Ante la creciente preocupación por el cambio climático y la superpoblación, necesitamos urgentemente aumentar la productividad agrícola.
Con el objetivo de crear una forma de saber fácilmente si una planta está prosperando o muriendo, investigadores de la Universidad de Tohoku crearon un sensor montado en las hojas. Esta pequeña pero poderosa tecnología podría ayudar a mejorar el rendimiento de los cultivos y la gestión de los recursos para satisfacer las demandas cada vez mayores.
Los fenómenos meteorológicos extremos, como las olas de calor, las lluvias intensas y las sequías, estresan a las plantas, lo que puede reducir el rendimiento de los cultivos y amenazar la salud a largo plazo de nuestras granjas, bosques y biodiversidad. Existe una necesidad insatisfecha de monitorear con precisión cómo responden las plantas a estos cambios. Si bien los drones y las aeronaves han mejorado el monitoreo de las plantas desde arriba, solo capturan más información macro, a nivel de superficie.
También requieren ajustes para poder realizar un seguimiento preciso de las plantas a lo largo del tiempo. Otros sensores pequeños que pueden captar cambios a nivel de planta individual son inconvenientes, ya que a menudo requieren que personal in situ instale y controle manualmente cada sensor.
«Los métodos tradicionales pueden funcionar bien para algunos propósitos, pero son difíciles de aplicar y bastante caros», explica Kaori Kohzuma. «Para poder monitorear continuamente los pequeños cambios, necesitábamos una nueva solución».
Para abordar estos problemas, un equipo de investigadores desarrolló un novedoso sensor que se adhiere directamente a la parte inferior de las hojas de las plantas. Este 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 los cambios en el mismo lugar a lo largo del tiempo. Alimentado por una batería, con transferencia de datos por Wi-Fi y resistente al agua, el sensor puede funcionar al aire libre durante más de un mes, lo que permite una recopilación de datos prolongada.
La investigación se publica en Sensing and Bio-Sensing Research .
«La agricultura inteligente permite ahorrar mucho tiempo», afirma Ko-ichiro Miyamoto. «Los agricultores no tienen tiempo para comprobar manualmente cada planta. Este sensor puede proporcionar lecturas precisas de lo que está sucediendo en tiempo real. Luego, pueden reaccionar en consecuencia en las áreas donde las plantas experimentan altos niveles de estrés».
Este sensor funcionó bien en comparación con un espectrómetro comercial en aproximadamente 90 hojas de 30 especies de plantas diferentes. Distinguió con precisión los colores en siete de sus ocho longitudes de onda detectables y sus lecturas a 620 nm fueron muy similares a las de los medidores de clorofila comerciales.
Pruebas posteriores con un mutante de Arabidopsis thaliana sensible al estrés mostraron que los cambios a 550 nm en las lecturas del sensor coincidían con las respuestas al estrés de la planta, que se alineaban con el índice de reflectancia fotoquímica (PRI) comúnmente utilizado.
En una prueba al aire libre para comprobar el rendimiento en condiciones reales, colocaron el sensor en hojas de abedul para seguir los cambios en el color de las hojas durante el otoño, la caída de las hojas y el envejecimiento durante dos semanas. Pudieron observar una disminución de la clorofila (un indicador del estrés de la planta) y cómo la respuesta de la planta fluctuaba con la intensidad de la luz solar.
«Este sensor asequible es una herramienta prometedora para monitorear con precisión la salud y el estrés de las plantas a través de datos sobre el color de las hojas y la reflexión de la luz. Su bajo costo permite colocar múltiples sensores en varias ubicaciones, creando una red para el monitoreo simultáneo en muchos puntos», dice Kohzuma.
Esta tecnología de diagnóstico inteligente permite brindar asistencia en las áreas donde más se necesita. Este sensor podría usarse ampliamente en agricultura inteligente, estudios de salud forestal y otras áreas donde es importante el seguimiento detallado de la salud de las plantas.
Más información: Kaori Kohzuma et al, Análisis de las respuestas fisiológicas de las plantas en función de los cambios de color de las hojas mediante el desarrollo y la aplicación de un sensor inalámbrico para plantas, Sensing and Bio-Sensing Research (2024). DOI: 10.1016/j.sbsr.2024.100688
