda Angéla, Egyetemi tanár Témavezető: Dr. habil. Sárdi Katalin, Egyetemi tanár Konzulens: Dr. Berke József, Főiskolai tanár

DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁS ALKALMAZÁSA ÜVEGHÁZI ÉS SZABADFÖLDI KÍSÉRLETEK KIÉRTÉKELÉSÉNÉL DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Készítette: GRÓSZ GERGELY

Keszthely 2010

1. A KUTATÁS AKTUALITÁSA

ELŐZMÉNYEI,

TÁRGYA,

CÉLKITŰZÉSEI,

Az informatika térhódítása – a többi tudományághoz hasonlóan – napjainkban egyre jelentősebb az agrártudományok területén is. A tudományos kísérleti eredmények kiértékelésének egyik legfontosabb igénye a gyorsaság. Ennek érdekében egy-egy vizsgálat bemeneti képeit akár a szántóföldről folyamatosan küldhetjük egy mobiltelefon vagy vezeték nélküli Internet kapcsolat segítségével a laborban dolgozó munkatársaknak kiértékelésre. Ezzel a megoldással nemcsak az utazási, hanem − specifikus eszközök használatával − a vizsgálati költségek is jelentősen csökkenthetők. Színinformáció-vizsgálat során a kísérletek kiértékelését sok esetben vizuális módon végezzük, amely gyakran szubjektív hibával terhelt, ennek kizárására egy lehetőség az objektív számítástechnikai háttérrel támogatott vizsgálati módszerek kidolgozása. A számítástechnika felhasználási területei egyre bővülnek, ami azzal is összefügg, hogy a digitálisan készített képeket bármikor visszakereshetjük, a vizsgálatok ismételten, esetleg új módszerrel is elvégezhetők, így a különböző módon kapott eredmények összehasonlíthatók. A digitális technika térhódításának másik oka, hogy a javuló minőséggel párhuzamosan a költségek is folyamatosan csökkennek. Célkitűzések Kutatásaim célja az elektromágneses spektrum látható és infravörös tartományaiban gyűjtött, digitális kamerával készített vizuális információ feldolgozására szolgáló eljárások, módszerek pontosítása és kidolgozása volt az agrártudományi alkalmazások területén: Analóg és digitális módszerek összehasonlító elemzése és időbeni nyomon követése az

eltérő

tápanyag-ellátottság

jellemzésére

napraforgó,

kukorica

és

burgonya

növénykultúráknál. Multispektrális és multitemporális információk együttes feldolgozása a tápanyagellátottság vizsgálata során. Spektrális és szerkezeti vizsgálatok elvégzése digitális képfeldolgozás osztályozási eljárásaival növényazonosításra, levél szín és fonák valamint tápanyag-ellátás hatásainak tanulmányozására. Különböző vizuális érzékelők összehasonlítása levélterület-mérési módszerek használatánál. A kapott eredmények összehasonlító elemzése helyszíni diagnosztikai módszerekkel.

2

A kapott eredményekből egy döntéstámogatói rendszer elvi modelljének felállítása.

3

2. ANYAG ÉS MÓDSZER A 20 tesztnövénnyel beállított levélterület-mérési és színvizsgálati kísérlet A következő növénykultúrákkal állítottam be levélterület-mérési és színvizsgálati kísérletet: őszi búza (Triticum aestivum ssp. vulgare), rozs (Secale cereale L.), tavaszi árpa (Hordeum vulgare L.), zab (Avena sativa L.), kukorica (Zea mays L.), cukorrépa (Beta vulgaris L. convar. altissima Doell.), burgonya (Solanum tuberosum), zöldborsó (Pisum sativum L.), szója (Glycine max L. Merrill) bab (Phaseolus vulgaris L.), csicseriborsó (Lathyrus cicera), napraforgó (Helianthus annuus L.), repce (Brassica napus L. ssp. oleifera), olajlen (Linum utitatissimum L.), lucerna (Medicago sativa L.), vöröshere (Trifolium pratense L.), paradicsom (Lycopersicon lycopersicum L. Karsten ex. Farwell), paprika (Capsicum annuum L.), sárgarépa (Daucus carota L.), szőlő (Vitis vinifera). A nevelt növényeknél 4 kg-os Mitscherlich-típusú

tenyészedényeket

használtam.

Kísérleti

talajnak

mészlepedékes

csernozjomtalaj és általános virágföld 3:1 arányú keverékét választottam. A lebontáskor vizsgált paraméterek: levélfonák és szín színvizsgálat látható és infravörös tartományban, levélterület-mérés milliméterpapír, digitális fényképezőgép, szkenner és mobiltelefon segítségével. Az üvegházi tápanyag-ellátási kísérletek Napraforgó és kukorica tesztnövényekkel üvegházi kísérletet állítottam be mészlepedékes csernozjomtalajon 2006-ban és 2007-ben Mitscherlich-típusú, 6 kg-os tenyészedényekben, edényenként 8-8 növénnyel. A kezelésekben a következő tápanyag-adagokat alkalmaztam: N1 = 80 mg/kg, P1 = 40 mg/kg P2O5, K1 = 120 mg/kg K2O. A beállított kezelések a következők voltak: N0P0K0, N1P1K1, N1P1K0, N2P2K0, N0P0K1 és N0P0K2. Az N2, P2 és K2 kétszeres hatóanyag mennyiségeket jelölnek. A kívánt mennyiségű hatóanyagot egyszerű műtrágyákkal juttattam ki: A mintavételezés mindkét évben a napraforgónál 6-8 leveles állapotban, míg a kukoricánál ezen kívül virágzáskor, edényenként 2-2 mintával történt. Szabadföldi tápanyag-ellátási kísérletek 2006-ban és 2007-ben napraforgó (30 m2-es parcellákon), kukorica (30 m2-es parcellákon) és burgonya (47 m2-es parcellákon) tesztnövényekkel állítottam be tápanyag-ellátási kísérletet.

