بخشی از مقاله
خلاصه
تشخیص و استفاده از بذرهای سالم و با قوهی نامیه بالا موجب دستیابی به کشاورزی پربازده و صرفهجویی در انرژی و هزینه میشود. هدف از این مقاله بررسی قوهی حیات بذرهای لوبیا در 8تیمار با استفاده از تصویربرداری حرارتی می-باشد. برای گرفتن تصاویر حرارتی، بذرهای لوبیا با استفاده از روش گرمانگاری فعال در معرض گرما در دو سطح دمایی 50 و 70 درجه سانتیگراد به مدت 90 ثانیه قرار گرفتند و به مدت 90 ثانیه با فاصله زمانی 15 ثانیه از هر تیمار تصویربرداری انجام شد.
مقادیر دمایی تصاویر با استفاده از نرم افزار InfReC Analyzer NS9500 standard استخراج شدند. این ویژگی-های استخراج شده برای ارزیابی و مقایسه 8تیمار بذرهای لوبیا استفاده شدند. برای میانگین دما و دمای ماکزیمم سطح بذرهای مربوط به هر تیمار مقادیری متفاوت بدست آمد. این نتایج تایید میکند که تصویربرداری حرارتی میتواند به عنوان یک روش غیرمخرب برای تشخیص بذرهای سالم از بذرهای فاقد قوهی حیات مورد استفاده قرار گیرد.
.1 مقدمه
فرسودگی یا کاهش قدرت بذر یکی از مشکلات عمده در تولید محصولات زراعی است. با زوال بذر، قدرت بذر که اولین جزء کیفیت بذر میباشد کاهش یافته و به دنبال آن ظرفیت جوانهزنی قوّهی نامیه نیز کاهش نشان میدهد . رسیدن به کشاورزی موفق و پربازده نیازمند استفاده از بذرهای سالم و استاندارد با قدرت جوانهزنی بالا است.
آزمونهای قوّهی حیات مانند تست جوانهزنی استاندارد و تترازولیوم وجود دارند که اغلب نیازمند زمان طولانی انتظار برای نتیجه هستند و در مورد گونههای نادر به دلیل محدودیت نمونههای موجود نمیتوان آنها را بهکار برد.
روشهای ذکر شده مخرّب و زمانبر هستند و برای همه نمونهها نمیتوان استفاده کرد. بنابراین صنعت بذر به دّتش نیازمند یک روش غیر مخرّب کوتاه مدت برای ارزیابی قوّهی حیات بذر است.اخیراً تکنولوژیهای سنجش نوری به عنوان ابزارهای بالقوّه برای تحلیل و ارزیابی غیر مخرّب کیفیت و سلامت مواد غذایی مورد بررسی قرار گرفتند
یک شیوه غیر مخرّب که مورد استفاده قرار میگیرد، پردازش و آنالیز تصاویر گرفته شده از محصولات در طیفهای مختلف میباشد. در بسیاری از موارد اختلاف دما بین دو ناحیه عامل تعیین کننده میباشد، که شیوه دمانگاری با اشعهی مادون قرمز توسط دوربینهای ترموگرافی از شیوههای غیرمخرّب و غیرتماسی برای ثبت این تفاوت گرمایی میباشد. در سالهای اخیر کاربرد گرمانگاری به عنوان یکی از اصلیترین شیوههای غیر مخرّب توسعه یافته است[6] .روشهای غیرمخرّب به علّت عدم آسیب رساندن به محصول، گامی اساسی در برخط کردن فرآیندهای کنترل کیفی محصولات برداشتهاند
از جمله روشهایغیرمخرّب می-توان به تصویربرداری از نمونه در طیف های مختلف مانند تصویربرداری معمولی، تصویربرداری چندطیفی و ابرطیفی، تصویربرداری گرمایی اشاره کرد. همچنین طیفسنجی رامان، تصویربرداری بایواسپکل، بینایی ماشین نیز از دیگر روشهای غیرمخرّب محسوب میشوند. تکنولوژیهای غیرمخرب برای ارزیابی زیستپذیری بذر از جمله تشخیص بذر سالم و ناسالم در بین کشاورزان و کارکنان صنعت بذر تقاضای زیادی دارد . از طرفی تکنیک طیف نگاری NIR اخیرأ بهعنوان یک جایگزین برای روشهای رایج ارزیابی زیستپذیری بذر پیشنهاد میشود.
ژانگ و همکاران در سال 2012 بیان کردند که تکنولوژی طیف نگاری NIR بنا بر گزارشها توانایی جداسازی و طبقه بندی بذرهای زنده و غیرزنده را دارد.[10] بارانووسکی و همکاران در سال 2008 و 2009 گزارش کردند که ترموگرافی IR میتواند برای تست غیرمخرب محصولات کشاورزی جهت شناسایی عیوب ناشی از بیماری، خسارت فیزیکی و اختلالات بیولوژیکی به کار رود.
