Pengukuran Kandungan Klorofil yang Akurat Dengan Pencitraan Hiperspektral
Klorofil merupakan pigmen penting pada tanaman yang menyerap energi dari cahaya yang digunakan dalam fotosintesis. Tanaman yang sehat umumnya memiliki kandungan klorofil yang lebih tinggi, dan jumlahnya cenderung menurun selama penuaan daun atau ketika tanaman mengalami stres. Oleh karena itu, klorofil sering digunakan untuk mendeteksi dan mempelajari kesehatan dan pertumbuhan tanaman seperti stres, kondisi nutrisi, dll. Lebih jauh, klorofil juga dapat digunakan sebagai indikator nitrogen tidak langsung, parameter penting yang umum digunakan dalam pengelolaan pertanian untuk mencapai hasil panen yang optimal.
Cara tradisional untuk mengukur kandungan klorofil adalah melalui metode kimia basah di laboratorium. Ini melibatkan pemanenan daun dari tanaman dan mengekstraksi klorofil menggunakan pelarut organik. Setelah itu, kromatografi cair kinerja tinggi digunakan untuk menentukan kandungan klorofil. Metode ini mahal, memakan waktu, dan melibatkan prosedur ekstraksi yang membosankan sehingga merusak daun dan menghalangi pemantauan tanaman dari waktu ke waktu. Sebaliknya, teknologi hyperspectral imaging (HSI) menawarkan pengukuran klorofil yang non-destruktif, cepat, dan objektif.
HSI merupakan gabungan dari pengukuran spektral dan pencitraan digital. Dengan HSI, struktur fisik tanaman, seperti daun dan batang, dapat diperoleh dari kemampuan pencitraan digitalnya dan informasi fisiologis atau biokimia dari pengukuran spektral berdasarkan pemeriksaan berkelanjutan sejumlah besar pita spektral yang sempit dan bersebelahan. Kamera HSI tersedia dalam berbagai jenis, seperti pemindaian garis (push broom), pemindaian titik (whisk broom), snapshot, dll. Dalam banyak penelitian dan aplikasi vegetasi dan pertanian, kamera pemindaian garis lebih disukai karena kecepatan dan data berkualitas tinggi.
HSI semakin banyak digunakan dalam berbagai penelitian dan aplikasi, terutama dalam bidang vegetasi dan pertanian. Misalnya, Yu et al. (2016) menggunakan kamera HSI tampak dan inframerah dekat (VNIR) untuk memperkirakan distribusi klorofil dan SPAD pada daun cabai selama penuaan daun. Zhao et al. (2016) menggunakan HSI, yang dipadukan dengan kemometrika, untuk mengukur kandungan klorofil dan karotenoid serta membuat peta distribusi pigmen pada daun mentimun yang terinfeksi bercak daun sudut (ALS).
Penyerapan cahaya oleh klorofil terjadi di wilayah tampak, antara 400 dan 700 nm, dari spektrum elektromagnetik, terutama pada panjang gelombang merah (600–700 nm) dan biru (400–500 nm). Klorofil menyerap cahaya dengan sangat efisien hingga titik tertentu antara daerah tampak dan inframerah dekat (680-730 nm), dan ini dikenal sebagai tepi merah. Biasanya, informasi dari panjang gelombang wilayah biru tidak digunakan untuk memperkirakan klorofil karena informasi tersebut tumpang tindih dengan serapan cahaya pigmen karoten. Peningkatan tajam reflektansi pada panjang gelombang merah dapat mengindikasikan penurunan kandungan klorofil.
Pengukuran HSI klorofil di laboratorium biasanya dilakukan di dalam ruang gelap (kabin) untuk mencapai kondisi pencahayaan dan pengukuran yang konstan. Kamera HSI diposisikan, dalam orientasi nadir, di atas tanaman dalam pot. Panel atau ubin berwarna putih biasanya digunakan sebagai acuan reflektansi. Baik pemindai garis bermotor untuk kamera HSI atau konveyor untuk tanaman dalam pot digunakan untuk menghasilkan gerakan dan gambar sampel lengkap. Sistem penerangan (biasanya lampu halogen) diposisikan pada sudut 45° untuk menerangi bidang pandang kamera.
Ilustrasi pengaturan sistem pencitraan hiperspektral laboratorium pada umumnya
Specim IQ adalah kamera HSI pemindaian garis portabel dengan layar sentuh dan antarmuka pengguna grafis sederhana. Ini beroperasi mirip dengan kamera digital dan hanya memerlukan sedikit masukan pengguna. Muncul dengan kemampuan pemindai internal yang tidak memerlukan kamera atau objek yang dicitrakan bergerak selama pengukuran. Specim IQ dapat menangkap data hiperspektral dari rentang VNIR (400-1000nm) dan mengubahnya menjadi hasil klasifikasi instan di layar. Ia juga dilengkapi dengan kemampuan pemrosesan onboard yang memungkinkan pengguna dapat mengembangkan dan mengunduh aplikasi mereka melalui perangkat lunak Specim IQ Studio.
Specim IQ yang baru dimanfaatkan dalam berbagai penelitian pertanian dan vegetasi seperti kuantifikasi infeksi embun tepung pada jelai dan studi mutan Arabidopsis Thaliana dalam kondisi tertekan dan tidak tertekan.
Hyperspectral menjadi mudah dengan Specim IQ. Tonton video ini untuk mengetahui lebih lanjut.
Butuh bantuan untuk mengembangkan dan menerapkan HSI dalam penelitian Anda? Hubungi kami untuk konsultasi gratis dengan spesialis HSI kami dan biarkan kami membantu Anda menemukan solusi HSI yang tepat untuk kebutuhan Anda.