Ante la creciente preocupación por el cambio climático y la superpoblación, necesitamos urgentemente aumentar la producción agrícola. Con el objetivo de crear una forma de saber fácilmente si una planta está prosperando o muriendo, investigadores de la Universidad de Tohoku han creado un sensor montado en una hoja. Esta pequeña pero poderosa tecnología puede ayudar a mejorar la producción de cultivos y la gestión de recursos para satisfacer demandas cada vez mayores.
Los fenómenos meteorológicos extremos, como olas de calor, lluvias torrenciales y sequías, afectan a las plantas, lo que puede reducir el rendimiento de los cultivos y amenazar la salud a largo plazo de nuestros campos, bosques y biodiversidad. No es necesario monitorear con precisión cómo responden las plantas a estos cambios. Si bien los drones y los aviones han mejorado el monitoreo de las plantas desde arriba, solo capturan más información macro y de superficie. También requieren ajustes para poder rastrear con precisión la vegetación a lo largo del tiempo. Otros sensores más pequeños que pueden capturar cambios a nivel de planta individual son engorrosos porque a menudo requieren personal en el sitio para instalar y verificar manualmente cada sensor.
“Los métodos tradicionales pueden funcionar bien para algunos propósitos, pero son difíciles de operar y bastante caros”, explica Kaori Kohozuma, “para monitorear continuamente pequeños cambios, necesitamos una nueva solución”.
Para resolver estos problemas, un equipo de investigadores desarrolló un nuevo sensor que se conecta directamente a la parte inferior de las hojas de las plantas. El pequeño dispositivo utiliza un sensor espectroscópico y una fuente de luz para medir el color de las hojas sin bloquear la luz solar y puede rastrear cambios en el mismo lugar a lo largo del tiempo. Este sensor, alimentado por batería, con transferencia de datos Wi-Fi y resistente al agua, puede funcionar en exteriores durante más de un mes, lo que permite una recopilación de datos prolongada.
“La agricultura inteligente ahorra muchísimo tiempo”, afirma Ko-ichiro Miyamoto, y añade que los agricultores no tienen tiempo para comprobar manualmente cada planta. Este sensor es capaz de proporcionar lecturas precisas de lo que está sucediendo en tiempo real. , pueden reaccionar en áreas donde las plantas están experimentando altos niveles de estrés”.
Este sensor funcionó bien en comparación con los espectrómetros comerciales en aproximadamente 90 hojas de 30 especies de plantas diferentes. Distinguía con precisión los colores en siete de sus ocho longitudes de onda detectables y sus lecturas a 620 nm eran muy similares a las de los medidores de clorofila comerciales. Pruebas adicionales con un mutante de Arabidopsis thaliana sensible al estrés mostraron que los cambios en las lecturas del sensor a 550 nm correspondían a respuestas de estrés de la planta, correlacionándose con el índice de reflectancia fotoquímica (PRI) comúnmente utilizado.
En una prueba al aire libre para probar el rendimiento en condiciones de la vida real, conectaron el sensor a hojas de abedul para rastrear los cambios en el color de las hojas durante el otoño, la caída de las hojas y durante las dos semanas de edad. Pudieron observar la reducción de la clorofila (un indicador del estrés de las plantas) y cómo la respuesta de las plantas fluctuaba con la intensidad de la luz solar.
“Este sensor económico es una herramienta prometedora para monitorear con precisión la salud y el estrés de las plantas a través del color de las hojas y los datos de reflectancia de la luz. Su bajo costo hace posible implementar múltiples sensores en diferentes ubicaciones, creando una red para el monitoreo simultáneo en muchos lugares”. Kohozuma resumió. .
Esta tecnología de diagnóstico inteligente permite entregar ayuda a las áreas que más la necesitan. Este sensor puede usarse ampliamente en agricultura inteligente, estudios de salud forestal y otros campos donde el monitoreo de la salud de las plantas es importante.
Esta investigación fue publicada en Investigación de sensores y biosensores El 24 de septiembre de 2024.