این نشان میدهد که عیوب در محصولات کشاورزی به صورت تغییرات در خواص ترمودینامیکی بافت متأثر ظاهر میشود.کرانر و همکاران در سال 2010 گزارش کردند که تکنیک ترموگرافی IR میتواند برای پیش بینی اینکه آیا یک بذر به محض جذب آب میمیرد یا جوانه میزند استفاده شود و همچنین بیان کردند که توانایی تعیین جذب و جوانهزنی را به همراه تغییرات بیوشیمیایی و بیوفیزیکی دارد.
جیسئوک و همکاران 2013 و [14,15]2014 زیستپذیری بذر کاهو و فلفل را با استفاده از گرمانگاری ارزیابی کردند و گزارش کردند که پارامترهای دامنهی خرابی و زمان تأخیر سیگنال حرارتی میتواند برای تشخیص بذرهای مرده یا پیرشده و سالم استفاده شود.
از آنجا که لوبیا یکی از مقوّیترین حبوبات روی زمین بهشمار میرود و آمینواسید فراوان موجود در لوبیا آن را تبدیل به یک منبع عالی برای دریافت پروتئین و جایگزین مناسبی برای انواع گوشتها کرده است، کنترل رشد و تراکم نهایی آن در واحد سطح از اهمیّت خاصی برخوردار است. [16] از این رو نیاز به دستیابی به بذور خالص لوبیا و با قدرت جوانهزنی بالا برای صرفه جویی در زمان، انرژی و هزینه احساس میشود. هدف از این مقاله بررسی امکان استفاده از تصویربرداری حرارتی برای تشخیص قوهی حیات بذر میباشد.
.2 مواد و روشها
آماده سازی نمونهها: بذرهای استفاده شده در این مطالعه بذر لوبیا چیتی رقم cos16 خمین میباشد که از گروه زراعت دانشگاه ارومیه تهیه شد. بذرهای لوبیا به صورت تصادفی انتخاب و گروه بندی شدند. برای بررسی جوانه زنی لازم بود تا بذرها به صورت مصنوعی زوال یابند تا مورد ارزیابی قرار بگیرند. بنابراین از روش پیری استفاده شد و بذر ها به 8 گروه 20تایی تقسیم شدند و گروه ها در داخل دسیکاتور با دمای 42 درجه و رطوبت 100 درصد به مدت 24ساعت،48 ساعت تا 168 ساعت پیر شدند. برای تعیین جوانه زنی نیز از روش جوانه زنی استاندارد استفاده شد به این صورت که از هر تیمار 3تکرار 20 عددی در نظرگرفته شدند. بذرها قبل از انتقال به پتری دیشها با هیپوکلریت سدیم 5درصد به مدت یک دقیقه ضدعفونی شدند و سپس با آب مقطر آبکشی شدند و در داخل پتری دیشها بین دو کاغذ صافی قرار گرفتند.
تصویربرداری حرارتی: برای تصویربرداری حرارتی از گرمانگار مدل Thermos Gear G120EXD استفاده شد. این گرمانکار دارای دوربین حرارتی و دوربین مرئی میباشد. دوربین حرارتی آن نقشههای گرمایی را در طول موج 14-8 میکرومتر با قدرت تفکیک دمایی 0/04 درجه سانتیگراد و به اندازه 320×240 پیکسل مینواند تهیه کند. محدودهی دمایی که دوربین در آن قادر به ضبط تصاویر حرارتی است -40 تا 1500 درجهی سانتیگراد میباشد. حین تصویربرداری دوربین برروی یک پایهی ثابت نصب گردید و به منظور کاهش اثرات محیطی روی تصاویر، تصویربرداری در یک محفظه بسته و عایق مجهز به سیستم تهویه جهت ثابت نگه داشتن دما انجام شد. کلیه مراحل نصویربرداری در آزمایشگاه ارزیابی غیرمخرب محصولات کشاورزی گروه مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه انجام گرفت.
در این تحقیق از روش گرمانگاری فعال به صورت گرم کردن نمونه برای تصویربرداری استفاده شده است. گرم کردن نمونهها به این ترتیب بود که از هر تیمار 5 نمونه به مدت 90 ثانیه در دو سطح دمایی 50 و 70 درجه سانتیگراد گرم شدند و بلافاصله پس از گرم شدن تصویربرداری حرارتی از نمونهها در مدت 90ثانیه و با فاصلهی زمانی هر 15 ثانیه انجام گرفته است. شکل 1 نشان دهنده بذرهای لوبیا از 8 تیمار میباشد. برخی پارامترها مانند دمای محیط، فاصلهی نمونه نسبت به دوربین و ضریب گسیلندگی به ترتیب 29درجه سانتیگراد، 20سانتیمتر و 0/95 اندازه گیری و کنترل شد.
به منظور تحلیل تصاویر حرارتی از نرمافزار InfReC Analyzer NS9500 standard استفاده شد. برای توصیف این تصاویر ویژگی های دمایی مانند ویژگیهایی که چگونگی توزیع دما را در یک سطح مشخص میکنند
