Tecnología láser y sus beneficios en la agricultura

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Una de las principales características de la agricultura moderna es que cada vez se ha vuelto más sofisticada y precisa, gracias al uso de las últimas tecnologías disponibles, como es el caso de la tecnología láser.

Pero cabría preguntarnos, ¿cómo se usa esta tecnología en la agricultura? Cuando escuchamos hablar sobre el láser, pensamos en películas de ciencia ficción, en pistolas lanzando rayos rojos, y demás cosas por el estilo, pero en la agricultura jamás.

Sin embargo, hoy en día sí podemos hablar de tecnología láser en agricultura, como un conjunto.

Precisamente en este artículo analizaremos sus aplicaciones más conocidas:

1. Bioestimulación con láser

2. Nivelación de terrenos para cultivos con láser

3. Momentos de cosecha con tecnología láser

Bioestimulación con láser

Uno de los grandes avances en el uso del láser en la agricultura lo constituye, sin lugar a dudas, la Bioestimulación, la cual puede ser aplicada en semillas y plantas, con el objetivo de mejorar su desarrollo, sus niveles de resistencia, así como la calidad de los cultivos.

De acuerdo con investigaciones recientes realizadas por un grupo de científicos en México, se reveló que la bioestimulación, tiene la virtud de beneficiar las siembras afectadas por sequías, exceso de frío y contaminación por el efecto de metales como el aluminio, los rayos ultravioleta y una alta salinidad. En general, favorece el desarrollo de cultivos en condiciones adversas.

Las investigaciones fueron desarrolladas por el Departamento de física del Cinvestav (Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional) de México, en combinación con expertos de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Nacional, Universidad Autónoma de Zacatecas, entre otras instituciones tanto nacionales como extranjeras.

Dentro de las novedades de las investigaciones, se dirigieron esfuerzos en la caracterización de las semillas, buscando saber su espectro de absorción óptico, trabajando con longitudes de ondas de diversos colores para determinar a qué longitud absorben más o menos luz.

Igualmente, las investigaciones arrojaron resultados, sobre los niveles de penetración del láser, para conocer si se da en la superficie o llega hasta el germen.

Se trabajó en los procesos de análisis,con muestras de varios productos como trigo, frijol, tomate y lechuga, haciendo uso de un equipo de laboratorio especializado llamado espectómetro fotoacústico.

Una vez recaudados los datos, se generan los referentes que servirán de guía para así determinar con precisión los niveles de dosificación y los intervalos óptimos de irradiación, dependiendo de cada caso.

Desde la década de los 60 se han venido haciendo experimentos con radiaciones sobre muchos cultivos, principalmente el trigo. En un principio se usaban láseres de rubí, argón, neodimio y dióxido de carbono.


Imagen cortesía de laboratoryequipment.com

Hoy en día, los científicos disponen de diodos láser, los cuales son altamente eficientes y una tecnología mucho más económica que las anteriores.

La intensidad de las irradiaciones, medidas como miliwatts, así como los períodos de exposición, que van de o.1 hasta 10,800 segundos, varían por varios factores. Por un lado el tipo de láser usado y por el otro el tipo de planta a ser tratada.

El planteamiento de los expertos en la materia es encontrar las vías para aplicar estas tecnologías a escala industrial para aumentar la producción de alimentos y el rendimiento de los cultivos, buscando con eso afrontar el cambio climático, así como el incremento de la población a nivel mundial.

Por otro lado todo, esto puede lograrse de modo económico y sostenible en el tiempo, en tanto se reduciría considerablemente el uso de plaguicidas químicos, lo cual quedó registrado en documentos científicos sobre la Bioestimulación láser en semillas y plantas.

Estamos hablando de que, una de las grandes ventajas de la tecnología láser en la agricultura redunda en la preservación del medio ambiente, algo verdaderamente importante.

Los científicos involucrados en los estudios consideran que se deben seguir estudiado a profundidad los efectos de la Bioestimulación láser, tanto a nivel micro como a nivel macro, en semillas, para determinar los parámetros exactos de irradiación que generen efectos positivos y favorables en estas.

Las irradiaciones con la Bioestimulación láser se aplican en baja intensidad; esto se debe a que se han observado casos donde las irradiaciones son más intensas durante mayor tiempo de exposición, pudiendo presentarse alteraciones genéticas en las plantas.

