Nuevo sensor para hojas alerta cuando las plantas tienen sed

ORIGINAL: National Science Foundation

Imágenes: BioControls

Estos pequeños dispositivos podrían significar un gran ahorro para los agricultores

"Los agricultores tienen un muy buen ojo. Pueden mirar a su cosecha si han estado cultivando desde hace mucho tiempo y decir: 'Puedo decir que mi cosecha necesita agua'", dice Richard Stoner, fundador de la empresa de biotecnología y la agricultura , AgriHouse.

Entonces, ¿quién puede saber más sobre lo que necesita una planta que no sea agricultor o el propietario de un vivero? ¿Qué tál la propia planta? ¿Qué pasa si las plantas pudieran decirnos cuando tienen sed?

Con fondos de la National Science Foundation (NSF), AgriHouse ha desarrollado un sensor de hoja que está permitiendo a las plantas para hacer precisamente eso.

Las medidas del sensor de plástico transparente de aproximadamente 25 mm por 6 mm; bastante ligero para caber en casi cualquier hoja.

He aquí cómo funciona: Cuando en una planta se inicia la desecación, las hojas se contraen. Ese cambio se puede medir en un voltaje eléctrico. El sensor transmite los cambios de voltaje a un teléfono celular o una computadora, por lo que un agricultor puede utilizar los datos para activar equipos de riego encendiéndolos o apagándolos.

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simulation screen shots - BioControls

Así que antes de siquiera el ojo más agudo de un agricultor o una floristería puede notar una planta comienza a marchitarse, el sensor puede transmitir un mensaje a "riégame".

La medición del déficit de agua en una planta por la diferencia de tensión no comenzó como una idea para las plantas terrestres. La tecnología fue desarrollada por primera vez por los ingenieros aeroespaciales y el trabajo de investigación doctoral de Hans-Dieter Seelig de la Universidad de Colorado en Boulder BioServe el Centro de Tecnologías Espaciales.

"Los inventores originales buscando en [el] los sensores como un dispositivo para ir a Marte, donde los astronautas tendrían que pasar más de 70 por ciento a 80 por ciento de sus horas de vigilia en la agricultura", explica Stoner. "Ellos necesitarían dispositivos que estarían en los invernaderos en Marte que les pudieran liberar su tiempo".

Stoner y sus colegas han desarrollado otros productos para ayudar a las plantas a crecer en el espacio. Uno, un nutriente llamado Control Orgánico de Enfermedades (ODC), fue enviado y probado en la estación espacial Mir. Los experimentos se llevaron a cabo con frijoles adzuki.

"Cuando la ODC se colocó en la solución, las plantas crecieron más altas que las que se controlaban con sólo agua", dice Jim Linden, profesor emérito de la Industria Química y Biológica del Departamento de Ingeniería en la Universidad Estatal de Colorado (CSU). "El producto está siendo probado en todo tipo de cultivos de productos básicos, maíz, soja, tomates, pimientos, todo el mundo. Los agricultores están muy interesados en él para aumentar su rendimiento."

"La NASA no podía volar en el espacio las cosas que son perjudiciales para los seres humanos, o nocivo para el medio ambiente. Así que lo que pudieron hacer es crear este producto líquido para reemplazar los pesticidas. AgriHouse desde entonces ha recibido la aprobación de la EPA en esto como un plaguicidas biológicos eco-amigable", dijo Stoner.

Stoner también ha trabajado con Linden y Ken Knutson, profesor emérito de la CSU en horticultura y la arquitectura del paisaje, de los proyectos aeroponía.

"Aeroponics es el proceso de las plantas que crecen en un ambiente aéreo completa, sin suelo, sin agua, excepto cuando el agua se aplica mediante un spray hidro-atomizado", explica Stoner.

Es probablemente será la forma en que los astronautas en el futuro cultiven alimentos en las misiones a Marte a largo plazo.

El sensor de la hoja funciona del mismo modo en los cultivos aeropónico como lo hace en los cultivos tradicionales de producción en el suelo. Y uno de los objetivos a largo plazo para los sensores es que puedan no sólo para alertar a un productor en la que una planta tiene sed, pero, una vez que se proporcionan con el equipo adecuado, para activar las propias aguas.

Stoner mostró una configuración aeropónico en el laboratorio de la empresa, en Berthoud, Colorado, que tiene geranios, hiedras y coles, además de algunos árboles jóvenes de pino. Un sensor va conectado a una hoja de geranio.

"Estamos tomando la entrada del sensor de la hoja, teniendo que la lectura de voltaje, convirtiéndolo en un número que podemos comprender, y luego, cuando el algoritmo detecta un cambio en este número, se activa todo el sistema aeropónico para ofrecer sólo la cantidad precisa de humedad de los sistemas de raíces ", dice Stoner.

Como si fuera una alerta, tan pronto como Stoner termina de explicar el programa de instalación, un pulverizador se enciende para mojar las raíces de esta variedad de plantas.

"No ha visto ningún cambio, ninguno de nosotros puede, pero la planta es lo suficientemente sensible como para recoger a un cambio", continúa Stoner.

En una granja de investigación Departamento de Agricultura de de EE.UU. en Greeley, Colorado, frijoles provistos de sensores utilizan 25 por ciento menos de agua que las plantas regadas cuando se siguieron las prácticas habituales de riego. Stoner considera que un sensor podría ser colocado cada 20 o 30 hectáreas para proporcionar información suficiente para regar un cultivo entero.

Otro de los objetivos de la investigación apoyados por la NSF es crear una versión inalámbrica del sensor.

En el laboratorio AgriHouse, el estudiante de ingeniería eléctrica Matt Aldrich de la Universidad de Colorado en Colorado Springs dice que nunca había pensado en el diseño de sistemas informáticos para las plantas hasta que este proyecto llegara.

"No estoy realmente familiarizado en los invernaderos. Pero esto definitivamente parece como algo que es viable. Parece ser algo que es vital para nuestro futuro, y que sin duda puede ayudarnos con nuestras uso excesivo de agua", dice Aldrich.

Existen otros dispositivos en el mercado para ayudar a los agricultores a decidir cuándo regar y productos que midenla humedad en el suelo y la temperatura de las hojas. Pero Stoner cree que la precisión del sensor de la hoja AgriHouse puede significar un gran ahorro de agua y energía.

"Es otra herramienta en la caja de herramientas", añade Stoner. "Creemos que este dispositivo puede ser un enfoque de bajo costo para la información que nunca antes había existido."

Esta investigación fue financiada por la NSF a través de un número de licencia 0712605.

Miles O'Brien, corresponsal de ciencia Nación

Marsha Walton, Productor Ciencia Nación