Para los productores de maíz, La decisión de cuándo y cuánto fertilizante nitrogenado aplicar es un desafío permanente. Los científicos de la Universidad de Illinois han demostrado que los nanosatélites conocidos como CubeSats pueden detectar el estrés por nitrógeno al principio de la temporada. potencialmente dando a los agricultores la oportunidad de planificar las aplicaciones de fertilizantes nitrogenados durante la temporada y aliviar el estrés de nutrientes para los cultivos.

"Con 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 de un nuevo estudio publicado en IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing .

Ser capaz de detectar y abordar los cambios en el estado de los nutrientes de los cultivos 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 tanto una alta resolución espacial como una alta frecuencia de revisión (la frecuencia con la que un satélite determinado regresa al mismo lugar sobre la Tierra). Alternativamente, los drones pueden detectar el estado de los nutrientes en tiempo real, pero por lo general 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 de Planet tienen una resolución de 3 metros y vuelven a visitar la misma ubicación cada pocos días. ahora mismo 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 proxy 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 de 2017. El maíz en el campo se estresó con 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 de nitrógeno y el tiempo, creado por Emerson Nafziger, profesor emérito del Departamento de Ciencias de los Cultivos de Illinois y coautor del estudio.

"La idea era ver cuánto efecto tendrían en el rendimiento el tiempo y la forma del fertilizante nitrogenado. Este estudio permite una evaluación de qué tan bien las imágenes pueden capturar las respuestas del rendimiento al nitrógeno aplicado a diferentes velocidades y momentos, ", 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 conocimientos oportunos y procesables relacionados con el estrés por nitrógeno, y, por lo tanto, podría proporcionar orientación 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 motiva 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 económico como medioambiental, "dice Yaping Cai, estudiante de posgrado en el grupo de investigación de Guan y autor principal del artículo.

Guan agrega, "Una mejor herramienta para el uso de fertilizantes, habilitado a través de nueva tecnología satelital y 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, "Detección de estrés por nitrógeno en cultivos de maíz durante la temporada para ensayos de campo utilizando sensores multiespectrales basados ​​en UAV y CubeSat, "se publica en IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing.