Análisis del efecto del peróxido de hidrógeno utilizando reflectancia hiperespectral en sorgo [(L.) Moench] bajo estrés por sequía
Autores: Song, Ki Eun; Hong, Se Sil; Hwang, Hye Rin; Hong, Sun Hee; Shim, Sang-in
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis del efecto del peróxido de hidrógeno utilizando reflectancia hiperespectral en sorgo [(L.) Moench] bajo estrés por sequía
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Cambio climático
Sequía
Crecimiento del sorgo
Tratamiento con peróxido de hidrógeno
Análisis hiperespectral
índices de vegetación
Licencia
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Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Debido al cambio climático global, los entornos adversos como la sequía en la producción agrícola están ocurriendo con frecuencia, aumentando la necesidad de investigación para asegurar una producción de cultivos estable. Este estudio se llevó a cabo para determinar el efecto del tratamiento con peróxido de hidrógeno artificial en el crecimiento del sorgo para inducir resistencia al estrés en condiciones de sequía. Se realizó un análisis hiperespectral para averiguar rápidamente los efectos de la sequía y el tratamiento con peróxido de hidrógeno para estimar los parámetros fisiológicos de las plantas relacionados con la sequía y calcular los índices de vegetación a través del análisis PLS basado en datos hiperespectrales. El análisis de mínimos cuadrados parciales (PLS) recopiló variables de fluorescencia de clorofila, parámetros fotosintéticos, potencial hídrico de las hojas y reflectancia hiperespectral durante la elongación del tallo y la etapa de espigado. Para averiguar el efecto del tratamiento con peróxido de hidrógeno en plantas de sorgo cultivadas bajo el 90% y el 60% de capacidad de campo en invernaderos, se midieron el crecimiento y la reflectancia hiperespectral en el décimo y vigésimo día después de la aplicación foliar de HO a 30 mM desde la primera hasta la quinta etapa de la hoja. El análisis PLS muestra que la fluorescencia variable máxima de las hojas adaptadas a la oscuridad fue el modelo más predecible con R = 0.76, y la idoneidad del modelo de estimación aumentó gradualmente con O (R = 0.51), J (R = 0.73) y P (R = 0.75) entre los parámetros OJIP del análisis de fluorescencia de clorofila. Sin embargo, la idoneidad de las predicciones para rasgos relacionados con la humedad, el déficit de presión de vapor (VPD, R = 0.18) y el potencial hídrico de las hojas (R = 0.15) utilizando datos hiperespectrales fue baja. La reflectancia hiperespectral fue un 10% más alta a los 20 días después del tratamiento (DAT) y un 3% a los 20 DAT que la no tratada en las regiones de luz roja lejana e infrarroja bajo condiciones de sequía. El índice de borde rojo de Vogelmann (VOG REI) 1, el índice de clorofila en el borde rojo (CIR) y el índice de vegetación de diferencia normalizada en el borde rojo (RE-NDVI) reflejaron eficientemente el estrés por humedad entre los índices de vegetación. El índice de reflectancia fotocanónica (PRI) puede usarse como un indicador para el diagnóstico temprano del estrés por sequía porque el tratamiento con peróxido de hidrógeno mostró valores más altos que el no tratado en las primeras etapas del daño por sequía.
Descripción
Debido al cambio climático global, los entornos adversos como la sequía en la producción agrícola están ocurriendo con frecuencia, aumentando la necesidad de investigación para asegurar una producción de cultivos estable. Este estudio se llevó a cabo para determinar el efecto del tratamiento con peróxido de hidrógeno artificial en el crecimiento del sorgo para inducir resistencia al estrés en condiciones de sequía. Se realizó un análisis hiperespectral para averiguar rápidamente los efectos de la sequía y el tratamiento con peróxido de hidrógeno para estimar los parámetros fisiológicos de las plantas relacionados con la sequía y calcular los índices de vegetación a través del análisis PLS basado en datos hiperespectrales. El análisis de mínimos cuadrados parciales (PLS) recopiló variables de fluorescencia de clorofila, parámetros fotosintéticos, potencial hídrico de las hojas y reflectancia hiperespectral durante la elongación del tallo y la etapa de espigado. Para averiguar el efecto del tratamiento con peróxido de hidrógeno en plantas de sorgo cultivadas bajo el 90% y el 60% de capacidad de campo en invernaderos, se midieron el crecimiento y la reflectancia hiperespectral en el décimo y vigésimo día después de la aplicación foliar de HO a 30 mM desde la primera hasta la quinta etapa de la hoja. El análisis PLS muestra que la fluorescencia variable máxima de las hojas adaptadas a la oscuridad fue el modelo más predecible con R = 0.76, y la idoneidad del modelo de estimación aumentó gradualmente con O (R = 0.51), J (R = 0.73) y P (R = 0.75) entre los parámetros OJIP del análisis de fluorescencia de clorofila. Sin embargo, la idoneidad de las predicciones para rasgos relacionados con la humedad, el déficit de presión de vapor (VPD, R = 0.18) y el potencial hídrico de las hojas (R = 0.15) utilizando datos hiperespectrales fue baja. La reflectancia hiperespectral fue un 10% más alta a los 20 días después del tratamiento (DAT) y un 3% a los 20 DAT que la no tratada en las regiones de luz roja lejana e infrarroja bajo condiciones de sequía. El índice de borde rojo de Vogelmann (VOG REI) 1, el índice de clorofila en el borde rojo (CIR) y el índice de vegetación de diferencia normalizada en el borde rojo (RE-NDVI) reflejaron eficientemente el estrés por humedad entre los índices de vegetación. El índice de reflectancia fotocanónica (PRI) puede usarse como un indicador para el diagnóstico temprano del estrés por sequía porque el tratamiento con peróxido de hidrógeno mostró valores más altos que el no tratado en las primeras etapas del daño por sequía.