Diseño, construcción y evaluación de un fluorímetro y una cámara multiespectral para uso en agricultura y biología

Abstract

Para tomar decisiones inmediatas en agricultura, es necesario disponer de tecnologías para investigación y uso directo en campos de agricultores. Pero esas tecnologías para diagnóstico vegetal en campo no se han desarrollado en el país, o por su costo solo están disponibles para algunos cultivos de gran escala. Aunque en el caso de nuevas industrias agrícolas muy promisorias para el mercado nacional o de exportación, como la producción de aguacates, simplemente esas tecnologías no existen, dado el desconocimiento de la fisiología de maduración del fruto, lo que ocasiona grandes pérdidas por cosechas inoportunas. Esta tesis se desarrolló en cuatro capítulos que enfrentan al menos inicialmente esa falta de tecnologías portátiles, mediante una demostración general de la construcción evaluación y uso de instrumentos ópticos que generalmente son usados sólo en investigación, pero que se diseñaron, construyeron y evaluaron de una forma en que pueden ser usados fácilmente en el campo, bien sea para investigación agrobiológica o para apoyar la producción agrícola en general. El primer capítulo presenta algunas generalidades sobre el uso de tecnologías y oportunidades de tecnologías ópticas en nuestra agricultura. Aunque se presenta como ejemplo el caso de los aguacates, su uso e implementación podría extenderse a la mayoría de cultivos conocidos. El segundo capítulo muestra un experimento realizado con frutos de aguacate Hass y se explora su fluorescencia en relación con el estado de maduración. Esta sección motivó e inspiró en gran medida el desarrollo de los equipos que se describen en capítulos posteriores. El tercer capítulo describe la construcción y evaluación de un fluorímetro portátil orientado a la medición de clorofila, que podría ser aplicado al manejo de nutrientes como nitrógeno o la clasificación del estado fisiológico de frutos de aguacate Hass. El cuatro capítulo presenta la construcción de un sistema de imágenes multiespectrales de costo relativamente bajo, controlado por software y fácil de operar. En él se demuestra la construcción de modelos de crecimiento de microorganismos y plantas, la detección visual simple o cuantitativa de variaciones químicas superficiales en varios tipos de muestras, y en forma más precisa la estimación del contenido de nutrientes en muestras de hojas de crisantemos o de materia seca en frutos de aguacates Hass. Para cada instrumento se incluyen elementos mínimos de calibración, ajuste y ejemplos de uso. El uso de estos instrumentos en cada situación podría requerir ajustes o calibraciones especiales. Sin embargo, por la aplicación amplia que podrían tener, solo se presentan los ajustes más críticos y necesarios para los casos de estudio incluidos en la tesis. Finalmente se presentan en el anexo 4 otras actividades desarrolladas durante esta tesis, qué consistieron principalmente en la participación frecuente en eventos de divulgación del proyecto “Desarrollo Tecnológico Productivo y Comercial del Aguacate en el Departamento de Antioquia”, dirigidos a investigadores y agricultores de aguacate Hass, en los que se presentaron principios básicos, avances y uso de estos instrumentos. Adicionalmente se describen allí actividades de publicación realizadas paralelamente al desarrollo de este programa de maestría y que recogen buena parte de la experiencia acumulada e interacción con otros estudiantes del grupo de investigación Sistemas Simbióticos o del laboratorio de microbiología del suelo.