Los investigadores han desarrollado un nuevo sistema de imágenes diseñado para monitorear la salud de los cultivos en el campo o en el invernadero. La nueva tecnología podría algún día ahorrarles a los agricultores mucho dinero y tiempo al habilitar equipos agrícolas inteligentes que automáticamente proporcionan agua o nutrientes a las plantasLos primeros signos de angustia. Con un mayor desarrollo, el sistema tiene el potencial de ser utilizado a bordo de vehículos aéreos no tripulados para controlar los cultivos de forma remota.
El sistema de imágenes detecta la fluorescencia emitida por la clorofila, un pigmento que le da a las plantas su color verde y es esencial para absorber la luz solar que las plantas usan para crear energía a través de la fotosíntesis. El monitoreo de la clorofila y cómo se realiza la fotosíntesis en una planta proporciona información sobre la salud ycrecimiento de las plantas.
en el diario The Optical Society óptica aplicada , los investigadores dirigidos por Xu Liu de la Universidad de Zhejiang en China detallan su nuevo sistema de imágenes de cultivos. Puede obtener imágenes de un área de 45 por 34 centímetros, aproximadamente cuatro veces más grande que las imágenes de clorofila disponibles comercialmente.
"La mayoría de los instrumentos utilizados para las imágenes de fluorescencia de clorofila solo son adecuados para uso en laboratorio, pero queremos desarrollar un sistema que pueda monitorear la salud de los cultivos en un campo o invernadero", dijo Haifeng Li, miembro del grupo de investigación ".el área de detección de nuestro generador de imágenes de cultivos nos acerca a ese objetivo "
Además de ayudar a los agricultores a verificar la salud de los cultivos, el nuevo sistema será útil para estudiar cómo responden las plantas a los cambios en las condiciones de crecimiento y para el fenotipado de alto rendimiento, un método automatizado utilizado en la investigación y el desarrollo de cultivos para analizar cómo las modificaciones genéticas afectan la plantacaracterísticas como el tamaño de la hoja o la resistencia a la sequía en una gran cantidad de plantas. La técnica también podría modificarse para la microscopía, lo que permite obtener imágenes de la fotosíntesis dentro de las células de la planta.
"Las imágenes de fluorescencia de clorofila se han usado ampliamente en la investigación académica", dijo Li. "Nuestro sistema permitirá que esta técnica vaya más allá del laboratorio, donde puede usarse para desarrollar y estudiar cultivos con mayor rendimiento, por ejemplo".
Más datos proporcionan una mejor imagen
El área de imagen limitada de los generadores de imágenes de fluorescencia de clorofila disponibles en el mercado restringe estos instrumentos para obtener imágenes, como máximo, una o dos plántulas a la vez. De hecho, algunos generadores de imágenes solo capturan la fluorescencia de unas pocas hojas a la vez. Debido a que la fotosíntesis puede variar deplanta a planta e incluso de hoja a hoja, tendrían que adquirirse muchas imágenes para obtener una imagen del crecimiento general del cultivo.
En una imagen, el nuevo generador de imágenes de cultivos puede capturar la fluorescencia de siete u ocho plántulas, dependiendo de su tamaño. Estas plantas adicionales proporcionan datos suficientes para obtener una imagen real de la salud de los cultivos de una sola imagen. Los investigadores también incorporaron un mecanismo de escaneoeso aumenta el área de imagen a 2 metros de ancho.
"Al adquirir una gran cantidad de datos, nuestro sistema puede reducir significativamente el error involucrado en el análisis del estado fisiológico de un cultivo y la eficiencia de monitoreo de las condiciones de cultivo, sin requerir muestras repetidas", dijo Li.
iluminación de área grande
La detección de fluorescencia de clorofila requiere que el pigmento se ilumine con luz que excite las moléculas en la clorofila, haciendo que emitan luz. Los investigadores utilizaron 16 módulos de iluminación que tenían un LED de alta potencia para crear esta luz de excitación.
Para cada módulo de iluminación, los investigadores diseñaron una serie de lentes y componentes ópticos que crearon un área de iluminación rectangular a través de un proceso llamado remodelación puntual. La luz de cada módulo se enfocó en el centro del área de imagen y se superpuso para crear un efecto fuerte y uniformeEncendiendo.
"El área de imágenes de 45 por 34 centímetros es la más grande disponible para este tipo de sistema de imágenes", dijo Li. "Nuestro instrumento utiliza únicamente la remodelación de puntos de iluminación LED para lograr una iluminación uniforme en toda el área de imágenes y para garantizar que la mayoríade la energía de la luz se utiliza para la iluminación y no se desperdicia "
Los investigadores probaron el nuevo dispositivo al usarlo para obtener imágenes de plántulas de pepino cultivadas en condiciones estresantes que implicaban deficiencia de agua o nitrógeno. En ambos casos, el instrumento mostró cambios en la fluorescencia de clorofila que se correspondieron con la disminución de la salud de las plantas con el tiempo.
Los investigadores ahora están trabajando para aumentar la utilización de la energía de la luz del sistema haciendo mejoras en las técnicas de fabricación, como la incorporación de recubrimientos de lentes, utilizados para fabricar los componentes ópticos. También quieren reducir el peso y el volumen de la cámara para que sea más móvily más práctico para usar en el campo y los invernaderos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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