Agrometeorology and plant disease management: a happy marriage

Many plant disease outbreaks are triggered by suitably warm temperatures during periods of leaf wetness. Measurements or estimations of leaf wetness duration provided by Agrometeorologists have allowed Plant Pathologists to devise weather timed spray schemes which often reduce the number of sprays required to control plant diseases, thus lowering costs and benefitting the environment. In the near future, tools such as numerical weather models with small grid spacings, and improved weather radar, are expected to reduce the need for tight networks of surface observations. The weather models will also provide growers with forecast warnings of potential upcoming disease outbreaks, which will further enhance the contribution of agrometeorology to plant disease management.

A disseminação de muitas doenças de plantas é influenciada por condições favoráveis de temperatura durante o período de molhamento foliar. As medidas e estimativas da duração do período de molhamento foliar fornecidas pelos Agrometeorologistas têm permitido aos Fitopatologistas dar alertas sobre a necessidade de pulverizações com base nas condições meteorológicas, o que normalmente reduz o número de aplicações para o controle de doenças, resultando em menor custo de produção e menor contaminação do ambiente. Em um futuro próximo, ferramentas como os modelos numéricos de tempo, com alta resolução espacial, e os radares meteorológicos mais avançados, deverão reduzir a necessidade de redes de observação meteorológica de superfície mais densas. Os modelos meteorológicos também possibilitarão a previsão de disseminação potencial das doenças de plantas, o que irá aumentar ainda mais a contribuição da agrometeorologia para o controle fitossanitário mais racional.

Performance of cylindrical leaf wetness duration sensors in a tropical climate condition

Leaf wetness duration (LWD) measurements are required for disease warning in several agricultural systems, since it is an important variable for the diagnose of plant disease epidemiology. The cylindrical sensor is an inexpensive and simple electronic LWD sensor initially designed to measure this variable for onions, however some studies show that it may be helpful for standard measurements in weather stations and also for different crops. Therefore, the objective of this study was to assess their performance under tropical climate conditions, in Brazil, having as standard measurements those obtained by flat plate sensors, which have presented very good performance when compared with visual observations. Before field assessments, all LWD sensors used in our study (flat plates and cylinders) were white latex painted and submitted to a heat treatment. Laboratory tests were performed in order to determine the resistance threshold for the sensor to be considered wet and the time response of the sensors to wetness. In the field, all cylindrical sensors were initially deployed horizontally 30-cm above a turfgrass surface in order to assess the variability among them with respect to LWD measurements. The variability among the horizontal cylindrical sensors was reduced by using a specific resistance threshold for each sensor. The mean coefficient of variation (CV) of LWD data measured by the cylindrical sensors was 9.7%. After that, the cylindrical sensors were deployed at five different angles: 0º, 15º, 30º, 45º, and 60º. Data of measurements made at these angles were compared with the standard measurement, obtained by flat plate sensors at the same height and installed at 45º. The deployment angle had no systematic effect on LWD measurements for the local tropical conditions, since the correlations between flat plate and elevated cylinder measurements were very high (R² > 0.91), which differed from the results obtained under temperate climatic conditions, where LWD measured by cylinders were two hours longer than by flat plate sensors.

Medidas da duração do período de molhamento (DPM) são necessárias para diversos sistemas de alerta fitossanitário, uma vez que a DPM é uma variável importante para a epidemiologia. O sensor cilíndrico é um sensor eletrônico barato e que pode ser facilmente produzido. Esse sensor foi inicialmente projetado para medir DPM em cebola, contudo alguns estudos indicam que ele também pode ser utilizado em estações meteorológicas e outras culturas. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de sensores cilíndricos sob condições tropicais, no Brasil, tendo-se as medidas obtidas pelo sensor de placa como referência. Antes de serem instalados no campo, todos os sensors eletrônicos utilizados no estudo (placa e cilíndricos) foram pintados com tinta latex branca e, em seguida, submetidos a tratamento térmico. Testes de laboratório foram realizados para determinar um limiar de resistência, a partir do qual os sensores seriam considerados molhados, e o tempo de reposta dos sensores ao molhamento. No campo, todos os sensores foram inicialmente instalados na horizontal a 30 cm de altura sobre gramado, visando a avaliar a variabilidade entre os sensores de DPM. A variabilidade entre os sensores cilíndricos na horizontal foi reduzida com a adoção de um limiar de resistência específico para cada sensor. O coeficiente médio de variação para DPM diária medida pelos sensores cilíndricos foi igual a 9,7%. Posteriormente, os sensores cilíndricos foram instalados em 5 ângulos diferentes com a horizontal: 0, 15, 30, 45, and 60º. As medidas obtidas por esses sensores são comparáveis com a medida padrão, fornecida por sensores de placa instalados a 45º e mesma altura. A mudança do ângulo de instação não teve efeito sistemático sobre as medidas da DPM para as condições locais, uma vez que as correlações entre as medidas dos sensores de placa e sensores cilídricos inclinados foram bastante elevadas (R² > 0,91), o que difere dos resultados obtidos em condições de clima temperado, onde a DPM medida pelo sensor cilíndrico foi duas horas mais longa do que a medida pelo sensor de placa.