4

Kísérleti talajnak a napraforgónál és a kukoricánál mészlepedékes csernozjom, míg a burgonyánál Ramann-féle barna erdőtalajt választottam. A kijuttatott hatóanyag-mennyiségek a következők voltak: napraforgó (2006, 2007): N 70 kg/ha P2O5 168 kg/ha K2O 287 kg/ha; kukorica (2006, 2007): N 240 kg/ha, P2O5 60 kg/ha, K2O 372 kg/ha; burgonya (2006): N 112,5 kg/ha, P2O5 62,5 kg/ha, K2O 250 kg/ha; burgonya (2007): N 105 kg/ha, P2O5 77,5 kg/ha, K2O 237,5 kg/ha. A beállított kezelések a következők voltak: N0P0K0, N1P1K1, N1P1K0, N2P2K0, N0P0K1 és N0P0K2. Az N2, P2 és K2 kétszeres hatóanyag mennyiségeket jelölnek. A napraforgó- és kukorica-kísérleteket 3 lebontás során vizsgáltam 6-8 leveles állapotban, virágzáskor és teljeséréskor. A burgonyánál virágzáskor és teljeséréskor történtek a lebontások. Az üvegházi és szabadföldi tápanyag-ellátási kísérletekben meghatározott paraméterek: levélszín hisztogram medián értéke kezelésenként növénymagasság (cm), levél zöld- és légszáraztömeg (g/növény), szár zöld- és légszáraztömeg (g/növény), virág zöld- és légszáraztömeg (g/növény), termés zöld- és légszáraztömeg (g/növény), levélterület (cm2/növény), összes nitrogén-, foszfor- és káliumtartalom (%). A levélterület-mérési módszerek összehasonlításához használt eszközrendszer A kísérletekben a levélterület-méréshez milliméterpapírt, Hewlett-Packard HP 4670 c szkennert, Canon EOS 10D, valamint EOS 1D Mark III tükörreflexes fényképezőgépet, Sony Ericsson K 750i mobiltelefont, Hexium VariCam infrakamerát és LI-COR LI-3000A levélterület-mérő műszert használtam. A digitális képeket Adobe Photoshop CS3 és Gimp 2.6 programokkal értékeltem ki, a statisztikai elemzéseket (egytényezős varianciaanalízis, korrelációszámítás) Microsoft Excel 2003-mal végeztem. A képek elemzése Elsőként a referencia-értékeket (egy képpont területe) határoztam meg, ez elhagyható, ha pontosan ismert a képérzékelő fizikai mérete. Következő lépésben megnyitottam a leveleket tartalmazó felvételeket a programmal. Körbevágtam a leveleket a lehető legpontosabban,

5

ezzel is csökkentve a hibalehetőséget. Ezt követően a „Median” szűrőt használtam, amivel csökkentettem a pontszerű zajokat, melyek befolyásolták volna a mérési eredményeket. Kiválasztottam a „Threshold” funkciót, melynek hatására a képeket két szintre vágtam, így a kép csak fekete és csak fehér képpontokat tartalmazott. A nem teljesen befedett pontokat, amit legtöbbször az erek kidomborodása okozott, a „Pencil Tool” eszköz segítségével kijavítottam. Ezután elmentettem a képet. Mentés után a „Histogram” menüpont segítségével megszámoltam a fekete képpontokat. Ezt az értéket megszoroztam a korábban már kiszámolt referencia XY értékkel, így megkaptam a levelek felületét cm2-ben. Szintén digitális képfeldolgozási módszerekkel vizsgáltam a beteg, félig elszáradt levelek sérült területének meghatározását. A sérült terület nagysága abszolút és százalékos értékben is megadható.

6

3. EREDMÉNYEK ÉS KÖVETKEZTETÉSEK A növénykultúrák levélszín-megkülönböztetésének eredménye A kísérletben 20 tesztnövény levélszínét hasonlítottam össze a látható és infravörös tartományban. A kapott eredményekből látszik, hogy a növénykultúrák a leveleiknek azonos körülmények között készített képén nagy pontossággal megkülönböztethetők a látható tartományban. A legnagyobb bizonyossággal a szója és a repce különíthető el a többitől, a hisztogramjuk mediánja minden kultúráétól statisztikailag igazolhatóan eltért. A rozs, a zab, a kukorica, a zöldborsó, a csicseriborsó és a vöröshere adták a legkedvezőtlenebb értéket. Ezeknél a növényeknél csak 47,36%-ban tért el a medián statisztikailag igazolhatóan. Összességében a 190 vizsgálati tesztnövénypárból 130 mutatott statisztikailag igazolható eltérést (68,42%). A módszer további pontosításával ez az eredmény tovább javítható és felhasználható más távérzékeléssel a látható tartományban készített képek elemzésére. Az infravörös tartományban a levelek kisebb mértékben különíthetők el, mint a láthatóban. A vizsgált 190 adatpárból 117 tért el statisztikailag igazolhatóan egymástól (61,58%). Ebben a tartományban a cukorrépát és a napraforgót lehetett legjobban elkülöníteni. A legrosszabb eredményt 52,63%-os elkülöníthetőséggel pedig a rozs, a tavaszi árpa, a kukorica, a zöldborsó, a lucerna, a vöröshere, a paprika és a sárgarépa adta. A kapott eredményeket egy további vizsgálat során célszerű összevetni légi és műhold felvételekkel, de figyelembe kell venni a légkör intenzitásmódosító hatását. Üvegházi kálium kukorica-kísérlet digitális módszerekkel történő kiértékelése a képek hisztogramjának segítségével A kukoricalevél fonákjának és színének összehasonlítása során megvizsgáltam a kukoricalevél fonákját és színét tartalmazó képek RGB és zöld csatornáinak hisztogrammedián értékét 6-8 leveles állapotban és virágzáskor. A két értékből mindkét lebontásnál a zöld és az RGB csatornák esetében arányszámot is felállítottam, továbbá kiszámoltam ezek maximum és minimum értékét, átlagát valamint szórását is. Az összehasonlító vizsgálat eredményéből kiderült, hogy szoros kapcsolat van a levelek színét és fonákját tartalmazó képrészletek hisztogramja között mindkét lebontási időszakban. Az R2 értéke 6-8 leveles állapotban a 3 csatorna esetén 0,7713, a zöld csatorna esetében pedig 0,7441 volt. Az egyes felületek értékei 6-8 leveles állapotban nagyon ingadoznak, de az egymáshoz viszonyított arányuk homogén. Az első lebontáshoz viszonyítva virágzáskor a kapcsolat a fonák és a szín

7

között még szorosabbá vált. Az R2 értéke a 3 csatorna esetén 0,9260, a zöld csatorna esetében pedig 0,8809 volt. A virágzáskori lebontásnál is pontosabb a szín és a fonák arányának vizsgálata kukorica növénykultúránál. A vizsgálat eredményei felhasználhatók egy döntés támogatói rendszernél, de mindenképp szükség van az adatok jelentős bővítésére, más fajokra és fajtákra vonatkozóan. A kálium tápanyag-ellátási kísérlet digitális kiértékelése során a képeket elkészítettem a különböző káliumszintekre beállított kukorica tesztnövényeiről, az összehasonlítandó levelek szín és fonák felőli oldaláról is. A zöld sáv hisztogramértéke minden esetben magasabb volt a csatornák közös hisztogram-értékénél átlagosan 23-24%-kal. Az RGB csatornák és a zöld csatorna eredményének tendenciáját figyelembe véve az értékek hasonlóképpen alakultak. Az első lebontásnál a levélfonákok esetében az RGB csatornák értékeinél a vizsgált adatpárok 40%-a, míg a zöld csatornánál 33%-a tért el statisztikailag igazolhatóan. A színek esetében az arány 46,7% és 53,3% volt. A második lebontásban minden vizsgálatnál a szignifikáns adatpárok 60%-ot tettek ki. Az első lebontásnál mindkét vizsgált csatornánál, valamint paraméternél a 002-es kezelés jól elkülöníthető volt. A második lebontásnál a 110 és 220 kezelések minden kezeléstől szignifikánsan elkülönültek. A többi esetben ez az eljárás nem mutatott egymáshoz eredményessége

a

képest statisztikailag igazolható különbséget, de a körülmények

állandósításával

javítható.

