آشنایی با تکنیک‌های نوظهور آزمون‌های غیرمخرب در بررسی زنده‌مانی بذور گیاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم کشاورزی و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

2 مؤسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،کرج، ایران.

چکیده

طی دهه‌های گذشته، تکنیک‌های تصویربرداری و طیف‌سنجی با کاربردهای گسترده، به سرعت در تعیین کیفیت  به صورت غیرمخرب در محصولات کشاورزی توسعه یافته‌اند. تجاری سازی کشاورزی نیاز به تعیین کیفیت نهاده های کشاورزی به ویژه بذر را به منظور بهینه سازی تولید و بهبود بازده اقتصادی، افزایش داده است. زنده ماندن بذر می‌تواند تاثیر به سزایی در عملکرد بالای محصول داشته باشد. بیشتر اوقات، کشاورزان از اینکه درصد قابل توجهی از بذرها پس از کاشت جوانه نمی زنند، زیان می‌ینند. زنده‌مانی بذر یکی از ویژگی‎های بسیار مهم کیفی بذر است که پتانسیل  جوانه‌زنی بذر را نشان می‌دهد. بنا براین وجود روشی سریع و موثر برای تعیین کیفیت و وضعیت جوانه‌زنی و زنده ماندن بذرها قبل از کشت، فروش و در زمان کاشت ضروری است. برخی تحقیقات مبتنی بر پردازش و تجزیه و تحلیل طیف و/ یا تصویر برای بررسی کیفیت بیرونی و درونی انواع بذر مورد بررسی شده است. با توجه به پیشرفت عظیمی که در چند دهه‌ی گذشته در تصویربرداری، الکترونیک و علوم کامپیوتر رخ داده است، شاهد پیشرفت‌های فناورانه و کاربردهای هوشمند متعدد این تکنیک‌ها در آزمون‎های غیرمخرب و نظارت بر کیفیت محصولات مختلف کشاورزی بوده‌ایم. طیف‌سنجی برای بررسی و اندازه‌گیری طیف‌های تولید شده در اثر برهمکنش ماده با تابش الکترومغناطیسی یا تابش ساطع شده از آن استفاده می‌شود که تکنیک مادون قرمز نزدیک (NIR) از جمله این تکنیک‌ها برای بررسی غیرمخرب نمونه است. تصویر برداری فراطیفی و چند طیفی از تکنیک‌های غیرمخرب دیگری است که برای به دست آوردن اطلاعات طیفی و فضایی مواد از جمله بذر کاربرد دارد. استفاده از طیف سنجی رامان روش غیرمخرب دیگری است که با تابش لیزر به مقدار غیرمخرب، در بررسی زنده‌مانی بذر استفاده می‎شود. تصویربرداری حرارتی تکنیکی برای تبدیل الگوی تابش حرارتی یک جسم به تصاویر قابل مشاهده ، قابل استخراج و قابل تحلیل ویژگی‎های ماده، بدون برقراری تماس با آن است. در این روش از امواج الکترومغناطیسی اشعه ایکس نرم با طول موج‎های مختلف 1 تا 100 نانومتر و انرژی  تقریبی 12/0 تا 12 کیلو الکترون ولت که دارای قدرت نفوذ کم و توانایی آشکارسازی تغییرات در چگالی است، برای ارزیابی محصولات کشاورزی استفاده می‎شود. این مقاله بر معرفی مقایسه‌ای وکاربردی تکنیک‌های نوظهور در بررسی زنده‌مانی بذر، از جمله تکنیک‌های ذکر شده طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک، تصویربرداری فراطیفی و چندطیفی، طیف‌سنجی رامان، دمانگاری مادون قرمز و تصویربرداری با اشعه ایکس نرم  اشاره دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Exploring the Advancements in Non-Destructive Testing Techniques for Assessing Plant Seed Viability

نویسندگان [English]

  • Sima Azadmanesh 1
  • Cobra Moslemkhany 2
1 Department of Plant Protection, Faculty of Agricultural Sciences and Food Industries, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran
2 Seed and Plant Certification and Registration Institute (SPCRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
چکیده [English]

During the past decades, imaging and spectroscopic techniques with wide applications have rapidly developed for determining the quality of agricultural products in a non-destructive manner. As a synergy between spectroscopy and imaging technologies, spectral imaging methods have emerged to deal with quality assessment problems along with ideas with effective and practical applications to food and agriculture industries. Agricultural commercialization has prompted the need to determine the quality of agricultural inputs, especially seeds, in order to optimize production and increase economic returns. Seed viability is a critical consideration to ensure high yields. Most of the time, farmers suffer losses after a significant percentage of seeds fail to germinate after planting. Seed viability is very important in the quality characteristics of seeds that reflect the potential of seed germination, and it is necessary to have a quick and effective method to determine the quality and state of germination and seed viability prior to cultivation and sale and during planting. Some research based on spectrum and/or image processing and analysis have been investigated to verify the external and internal quality of seed types. Spectroscopy is used to examine and measure the spectra produced by the interaction of matter with electromagnetic radiation or the radiation emitted from it, and the near-infrared (NIR) technique is one of these techniques for non-destructive tests of samples. Hyperspectral and multispectral imaging is another non-destructive technique that is used to obtain spectral and spatial information about materials, including seeds. The use of Raman spectroscopy is an alternative non-destructive method that is used to check seed viability with non-destructive laser radiation. Thermal imaging is a technique for converting the invisible radiation pattern of an object into visible images and extracting and analyzing the properties of the material without any contact. And finally, the use of electromagnetic waves with different wavelengths from 1 to 100 nm and energy of approximately 0.12 to 12-kilo electron volts. The low power penetration of these waves and their ability to detect internal changes in density makes soft X-rays suitable for use in evaluating agricultural products. This article refers to the comparative introduction and application of emerging techniques in the study of seed viability, including the near-infrared spectroscopy, hyperspectral and multispectral imaging, Raman spectroscopy, infrared thermography, and soft X-ray imaging.

کلیدواژه‌ها [English]

  • imaging and spectroscopic techniques
  • Non-destructive Testing
  • seed viability
  • تاریخ دریافت: 01 بهمن 1401
  • تاریخ بازنگری: 25 بهمن 1401
  • تاریخ پذیرش: 01 اسفند 1401