La agricultura es uno de los sectores estratégicos en España y uno de los que más está apostando por el uso de la tecnología, donde ya se pueden ver una variedad de sistemas capaces de realizar diferentes tareas en el campo. Por ejemplo, hay desde drones que detectan plagas con una precisión del 97% hasta un mecanismo láser que las elimina por sí mismo. Lo último en llegar es un invento que localiza los cultivos afectados por la sequía antes de que sea tarde. 

Cada año, la sequía se convierte en un problema más grave que ya afecta hasta a 55 millones de personas en todo el mundo. Incluso supone una importante amenaza para los animales y las plantas. Y es que estas últimas, al no recibir suficiente agua, no se pueden desarrollar adecuadamente y su producción disminuye; y la escasez de este bien tan preciado también puede afectar a la calidad de los cultivos, ya que las plantas se debilitan y son más susceptibles a plagas y enfermedades. 

Para evaluar la respuesta de las plantas a la sequía, un grupo de científicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU, por sus siglas en inglés) en Lituania ha desarrollado un nuevo y revolucionario invento que pretende cambiar la agricultura para siempre. Se trata de un dispositivo portátil experimental que utiliza ultrasonidos para detectar el estrés en sus fases más tempranas causado por la escasez de agua antes de que las plantas se marchiten, debilite y reduzcan su rendimiento. 

No daña las plantas

Este nuevo dispositivo se ha desarrollado en colaboración con científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España y, a diferencia de otros métodos existentes para medir el estrés causado por la sequía, destaca por no ser invasivo y por no dañar ninguna parte de la planta, ya que usa ultrasonidos sin contacto en una hoja sin cortar para realizar la medición, según explica la KTU en un comunicado.

También proporciona resultados al instante sobre el terreno, y no más tarde en un laboratorio. La nueva herramienta portátil fue ideada inicialmente para los viñedos, pero luego resultó ser aplicable a otras plantas. Y es que estos primeros son especialmente vulnerables a la sequía debido a su sistema radicular poco profundo y a su limitada capacidad para extraer agua del suelo. 

Los científicos detallan que los viñedos que sufren escasez de agua tienen rendimiento más bajos y la falta de este líquido altera la composición de la uva producida, pudiendo afectar a los niveles de azúcar y acidez, que determinan la calidad y el sabor del vino. "Nuestro dispositivo puede extraer propiedades mecánicas a partir de mediciones de ultrasonidos, lo que permite a los científicos analizar el estado fisiológico de las plantas", explica Linas Svilainis, profesor de la KTU y uno de los autores del invento.

El invento ideado por los científicos consta de dos transductores de ultrasonidos en forma de disco que se colocan frente a frente con un espacio entre ellos. Uno de éstos actúa como un altavoz que envía la señal, mientras que el otro la recibe como un micrófono. Y cualquier cosa que se interponga entre ellos modifica la señal. "A partir del cambio producido, podemos determinar las propiedades mecánicas de un objeto, en este caso, una hoja de planta", detalla Svilainis.

El dispositivo tiene el tamaño de la palma de una mano y genera ultrasonidos, recibe señales y transmite datos a un teléfono. De esta manera, cuando se introduce una hoja unida a la planta en el hueco entre los dos transductores de ultrasonidos, afecta a la señal, que ahora pasa a través de ella. Más concretamente, mide la frecuencia de resonancia, el grosor, la densidad y otras características. 

"Investigadores de España han demostrado que estas mediciones se correlacionan con parámetros que indican el estado fisiológico de la planta, a saber, el potencial hídrico y el contenido relativo de agua, que se utilizan para evaluar el estrés por sequía", explica el profesor de la KTU. A través de una aplicación para móviles, los agricultores pueden ver las coordenadas geográficas y fotografías, mapas de distribución y gráficos temporales de los rasgos de las plantas que se almacenan en un servidor basado en la nube. 

Por lo tanto, al analizar los datos de la señal, el software de un móvil conectado de forma inalámbrica puede determinar el potencial hídrico y el contenido relativo de agua de la planta. Dos parámetros que se usan tradicionalmente para evaluar el estrés por sequía. En el caso de detectar un nivel significativo, se puede activar el sistema de riego. Gracias a esta tecnología el agricultor también puede ahorrar agua, evitar daños en las raíces no regando en exceso. 

Mediciones precisas

Svilainis destaca en el comunicado que "la diferencia [con otros métodos] es que en lugar de, por ejemplo, ensartar un sensor de presión en el tronco de una planta, utilizamos una tecnología no invasiva y sin contacto. Además, es ligera, cómoda y los resultados se obtienen inmediatamente. Con otros dispositivos hay que cortar las hojas y llevarlas al laboratorio, lo que lleva tiempo, pero aquí podemos obtener los resultados directamente sobre el terreno".

El profesor de la KTU también señala que "hubo que trabajar mucho para poner en práctica una idea así y hacer posibles las mediciones sobre el terreno". Svilainis indica que, en lugar de usar termómetros tradicionales, que son demasiado lentos para detectar cambios instantáneos de temperatura, el estado del aire se mide utilizando el tiempo de retardo de las señales ultrasónicas que viajan entre los transductores. 

"Este retardo se utiliza para estimar la velocidad del sonido, que se correlaciona con la temperatura y la humedad del aire, y esto hace que las mediciones sean más precisas sin necesidad de sensores adicionales", explica el profesor. El dispositivo ya está completamente terminado y se ha presentado en diversas conferencias de expertos en biodiversidad. Incluso ha obtenido una patente lituana y los científicos han presentado una solicitud en la Oficina Europea de Patentes.

Los científicos explican igualmente en su comunicado que este invento está diseñado para utilizarse con hojas grandes, de más de 3 centímetros de diámetro; que son lo suficientemente planas como para cubrir completamente los transductores de ultrasonidos. Sin embargo, quieren seguir desarrollándolo para utilizarlo en más plantas, para el control de enfermedades o para materiales industriales.