módszer

Alkalmazhatóságát

más

tápelemeknél, például nitrogén esetében is érdemes megvizsgálni, ismerve a növények zöld színe és nitrogéntartalma közötti kölcsönhatást. A medián érték alapján felállított döntéstámogatói rendszer elvi felépítése A rendszer alapvetően három részből áll. Első részben a levél és fonák arányszámokat lehet összevetni az adatbázisban eltárolt egészséges, majd az eltárolt beteg vagy tápanyaghiányos levelek értékeivel. Ha ezek az értékek jelentősen eltérnek egymástól, a program hibajelzést küld. Ezért egy bizonyos mennyiségű hibajelzés esetén javasolt további analitikai diagnózis. A képek értékei eltárolhatók az adatbázisban, ezáltal további nő a viszonyítási alap és így a vizsgálatok is pontosabbak lesznek. Egy külön adatbázis tartalmazza a tápanyag-ellátási kísérletek hasonló paramétereit, amelyek szintén lefuttathatók és összehasonlíthatók az adatokkal. A vizsgálatok azonban egy előre definiált színtáblázat segítségével is elvégezhetők, melyet rizs esetében már kereskedelemben kapható un. „színképskála” segítségével sikeresen alkalmaztak. A digitális módszernél egy ilyen színtábla azonos szkennerrel előre rögzítésre kerül, ami azért lehetséges, mert szkenner 8

esetében ezek az értékek nem változnak. A tábla segítségével lehet következetni a nitrogénellátásra, mint ahogy az általam elvégzett vizsgálatokból is kiderül. A szoftver harmadik modulja pedig egy automatikus levél-terület, levélhosszúság- és szélességmérő alkalmazás, amely a képeken elhelyezett ismert méretű objektum segítségével viszonyítással számolja ki a levélterületet, levél szélességet és hosszúságot. Az alkalmazás kulcsa a bővíthetőség és az adatok kezelése, valamint egy Internetes adatbázis, ahova a felhasználók kapcsolódva frissíthetik a gépükre telepített alkalmazás színadatbázisát. A levélterület-mérési módszerek összehasonlításának eredménye A kalibráláshoz pontosan definiált területű objektumokat, a vizsgálatokhoz azokon túl 20 növénykultúra leveleit vettem alapul. A digitális fényképezőgép elhelyezési szögének hatása a levélterület-mérés eredményére A kísérlet során egységnyi területű (100 cm2) papírlapot helyeztem a tárgyasztalra. Az állványra helyezett kamerát a 90°-tól 5°-ként 30°-ig elforgattam. Minden állásban készítettem 4 felvételt. A Photoshoppal mért adatok alapján megállapítható, hogy az elforgatás szöge szignifikánsan megnöveli a levélterület nagyságát, mértéke az elforgatás szögével nő. Az érzékelő fényérzékenységének hatása a levélterület-mérés eredményére Ennél a paraméternél az egységnyi területű (9 cm2, 25 cm2, 100 cm2) papírlapokat különböző értékekre beállított ISO számmal (100-3200) fotóztam, 4 ismétlésben. A mért eredményekből kiderült, hogy a különböző ISO értékek mellett készült felvételeknél nincsen statisztikailag is igazolható eltérés. Az alkalmazott objektívek hatása a levélterület-mérés eredményére A kísérlet során megvizsgáltam az alkalmazott gépvázhoz használt különböző objektívek hatását is a levélterület-mérés eredményére azonos rekeszérték (f/11) mellett. Canon EOS 10D digitális tükörreflexes fényképezőgéphez a következő objektíveket csatlakoztattam: Sigma DL Zoom 35-80 mm f/4-5,6 – 35, 50 és 80 mm-en, Canon EF 50mm f/1,8 II – 50mm-en, Sigma AF 105 mm f/2,8 EX Macro DG – 105 mm-en. A tényleges értékhez viszonyítva a legnagyobb eltérést a Sigma DL Zoom 35-80 mm f/4-5,6os objektívnél 35 mm-en találtam: 2,71%-ot. A többi esetben az eltérés egyik objektívnél és

9

fókusztávon sem volt szignifikáns. A nagy eltérés az objektív hordótorzításának következménye. Az objektív rekeszértékének hatása a levélterület-mérés eredményére Az objektív lerekeszelésének hibáját egy rekeszsorozat elkészítésével vizsgáltam 1,8-22-es blendéig Canon EF 50 mm f/1,8 II-es objektívvel, Canon EOS 1D Mark III vázon. A hiba nagysága 0,91 és 1,65% között mozgott. Több rekeszérték között szignifikáns eltérést találtam. Az eltérések ilyen jellegű alakulása az objektív leképezési tulajdonságának köszönhető. A mobiltelefon alkalmazásának lehetősége Háromféle felbontással (160*120, 640*480 és 1632*1224) készítettem felvételeket Sony Ericsson K750i mobiltelefonnal. A felbontás csökkenésével a mért és a kalibrált értékek közötti eltérés folyamatosan nőtt. A legkisebb felbontás esetén a pontos kijelölés a milliméterpapír-csíkok esetében gondot jelenthet. A legnagyobb felbontásnál lévő eltérés a beépített

objektív (28

mm)

nagylátószöge

miatt

kialakult

hordótorzításból

ered.

Összehasonlítva a nagyobb érzékelőt és jobb minőségű lencsét tartalmazó digitális fényképezőgéppel a hiba nagysága itt majdnem 2-szeres. A különböző eszközök hatása a levélterület-mérés eredményére A következő eszközöket hasonlítottam össze: milliméterpapírt (referencia), LI-COR LI3000A (asztali és kézi módban) analóg levélterület-mérő műszert, Hewlett-Packard Scanjet hp 4670 c szkennert és Canon EOS 1D Mark III digitális fényképezőgépet, Canon EF 50mm f/1,8 II -es objektívvel. A digitális képek kiértékeléséhez Adobe Photoshop CS3 professzionális képfeldolgozó programot alkalmaztam. Az összehasonlításhoz 9 cm2, 25 cm2, 100 cm2 papírnégyzetet, valamint egy egyszikű és egy kétszikű levélalapot használtam. Az eszközök összehasonlítását tesztnövényekkel is elvégeztem. Néhány növénykultúra az egyes módszerekkel nem mérhető, sárgarépánál a milliméterpapíros módszer, csicseriborsónál és az olajlennél a hordozható levélterület-mérő műszer nem alkalmazható. Figyelembe véve a milliméterpapíros eljárás szakirodalmak szerinti 1,5%-os hibahatárát, a legpontatlanabb eredményt a milliméterpapírhoz viszonyítva a kézi levélterület-mérő műszer adta mind a tesztfelületek, mind a növények esetében, ami a használat körülményeinek köszönhető (1-2. ábra).

