Un termómetro visual para conocer la temperatura de los árboles desde el aire y a ras de suelo

La sequía es una de las principales preocupaciones del sector agrícola. La escasez de lluvia afecta a los cultivos y también al suelo. Investigadores del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) participan en un estudio que contrasta fotografías aéreas y directamente desde la tierra para cuantificar la cantidad de agua en ambas superficies y cómo afecta a su evolución. 

Autoría: Amalia Rodríguez / Fundación Descubre


Córdoba |
08 de noviembre de 2022

La temperatura corporal media de un ser humano oscila los 36º y cualquier variación indica la presencia de un proceso vírico u otra enfermedad. Con los árboles y las plantas sucede lo mismo. Su temperatura interna ronda los 21º, como apunta un estudio internacional, permitiendo hacer la fotosíntesis y realizar otras funciones necesarias para su supervivencia. Sin embargo, la escasez de agua y otros factores climáticos o sanitarios pueden aumentar o disminuir esos grados y afectar a su evolución.

Melocotonero

Uno de los melocotoneros estudiados en este trabajo.

En este sentido, ¿cómo sabe un agricultor si su plantación de frutales recibe el agua que realmente necesita y si el suelo en que el que va a cultivar reúne las condiciones óptimas para ello? Esta información resulta de gran utilidad en estos momentos en los que Andalucía atraviesa una etapa de sequía como consecuencia de las escasas lluvias de los últimos meses.

Precisamente para hacer un uso sostenible del agua y disponer de la última hora del estado del suelo y de los árboles, un equipo de científicos del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC), el Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CIDE-CSIC-UV-GV), el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC) y la Universidad de Melbourne en Australia ha desarrollado un sistema que emplea fotografías térmicas tomadas desde el aire y sobre el terreno para medir su temperatura. Además, facilita al agricultor un manejo del riego eficiente y un mayor conocimiento de las zonas más sensibles a la falta de agua en las que colocar sensores que alerten de esta situación.

Fotografías aéreas y terrestres

Victoria González Dugo, coautora del estudio.

Victoria González Dugo, coautora del estudio.

Con el fin de recabar estos datos térmicos, los expertos han tomado imágenes en zonas acotadas del suelo y del dosel vegetal, es decir, la capa de ramas y hojas formada por las copas de árboles que escanean la temperatura de ambas superficies.
En una escala de colores desde el azul al rojo, las fotografías, transferidas a un ordenador, registran los diferentes niveles de calor que acumula cada parte del árbol: desde las zonas más frías reflejadas en tonos azules y morados, hasta llegar a las partes donde se concentra más calor, que se muestran en tonos amarillos, naranjas y rojos.

Estas imágenes térmicas permiten evaluar la temperatura de cada uno de los árboles dentro de una parcela y también del suelo. “Este indicador está asociado al grado de estrés, de modo que cuanto mayor es la temperatura de un árbol, más estresado está”, explica a la Fundación Descubre la investigadora del Instituto de Agricultura Sostenible Victoria González Dugo, coautora del estudio.

Pruebas ‘de altura’

Juan Miguel Ramírez Cuesta, coautor del estudio.

Juan Miguel Ramírez Cuesta, coautor del estudio.

Durante el estudio, publicado en la revista Agricultural Water Management, realizaron un primer vuelo sobre un campo de melocotoneros para tomar imágenes en condiciones de riego abundante y un segundo tras unos días sin regar la zona. Lo hicieron con cámaras térmicas y multiespectrales instaladas a bordo de una avioneta. “Estos dispositivos disponen de sensores capaces de captar información en varias regiones del espectro de luz que permite calcular diferentes índices de vegetación relacionados con la salud y el bienestar de las plantas”, apunta el investigador del Centro de Investigación de la Desertificación Juan Miguel Ramírez-Cuesta, uno de los responsables de este trabajo.

En concreto, estas imágenes aéreas reflejan el funcionamiento de los estomas de las hojas, poros en la superficie de las plantas. “Cuando se estresa, el árbol no transpira y se calienta, y ese calor se refleja en las imágenes aéreas concentrado en las copas de los árboles y en las fotografías de las hojas tomadas en el suelo”, apunta Ramírez-Cuesta.

Ensayos desde el suelo

Sobre el terreno, midieron la cantidad de agua presente en las hojas con cámaras de presión. En concreto, realizaron los siguientes pasos:

1. Cubrieron la hoja de un árbol en una bolsa de aluminio.

2. Tras una hora sin contacto con el exterior, es decir, ni luz solar ni temperatura ambiente, le hicieron unos cortes.

3. Posteriormente, la introdujeron en esta cámara, donde aumentaron la presión hasta que el peciolo expulsó la primera gota de agua. Cuanta más presión haya que ejercer para provocar la exudación de agua, más estrés experimenta la hoja.

Los resultados del estudio corroboran la necesidad de combinar imágenes aéreas y terrestres para obtener un seguimiento óptimo, ya que revelaron que la información de las imágenes térmicas aéreas permite un seguimiento más preciso que las tomadas desde tierra. Sin embargo, el intercambio de gases de las hojas se captura mejor con las cámaras utilizadas sobre el terreno.

Estrategias de riego

Por otro lado, la información proporcionada por estas imágenes térmicas contribuye a detectar a qué zonas concretas de la parcela afecta más el estrés hídrico permitiendo establecer estrategias de riego más eficientes. “En base a ello, el agricultor podría decidir cuáles son los puntos más sensibles a la sequía y colocar ahí sensores que le sirvan de alerta de escasez de agua en el suelo.”, aclara Ramírez-Cuesta.

Imagen multiespectral de la finca, donde se observan los melocotoneros analizados en el estudio.

A modo de termómetro visual del campo, esta herramienta aplica ciencia y tecnología para conocer el grado de sequía y calor que puede soportar un árbol o un terreno y poner remedio antes de que la falta de agua de lluvia siga causando estragos en el campo andaluz.

Más información en #CienciaDirecta: Diseñan un sistema que combina imágenes térmicas aéreas y terrestres para estudiar la sequía en árboles


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