Aplicación de imagen hiperespectral para observar el efecto de la salinidad en hojas de lechuga

• Autores: Miguel Ángel Lara Blas, Belén Diezma Iglesias, Lourdes Lleó Garcia, Jean-Michel Roger, Y. Garrido, María Isabel Gil, Margarita Ruiz Altisent
• Localización: VII Congreso Ibérico de Agroingeniería y Ciencias Hortícolas: innovar y producir para el futuro. Libro de actas / coord. por Francisco Ayuga Téllez, Alberto Masaguer, Ignacio Mariscal Sancho, Morris Villarroel Robinson, Margarita Ruiz Altisent, Fernando Riquelme Ballesteros, E. C. Correa, 2014, ISBN 978-84-695-9055-3, págs. 1644-1649
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Hyperspectral images for the detection of salinity effect on lettuce leaves
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• Resumen
  • español

    La salinización en suelos de cultivos es un fenómeno muy relevante en el Sureste español que se produce por el empleo de aguas de riego salinas o de mala calidad. La lechuga (Lactuca sativa L.) es uno de los cultivos hortícolas de mayor implantación en esta área, destinándose principalmente para consumo en fresco y en productos cuarta gama. La salinidad puede afectar a la productividad y calidad del cultivo, sin embargo, en determinadas concentraciones investigaciones previas muestran que la salinidad puede favorecer la conservación de las hojas tras el corte, disminuyendo los procesos de degradación enzimática y el desarrollo de microorganismos. El objetivo del presente trabajo es evaluar la viabilidad de la imagen hiperespectral (400 a 1000 nm) para identificar la influencia del estrés salino en lechuga ‘baby’ recién recolectada. Para ello, se han adquirido imágenes de 40 hojas de diferentes lechugas sometidas a tres soluciones salinas diferentes y a una solución control. Dichas imágenes fueron sometidas a preprocesado de espectros (suavizado con el algoritmo Savitsky-Golay + normalización SNV), combinado con Análisis de Componentes Principales. Las imágenes virtuales de scores generadas con el modelo muestran diferencias progresivas en los valores asignados a los píxeles de las imágenes a medida que aumenta la concentración salina de la solución aplicada al cultivo. Se observa cómo la solución salina afecta a la hoja cambiando la coloración de las zonas medias, posiblemente debido a la concentración de solutos. La interpretación de los loadings de estos modelos permite conocer cómo afecta la salinidad al comportamiento espectral de las hojas. La imagen hiperespectral puede tener un gran potencial para identificar los límites de salinidad tolerados y evitar concentraciones tóxicas que afecten negativamente la vida útil de las hortalizas de hoja. Este conocimiento permitirá desarrollar índices multiespectrales capaces de identificar hojas afectadas por salinidad durante su cultivo y procesado postcosecha.

  • English

    Saline soils cover a very important area in the southeast of Spain. Salinization processes of fruit crop and horticultural soils are being produced due to the use of saline irrigation or low quality water. Lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the most implanted horticultural crops in this area Soil and water salinity causes productivity losses, because of the decrease in the growth of the plants, and quality losses. High levels of salinity generate necrosis in the leaves. Many studies also show that a great saline concentration in the leaves improves postharvest shelf life after harvest, decreasing enzymatic activities and microbial decay. Fast and non destructive techniques could contribute to the characterization of the effect of salinity and its distribution in lettuce leaves. The aim of this study is to evaluate the feasibility of hyperspectral imaging to identify the influence of salt stress in fresh harvested baby lettuce. Forty leaves of “Baby lettuce” were selected. Samples were submitted to hydroponic culture in Hoagland solution as control and 3 different saline solutions (+50 mM NaCl, +100 mM NaCl and +150 mM NaCl) (10 leaves for each level). Hyperspectral images (400 – 1000 nm) from the surface of each leaf have been acquired and a preprocessing procedure (smoothing with Savitsky-Golay algorithm and normalization SNV), combined with Principal Component Analysis has been applied in order to generate a model able to monitor the salinity effect in the leaves. Virtual images of scores generated with this model show clear and progressive differences as the saline concentration increases. It can be observed how the effect of salinity seems to be higher in the surface area of the leaves, maybe due to the concentration of solutes. The practical use of hiperspectral images could be of great interest to identify the tolerance limits to avoid the risk of toxic concentrations that negative affect the shelf life of leafy vegetables. The interpretation of the loading of this model will allow developing multispectral indexes capable to determine the effect of saline concentration on the lettuce leaves during cultivation and postharvest processes.