10

14 12 10 8 6 4 2 0 -2

Eltérés (%)

Átlagos eltérés Szórás

LI-3000A szalagos

LI-3000A HP 4670 c hordozható Módszerek

Canon EOS 1D+ EF 50

(n=50)

1. ábra: A levélterület-mérési módszerek eredményeinek összehasonlítása a referenciaterületeket vizsgálva az átlagos eltérés és szórás alapján 9, 25 és 100 cm2-es egy- és kétszikű levél papírmintával (n=50)

25 20 15 10 5 0 -5 -10

Eltérés (%)

Átlagos eltérés Szórás

Li-3000A szalagos

Li-3000A HP 4670c Canon EOS hordozható 1D+EF 50 Módszerek

(n=160)

13. ábra: A levélterület-mérési módszerek eredményeinek összehasonlítása a tesztnövények levélterületeit vizsgálva az átlagos eltérés és szórás alapján (n=160) A legpontosabb eredményt mindkét esetben a szórást is figyelembe véve a digitális szkenneres levélterület-mérés adta. A módszer további előnye, hogy a vizsgált objektumok leszorítása is megoldott. A nagy szórás minden esetben az eltérő leszorítási megoldásoknak és az eltérő levélalakoknak köszönhető. A vizsgálat egyik legfontosabb célja egy alacsony költségű módszer keresése volt, ezért a legpontosabb eredményt adó szkenneres megoldást megvizsgáltam egy ingyenes képfeldolgozó szoftverrel, a Gimp 2.6-os verziójával. Ebben az

11

esetben is a milliméterpapírt vettem alapul, ahhoz képest számoltam átlagos eltérést és szórást. Az átlagos eltérés a referenciaértékek alapján 0,55%, míg a szórás 0,66% volt. Az eredményekből kiderült, hogy ez a módszer alkalmas az analóg levélterület-mérő műszer leváltására. A levélterület-mérési módszerek összehasonlítása mások által alkalmazott módszerekkel Összehasonlítva az általam használt digitális módszert a becslésen alapuló analóg eljárásokkal, megállapítható, hogy míg azoknál minden esetben más-más arányszámot kell írni a maximális levélszélesség és hosszúság szorzata elé, ez a vizsgálat ugyanolyan paraméterekkel alkalmazható minden növénykultúránál. Beerling és Fry mikroprocesszor alapú levélterület-mérése esetén a kisebb leveleknél 10,46%os, nagyobbaknál 1,28%-os eltérést tapasztaltak a lenyomatos módszerhez képest, azonban annál gyorsabbnak találták az általuk használt módszert. Ezzel szemben az általam alkalmazott legjobbnak adódott mérési módszer a szkennerrel készített képek alapján átlagosan 2,43%-os eltérést mutatott a lenyomatos módszerhez képest. Az általam vizsgált digitális módszer költségét is összehasonlítottam a kereskedelmi forgalomban kapható levélterület-mérő WinFOLIA szoftverrel, amelynek az ára moduloktól függően 265 E Ft-932 E Ft. Ha mérést a Photoshop helyett Gimp 2.6 képfeldolgozóval végezzük, akkor a szoftver nem jelent költséget. A levélterület-mérési módszerek költségeinek alakulása A leírt adatok a 2009. decemberi állapotokat tükrözik. A vizsgálatokhoz szükséges hardverek ára nagyjából 85 E Ft (számítógép 70 E Ft, szkenner vagy digitális fényképezőgép 15 E Ft). A felhasznált szoftverek ára a következő: Microsoft Windows XP Home verziója 23 E Ft, a Microsoft Office 2007 Home and Student 17 E Ft, az Adobe Photoshop CS 3 program 203 E Ft. A Linux operációs rendszer és a Gimp képfeldolgozó program térítésmentesen letölthető az Internetről. Az ADC BioScientific Ltd által gyártott AM 100 típusú hordozható levélterület-mérő műszer kb. 1,3 millió Ft-ba kerül. A digitális adatrögzítéshez ebben az esetben is szükség van számítógépre. Az összes tényezőt és a költségeket is figyelembe véve a legjobb megoldás a szkennerrel felvételezett levél GIMP 2.6 programmal kiértékelve.

12

A tápanyag-ellátási kísérletek eredményei A digitális levélterület-mérést több, 3 kultúrából (napraforgó, kukorica, burgonya) álló kálium tápanyag-ellátási kísérlet kiértékelésénél is sikeresen alkalmaztam üvegházi és szabadföldi körülmények között. Az üvegházi kálium tápanyag-ellátási kísérlet eredményei – napraforgó Az átlagos növénymagasság minden kezelésnél szignifikánsan eltért mindkét évben a kontrolltól, a kiegyensúlyozott tápanyagellátást biztosító (111) kezelés magas értéket mutatott. A kontrollon kívül minden kezelésnél a 2007-es értékek voltak magasabbak átlagosan 26,13%-kal. Az átlagos levélterület mindkét évben a kontrollhoz képest szignifikánsan változott. 2006-ban és 2007-ben is az 111 jelű kezelés levélterülete volt a legnagyobb. A levelek zöldtömegének esetében a tendencia hasonlóképp alakult, mint a levélterületnél. 2006-ban és 2007-ben is az 111 kezelés volt a legnagyobb. A kezelések többségénél szignifikáns különbséget találtam a kontrollhoz képest. A levelek légszáraz-tömegében csak a 2007-es évben találtam szignifikáns eltérést a kontrollal egybevetve. A magasabb K tartalmú kezeléseknél alacsonyabb volt a víztartalom lebontáskor 2006-ban. A szár zöldtömegének esetében az eltérés a kontrollhoz képest mindkét évben szignifikáns volt. A többi paraméterhez hasonlóan a kiegyensúlyozott tápanyag-ellátást biztosító 111 jelű kezelés hatása volt a legkedvezőbb. A szár légszáraz-tömegének alakulása mindkét évben a kontrollhoz képest a kezelések nagy részében szignifikáns eltérést mutatott. A Nössz% mind a levelek, mind a szárak esetében az 111 és 110 kezeléseknél volt a legmagasabb, a kontrollhoz képest minden esetben szignifikáns különbséget találtam. A legtöbb kezelés a többihez képest is statisztikailag igazolható mértékben különbözött. A P2O5% esetében a leveleknél a legmagasabb értéket a 220 kezelés mutatta mindkét évben. A száraknál első évben a 001, második évben pedig a 110 adta a legnagyobb értéket. Az 111 és 110 kezeléseket leszámítva minden esetben szignifikáns különbséget találtam a kontrollhoz viszonyítva. A K2O% esetében megfigyelhető, hogy mindkét évben a levélnél és a szárnál is a 001 és 002 kezelés adta a legnagyobb értéket. A harmonikus tápanyagellátás esetében (111) szintén magasabbak voltak az értékek. A kezelések többségénél statisztikailag igazolható különbséget találtam a kontrollhoz képest.

