La instalación de sensores en la hoja de la planta aporta información hasta ahora desconocida sobre la actividad vegetal en función del estrés hídrico
*El artículo original fue publicado en Eurekalert.org y se puede encontrar en inglés en el siguiente enlace
Los sensores encargados de monitorizar el grosor y la capacidad eléctrica de las hojas muestran un gran potencial a la hora de informar a los agricultores acerca de cuándo activar sus sistemas de fertirrigación, siendo capaces de prevenir el desperdicio de agua y la sequedad de las plantas, de acuerdo con los investigadores del Penn State’s College of Agricultural Sciences.
El monitoreo continuo del estrés hídrico de la planta es especialmente crítico en regiones áridas. De manera tradicional, este análisis se ha llevado a cabo midiendo la humedad del suelo y desarrollando modelos de evapotranspiración que calculan la evaporación del suelo y la transpiración de la planta. Sin embargo, aún existe un alto grado de potencial en el incremento de la eficiencia en el uso del agua con nueva tecnología, capaces de detectar de forma precisa cuando la planta necesita agua.
Para este estudio, que ha sido publicado recientemente en Transactions of the American Society pof Agricultural and Biological Engineers, el investigador principal Amin Afzal integró en un sensor de hoja la capacidad de medir las dos variables expuestas al principio, algo nunca hecho antes.
Para el estudio, se introdujo una planta de tomate en una cámara de crecimiento con una temperatura y exposición lumínica constante durante once días. En el medio natural de la planta se analizó el contenido de agua con un sensor de humedad de suelo.
Sensores y parámetros
Los investigadores otorgaron a la planta distintos parámetros de agua en el suelo: a alto nivel durante los tres primeros días, llevándola hasta la deshidratación durante los ocho siguientes. A su vez, eligieron seis hojas de la planta de forma aleatoria que estaban expuestas a fuentes de luz para la instalación de sensores de hoja, recogiendo su actividad cada cinco minutos.
Cuando la planta estaba cerca de su punto de marchitamiento, el punto de humedad mínima en el cual una planta no puede seguir extrayendo agua del suelo, las variaciones en el grosor de la hoja eran menores que cuando se encontraba por debajo de este punto, hasta que el grosor se estabilizó durante los últimos dos días del experimento, cuando el contenido de humedad del suelo alcanzó el cinco por ciento.
La capacidad eléctrica se mantuvo constante en valores mínimos durante los periodos de oscuridad, mientras que crecía de forma rápida durante los periodos con luz, lo cual implica que la capacidad eléctrica era un reflejo de la actividad fotosintética de la planta. Asimismo, esta variable decrecía por debajo del punto de marchitamiento y se detenía con un nivel de agua en el suelo del 11 por ciento, sugiriendo que este efecto se observa en la capacidad eléctrica de la planta a través de su impacto en la fotosíntesis.
«El grosor de las hojas es como un globo: se agranda con la hidratación y encoge con la desidratación», explica Amin Afzal. «El mecanismo detrás de la relación entre la capacidad eléctrica y el nivel de agua en el suelo de la planta es compleja. Explicado de manera simple, la capacidad eléctrica cambia en función de la variación del nivel de agua y la luz ambiental, por lo que el análisis conjunto de ambas variables indica la hidratación de la planta: si está bien nutrida o está ‘estresada'».
La tecnología de Afzal es prometedora, tal y como concluyó el profesor asociado en gestión del suelo Sjoerd Duiker, asesor de Afzal y miembro del mismo equipo de investigación. «Los métodos actuales para determinar la irrigación son algo precarios, mientras que los sensores de Afzal actúan directamente sobre el tejido de la planta», explica Duiker.
«Creo que estos sensores pueden mejorar considerablemente la eficiencia en el uso del agua. La escasez de este recurso ya es un problema geopolítico de enormes dimensiones y la agricultura es la responsable del 70% del agua usada en el planeta. Cualquier mejora en su utilización es esencial», añade el profesor.
En un estudio posterior, Afzal acaba de terminar de evaluar la actividad de estos sensores de la hoja en una planta de tomate dentro del invernadero. Los resultados, que han confirmado los resultados del estudio del que se habla en este artículo, han llevado al investigador a emprender el siguiente paso: desarrollar un algoritmo que traslade las variaciones en el grosor de la hoja y la capacitación eléctrica en información útil sobre el nivel de agua de la planta.