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Las sondas de plantas tienen sentido para la agricultura sostenible

Las sondas de plantas tienen sentido para la agricultura sostenible
El equipo está fabricando moldes de silicona que se pueden utilizar para fabricar microagujas ultrafinas para una agricultura sostenible. Crédito: KAUST

Un método para fabricar sensores ultrafinos para monitorear la salud de los cultivos podría ayudar a los agricultores a cultivar más alimentos sin imponer demandas adicionales a la tierra.


por la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah


La agricultura intensiva ya está contribuyendo a la pérdida generalizada de biodiversidad y al cambio climático , pero el crecimiento de la población sigue presionando a los agricultores para que produzcan más alimentos. El desafío ahora radica en aumentar la producción agrícola sin despejar más tierras o aplicar fertilizantes en exceso. La agricultura de precisión es una solución prometedora que implica el monitoreo en tiempo real de las necesidades de las plantas y responder a ellas con la cantidad justa de agua, luz o nutrientes.

«La agricultura de precisión generalmente se basa en sensores del suelo o drones equipados con cámaras especiales», dice Ph.D. estudiante Abdullah Bukhamsin, «pero no pueden captar los cambios en la planta lo suficientemente temprano como para permitir la intervención». Investigaciones anteriores han demostrado que la medición de la bioimpedancia (la facilidad con la que una corriente eléctrica pasa a través de los tejidos orgánicos) puede revelar información fisiológica sobre una planta, desde su contenido de nitrógeno y agua hasta la presencia de infecciones fúngicas o contaminantes metálicos.

Las plantas, sin embargo, tienen una capa exterior gruesa que bloquea las señales eléctricas y los sensores de bioimpedancia deben perforar la superficie sin afectar las propiedades que desean medir. Sigue siendo difícil fabricar instrumentos lo suficientemente pequeños y delgados para hacer este trabajo.

Ahora, Bukhamsin y un equipo multidisciplinario de investigadores de KAUST dirigido por Khaled Salama han desarrollado un método eficaz para fabricar moldes de silicona que se pueden utilizar para fabricar tales microagujas ultrafinas. Estas delicadas agujas pueden desprenderse intactas sumergiendo el molde en triclorometano. «La hinchazón hace que el moho se expanda ligeramente, empujando suavemente la estructura atrapada hacia afuera», dice Bukhamsin.

Los moldes reutilizables podrían permitir la producción en masa rentable de microagujas en varios polímeros respetuosos con las plantas. Cuando el equipo probó su microaguja en una hoja de Arabidopsis thaliana, el orificio de punción se selló en cuatro días y la planta no resultó dañada.

«En nuestras pruebas, las medidas de impedancia estuvieron estrechamente relacionadas con la cantidad de luz a la que ha estado expuesta una planta y su grado de deshidratación», dice Bukhamsin. «Estos datos de bioimpedancia podrían usarse junto con tecnologías de sombreado y un sistema de riego que responda a las necesidades reales de los cultivos, evitando así el riego excesivo». Inesperadamente, esta relación fue casi idéntica en otros cultivos, incluida la palmera datilera y la cebada. «Esto es prometedor, ya que destaca la versatilidad del enfoque y su aplicabilidad potencial en diferentes plantas «, agrega.

«A continuación, exploraremos qué otros factores ambientales afectan la impedancia de las plantas», dice Salama, «y cómo podemos utilizar medidas electroquímicas para cuantificar los niveles de hormonas en diferentes especies de plantas». Estos datos detallados podrían alimentar una agricultura de precisión aún más afinada en el futuro.



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