13

Az üvegházi kálium tápanyag-ellátási kísérlet eredményei – kukorica A kontrollhoz képest mindkét évben, mindkét lebontásnál, minden kezelésnél szignifikáns eltérést találtam a növénymagasságot vizsgálva, kivéve az 110 és 220, valamint a 001 és 002 kezelések között. Az átlagos levélterület tendenciája lebontásonként mindkét évben azonos volt. A II. lebontások 001 és 002 kezelését leszámítva szignifikáns eltérést tapasztaltam a kontrollhoz képest mindkét évben. A legnagyobb levélzöldtömeget az 111, 110 és a 220 kezeléseknél mértem minden esetben, ami a kezeléseknél kijuttatott magas nitrogén-mennyiségnek köszönhető. A száraztömegeknél a kontrolladatokhoz képest mindkét évben, mindkét lebontásnál szignifikáns eltérést tapasztaltam a kezeléseknél. A kontrollt leszámítva a szárak zöldtömegénél a kezelések kiegyenlítettek voltak, ami a kálium hatásának köszönhető. A szárak száraztömegénél a kontrollhoz képest a kezelések a 2006-os I. lebontást kivéve nem tértek el mindegyiknél szignifikánsan. A tendenciák hasonlóképpen alakultak minden lebontás esetében. A Nössz%-ot vizsgálva megállapítható, hogy a legkedvezőbb eredményt az optimális és a nitrogénnel jól ellátott kezelések adták mind a levelek, mind a szárak esetében mindkét évben, mindkét lebontásnál. A P2O5%-ot vizsgálva minden lebontásnál elmondható, hogy a kontroll adta a legkisebb eredményt. A legnagyobb foszfortartalma az optimális tápanyag-ellátottságú és a foszforral jól ellátott kezeléseknek volt. A K2O% szint mindkét évben, minden kezelésnél, a 6-8 leveles állapotban történt lebontásnál volt magasabb mind a levelek, mind a szárak esetében. A szabadföldi kálium tápanyag-ellátási kísérlet eredményei – napraforgó Mind a három lebontásnál, mindkét évben szignifikáns különbséget találtam a növénymagasságok esetében a kontrollhoz képest az összes kezelést figyelembe véve. Az optimális tápanyag-ellátottságú és a káliummal jól ellátott kezeléseknél voltak a legmagasabbak a növények minden lebontásnál. A levélterület esetében a 2006-os I. lebontásnál az 110 kezelést kivéve szignifikáns különbséget tapasztaltam mind a kontrollhoz képest, mind a kezeléseket egymáshoz viszonyítva. A tendencia az első év első lebontását leszámítva minden esetben hasonlóan alakult. A legnagyobb levélterület az 110 kezelés adta. Az összes lebontásnál a kontroll felülete bizonyult a legkisebbnek.

14

A levelek zöldtömegét vizsgálva megállapítható, hogy a 2007-es év II. lebontása kiemelkedik, ami a jobb környezeti körülményeknek köszönhető. A levélterülethez hasonlóan ennél a paraméternél is az 110 kezelés adta a legnagyobb értéket. A kezeletlen kontrollhoz képest az összes lebontásnál minden kezelés nagyobb volt, legtöbb esetben ez az eltérés szignifikáns. A levelek száraztömegének alakulása hasonló képet mutat, mint a zöldtömeg értékei. A lebontások egymáshoz viszonyított aránya megmaradt, de a kezelések nagy többségénél nem találtam statisztikailag igazolható eltérést sem a kontrollhoz képest, sem egymáshoz viszonyítva. A szárak átlagos zöldtömegénél szintén kiemelkedik a 2007-ben virágzáskor mért tömeg, de ennek mértéke nem olyan jelentős 2006 ezen időszakához viszonyítva. Az első lebontásnál a kezelések a kontrollhoz képest szignifikáns eltérést mutattak, azonban a virágzáskori és teljes éréskori lebontáskor csak az arányuk maradt meg, az eltérések statisztikailag nem igazolhatóak. A száraztömegeket vizsgálva megállapítható, hogy a kezelések nagy részénél szignifikáns eltérés tapasztalható a kontrollhoz képest. 3 kezelést leszámítva 2006-ban mindkét évben meghaladta a virágzáskori tömegérték a teljes éréskorit. A virágok átlagos zöld- és száraztömege 2006-ban volt nagyobb ellentétben a levél- és szártömegekkel. A kezelések felénél találtam szignifikáns eltérést a kontrollhoz képest a zöldés száraztömegeknél egyaránt. A virágok tömegén kívül megvizsgáltam a virágtányérok átmérőjét is. Ennél a paraméternél is a 2006-os értékek voltak nagyobbak. A kezelések felénél szignifikáns eltérést tapasztaltam a kontrollhoz képest. Elmondható, hogy ennél a paraméternél is az 111, tehát optimális és az 110 nitrogénnel enyhén túltrágyázott kezelések adták a legjobb eredményt. A kaszattömegeket vizsgálva kiderült, hogy a legjobb eredményt a 2007-es lebontás 001-es kezelését leszámítva mind a zöld-, mind a száraztömeg esetén az 111, tehát az optimálisnak választott tápanyag-ellátottságú kezelés adta. Mindkét évben a kaszattömeget figyelembe véve szignifikáns különbséget találtam a kontrollhoz képest. Az átlagos tányérátmérő alakulása 2006-ban kezelésenként szignifikáns eltérést mutatott a kontrollhoz képest. 2007ben az eredmények hasonlóan alakultak, de a különbség csak néhány esetben volt szignifikáns. A levelek Nössz% tartalma az 110 és 220 kezeléseknél volt a legnagyobb minden lebontásnál a 2006-os és 2007-es évben is. Ez a különbség a kezelések többségénél statisztikailag is igazolható volt. A szárakat vizsgálva szintén magas értéket adtak az 111, 110 és 220 kezelések mindkét évben mindkét lebontásnál. A virágoknál és a terméseknél is hasonló a

15

tendencia, amely a kezelések többségénél statisztikailag igazolható. A virágoknál a 2007-es értékek meghaladták a 2006-ban mérteket, míg a terméseknél ez pont fordítva volt. A levelek P2O5%-át vizsgálva megállapítható, hogy minden évben az 111 kezelésnél volt a legnagyobb. A kezelések többségénél a kontrollhoz képest szignifikáns eltérést találtam. A káliummal jól ellátott kezelések minden évben a kontrollnál kisebb értékeket mutattak az egyoldalú tápanyagellátás miatt. A napraforgószáraknál hasonló eredményt kaptam, mint a levelek esetében. Itt is az 111 kezelés volt a legnagyobb és a kezelések többségénél statisztikailag is igazolható eltérést találtam a kontrollhoz képest. A virágoknál a tendencia másképp alakult, ugyanis az első évben az 110, míg a másodikban a 220 kezelés adta a legnagyobb eredményt. 2006-ban a 001, míg 2007-ben a 002 kezelést leszámítva szinte minden esetben szignifikáns különbséget találtam a kontrollhoz képest. A kaszatok esetében a P2O5% mindkét évben az 111 kezelésnél magas értéket mutatott. 2007-ben a kezelések közötti különbségek ennél a paraméternél nem igazolhatók statisztikailag. A levelek átlagos K2O% alakulása az optimális és a káliummal jól ellátott kezeléseknél volt a legnagyobb. A kontrollhoz képest a kezelések többségénél statisztikailag igazolható eltérést találtam. A száraknál a tendencia a levelekhez hasonlóan alakult. Ennél a paraméternél a statisztikailag is különböző kezelések aránya megnőtt. A virágok és a kaszattermések esetében a két év kapcsolata a P2O5% értékéhez hasonlóan alakult. A virágoknál az első évben mértem a kisebb szintet, míg a terméseknél ez fordítva volt. A szabadföldi tápanyag-ellátási kísérlet eredményei – kukorica A szántóföldön beállított kálium tápanyag-ellátási kísérlet kukorica tesztnövényeinél a magasság esetében a kezelések többségénél nem találtam szignifikáns különbséget. A 2007-es értékek minden lebontáskor meghaladták az azonos korban vett 2006-os minták értékét. A levélterület esetében a kezelések felénél találtam szignifikáns kapcsolatot a kontrollhoz képest. A tendencia a lebontások során hasonló volt, a legnagyobb értéket az optimális tápanyag-ellátottságú és a káliummal jól ellátott kezelések adták. A levélterülethez hasonlóan a levelek zöld- és száraztömegének esetében is a 2006-os lebontás értékei voltak magasabbak. A kezelések többségénél nem találtam statisztikailag igazolható eltérést sem egymáshoz, sem a kontrollhoz viszonyítva. A szárak kezelésenkénti átlagos zöldtömegénél szintén nem találtam a kezelések többségénél statisztikailag

