Investigadores de la Universidad de Nanjing han demostrado la eficacia de espectrómetros de bajo coste en la obtención de fluorescencia de clorofila inducida por el sol (SIF, por sus siglas en inglés), una señal crucial que las plantas emiten durante la fotosíntesis y que sirve como indicador de la salud y productividad vegetal. Este avance representa un paso hacia la democratización del monitoreo de ecosistemas y la agricultura, utilizando tecnologías accesibles y económicas.
El estudio fue publicado en el Journal of Remote Sensing el 18 de diciembre de 2024. Las plantas, al absorber luz solar, utilizan la mayor parte de esta energía para fotosintetizar; sin embargo, parte de la energía excedente se libera en forma de calor y como un resplandor rojo, conocido como SIF. Este indicador directo y no invasivo proporciona valiosos conocimientos sobre la salud de los ecosistemas, la productividad y las respuestas a los cambios ambientales.
No obstante, la obtención de SIF no es un proceso sencillo ni económico. Generalmente, se requieren espectrómetros de alta gama que, aunque precisos, son costosos y difíciles de mantener, lo que limita su implementación en el campo. «Nuestro objetivo era determinar si los espectrómetros de bajo coste podían funcionar como herramientas viables para observaciones de SIF en tierra», afirmó Lei Pei, investigador en el Instituto Internacional de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad de Nanjing y autor principal del estudio.
Eficiencia en el monitoreo agrícola
Para llevar a cabo esta evaluación, el equipo comparó el rendimiento de un espectrómetro de alta gama con un modelo más económico en dos sitios agrícolas en China, donde se cultivaban trigo y arroz. Se analizaron las capacidades de ambos espectrómetros para medir SIF, rastrear la productividad de los cultivos (producción primaria bruta o GPP) e identificar las etapas clave de crecimiento.
Los resultados mostraron que, aunque existían diferencias en la magnitud de los valores de SIF obtenidos, ambos tipos de espectrómetros presentaron tendencias y sensibilidades similares. El espectrómetro de bajo coste logró correlaciones superiores al 90% con errores mínimos. En particular, demostró ser eficaz en el monitoreo del trigo, registrando la productividad y las etapas de crecimiento con una diferencia promedio de tan solo 2.5 días en comparación con el modelo más caro.
Estos hallazgos sugieren que los espectrómetros de bajo coste pueden satisfacer ciertas necesidades para observaciones de SIF en el campo, marcando un avance significativo en la investigación de SIF terrestre. Además, apoyan el establecimiento de sistemas de observación más eficientes y asequibles, facilitando el monitoreo de ecosistemas y la agricultura a gran escala.
Los investigadores planean seguir perfeccionando la precisión de las mediciones de SIF obtenidas a partir de espectrómetros de bajo coste, explorando factores adicionales que podrían influir en su rendimiento. «Nuestro objetivo final es desarrollar un marco integral que demuestre la fiabilidad de estos instrumentos en el apoyo a las misiones de observación de SIF in situ, ampliando así el acceso a esta importante área de investigación», concluyó Pei.
Más información: Lei Pei et al, Evaluating the Capability of Low-Configuration Spectrometers to Retrieve Far-Red Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence and Its Application for Identifying Crop Growth Stages, Journal of Remote Sensing (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0369
