Los nanosatélites mejoran la detección del nitrógeno en el maíz a principios de temporada

Para los productores de maíz, la decisión de cuándo y cuánto fertilizante de nitrógeno aplicar es un desafío perenne.

os científicos de la Universidad de Illinois han demostrado que los nanosatelites conocidos como CubeSats pueden detectar el estrés por nitrógeno a principios de la temporada, lo que potencialmente brinda a los agricultores la oportunidad de planificar aplicaciones de fertilizantes nitrogenados en la temporada y aliviar el estrés por nutrientes en los cultivos.

«Usando esta tecnología, posiblemente podamos ver el estrés de nitrógeno desde el principio, antes de la borla. Eso significa que los agricultores no tendrán que esperar hasta el final de la temporada para ver el impacto de sus decisiones de aplicación de nitrógeno», dice Kaiyu Guan, profesor asistente. en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales de la Universidad de Illinois, y profesor de Blue Waters en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación. También es investigador principal en un nuevo estudio publicado en el IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing .

Poder detectar y abordar los cambios en el estado de los nutrientes del cultivo en tiempo real es de vital importancia para evitar daños en períodos críticos y optimizar el rendimiento. En general, la tecnología satelital existente no puede lograr una alta resolución espacial y una alta frecuencia de revisión (con qué frecuencia un satélite determinado regresa al mismo lugar sobre la Tierra). Alternativamente, los drones pueden detectar el estado de los nutrientes en tiempo real, pero generalmente solo pueden cubrir áreas locales; por lo tanto, su utilidad es limitada en escala.

CubeSats cierra la brecha entre la tecnología satelital existente y los drones. Con más de 100 de los satélites relativamente pequeños actualmente en órbita, Guan dice: «Los CubeSats from Planet bajan a una resolución de 3 metros y vuelven a visitar la misma ubicación cada pocos días. Entonces, en este momento podemos monitorear el estado del nitrógeno de los cultivos en tiempo real para un área mucho más amplia que los drones «.

Guan y sus colaboradores probaron las capacidades de ambos drones y CubeSats para detectar cambios en el contenido de clorofila del maíz, un indicador del estado de nitrógeno de la planta. Los investigadores se centraron en un campo experimental en el centro de Illinois durante la temporada de campo 2017. El maíz en el campo sufría estrés de nitrógeno en diversos grados debido a las múltiples tasas y tiempos de aplicación de nitrógeno, incluido todo el nitrógeno aplicado en la siembra, y aplicaciones divididas en varias etapas de desarrollo.

El campo analizado fue uno de varios en un estudio más amplio que analizó las tasas y el tiempo de nitrógeno, establecido por Emerson Nafziger, profesor emérito del Departamento de Cultivos de Illinois y coautor del estudio.

«La idea era ver cuánto efecto tendría el tiempo y la forma del fertilizante nitrogenado en el rendimiento. Este estudio permite evaluar qué tan bien la imagen podría capturar las respuestas de rendimiento al nitrógeno aplicado a diferentes tasas y tiempos», dice Nafziger.

Los científicos compararon imágenes de drones y CubeSats, y sus señales coincidían bien con las mediciones de nitrógeno tisular tomadas de las hojas en el campo semanalmente. Ambas tecnologías pudieron detectar cambios en el contenido de clorofila con un grado similar de precisión y en el mismo punto de la temporada.

«Esta información genera información oportuna y procesable relacionada con el estrés por nitrógeno, por lo que podría proporcionar una guía para la aplicación adicional de nitrógeno donde sea necesario», dice Guan.

Las implicaciones van más allá de optimizar el rendimiento.

«El bajo costo de los fertilizantes nitrogenados y el alto potencial de rendimiento del maíz motivan a los agricultores a aplicar nitrógeno adicional como ‘seguro’ contra la deficiencia de nitrógeno que reduce el rendimiento. Pero aplicar más nitrógeno del que requiere el cultivo es un riesgo tanto financiero como ambiental», dice Yaping Cai, estudiante graduado en el grupo de investigación de Guan y autor principal del artículo.

Guan agrega: «Una mejor herramienta para el uso de fertilizantes, habilitada a través de la nueva tecnología satelital y el modelado de ecosistemas, en última instancia podría ayudar a los agricultores a reducir los costos, aumentar el rendimiento y, mientras tanto, reducir la huella ambiental para un paisaje agrícola sostenible».

 

El artículo, «Detectando el estrés de nitrógeno en el cultivo durante la temporada del maíz para ensayos de campo utilizando detección multiespectral basada en UAV y CubeSat», se publica en el IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observaciones and Remote Sensing.

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