igazolható

különbséget

a

levelekhez

hasonlóan.

A

szárak

átlagos

száraztömegénél kiegyenlítettebbek voltak az eredmények a II. és III. lebontás között. A

16

zöldtömeghez viszonyítva ennél a paraméternél több esetben találtam szignifikáns különbséget a kezelések között. 2006-ban a virágok zöld- és száraztömege jelentősen meghaladta a 2007-ben mért értékeket. A kezelések többségénél a kontrollhoz képest statisztikailag igazolható eltérést tapasztaltam. Mindkét évben az optimális tápanyag-ellátottságúnak tekinthető kezelés mutatta a legnagyobb tömeget. A szemtermés tömegadatainál, valamint a csövek hosszánál mindkét évben csak az 110 és 220 kezeléseknél találtam statisztikailag igazolható eltérést. A kontrollhoz képest minden kezelésnél hosszabb csőhosszt és nagyobb terméstömeget mértem. Az optimálisan ellátott 111 kezelés ezeknél a paramétereknél szintén magas értéket mutatott. A leveleknél az összes nitrogéntartalom az 111 és 110 kezeléseknél volt a legnagyobb. A többi kezelésnél megjelenik a többi tápanyag hiánya. A 002 kezelés értékei még a kontrollét sem érték el. A szárakat vizsgálva megállapítható, hogy az első lebontások értékei jelentősen meghaladják mindkét évben a második és harmadik lebontásét. A szárak esetében is az optimális tápanyag-ellátottságú és a relatív nitrogéntúlsúlyos kezelések adták a legnagyobb értéket. A virágokat vizsgálva elmondható, hogy mindkét évben a 002 adta a legmagasabb értéket. A szemterméseknél a legnagyobb értéket az 111 és 110 kezelések esetében mértem mindkét évben, amelyek statisztikailag is igazolhatóan meghaladták a kontrollnál mért értékeket. A P2O5% esetében a leveleknél szintén a legmagasabb értéket az 111, 110 és 220 kezelések adták. A többi kezelésnél fokozatos csökkenést tapasztaltam. Az 111 és 110 kezelések szignifikánsan különböztek a kontrolltól. A száraknál kimagaslik az első lebontáskori érték mindkét évben. Megállapítható, hogy minden lebontás esetében a 2006-os értékek meghaladták a 2007-es értékeket. A virágoknál szintén a 2006-os értékek voltak a nagyobbak. Szemtermések esetében a különbség a két kezelés között még markánsabban jelentkezik. A 000 kezelést kivéve az átlagos 2006-os K2O% értékek a levelek esetében meghaladták a 2007-es értékeket. A mintavételek többségénél az 111 kezelés adta a legnagyobb eredményt. Az első lebontás értékei mindkét évben kiemelkednek. A szárak esetében az első lebontások értékei szintén jelentősen meghaladták a többit. A levelek és szárak esetében a kezelések kontrolltól való eltérése szignifikáns mértékű volt. A virágoknál az 111 kezelést leszámítva a 2006-os lebontás értékei meghaladták a 2007-est. Csak néhány esetben találtam statisztikailag igazolható eltérést a kontroll és a kezelések között. A szemterméseknél szintén a 2006-os értékek voltak a magasabbak. Mindkét lebontásnál magasabb eredményt mutattak a káliummal jól ellátott kezelések. 17

A szabadföldi tápanyag-ellátási kísérlet eredményei – burgonya 2007-ben a kezelések szignifikáns különbséget mutattak a kontrollhoz képest a növénymagasság tekintetében. 2006-ban ez csak 2 kezelésnél (110 és 001) áll fenn. A kezelések egymáshoz viszonyított aránya hasonló volt a 2 kísérleti évben. A levélterületi adatokat elemezve a 220 kezelés az első évben meghaladta a kontroll értékét, ezt a második évben nem tapasztaltam. Mindkét évben a kiegyensúlyozott tápanyag-ellátást biztosító 111 kezelés hatására mért levélterület volt a legnagyobb. Míg első évben a kontrollhoz képest az eltérések szignifikánsak voltak minden kezelésnél, addig a második évben nem minden kezelés mutatott statisztikailag igazolható eltérést. A levelek zöld- és száraztömege mindkét évben hasonló tendenciát mutatott. A kezeletlen kontrollhoz képest mindkét kísérleti évben statisztikailag igazolható különbségek mutatkoztak a kezelések hatására. 2006-ban az optimálisnak tekintett 111 kezelés, míg 2007-ben a relatív káliumtöbblet 002 hatására volt a legmagasabb. Statisztikailag igazolható különbséget többnyire csak a légszáraztömegnél találtam. A szárak zöld- és száraztömegének alakulása követte a levelek tendenciáját. A legnagyobb az optimális és a relatív káliumtöbblettel kezelt volt. A termésátlagok tendenciája mindkét évben azonos volt. A kontrollhoz képest kezelésenként szignifikáns eltéréseket találtam. 2006-ban az 111 kezelés 46%-kal, míg 2007-ben 36%-kal haladta meg a kontrollt. A gumótermés szárazanyag %-nál egyik évben sem találtam szignifikáns eltérést egyik esetben sem, kivéve a 2007-es 110 kezelést. A kezelések közötti tendencia viszont minden évben megegyezett. A burgonyalevelek az Nössz%-a esetében 2006-ban minden kezelés szignifikáns eltérést mutatott a kontrollhoz képest, ami 2007-ben már csak 3 kezelésnél volt megállapítható. Mindkét évben az optimális tápanyag-ellátottságú kezelés adta a legnagyobb értéket. 2006-ban a szárak esetében csak néhány kezelés mutatott statisztikailag is igazolható eltérést a kontrollhoz képest. 2007-ben a 001 kezelést leszámítva minden esetben szignifikáns volt az eltérés. A gumóknál a tendencia kismértékben megváltozott, ugyanis mindkét évben a 001 és 002 kezelések adtak magasabb értéket a többi kezeléshez viszonyítva. Az eltérések csak 2007ben voltak statisztikailag is igazolhatóak néhány esetben. A P2O5% értékeket vizsgálva megállapítható, hogy az optimális kezelések nagy részéhez hasonlóan mindkét évben szignifikáns különbséget mutatott a kontrollhoz képest a levelek esetében. A burgonyaszáraknál szintén 2006-ban találtam szignifikáns különbséget a kezelések között. Mindkét évben az 111 és a 220 kezeléseknél volt a legmagasabb a P 2O5%. 18

