Según el investigador en la actualidad existen diferentes tecnologías de sensores que permiten determinar el contenido de agua y la tensión de ésta en el suelo, así como también se ha extendido la cobertura de las redes de estaciones agroclimáticas automáticas, las que ya existen en muchos países y que están funcionando de manera muy eficiente.

Sin embargo, destaca, paralelamente se han desarrollado tecnologías de captura y transmisión de información para monitorear en la planta diferentes parámetros relacionados con la disponibilidad de agua, lo que a diferencia de los sistemas anteriores, permite conocer el estatus hídrico de la planta en cada determinado instante. El investigador describe diferentes tecnologías de sensores que permiten afinar la relación entre clima y agua en el suelo, de modo de mantener el equilibrio dinámico que denomina ‘disponibilidad hídrica’.

“En lo fundamental, lo que aún falta es un sistema de toma de decisiones basado en la información obtenida con los sensores, de modo de optimizar el régimen de riego de los cultivos. Hoy el punto débil tecnológico está en los sistemas de inteligencia artificial. Necesitamos que sean capaces de tomar decisiones acertadas utilizando automáticamente la información de los sensores”, señala Gurovich.

Tipos de tecnologías para monitorear el estado hídrico de las plantas

Gurovich divide los sensores que miden parámetros de planta en dos categorías: los sensores que realizan determinaciones periódicas (mediciones puntuales realizadas cada cierto tiempo) y los sensores que permiten mediciones en tiempo real. En el primer grupo están los que miden el espectro electromagnético, la conductancia estomática, la asimilación de CO₂ y aquellos que miden el índice de área foliar. En el segundo grupo, en tanto, están los dendrómetros, los sensores de grosor de hoja, los de potencial hídrico xilemático, la termografía infrarroja, la reflectancia de la hoja, el flujo de savia y los sensores que miden las diferencias de potencial eléctrico.

Dendrómetros electromecánicos de alta sensibilidad y sensores de crecimiento de fruto

“Son unas de las herramientas más importantes”. Aunque también existen los dendrómetros mecánicos de lectura in situ, Gurovich se refiere a los electrónicos. Estos permiten medir las fluctuaciones en el diámetro de tronco y existen dispositivos equivalentes que son capaces de medir las variaciones –diarias y estacionales– en el diámetro de los frutos en la planta. El rango de estos últimos va desde sandías hasta cerezas o bayas de uva. Entre los dendrómetros existen aparatos de todo tipo en cuanto a su eficiencia y precisión.

Con esta técnica de fitomonitoreo se generan gráficos en tiempo real, de los que se obtiene la tendencia de la humedad del suelo, junto a la tendencia de crecimiento del fruto y del tronco, datos que se pueden cruzar con la Evapotranspiración (ET) expresada como déficit de presión de vapor (signo negativo). En el gráfico, las líneas punteadas indican las tendencias, en tanto que también se pueden apreciar las fluctuaciones día-noche, “las que forman parte de un lenguaje que nos comunica con las plantas y que nos permite determinar –en cada momento– el estatus hídrico preciso de un cultivo. El fitomonitoreo permite conocer las magnitudes de las fluctuaciones y la tendencia en el tiempo del estado hídrico del cultivo gracias a la interpretación de los valores peak –altos y bajos– de las curvas”, señala Gurovich.

En la figura 1 se aprecia el crecimiento de baya de uva de mesa en relación con la ET, y no sólo el crecimiento acumulado a lo largo del día si no que también las fluctuaciones del diámetro entre el día y la noche, lo que se relaciona directamente con la disponibilidad hídrica de la planta. Al mismo tiempo y en un mismo gráfico se puede observar –en tiempo real– la variación de humedad del suelo, la fluctuación y variación del diámetro de la fruta, la fluctuación y variación del diámetro de tronco y la ET.

Medición de flujo de savia

La medición de flujo de savia es otra tecnología de sensores que se desarrolló en forma espectacular durante la pasada década. “Por un tiempo se detuvo el desarrollo de esta tecnología pero en la actualidad, con nuevos avances, se volvió a reactivar”, afirma el investigador.

Varios de estos sensores miden el flujo de savia por medio de la detección de variaciones térmicas. Es decir, detectan pulsos de calor o diferencias de temperatura entre dos puntos cercanos del flujo de savia. “Es un pulso de calor muy pequeño, un par de grados solamente, pero que conocido el diámetro del tronco permite determinar la velocidad del flujo de savia. Luego, comparando plantas en condiciones con más o menos agua en el suelo se puede determinar si el cultivo está con un flujo de savia adecuado o no y por lo tanto con adecuada disponibilidad de agua”, señala.

En la figura 2 se aprecia la información combinada sobre máximos y mínimos del crecimiento de tronco (MXTD y MNTD), con la información del flujo de savia (SF). “Utilizando ambos datos se puede determinar con mucha precisión y en forma cuantitativa cuál es la disponibilidad de agua del cultivo. Hay muchos trabajos publicados sobre este tema”, explica Gurovich.

Termometría de diferencial infrarrojo

La termometría infrarroja (el hoy famoso termómetro que mide temperatura a distancia) al mismo tiempo mide la temperatura del aire y la temperatura de la hoja. Es un muy buen indicador del coeficiente de estrés hídrico del cultivo ya que la temperatura está directamente relacionada con el agua disponible para la planta. “Cuando la disponibilidad de agua es limitada se cierran algunos estomas de la hoja y como resultado la temperatura de la hoja es más alta que la temperatura del aire. En cambio, cuando están abiertos todos los estomas, porque la disponibilidad de agua es adecuada, se observa que la temperatura de la hoja es menor que la del aire. Esto es algo que hoy en día se puede determinar y en la actualidad el valor de estos termómetros infrarrojos es de cerca de US$100. Estos equipos son portátiles (manuales) y bastante precisos”, señala el científico.

