Resumen: Detectar e identificar el período latente de tizón temprano en pimiento puede proporcionar una guía oportuna para el control de enfermedades, permitiendo el manejo de la enfermedad antes de la infección del cultivo y previniendo su propagación. Esto tiene implicaciones significativas para el manejo del crecimiento del cultivo.

El Método De Discriminación De Características Espectrales Para El Período Latente De Blight Temprano En Chiles

La plaga temprana del chile es un desastre biológico común que afecta el crecimiento seguro de los chiles. Se caracteriza por su aparición repentina y alta susceptibilidad, lo que puede provocar importantes pérdidas económicas. Durante el crecimiento de los chiles, el monitoreo científico y la alerta temprana del período de infección latente de la enfermedad es un requisito previo crítico para garantizar un crecimiento saludable de los cultivos. Los métodos tradicionales de detección de enfermedades se basan en la observación visual de síntomas visibles, pero debido a factores como el área de siembra y el rendimiento de los cultivos, junto con con la rápida propagación de la plaga temprana, es difícil controlar el desarrollo de la enfermedad. Por lo tanto, detectar e identificar el período latente de la plaga temprana en los chiles puede proporcionar orientación oportuna para la prevención y el control de enfermedades, ayudando a manejar la enfermedad antes de que los cultivos se infecten y previniendo su propagación, lo cual es de gran importancia para el manejo del crecimiento de los cultivos.

01 Contenido Experimental

Se seleccionaron hojas de ají como objeto de investigación. El estado de infección del tizón temprano en hojas de ají extirpadas se controló continua y dinámicamente utilizando un sistema de imágenes hiperespectrales, y se obtuvieron imágenes hiperespectrales correspondientes. Se seleccionó toda la superficie de la hoja como región de interés (ROI) y se extrajo el espectro promedio del ROI. Se obtuvieron curvas espectrales promedio para muestras sanas e inoculadas en diferentes puntos temporales de recolección de datos.

Figura 1: Diagrama de flujo de discriminación de imágenes hiperespectrales para el período de incubación de enfermedades del cultivo basado en características espectrales

02 Resultados

Siguiendo el proceso general de infección por enfermedades de los cultivos, se recolectaron imágenes hiperespectrales continua y dinámicamente para cubrir todo el período de incubación de la enfermedad. Para considerar de manera integral los cambios espectrales de toda la hoja antes y después de la inoculación, se promedió la reflectancia espectral de toda la hoja dentro del rango de 400-1000 nm en 256 bandas, lo que resultó en la curva espectral promedio de toda la hoja. Este enfoque reduce efectivamente los errores aleatorios en la superficie de la hoja.

Figura 2: Diagrama de flujo del proceso de selección de áreas interesadas en el sector industrial

Figura 3: Tendencia de evolución de los espectros promedio de muestras sanas e inoculadas a lo largo del tiempo

(A) Grupo Saludable (b) Grupo Inoculado

De la Figura 3 (a), se puede observar que con el tiempo, los espectros de las hojas sanas de pimiento exhiben una clara separación en el rango de 760 - 1000 nm. La reflectancia espectral promedio de las hojas disminuye gradualmente, principalmente debido al lento metabolismo celular y la pérdida de agua después del cultivo ex vitro. En otros rangos de longitud de onda, las curvas espectrales generales del grupo sano se superponen estrechamente, lo que indica que durante el monitoreo dinámico, el estado fisiológico del grupo sano permanece estable.

En la Figura 3 (b), los espectros del grupo inoculado muestran diferencias significativas en los rangos de longitud de onda de 500 - 670 nm, 680 - 760 nm y 760 - 1000 nm. Esto indica que la actividad fisiológica del grupo inoculado fluctúa con el tiempo, lo que también refleja en parte la eficacia de la inoculación. Específicamente, las curvas espectrales de las hojas inoculadas se separan gradualmente en el rango de 500 - 670 nm durante el período de recolección, y la reflectancia espectral promedio aumenta. Esto se debe principalmente a la disminución del contenido de pigmentos, como clorofila y carotenoides, en las células de la hoja debido a la infección por patógenos, lo que conduce a una reducción de la absorción de luz y un aumento de la reflectancia. El rango de 680 - 760 nm, que es el límite entre la luz visible y el infrarrojo cercano, corresponde al borde rojo de las plantas verdes y es un indicador clave del estado y la salud del pigmento vegetal. En este rango, la reflectancia espectral aumenta más rápidamente.

En general, cuanto mejor sea el estado de crecimiento de la planta, el borde rojo mostrará un cambio rojo; por el contrario, se desplazará hacia el azul, o azul, lo que indica que con el paso del tiempo de inoculación, el borde rojo de las muestras inoculadas se desplaza gradualmente hacia la izquierda, o azul. De la Figura 3, se puede ver que, comparadas con las curvas espectrales promedio de las plantas sanas, las curvas espectrales promedio de las plantas infectadas experimentan diferentes grados de cambio, lo que sugiere la posibilidad de utilizar características espectrales para determinar el punto de tiempo más temprano para identificar el período latente de las enfermedades de los cultivos. Sin embargo, el simple análisis de la tendencia general de los cambios de la curva espectral durante el período de recolección no indica directamente el tiempo más temprano para la identificación del período latente de la enfermedad. Se requieren métodos de medición adecuados para explorar en profundidad las diferencias entre curvas espectrales.

Tabla 1: Cambios en la imagen RGB y la visualización de la distribución de componentes principales imágenes de muestras a lo largo del tiempo de recolección

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