A levelekhez és a szárhoz hasonlóan a gumóknál is a 2006-os értékeknél találtam statisztikailag igazolható különbséget a kezelések között. Szintén a magas értékek között szerepelt az 111 és 220 kezelés. A leveleknél a K2O%-ot vizsgálva mindkét évben szignifikáns eltérést találtam a kezeléseknél a kontrollhoz képest. A szignifikáns eltérés a szárnál mért értékeknél is megmaradt mindkét évben. A gumóknál ez a különbség a K2O% esetében csak a 2006-os adatoknál áll fenn.

19

4. ÖSSZEFOGLALÁS Az informatika és eszközrendszerének alkalmazása napjainkban egyre jelentősebb szerepet tölt be a mezőgazdasági termelésben és kutatásban. Segítségével számos új információ nyerhető, melyek pontosabbak, gyorsabban elérhetővé és objektívebbé válnak. Vizsgálataim célja a növénytermesztési kutatásokban használható eljárások, módszerek pontosítása és kidolgozása volt. Ehhez két kísérlet-sorozatot folytattam. 2006-ban és 2007-ben napraforgó, kukorica és burgonya tesztnövényekkel állítottam be tápanyag-ellátási, 2008-ban pedig a levélterületmérési módszerek összehasonlításához 20 tesztnövényes kísérletet. A kísérletben szereplő növények segítségével levélszín-összehasonlítási vizsgálatot is végeztem a látható és az infravörös tartományokban. A képvizsgálatokhoz Adobe Photoshop CS3, a statisztikai elemzésekhez (egytényezős varianciaanalízis, korrelációszámítás) Microsoft Excel 2003 programot használtam. A kísérleteket a napraforgó és a kukorica tesztnövényekkel 30 m2-es, a burgonyával pedig 47 m2-es parcellákon állítottam be. Kísérleti talajnak az első két kultúra esetében mészlepedékes csernozjom, a harmadiknál pedig a Ramann-féle barna erdőtalajt választottam. A napraforgónál, valamint a kukoricánál a lebontások 6-8 leveles állapotban, virágzáskor és teljeséréskor voltak, burgonyánál pedig virágzáskor és betakarításkor. A kísérletekben 6 kezelést alkalmaztam. Az értékeléshez a következő paramétereket vizsgáltam: növénymagasság; levélterület; levél, szár, virág és termés zöld-, ill. száraztömege; N%; P2O5% és K2O% levélnél, szárnál, virágnál és termésnél. Az üvegházi kukorica-kísérlet levélképei alapján összehasonlítottam a különböző tápanyag-ellátottságú kezeléseket, valamint a levelek színét és fonákját. A kapott adatokból felállítottam egy döntéstámogatói rendszer elvi modelljét. A növénykultúrák leveleinek elkülönítése során a levelet ábrázoló képek hisztogramjait vizsgálva megállapítható, hogy a látható tartományban a növények 68,42%-a, míg az infravörös tartományban 61,38%-a tért el egymástól. Legnagyobb bizonyossággal a szója és a repce különíthető el a többi kultúrától, ahol ez az érték 100% a látható tartományban. Az infravörös tartomány eredményei minden esetben alulmúlták a látható tartományéit. Az üvegházi kálium tápanyag-ellátási kísérlet kukorica tesztnövényével egyéb vizsgálatokat is végeztem. Összehasonlítottam 6-8 leveles állapotban és virágzáskor a levelek színének hisztogramértékét a fonákéval külön az RGB és a zöld csatornákat is vizsgálva. A két értékből

20

mindkét lebontásnál a zöld és az RGB csatornák esetében arányszámot is felállítottam továbbá kiszámoltam ezek maximum és minimum értékét, átlagát és szórását is. Minden esetben szoros kapcsolatot találtam, az R2 értéke mindenhol 0,7441 és 0,9620 közé esett. A virágzáskori lebontásnál is pontosabb a szín és a fonák arányának vizsgálata kukorica növénykultúránál. A vizsgálat eredményei felhasználhatók egy döntés támogatói rendszernél, de mindenképp szükség van az adatok jelentős bővítésére, más fajok és fajták esetében. Ezenkívül megvizsgáltam a különböző kezelésű tesztnövények leveleit is, ahol a kezelések 30-50%-os pontossággal voltak megkülönböztethetők. Legpontosabban a 220 (kétszeres nitrogén és foszfor adag) kezelés volt elkülöníthető, amely az esetek többségében szignifikáns volt. A módszer nitrogén tápanyag-ellátási kísérletek esetén valószínűleg jobban működik köszönhetően annak, hogy a levélszín alakulására a nitrogénnek döntő hatása van, amit a 220 kezelés itt is igazol. A döntéstámogatói rendszer 3 modulból épül fel: Levél fonák/szín arányvizsgálat, Tápanyag-ellátottság összehasonlító vizsgálat és Levélterület-mérő modul. A digitális levélterület-mérési paramétereknél megállapítható, hogy a kamera elhelyezésének szöge döntő fontosságú. Már az 5°-os eltérés is szignifikáns különbséget mutatott a referenciaterülethez képest. Az érzékelő fényérzékenysége (ISO érték) csak a magasabb, 1250 és afeletti beállításokon mutatott statisztikailag is igazolható eltérést. Az objektívek minősége is hatással van a levélterület-értékekre, mert a vizsgálatok szerint az esetleges hordótorzítás befolyásolja a mért értéket. Az objektív különböző rekeszértékei maximálisan 0,91-1,65%-kal tértek el a tényleges értéktől, ami az objektív leképezési hibájának köszönhető. A mobiltelefonnal készített képek esetén megállapítható, hogy a 640*480-as képméret még nem befolyásolja szignifikánsan az eredményeket. Magukat az eszközöket összehasonlítva megfigyeltem, hogy a legpontatlanabb eredményt a hordozható levélterület-mérő műszer adta, míg a legpontosabbat a szkennerrel készített digitális képeket használó megoldás, ami egyben költséghatékonyság szempontjából is a legoptimálisabb. Összevetve a korábban használt módszerekkel a digitális levélterület-mérés gyorsabb, nem növényspecifikus, valamint olcsóbb.

21

A

tápanyag-ellátási

kísérleteknél

a

kijuttatott

műtrágyamennyiségtől

függően

a

kultúrnövények vegetatív és tápanyag-számítási paraméterei erősen változtak. A paraméterek többségénél az 111 jelű, azaz az optimális tápanyag-ellátottságú kezelés adta a legjobb eredményt. Ezzel sikerült igazolni a kísérletek eredményességét és azt is, hogy a különböző kezelések számára meghatározott tápanyag-mennyiségek megfelelőek voltak.