Sin embargo, los científicos afirman que el láser no tiene capacidad ionizante, es decir, que es incapaz de producir alteraciones en los balances químicos de las moléculas de las plantas.

Los científicos trabajan arduamente en desarrollar diversas fuentes de láser controladas para hacer estos experimentos, con los que buscan obtener las combinaciones precisas de intensidad, potencia, longitud de onda, irradiación y tiempos de exposición a la luz, de acuerdo a cada tipo de semilla.

En México esto es algo muy novedoso y reciente, en comparación con otros países donde ya existen métodos muy desarrollados de tecnología láser en agricultura, como Rusia, China o Japón. De hecho, aún está en una fase experimental, pero muy pronto se podrá acceder a estos avances, con irradiadores portátiles, en beneficio del desarrollo agrícola del país.

Nivelación de terrenos para cultivos con láser

La labor de nivelar los terrenos agrícolas es de mucha importancia, de cara al inicio de las labores de cultivo.

Los avances tecnológicos hoy en día ofrecen la posibilidad de llevar a cabo este trabajo de modo más preciso para aprovechar al máximo la geografía de los suelos por medio de dispositivos con esta tecnología, que permiten hacer nivelaciones altamente optimizadas.

La gran utilidad en el uso de estos dispositivos es que las labores de nivelación dejan de depender exclusivamente del tractorista, quien a pesar del mayor de sus esfuerzos no puede ver con exactitud el nivel del terreno para llevarlo al punto necesario. De hecho, pasa que muchas veces se desnivelan los suelos, en lugar de nivelarlos.

Pero ya eso es pasado: ahora, con el uso del láser, es posible nivelar todo el terreno, simplemente siguiendo las instrucciones del apuntador, que va indicando dónde trabajar y con qué intensidad. Ahora el conductor del tractor sólo se ocupa de conducir.

Otro gran aporte al desarrollo agrícola lo constituye el que las nivelaciones de terrenos hechas con tecnología láser son de larga duración. Estamos hablando de que duran alrededor de 10 años o más sin necesidad de rehabilitaciones.

Cuando se comenzó a usar estas tecnologías, hace alrededor de 20 años, se pensaba que lo máximo que durarían los terrenos sin necesidad de ser nivelados nuevamente serían unos 5 años. Pero la práctica ha demostrado que los terrenos permanecen perfectamente nivelados por más de 10 años, y sin requerir de retoques, que es todavía mejor.

Aprende un poco más sobre el proceso de nivelación del terreno con láser haciendo clic en la siguiente imagen:

Nivelación del terreno con tecnología láser

Foto cortesía de laverderevolucionblog.wordpress.com

Ventajas de la nivelación de terrenos con láser

1. Disminución en el consumo de agua de riego. Al estar perfectamente nivelado el suelo, se nota una reducción significativa en las cantidades de agua para irrigación.

2. Se disminuye la cantidad de “muros” en las plantaciones, lo que repercute en la disminución de costos y un aumento del área de cultivo de alrededor del 8%.

3. Los efectos negativos generados por la erosión desaparecen, por lo que se consigue una buena conservación del suelo, así como la optimización en el aprovechamiento de los fertilizantes.

4. Los mecanismos para la siembra directa se facilitan enormemente, así como el uso de trasplantadoras y cosechadoras, dada la reducción de los “muros”.

5. Incremento de la producción, como efecto de la disposición de grandes rectángulos de cultivos.

6. Se logra un crecimiento uniforme de las plantaciones, dado el aprovechamiento en iguales partes del terreno, de los nutrientes y de los fertilizantes, lo que garantiza una producción abundante a lo largo de toda la superficie plantada.

Momentos de cosecha con tecnología láser

Dentro de los avances más recientes y significativos en el tema nos encontramos investigaciones en el campo de la detección del punto exacto para cosechar los frutos, lo que se conoce popularmente, como punto de maduración, que permite desde el conocimiento de los así llamados frutos “climatéricos”, determinar cuando están listas las bananas, manzanas, peras y tomates, aprovechando el conocimiento de cuál es el mejor momento de calidad, a nivel de sabor y textura.

