Sensores en hojas de plantas que miden el grosor y la capacitancia eléctrica de éstas, muestran una gran promesa para avisar a los agricultores cuándo activar el sistema de riego, evitando así el desperdicio de agua y que las plantas se sequen. Esto es lo que concluyen investigadores de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State, tras su trabajo publicado en “Transacciones de la Sociedad Americana de Ingenieros Agrícolas y Biológicos”, en el cual, Amin Afzal, principal investigador y candidato al doctorado en ciencias vegetales, colocó un sensor en hojas de plantas de tomate que medía simultáneamente estos dos aspectos, lo cual nunca se había hecho antes.
Hasta ahora, para saber cuándo las plantas necesitan agua se monitorea su “estrés hídrico”, lo cual puede ser crítico en aquellas regiones áridas. Este proceso se hace midiendo el contenido de humedad del suelo o desarrollando modelos de evapotranspiración que calculan la suma de la evaporación de la superficie del suelo y la transpiración de la planta.
Sin embargo, como se ha visto en este estudio y otros similares, se puede aumentar la eficiencia en el uso del agua con nuevas tecnologías que utilizan sensores en las hojas que detectan con mayor precisión cuándo hay que regar las plantas.
Los investigadores llevaron a cabo el experimento en una planta de tomate que estaba en una cámara de crecimiento a una temperatura constante y fotoperiodo de encendido/apagado de 12 horas durante 11 días. Dicha planta, estaba dentro de una maceta que contenía una mezcla de turba y agua medida por un sensor de humedad en suelo, la cual se mantuvo a un nivel relativamente alto durante los tres primeros días, dejándolo deshidratar a partir de ahí y durante los 8 días siguientes. Posteriormente, colocaron los sensores en hojas de esta planta, las cuales se escogieron al azar y se expusieron directamente a las fuentes de luz, y registraron las mediciones en intervalos de cinco minutos.
Tras esto, vieron que apenas había cambios significativos en el grosor de las hojas cuando el contenido de humedad de la planta oscilaba entre el punto alto y el de marchitez, pero éstos sí fueron notables por debajo del punto de marchitez, hasta estabilizarse en los dos últimos días del experimento, con un contenido de humedad del 5%.
Y por otro lado, la capacitancia eléctrica, la cual consiste en la capacidad de una hoja para almacenar una carga, se mantuvo constante a un valor mínimo durante los períodos de oscuridad y aumentaba rápidamente en los de luz, lo que indica que ésta propiedad viene siendo un reflejo de la actividad fotosintética. Con esto, las variaciones de capacitancia eléctrica disminuyeron cundo la humedad del suelo fue inferior al punto de marchitez y cesaron por debajo del contenido de agua volumétrica del 11%, lo que sugiere que el efecto del estrés hídrico sobre la capacitancia eléctrica, se observa por su impacto en la fotosíntesis.
«El grosor de las hojas es como un globo: se hincha por hidratación y se contrae por el estrés hídrico o la deshidratación», dijo Afzal. «El mecanismo detrás de la relación entre la capacidad eléctrica de la hoja y el estado del agua es complejo. En términos simples, la capacitancia eléctrica de la hoja cambia en respuesta a la variación en el estado hídrico de la planta y la luz ambiental, bien regado versus estresado».
Cabe indicar que este estudio es el último de una línea de investigación de Afzal para desarrollar un sistema en el que sensores en hojas de plantas envíen información precisa sobre la humedad de ésta a una unidad central situada en un campo, la cual se comunicaría con el sistema de riego, todo de forma inalámbrica o mediante baterías solares.
«En última instancia, todos los detalles pueden ser gestionados por una aplicación de teléfono inteligente», dijo Afzal, que también estudió electrónica y programación en la Universidad Tecnológica de Isfahan en Irán, donde obtuvo una licenciatura en ingeniería de maquinaria agrícola.
“La tecnología de Afzal es muy prometedora”, señaló Sjoerd Duiker, profesor asociado de gestión de suelos, asesor de Afzal y miembro del equipo de investigación. “Los métodos actuales para determinar el riego están verdes, mientras que los sensores en hojas de Afzal trabajan directamente con el tejido vegetal. Creo que estos sensores podrían mejorar considerablemente la eficiencia del uso del agua», agregó. «La escasez de agua ya es un gran problema geopolítico, con la agricultura responsable de aproximadamente el 70 por ciento del uso mundial de agua dulce. Las mejoras en la eficiencia del uso del agua serán esenciales».
