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Toma de imágenes aéreas con nueva plataforma de teledetección

March 6, 2013

Con financiamiento de los CRP MAÍZ y TRIGO, el Programa Global de Agricultura de Conservación adquirió un sistema de teledetección equipado con dos cámaras, una multiespectral y una de imagen térmica, software y accesorios que permiten el procesamiento semiautomático de imágenes. Las cámaras fueron entregadas en febrero por el señor Pablo J. Zarco-Tejada, director del laboratorio de teledetección QuantaLab, del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en Córdoba, España. Zarco-Tejada y tres técnicos pasaron varios días en Ciudad Obregón capacitando a un piloto y a personal del CIMMYT en el uso del equipo.

Imagen de color falso tomada el 15 de febrero 2013 en la estación del CIMMYT en Obregón con la cámara multiespectral a 1 metro de resolución. El color rojo corresponde a las parcelas parcelas con vegetación densa.

Imagen de color falso tomada el 15 de febrero 2013 en la estación del CIMMYT en Obregón con la cámara multiespectral a 1 metro de resolución. El color rojo corresponde a las parcelas parcelas con vegetación densa.

Esta imagen de la estación se tomó con la cámara térmica a 2 metros de resolución, el 14 de febrero. Las parcelas con buen riego (más fría) son las de color azul; aquellas con estrés hídrido aparecen en verde y rojo. El color amarillo indica que en los caminos y la superficies sin sembrar hay aumento de temperatura.

Esta imagen de la estación se tomó con la cámara térmica a 2 metros de resolución, el 14 de febrero. Las parcelas con buen riego (más fría) son las de color azul; aquellas con estrés hídrido aparecen en verde y rojo. El color amarillo indica que en los caminos y la superficies sin sembrar hay aumento de temperatura.

Con la cámara de imagen términa se mide la temperatura del dosel (follaje), que es un indicador de estrés hídrico en las plantas. Cuando las plantas no están bien hidratadas, cierran sus estomas para evitar pérdidas de agua por transpiración, lo cual aumenta la temperatura de la vegetación porque hay menos enfriamiento por evaporación.En consecuencia, las diferencias de temperatura entre plantas con buen riego y plantas con estrés hídrico son la clave para detectar con precisión este problema en las primeras etapas de crecimiento. El equipo nuevo será utilizado por MasAgro para medir los efectos de la labranza en la eficiencia en el uso del agua por parte de las plantas, y también permitirá al CIMMYT crear un instrumento de diagnóstico basado en el índice de estrés hídrico de cultivos (IEHC), para ayudar a los agricultores a determinar el tiempo propicio para aplicar riego al trigo en el Valle del Yaqui, México. Una vez validado, el IEHC podría ayudar también a determinar el mejor momento para regar las parcelas en la estación experimental.

La cámara multiespectral mide la reflexión de la luz en rangos de verde, rojo y cercano al infrarrojo. Aunque el dosel denso de una planta puede absorber más del 95% de la luz en un rango visible (violeta a rojo), gran parte de la luz que refleja se encuentra en un rango cercano al infrarrojo. Los datos de la reflexión de la luz en rangos visibles y cercanos al infrarrojo ayudan a estimar la cobertura vegetal y el índice del área foliar, dos parámetros que normalmente están correlacionados con la biomasa y el rendimiento. La cámara tiene dos canales de espectro en la región donde el color rojo se va difuminando (entre los rangos del rojo y cercano al rojo) y con ellos se puede estimar el contenido de clorofila (o verdor) en las plantas. El contenido de clorofila está muy relacionado con la cantidad de nitrógeno que hay en el suelo para las plantas, pero resulta útil también para detectar otras deficiencias de nutrientes. Además, el hecho de que se puedan hacer mediciones desde un avión —como un “Greenseeker volador”— será de gran ayuda para que los investigadores diagnostiquen la cantidad de nitrógeno que las plantas necesitan y así optimizar los rendimientos en alrededor de 1,000 hectáreas, en aproximadamente 1 hora y con una resolución de casi 4 metros.

Dentro de unas semanas se agregará al sistema una cámara híperespectral. Esta cámara, que alcanza entre 400- 1,000 nanómetros, tiene la capacidad de captar 320 bandas de espectro y se podrán capturar imágenes de alta resolución de hasta 0.20 metros. Se utilizará para estudiar el potencial de los sensores multi- e híperespectrales que se montarán en un avión para hacer diagnósticos de las necesidades de nitrógeno de las plantas y emitir recomendaciones para mejorar la calidad del trigo (alto contenido de proteína, bajo porcentaje de panza blanca, etc.). Con el sensor hiperespectral también se detectarán otros factores desfavorables en el desarrollo de las plantas, utilizando otros índices de vegetación de banda angosta relacionados con la eficiencia en el uso de la luz, como los indicadores fotoquímicos y la cuantificación de la fluorescencia de la clorofila en la fotosíntesis del dosel. Dado que todos los sensores pueden ser montados en el avión al mismo tiempo, quizá también se puedan hacer diagnósticos de riego y fertilizante nitrogenado en un solo vuelo. De ser así, los investigadores podrán crear instrumentos de diagnóstico y emitir recomendaciones para el manejo del nitrógeno y del agua de riego, con el propósito de aumentar la eficiencia en el uso de estos dos elementos.

Las dos cámaras, que ya están totalmente en operación, se utilizarán una vez a la semana en Obregón, hasta finales de abril, a una resolución de entre 0.20 y 0.40 metros, dependiendo de la altura a la que vuele el avión y de la cámara. Esto será suficiente para identificar parcelas individuales.

La colaboración entre el CIMMYT y QuantaLab-IAS-CSIC continuará porque habrá que calibrar la nueva cámara híperespectral y porque se harán otros estudios para obtener indicadores de estreses en las plantas, e identificar los mejores índices. Los datos que se obtengan sobre la temperatura del dosel, el indice diferencial de vegetación normalizado (NDVI) y otros índices de vegetación, se pondrán a disposición de los investigadores que los soliciten, a precio bajo. Las mediciones también podrían utilizarse en la investigación sobre fenotipeado, fisiología y agronomía.