Dichas investigaciones son desarrolladas desde hace poco tiempo por científicos de la Universidad de San José en el Líbano, y la Universidad de Bretaña Occidental de Brest en Francia, todo lo cual está publicado en la revista científica Applied Optics, que maneja The Optical Society (OSA).

Se trata de programas en pleno desarrollo, cuyos resultados arrojarán interesantes resultados, con sus posibilidades de implementación agrícolas. El mismo está basado en la así llamada tecnología láser biospeckle, la cual tiene la capacidad de detectar el punto de apogeo exacto en los frutos climatéricos.

De acuerdo a los científicos todo gira en torno a la importancia de ese apogeo en los frutos climatéricos.

Ellos clasifican los frutos en climatéricos y no climatéricos. Los frutos climatéricos pueden continuar su maduración, después de ser separados del árbol o planta de origen, por lo que estos frutos emiten etileno y viven ese proceso conocido como apogeo climatérico, llegando a un nivel máximo de emisión de etileno, que indica el momento de madurez. En ese punto los frutos están más expuestos al ataque de hongos, o se deterioran progresivamente, debido a la muerte de las células.

Los equipos usados en los experimentos fueron increíblemente sencillos, una luz coherente, el rayo láser, algunos polarizadores, y unas placas de cuarto de onda, para ayudar en la generación de las diferentes polarizaciones con sus correspondientes incidencias, y una cámara digital para registrar en video el patrón de speckle.

Los experimentos de la actividad de biospeckle fueron realizados usando la iluminación con luz coherente, sobre un medio biológico, en este caso se usaron lotes de manzanas Golden, unas fueron colocadas a baja temperatura, mientras que el otro lote a temperatura ambiente.

Pero en sí ¿cómo funciona esto?

La luz láser tiene la capacidad de interactuar con cualquier medio, para lo cual se pueden usar diferentes vías como la absorción, la reflexión y la dispersión.

Cuando los fotones se dispersan por el medio, son interceptados por el campo de luz incidente, creándose un patrón speckle. Este patrón cual se manifiesta como un grupo de puntos resplandecientes y oscuros que se llaman granos speckle, y le dan forma al patrón. Cuando el medio es biológico, lo que se traduce como actividad celular, el patrón speckle mostrará cambios en el tiempo.

Cuando se obtienen los patrones speckle, estos a su vez son interrelacionados con la referencia estándar, la cual se basa en las emisiones de etileno emitidas y obtenidas mediante otros análisis. Todo esto valida al biospeckle como método no invasivo e inocuo para la actividad celular de los frutos, cuyo único objetivo es determinar los niveles de emisión de etileno para así detectar el momento máximo de su apogeo, traducido como la maduración plena del fruto.

El objetivo último de estas investigaciones es desarrollar herramientas portátiles de uso para los agricultores, las cuales permitirán evaluar, desde el interior de las frutas, el momento exacto de madurez, para así cosechar en el tiempo preciso, aprovechando al máximo el apogeo de los cultivos.

La agricultura de mañana, ¡Hoy!

Ya sabes que utilizar tecnologías en el campo puede resultar altamente beneficioso y rentable.

Antes, en este artículo, revisamos los tipos de tecnología que se usan en el agro y los principales motivos por los que deberías considerar su implementación.

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Sin embargo, cuando la producción se incrementa y las labores hacen lo propio, se necesita tener el control no solamente del área de producción, sino también de la administración y las finanzas agrícolas en un solo lugar.

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Conclusión

Como pudimos apreciar, aunque suene un poco futurista, son cosas que están sucediendo; la tecnología láser en la agricultura es un hecho. Vimos cómo se pueden nivelar los terrenos, ayudar en el rendimiento de semillas y plantas, así como detectar sin afectar los frutos, el momento preciso para cosecharlos.

También existen otros usos, como por ejemplo, en conjunto con drones y tecnología GPS:

Para concluir debemos agregar que esto apenas está comenzando, ya que las investigaciones sobre la tecnología láser y sus aplicaciones en la agricultura son bastante recientes.

En los próximos años es mucho lo que está por verse, y lo mejor de todo es que nuestro país está pendiente de sumarse a estas iniciativas de vanguardia, entendiendo que ahora la agricultura es una labor de gran alcance, lo que implica la incorporación de tecnologías de punta.