Introduction
Le suivi précis et continu du développement des plantes est essentiel pour gérer efficacement les systèmes de culture en milieu fermé. Les capteurs basés sur la réflectance optique offrent une méthode non destructive, évolutive et rentable pour suivre la croissance des plantes, leur état physiologique et leurs réponses au stress. Cependant, les indices de végétation existants utilisent principalement des longueurs d’onde dans la gamme proche infrarouge (> 800 nm), une plage spectrale généralement absente dans les systèmes d’éclairage LED horticoles, limitant leur applicabilité dans ces environnements. Cette étude explore les métriques spectrales dans le spectre visible (440 nm – 740 nm) qui corrèlent fortement avec l’ordre des feuilles, un indicateur de l’âge des feuilles, chez les plants de concombre (Cucumis sativus) cultivés sous éclairage artificiel contrôlé.
Méthodologie
Les plants de concombre ont été cultivés dans des pots individuels sous un photopériode de 16 heures avec des LED horticoles blanches. Les mesures de réflectance spectrale des feuilles ont été effectuées à l’aide d’une sphère d’intégration couplée à un spectromètre, couvrant une plage spectrale de 200 nm à 1100 nm. Les valeurs de réflectance ont été normalisées par rapport à un standard blanc Spectralon. L’analyse a révélé que l’utilisation de cinq points d’échantillonnage par feuille réduisait l’erreur standard de la réflectance intégrée, fournissant un équilibre pratique entre la vitesse de mesure et la précision.
Résultats
Les résultats montrent que la réflectance des feuilles abaxiales corrèle fortement avec l’ordre des feuilles, en particulier dans les régions spectrales bleue et rouge. Bien que la réflectance adaxiale ait montré des corrélations plus faibles, des ratios de réflectance spécifiques (par exemple, ρ720/ρ700) ont amélioré cette relation, fournissant des métriques adaptées à l’intégration des capteurs. Ces découvertes fournissent des métriques pour le développement de capteurs optiques simples optimisés pour le suivi de la croissance dans les systèmes de culture en serre ou en intérieur.
Discussion
Les capteurs optiques basés sur la réflectance ont une longue histoire dans la quantification de l’état des plantes de manière non destructive. Typiquement, ces méthodes mesurent la lumière réfléchie par les feuilles à des longueurs d’onde spécifiques pour calculer des indices de végétation associés à des paramètres physiologiques. Cependant, les indices spectraux existants dépendent souvent de données de réflectance au-delà de 740 nm, une région spectrale souvent non émise par les systèmes LED horticoles. De plus, de nombreux indices développés pour la télédétection par satellite ou par drone pourraient manquer d’applicabilité directe pour le suivi des plantes individuelles dans des environnements contrôlés.
Conclusion
Cette étude identifie des métriques spectrales dans la gamme PAR pour le suivi de l’ordre des feuilles de concombre et donc du stade de développement des plantes. La réflectance des feuilles abaxiales a montré une forte corrélation directe avec l’âge des feuilles dans le spectre visible, tandis que la réflectance adaxiale nécessitait l’utilisation de ratios spectraux. Les résultats suggèrent que des ratios spectraux appropriés peuvent améliorer la sensibilité à l’ontogenèse des feuilles, en particulier pour la réflectance adaxiale. Bien que les métriques à longueur d’onde unique puissent suffire dans certains cas, les métriques basées sur les ratios permettent une meilleure robustesse et une intégration potentiellement meilleure des capteurs dans la gamme de 440 nm à 740 nm.
🔗 **Fuente:** https://www.frontiersin.org/journals/horticulture/articles/10.3389/fhort.2025.1664316/full