Detección no invasiva de deficiencia de nitrógeno en mediante espectroscopía Raman portátil
Autores: Antoszewski, Graham; Guenther, James F.; Roberts, John K.; Adler, Mickal; Dalle Molle, Michael; Kaczmar, Nicholas S.; Miller, William B.; Mattson, Neil S.; Grab, Heather
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Detección no invasiva de deficiencia de nitrógeno en mediante espectroscopía Raman portátil
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Gestión de cultivos
Estrés abiótico
Estrés biótico
Cáñamo
Deficiencia de nitrógeno
Espectroscopía Raman
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El manejo adecuado de los cultivos requiere métodos rápidos de detección de estrés abiótico y biótico para garantizar la salud de las plantas y el rendimiento. El cáñamo es un cultivo emergente económicamente y ambientalmente sostenible capaz de producir una alta biomasa. La deficiencia de nitrógeno reduce significativamente el crecimiento de las plantas de cáñamo, afectando la capacidad fotosintética y disminuyendo finalmente el rendimiento. Cuando los síntomas de deficiencia de nitrógeno son visibles para los humanos, a menudo ya se ha perdido rendimiento. Por lo tanto, un método de detección en tiempo real y no destructivo, como la espectroscopia Raman, es fundamental para identificar la deficiencia de nitrógeno en el tejido vivo de las plantas de cáñamo para una rápida y precisa remedición de los cultivos. Se realizó un experimento de dos partes para investigar la espectroscopia Raman portátil como un método viable de detección de deficiencia de nitrógeno en el cáñamo y comparar la capacidad predictiva de la técnica con un medidor SPAD de mano (índice de clorofila). Los espectros Raman y las lecturas SPAD se utilizaron para entrenar modelos separados de discriminación de deficiencia de nitrógeno. Los escaneos Raman mostraron marcadores espectrales característicos indicativos de deficiencia de nitrógeno correspondientes a los modos vibratorios de los carotenoides, pigmentos esenciales para la fotosíntesis. El modelo basado en Raman predijo consistentemente la deficiencia de nitrógeno en el cáñamo antes del inicio de los síntomas visibles de estrés en ambos experimentos, mientras que el SPAD solo diferenció la deficiencia de nitrógeno en el segundo experimento cuando el estrés era más pronunciado. Nuestros hallazgos amplían el repertorio de los estreses vegetales que la espectroscopia Raman de mano puede detectar al demostrar la capacidad de proporcionar evaluaciones de deficiencia de nitrógeno. Este método puede implementarse en el punto de cultivo, permitiendo intervenciones oportunas y uso eficiente de recursos.
Descripción
El manejo adecuado de los cultivos requiere métodos rápidos de detección de estrés abiótico y biótico para garantizar la salud de las plantas y el rendimiento. El cáñamo es un cultivo emergente económicamente y ambientalmente sostenible capaz de producir una alta biomasa. La deficiencia de nitrógeno reduce significativamente el crecimiento de las plantas de cáñamo, afectando la capacidad fotosintética y disminuyendo finalmente el rendimiento. Cuando los síntomas de deficiencia de nitrógeno son visibles para los humanos, a menudo ya se ha perdido rendimiento. Por lo tanto, un método de detección en tiempo real y no destructivo, como la espectroscopia Raman, es fundamental para identificar la deficiencia de nitrógeno en el tejido vivo de las plantas de cáñamo para una rápida y precisa remedición de los cultivos. Se realizó un experimento de dos partes para investigar la espectroscopia Raman portátil como un método viable de detección de deficiencia de nitrógeno en el cáñamo y comparar la capacidad predictiva de la técnica con un medidor SPAD de mano (índice de clorofila). Los espectros Raman y las lecturas SPAD se utilizaron para entrenar modelos separados de discriminación de deficiencia de nitrógeno. Los escaneos Raman mostraron marcadores espectrales característicos indicativos de deficiencia de nitrógeno correspondientes a los modos vibratorios de los carotenoides, pigmentos esenciales para la fotosíntesis. El modelo basado en Raman predijo consistentemente la deficiencia de nitrógeno en el cáñamo antes del inicio de los síntomas visibles de estrés en ambos experimentos, mientras que el SPAD solo diferenció la deficiencia de nitrógeno en el segundo experimento cuando el estrés era más pronunciado. Nuestros hallazgos amplían el repertorio de los estreses vegetales que la espectroscopia Raman de mano puede detectar al demostrar la capacidad de proporcionar evaluaciones de deficiencia de nitrógeno. Este método puede implementarse en el punto de cultivo, permitiendo intervenciones oportunas y uso eficiente de recursos.