El Instituto de Agricultura Sostenible del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAS-CSIC) se ha puesto a la cabeza de dos investigaciones internacionales que marcan un hito en la teledetección hiperespectral. Estos estudios emplean tecnología subnanométrica, la cual ofrece una resolución entre cien y 300 veces mayor que los sensores tradicionales, junto con el uso de la termografía para identificar variaciones fisiológicas en las plantas. Estos avances permiten profundizar en cómo el riego afecta la fotosíntesis y facilitan la detección precoz de plagas y patologías en los campos.
Uno de los trabajos, difundido a través de Remote Sensing of Environment —considerada la publicación de mayor relevancia en el sector de la teledetección—, presenta un progreso significativo al demostrar cómo la resolución espectral subnanométrica puede registrar la dinámica de la fotosíntesis y la transpiración. El estudio analiza estas variables durante diversas etapas de estrés hídrico y en el posterior proceso de rehidratación, de acuerdo con la información proporcionada por el IAS-CSIC.
Esta investigación se desarrolló específicamente en el cultivo del almendro, ofreciendo nuevas rutas para la implementación de un riego de precisión. Este sistema se fundamenta en la observación detallada y conjunta de la temperatura y la fluorescencia, utilizándolas como indicadores precisos del estado fisiológico del árbol.
Desafíos del riego de precisión
La reacción de los vegetales ante la falta de agua implica alteraciones tanto en la transpiración como en la fotosíntesis. No obstante, la relación entre ambos fenómenos fluctúa según la fase fenológica y la severidad del déficit hídrico. Actualmente, las estrategias de riego tecnificado suelen apoyarse en la medición del potencial hídrico y la transpiración, empleando la teledetección térmica como herramienta principal. El inconveniente es que este método no permite un seguimiento riguroso de la fotosíntesis, lo cual puede perjudicar la calidad del fruto y el rendimiento final de la cosecha.
El estudio mencionado fue liderado por Na Wang y contó con una extensa red de cooperación internacional coordinada por el IAS-CSIC. En el proyecto participaron instituciones de España, Australia, Corea del Sur, Alemania y China, integrando a equipos como QuantaLab & IrriSens, el HypersensLab de la Universidad de Melbourne, Seoul National University, Agriculture Victoria, la Universidad Normal de Nanjín y la Universidad Técnica de Múnich (TUM).
Para cuantificar la fluorescencia de la clorofila provocada por el sol, se utilizó un sensor de resolución extrema (entre 0.1 y 1 nm) mediante el rellenado espectral en las líneas de Fraunhofer (F). Esta precisión es, aproximadamente, 50 veces superior a la de los sensores hiperespectrales estándar y entre 150 y 350 veces mayor que las bandas del satélite Sentinel-2 de la Agencia Espacial Europea.
Resultados y análisis científico
Pablo Zarco, investigador del IAS-CSIC y coordinador general del estudio, detalló los hallazgos fundamentales:
«Los resultados muestran que, aunque la temperatura del cultivo se recupera rápidamente tras la reanudación del riego debido al aumento de la transpiración, la fotosíntesis, monitorizada a través de la fluorescencia permanece parcialmente afectada, lo que indica limitaciones bioquímicas y fotoquímicas prolongadas incluso después de que el estado hídrico se normalice»
Asimismo, el experto subrayó que
«también hay fuertes diferencias diurnas entre la fluorescencia roja y la roja lejana a medida que los almendros responden al estrés durante el día, observación que depende del nivel de estrés hídrico en el que se encuentren»
. Estos datos confirman que el uso exclusivo de indicadores térmicos podría pasar por alto el deterioro en la capacidad fotosintética de la planta.
Detección de enfermedades: Una nueva era
Por otro lado, una segunda investigación encabezada por Anirudh Belwalkar, en colaboración con la Universidad de Melbourne y la Universidad Técnica de Múnich, demuestra que estos sensores de bandas ultraestrechas abren un nuevo horizonte en el diagnóstico fitosanitario.
Sobre este avance, Zarco apuntó que
«la imagen subnanométrica permitió detectar cambios fisiológicos sutiles y tempranos causados por patógenos vasculares antes de que aparecieran síntomas visibles»
. Gracias a la combinación de datos térmicos e imágenes hiperespectrales aéreas, fue posible identificar la presencia del hongo Verticillium dahliae en olivos bajo condiciones controladas.
El investigador aseveró que
«esta es una situación en la que la termografía tradicional falla al no ser capaz de detectar cambios en la transpiración inducida por el patógeno, que bloquea el sistema vascular»
. Este logro fortalece el vínculo entre la espectroscopia, la fisiología vegetal y la agricultura de precisión, perfilando herramientas de próxima generación para el cuidado de la salud de los cultivos.
En conclusión, ambos proyectos sitúan la frontera de la tecnología agrícola en resoluciones inferiores al nanómetro, anticipando desarrollos futuros que permitirán captar imágenes en la escala espectral del angstrom.
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