Modelamiento y simulación de la fotosíntesis de plantas de papa, basados en el estudio de la radiación solar y los parámetros fisiológicos del cultivo

Abstract

El cultivo de la papa es uno de los más importantes en el Perú y en el mundo debido a que es una fuente de calorías, carbohidratos, glúcidos, vitaminas y proteínas. En el 2009 (según MINAG, 2012) se cultivaron más de 282 mil hectáreas, obteniéndose una producción de 3 millones 762 mil toneladas y rendimientos promedio de 13.3 toneladas por hectárea. La producción del cultivo de la papa en el país es estacional, sembrándose mayormente en la región de la sierra bajo condiciones de secano y en los meses previos al inicio de las lluvias (Octubre-Diciembre). En años recientes el campo de la teledetección aplicada a la agricultura ha hecho progresos en el desarrollo de métodos que relacionen los datos físicos registrados mediante sensores remotos con un número de parámetros biológicos propios de las comunidades vegetales. A partir del análisis de parámetros fis1cos tales como la absorbancia y reflectancia de la energía radiante que interactúa con los tejidos vegetales en las plantas, se puede obtener información de variables biológicas tales como la cantidad de hojas de un cultivo o índice de área foliar (LAI), la tasa fotosintética de las hojas, la biomasa o la productividad primaria neta (PPN), las deficiencias nutricionales de nitrógeno en las hojas, el estrés hídrico, la presencia de plagas y enfermedades, etc. La percepción remota se define en general, como un grupo de técnicas que permiten recolectar información sobre un objeto o área sin necesidad de tener un contacto físico con el objeto o área de estudio. Las distancias que separan al sensor del objeto pueden variar desde unos pocos metros hasta miles de kilómetros y los métodos más comunes para recoger información incluyen el uso de sensores colocados sobre aviones o satélites. La percepción remota implica medir la energía radiante que es reflejada o emitida por los objetos, lo que permite realizar un análisis no destructivo. Para aplicaciones agronómicas en general utilizamos sólo una pequeña región de todo el espectro electromagnético, específicamente la región que corresponde desde el ultravioleta (UV) hasta el infrarrojo (IR) y en particular la banda PAR (Radiación Fotosintéticamente Activa), que abarca desde 400 hasta 700 nm. Los espectros de reflectancia de una planta caracterizan el material vegetal independientemente de la intensidad o tipo de fuente y están determinados por la fonología o edad del cultivo, la densidad de la cobertura vegetal y por el contenido de pigmentos que presentan las hojas. La percepción remota ha ganado mucho interés como una herramienta potencial de manejo para la agricultura de precisión. Imágenes de satélites o fotografías aéreas puede permitirle al agricultor observar íntegramente sus cultivos y decidir las zonas que necesitan un manejo específico, así mismo se convierte en una alternativa interesante a los métodos tradicionales de estudio del campo, por la capacidad de cubrir grandes áreas de forma rápida y periódica. La fotosíntesis que proviene del griego antiguo foto= luz y síntesis= unión, es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química, y es seguramente el proceso bioquímico más importante de la biosfera. La clorofila es un pigmento que convierte la energía luminosa en energía química, y entre los diferentes tipos de pigmentos que existen en la naturaleza la más abundante es la clorofila A. El nitrógeno junto con el magnesio forma parte de la molécula de clorofila y por tal razón concentraciones de clorofila A permiten caracterizar el estado nutricional de una planta. Valores altos se relacionan con una planta sana que se puede atribuir a una adecuada disponibilidad de nutrientes en el suelo, mientras que valores bajos pueden significar senescencia, baja disponibilidad de nutrientes en el suelo, o la presencia de algún tipo de estrés.