22

5. ÚJ ÉS ÚJSZERŰ KUTATÁSI EREDMÉNYEK 1. Kutatómunkám során megállapítottam, hogy a növénykultúrák levelei nagy bizonyossággal elkülöníthetők,

a

róluk

látható

fény

tartományában

készített

digitális

felvételek

hisztogramjának mediánértéke alapján. A vizsgálat eredményessége függ a növénykultúrától és a felvételi körülményektől. Az infravörös tartományban készített felvételekkel történő vizsgálat eredménye minden esetben pontatlanabb. 2. Kukorica tesztnövény esetében azonos levél színéről és fonákjáról készített digitális felvétek hisztogram-medián-értékei között szoros kapcsolatot találtam a látható és infravörös tartományban egyaránt. További vizsgálat indokolt más növénykultúrák esetében is. 3. Kukorica tesztnövénnyel folytatott kálium tápanyag-ellátási kísérleteknél a különböző kezelések elkülöníthetők a látható fény tartományában készített digitális felvételek hisztogram-értékeinek mediánja alapján. Az eredmények bizonyították, hogy a legpontosabb eredményt a nitrogéntöbblettel beállított kezelés adta, tükrözve a két elem közti pozitív, szinergista kapcsolatot. A kapott eredmények, összefüggések további részleteinek tisztázása nitrogén tápanyag-ellátási kísérlettel célszerű. 4. Általános képfeldolgozó szoftvert és szkennert használva a digitális levélterület-mérési eljárás alkalmas arra, hogy a hagyományos levélterület-mérő műszer alkalmazását kiváltsa a növénytermesztési kutatásokban, a pontossága meghaladja alacsonyabb költségszint mellett a hagyományos módszerekét. 5. A kísérletek során alkalmazott mérési módszerek alapján felállítható egy döntéstámogatói rendszer, amely segít a felhasználónak a növény egészségi, tápanyag-ellátottsági és levélterületi paramétereinek vizsgálatában és a kapott értékek alapján a probléma elhárításában.

23

6. A KUTATÁS EREDMÉNYEINEK TOVÁBBFEJLESZTÉSE Egy-egy levélen a különböző egészségi állapotú területek más-más értéket adnak a világosság-eloszlás függvényen. Az elhalt területek hisztogramértéke jelentősen eltér az egészségesekétől. Egy referencia-adatbázis létrehozásával azonos felvételi körülmények között készített képek esetében a különböző területek hisztogram-értékeinek vizsgálatával következtetni lehet a tápanyag ellátási zavarokra, valamint az egyes betegségekre. További terveim között szerepel egyéb makro-tápelemekkel beállított kísérletek digitális színvizsgálata.

24

7. A TÉMÁBAN MEGJELENT PUBLIKÁCIÓK LISTÁJA MAGYAR NYELVŰ KONFERENCIA CIKKEK BALIKÓ,K.–SÁRDI, K.–GRÓSZ, G. (2004): Tápanyag-ellátás hatásainak értékelése a borsó fiatalkori fejlődési mutatói alapján. XVIII. Országos Környezetvédelmi Konferencia és Szakkiállítás. Siófok. Tanulmánykötet (Szerk.: Vécsi B., Elek Gy.) pp. 125-129.

GRÓSZ, G.–BALIKÓ, K. (2006): Fiatalkorú borsó (Pisum sativum L.) és szója (Glycine max L. Merrill) vegetatív paramétereinek alakulása a tápanyag-ellátás függvényében. 7. RODOSZ Tudományos Konferencia, Kolozsvár. pp. 40-41. GRÓSZ, G.–BALIKÓ, K. (2006): A digitális levélfelület-mérés gyakorlati alkalmazása borsónál és szójánál. XII. Ifjúsági Tudományos Fórum, Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Keszthely. pp. 1-5. GRÓSZ, G. (2007): Burgonya (Solanum tuberosum L.) kálium tápanyag-ellátási kísérlet kiértékelése különböző módszerekkel. Képfeldolgozók és Alakfelismerők VI. konferenciája, KÉPAF 2007, Debrecen. pp. 104-112. GRÓSZ, G. (2007): Üvegházi napraforgó (Helianthus annuus L.) kálium tápanyag-ellátási kísérlet kiértékelése különböző módszerekkel. XIII. Ifjúsági Tudományos Fórum, Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Keszthely. CD ROM pp. 1-5. GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2007): Elektronikus tananyag az agrokémia tantárgyhoz az agrár-felsőoktatásban. Multimédia az Oktatásban Konferencia, Budapesti Műszaki Főiskola, 2007. augusztus 23-24. GRÓSZ, G. (2008): Üvegházi napraforgó kísérlet eredményeinek bemutatása két év alapján, digitális és analóg mutatók segítségével. XIV. Ifjúsági Tudományos Fórum, Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Keszthely. CD ROM pp. 1-6.

25

GRÓSZ, G. (2008): Burgonya (Solanum tuberosum L.) kálium tápanyag-ellátási kísérlet kiértékelése különböző módszerekkel két év adatai alapján. Informatika a Felsőoktatásban 2008, Debreceni Egyetem, Informatikai Kar, Debrecen. pp. 37. GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J.–HEGEDŰS, G. (2007): Elektronikus agrokémia tananyag az agrár-felsőoktatásban. Informatika a Felsőoktatásban 2008. Debreceni Egyetem, Informatikai Kar, Debrecen. pp. 83.

IDEGEN NYELVŰ KONFERENCIA CIKKEK BALIKÓ, K.–GRÓSZ, G.–SÁRDI, K. (2006): Changes within in the leaf area of pea (The Pisum Sativum L.) as affected by nutrient supply and the age of plants. European Union 3RD International Conference, Mosonmagyaróvár, Hungary. pp. 85-92. GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2007): Evaluation of an experiment on the potassium nutrient supply of potatoes (Solanum tuberosum L.). Internatonal Conference on Agricultural Economics, Rural development and Informatics, Debrecen. pp. 315-324.

MAGYAR NYELVŰ FOLYÓIRAT CIKKEK GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2007): Napraforgó (Helianthus Annus L.) kálium tápanyag-ellátási kísérlet eredményei. Acta Agronomica Óvariensis Vol. 49, No. 2 I. kötet, Competitor 21 Kiadó. pp. 345-352. GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2007): Elektronikus tananyag az agrokémia tantárgyhoz

az

agrár-felsőoktatásban.

Alkalmazott

Multimédia

3./II./2007

Apple

Magyarországi Képviselet, HDSYS Kft. pp. 87-91.

IDEGEN NYELVŰ FOLYÓIRAT CIKKEK GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2007): Electronic textbook for agrochemistry in agricultural higher education. Journal of Applied Multimedia 3./II./2007 Apple Hungarian IMC, HDSYS Kft. pp. 87-91. GRÓSZ, G.–SÁRDI, K.–BERKE, J. (2009): Digital leaf area measurement and its application in practice. Georgikon for Agriculture. (közlésre elfogadva)

26