Performance of cylindrical leaf wetness duration sensors in a tropical climate condition

Leaf wetness duration (LWD) measurements are required for disease warning in several agricultural systems, since it is an important variable for the diagnose of plant disease epidemiology. The cylindrical sensor is an inexpensive and simple electronic LWD sensor initially designed to measure this variable for onions, however some studies show that it may be helpful for standard measurements in weather stations and also for different crops. Therefore, the objective of this study was to assess their performance under tropical climate conditions, in Brazil, having as standard measurements those obtained by flat plate sensors, which have presented very good performance when compared with visual observations. Before field assessments, all LWD sensors used in our study (flat plates and cylinders) were white latex painted and submitted to a heat treatment. Laboratory tests were performed in order to determine the resistance threshold for the sensor to be considered wet and the time response of the sensors to wetness. In the field, all cylindrical sensors were initially deployed horizontally 30-cm above a turfgrass surface in order to assess the variability among them with respect to LWD measurements. The variability among the horizontal cylindrical sensors was reduced by using a specific resistance threshold for each sensor. The mean coefficient of variation (CV) of LWD data measured by the cylindrical sensors was 9.7%. After that, the cylindrical sensors were deployed at five different angles: 0º, 15º, 30º, 45º, and 60º. Data of measurements made at these angles were compared with the standard measurement, obtained by flat plate sensors at the same height and installed at 45º. The deployment angle had no systematic effect on LWD measurements for the local tropical conditions, since the correlations between flat plate and elevated cylinder measurements were very high (R² > 0.91), which differed from the results obtained under temperate climatic conditions, where LWD measured by cylinders were two hours longer than by flat plate sensors.

Medidas da duração do período de molhamento (DPM) são necessárias para diversos sistemas de alerta fitossanitário, uma vez que a DPM é uma variável importante para a epidemiologia. O sensor cilíndrico é um sensor eletrônico barato e que pode ser facilmente produzido. Esse sensor foi inicialmente projetado para medir DPM em cebola, contudo alguns estudos indicam que ele também pode ser utilizado em estações meteorológicas e outras culturas. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de sensores cilíndricos sob condições tropicais, no Brasil, tendo-se as medidas obtidas pelo sensor de placa como referência. Antes de serem instalados no campo, todos os sensors eletrônicos utilizados no estudo (placa e cilíndricos) foram pintados com tinta latex branca e, em seguida, submetidos a tratamento térmico. Testes de laboratório foram realizados para determinar um limiar de resistência, a partir do qual os sensores seriam considerados molhados, e o tempo de reposta dos sensores ao molhamento. No campo, todos os sensores foram inicialmente instalados na horizontal a 30 cm de altura sobre gramado, visando a avaliar a variabilidade entre os sensores de DPM. A variabilidade entre os sensores cilíndricos na horizontal foi reduzida com a adoção de um limiar de resistência específico para cada sensor. O coeficiente médio de variação para DPM diária medida pelos sensores cilíndricos foi igual a 9,7%. Posteriormente, os sensores cilíndricos foram instalados em 5 ângulos diferentes com a horizontal: 0, 15, 30, 45, and 60º. As medidas obtidas por esses sensores são comparáveis com a medida padrão, fornecida por sensores de placa instalados a 45º e mesma altura. A mudança do ângulo de instação não teve efeito sistemático sobre as medidas da DPM para as condições locais, uma vez que as correlações entre as medidas dos sensores de placa e sensores cilídricos inclinados foram bastante elevadas (R² > 0,91), o que difere dos resultados obtidos em condições de clima temperado, onde a DPM medida pelo sensor cilíndrico foi duas horas mais longa do que a medida pelo sensor de placa.

Agrometeorology and plant disease management: a happy marriage

Many plant disease outbreaks are triggered by suitably warm temperatures during periods of leaf wetness. Measurements or estimations of leaf wetness duration provided by Agrometeorologists have allowed Plant Pathologists to devise weather timed spray schemes which often reduce the number of sprays required to control plant diseases, thus lowering costs and benefitting the environment. In the near future, tools such as numerical weather models with small grid spacings, and improved weather radar, are expected to reduce the need for tight networks of surface observations. The weather models will also provide growers with forecast warnings of potential upcoming disease outbreaks, which will further enhance the contribution of agrometeorology to plant disease management.

A disseminação de muitas doenças de plantas é influenciada por condições favoráveis de temperatura durante o período de molhamento foliar. As medidas e estimativas da duração do período de molhamento foliar fornecidas pelos Agrometeorologistas têm permitido aos Fitopatologistas dar alertas sobre a necessidade de pulverizações com base nas condições meteorológicas, o que normalmente reduz o número de aplicações para o controle de doenças, resultando em menor custo de produção e menor contaminação do ambiente. Em um futuro próximo, ferramentas como os modelos numéricos de tempo, com alta resolução espacial, e os radares meteorológicos mais avançados, deverão reduzir a necessidade de redes de observação meteorológica de superfície mais densas. Os modelos meteorológicos também possibilitarão a previsão de disseminação potencial das doenças de plantas, o que irá aumentar ainda mais a contribuição da agrometeorologia para o controle fitossanitário mais racional.