Existen otros termómetros diferenciales que permiten lecturas en tiempo real. Se instalan sobre la hoja ya que son muy delgados en relación a la envergadura de la hoja y no la afectan en lo relativo a radiación o intercambio gaseoso, y permite medir la temperatura foliar de forma continua.

“Hay gran cantidad de trabajos, afirma el expositor, en que se han utilizado estos instrumentos con mucho éxito. Es decir con disminuciones importantes en el consumo de agua e importantes aumentos en los rendimientos del cultivo”.

Medidor del grosor de la hoja

“El medidor del grosor de la hoja es un sensor muy interesante, que hoy está disponible en el mercado, pero que no ha logrado probar su utilidad en todas las especies frutales”, advierte Gurovich.

El grosor de la hoja es un parámetro que se modifica en base a pequeñísimos cambios en la disponibilidad de agua para la planta. Este sensor, que lleva varios años de desarrollo, ya está siendo comercializado en el mercado.

En la foto de corte de hoja se observa la forma en que se compacta y cuáles son las células que se contraen, de manera que se pueden correlacionar con el estatus hídrico de la planta.

Microelectrodos para medir potencial eléctrico

Los microelectrodos permiten determinar el potencial eléctrico al interior de la planta y se han transformado en una herramienta importante en el último tiempo. “Es una de las investigaciones que estamos realizando, explica Gurovich. Diseñamos un sensor para determinar el potencial eléctrico pero aún manteniendo las plantas con algún nivel de aislamiento eléctrico mediante una Jaula Faraday. Sin embargo, ya se ha visto que también se puede en el campo hacer sin jaula. Asistido por un datalogger nos permite conocer la diferencia de potencial entre distintos puntos de la planta”.

En el esquema se aprecia un sensor instalado a 25 cm de la raíz y otro a 85 cm, dentro del dosel. Esta configuración permite determinar las variaciones del potencial eléctrico. Las curvas que se generan indican la fluctuación, ya sea diaria –por efecto de la luz– o por efecto de la disponibilidad de agua (riego). Modificaciones del orden del 1% en el contenido de agua en el suelo provocan impulsos eléctricos detectables que se pueden relacionar con la disponibilidad de agua en el suelo.

“Este tipo de sensores eléctricos también los estamos utilizando para saber cuándo la planta empieza su actividad fotosintética. En un manzano sin brotar pudimos determinar el comienzo de la brotación 72 horas antes de que se observara la primera punta verde. Pudimos detectar una oscilación del flujo eléctrico dentro de la planta y en la medida en que el árbol brotaba más y más, fuimos obteniendo mucha más información, tanto de los peaks eléctricos –producto de la curva de crecimiento de la planta– como de las fluctuaciones día noche”.

La reflectancia de la hoja

Es una tecnología a distancia en la que se puede medir desde torres sobre el huerto o desde aviones. Permite hacer imaginería con la reflexión de luz y comparar el patrón de reflexión de luz de un huerto en buen estado con otro que no mantiene las mismas características. “Con esta tecnología se podría determinar si al huerto le falta nitrógeno, si está sobre regado o si tiene daños de otro tipo. Debido a la disminución de costos se espera que esta tecnología se desarrolle de forma importante”, afirma el investigador.

Esta tecnología se basa en la reflectancia. Un rayo de luz choca contra la hoja y rebota con una longitud de onda distinta (cambia su longitud de onda), desde lo que se infiere el estado hídrico de la planta. Se ha desarrollado un método de reflectancia en que se mide una longitud de onda determinada y se establece un contenido de agua que se relaciona con los cambios de esa determinada longitud de onda. “Aún se está estudiando, pero probablemente va a ser una longitud de onda específica para cada especie o tipo de cultivo”.

Los minirizotrones

Es también una tecnología desarrollada en el último tiempo. En el campo, en general, sólo se hacen extrapolaciones del crecimiento de las raíces en base a la observación del desarrollo aéreo de las plantas, ya que es complicado y muy destructivo excavar calicatas. Pero ahora existen los minirizotrones, aparatos que introducidos en la rizósfera a través de un tubo transparente, mediante una cámara digital toma fotos subterráneas de las raíces de forma continua, lo que hace posible medir la velocidad de crecimiento de las raíces, en tiempo real y de forma muy precisa. “Con esta tecnología también se puede conocer la disponibilidad de agua de forma espectacular, según se ha comprobado en los muchos trabajos realizados”.

Toda esta tecnología, según Luis Gurovich, ya está disponible. “Y también están disponibles los ‘controladores de riego inteligentes’, los que se han instalado en muchos sistemas de riego y que incluso se pueden autoprogramar con la información que reciben del campo, definiendo parámetros tales como duración del riego y oportunidad de riego. El problema es que en muchas partes del mundo sólo se utilizan para encender y apagar los equipos de riego”. Luis Gurovich recomienda utilizar uno o dos tipos de sensores, instalados en plantas y sectores representativos del huerto, de modo de poder contrastar la información obtenida. Además precisa que lo importante no es el dato puntual que se pueda obtener de cada sensor si no que las decisiones de riego deben obedecer a la tendencia, ya que si bien puede haber diferencias entre plantas individuales, el huerto completo seguirá una tendencia.