提及 NASA 的研究时，大众可能首先想到的是探索太空。但事实上，NASA也从相反的方向做了很多研究——从天空回望地球。

例如，喷气推进实验室 (Jet Propulsion Laboratory, JPL) 近期的一个项目便利用了基于天空的观测来检测加州葡萄树中的疾病。加州境内著名的纳帕谷等酿酒区盛产大量葡萄等作物，但这些作物容易受到病虫的侵害。

在一项案例研究中，科学家们在赤霞珠葡萄藤表现出肉眼可见的症状之前就发现了GLRaV-3（葡萄卷叶相关病毒复合体3的缩写）这种代价高昂的感染。病害会导致霉菌、根部腐烂细菌、病毒和其他植物病原体，每年可毁掉高达30%的收成。

此项研究源自康奈尔大学植物病理学家 Katie Gold 博士和她的团队曾提出的一个问题：机载可见光/红外成像光谱仪（AVIRIS-NG）能否发现加州葡萄产区的作物感染呢？

然而，发现疾病迹象并不总是那么容易，因为葡萄植株在出现任何外观变化之前就可能已经被感染。“像人类一样，患病植物可能不会立即表现出外部症状，这使得在早期发现作物病害成为种植者面临的挑战。”该项目的首席研究员、康奈尔大学植物病理学家 Katie Gold 表示。

就葡萄藤卷叶病毒而言，葡萄树可能需要长达一年的时间才能显现出感染迹象，例如叶子变色和果实发育不良。然而，在细胞水平上，感染在此之前就已经发生，这会改变阳光与植物组织相互作用的方式。

因此，喷气推进实验室推出了一项计划，尝试使用 AVIRIS-NG 的仪器从空中检测这种疾病的迹象。AVIRIS-NG 安装在一架研究飞机的腹部，观察了加州洛迪约 11,000 英亩的葡萄园。该产区位于加州中央山谷的中心地带，是加州优质酿酒葡萄的主要产地之一。

AVIRIS-NG 通常用于生态学工作，研究生态系统如何随季节变化或生态因素如何影响人类健康等问题。这个仪器已被用来研究山火、石油泄漏和火山喷发造成的空气污染等。

来自喷气推进实验室和康奈尔大学的研究人员重点研究了葡萄病害，即 GLRaV-3。GLRaV-3 主要通过昆虫传播，感染这种病害会降低果实的产量并变质，该病害每年给美国葡萄酒和葡萄行业造成高达30亿美元的经济损失和其他损失。

这种病害以往通常是通过劳动密集型的逐株藤蔓侦察和昂贵的分子测试来检测的。在研究团队的努力下，他们可以利用空气传播科学帮助种植者及早识别 GLRaV-3 感染。

在研究葡萄病害迹象的案例中，研究人员使用 AVIRIS-NG 观察葡萄植物如何与阳光相互作用。尽管葡萄树从外观看起来可能很正常，但如果葡萄植株感染了病毒，就会改变其吸收阳光的方式。

研究小组将AVIRIS-NG 的数据输入到他们开发和训练的计算机模型中，团队汇集了 11,000 英亩葡萄园的观察结果以区分感染。为了帮助检验结果，行业合作者从地面搜寻了300多英亩的葡萄园是否存在明显的病毒症状，同时收集葡萄藤样本进行分子测试。

研究人员发现，他们能够在出现症状之前和之后区分未受感染和受感染的藤蔓，表现最好的模型达到 87% 的准确率，结果发表在《植物病理学》杂志上的一篇论文中。GLRaV-3 的成功早期检测可以帮助葡萄种植者提前一年作出适当的人为干预，以减少损失。

枯萎的霉菌、根部腐烂的细菌、病毒和其他植物病原体每年估计会毁掉全球15%至30%的收成，早期发现可以区分歉收的作物和可治疗的作物。遥感技术可以帮助对酿酒葡萄和其他作物进行地面监测。

研究人员在补充论文中表示，他们的案例研究表明，空中的新兴能力能够支持地面病原体的监测工作。这还包括即将执行的任务，例如 NASA 的表面生物学和地质学 (Surface Biology and Geology, SBG) 任务，这是地球系统观测站任务群的一部分。他们表示，SBG的研究数据可与计算机学习模型结合使用，供全球范围内的农业从业者提供决策参考。

博士研究生、两项研究的主要作者 Fernando Romero Galvan 指出，面对气候变化，可持续农业实践比以往任何时候都更加重要。“我认为这是关于遥感和植物病害检测激动人心的时刻，”他说，“扩展后的解决方案可以帮助种植者做出基于数据且可持续的作物管理决策。”

“尽管我们在这项研究中针对的是加州这一个地区的一种疾病，”共同作者、喷气推进实验室的研究技术专家 Ryan Pavlick 说，“但我们的最终愿景是能够在全球范围内针对更多农作物病害和世界各地的种植者做到这一点。”来源：加州葡萄酒协会