Guía del Índice de Clorofila: Un Indicador Clave de la Salud de las Plantas
La clorofila es uno de los pigmentos más importantes en la fotosíntesis y también sirve como un indicador clave de la salud de las plantas. Al medir el índice de clorofila, podemos entender mejor cómo las plantas están realizando la fotosíntesis y si están sufriendo por factores de estrés como enfermedades o estrés ambiental.
Algunas aplicaciones para medir el Índice de Clorofila incluyen:
- Monitoreo de nitrógeno en el dosel
- Seguimiento de la fisiología de los cultivos
- Detección de estrés en plantas
- Identificación de senescencia
- Programación de fertilización
A continuación, exploraremos el índice de clorofila con más detalle, describiremos el proceso de medición y veremos un caso de uso ejemplar.
¿Qué es el Índice de Clorofila?
El Índice de Clorofila (CI) es un indicador relativo del contenido total de clorofila en las hojas. Las clorofilas son pigmentos verdes esenciales para el primer paso de la fotosíntesis: capturar la energía de la luz. Las clorofilas absorben la radiación solar que luego se convertirá en energía química para que la planta la utilice durante la creación de carbohidratos orgánicos.
¿Por qué es Importante Medir el Índice de Clorofila?
El Índice de Clorofila es un método no destructivo y altamente sensible utilizado para evaluar el estado de nitrógeno del dosel. El nitrógeno es esencial para la producción de aminoácidos, ADN y otras moléculas y tejidos fundamentales. Sin cantidades suficientes de nitrógeno, las plantas no pueden alcanzar su masa y tamaño óptimos porque el nitrógeno constituye el centro de la molécula de clorofila. Por lo tanto, evaluar el estado de nitrógeno del dosel a lo largo de la temporada es una parte crucial para monitorear la salud de su cultivo y determinar los requisitos de fertilizantes del cultivo.
La densidad de clorofila también proporciona información valiosa sobre el estado fisiológico de un cultivo, como la senescencia, el estrés y el brote de enfermedades. Además, el contenido de clorofila en las hojas es una métrica importante utilizada para comparar rasgos deseables en diferentes fenotipos y variedades durante los ensayos de mejoramiento.
¿Cómo Mide Arable el Índice de Clorofila?
El Arable Mark cuenta con espectrómetros orientados hacia arriba y hacia abajo para medir la radiación entrante y reflejada en rangos específicos de luz. Estos rangos de luz, conocidos como bandas, se absorben o reflejan en función de la cantidad de dosel verde presente debajo del espectrómetro. Las hojas saludables, más gruesas y verdes (es decir, aquellas con más clorofila) desvían más radiación en el espectro del infrarrojo cercano, que no es visible para el ojo humano, para mantenerse frescas.
Primero calculamos la reflectancia (ρ), que es la cantidad de luz que rebota en la planta (o ascendente, medida por la lente orientada hacia abajo) dividida por la cantidad de luz en la atmósfera (o descendente, medida por la lente orientada hacia arriba). Para el CI, calculamos las reflectancias (ρ) de las longitudes de onda verde e infrarrojo cercano (NIR).
¿Cuánto de las longitudes de onda verde e NIR se reflejan de vuelta al Mark?
La diferencia entre la reflectancia recíproca de las bandas verde y NIR se correlaciona linealmente con el contenido total de clorofila y así es como evaluamos la cantidad y vigor general de la vegetación verde. Un índice de clorofila más alto indica mayores niveles de clorofila y nitrógeno en el dosel y mayor productividad en la planta.
¿Cómo se Ven los Datos?
El CI es una medición sin unidades en un rango promedio de 0 a 15. Puedes ver el cambio semanal como un porcentaje positivo o negativo dependiendo de la dirección del cambio. A continuación, se muestra un ejemplo de un cambio positivo en el CI durante los últimos siete días. Hay una tendencia descendente relativamente constante durante algunos días hasta que los valores aumentan hacia el final de la semana. Este cambio puede ser una indicación de la gestión del campo (como la aplicación de nitrógeno) y los efectos de la absorción de nutrientes por parte del cultivo.
A medida que avanza la temporada, podrías estar interesado en rastrear esos cambios en el CI y compararlos con otras mediciones. A continuación se muestra un ejemplo de un campo de maíz. Mientras que los valores de NDVI se saturan con la cobertura del dosel, el CI muestra un rango más dinámico que puede darte visibilidad no solo del crecimiento del cultivo, sino también de la salud del cultivo. Durante el tiempo en que el cultivo alcanza la cobertura máxima del dosel, los valores de clorofila aumentan a medida que el cultivo continúa ingiriendo nutrientes necesarios para la transición de la etapa de crecimiento.
Cómo Usar las Mediciones del Índice de Clorofila
Al monitorear los valores de CI, puedes mantener un seguimiento del crecimiento y la salud de las plantas. Una disminución en el valor podría ser un indicador de que tu cultivo requiere una aplicación de nutrientes. A medida que el cultivo crece y desarrolla otros pigmentos en flores y frutas durante etapas como la floración, la maduración de frutas y la senescencia de las hojas, los valores de CI disminuirán. Cambios repentinos e inesperados en los valores de CI podrían ser una indicación de estrés en el cultivo o deficiencia de nitrógeno.
El estado del CI también puede informar decisiones sobre la programación y eficiencia de fertilizantes. Por ejemplo, a menudo es difícil saber si se necesita fertilizante de nitrógeno adicional a lo largo de la temporada. Aunque es común errar por el lado de aplicar fertilizante extra, sin confirmación de que las plantas realmente tienen deficiencia de nitrógeno o que han absorbido el nitrógeno, corres el riesgo de malgastar costos y recursos al medio ambiente circundante. Al familiarizarte con los valores de CI de tu cultivo, podrás ver cuando las disminuciones en los valores de CI significan que tus plantas tienen deficiencia de nitrógeno. Además, al monitorear el CI después de las aplicaciones de fertilizantes, podemos confirmar dinámicamente la absorción de nutrientes y el uso de fertilización.
Casos de Uso Ejemplares
Si el nitrógeno aplicado está siendo utilizado por las plantas, los valores de CI aumentarán después de las aplicaciones de fertilizantes. A continuación, se muestra un ejemplo de dos campos de arroz donde monitoreamos el CI después de diferentes tasas de aplicación de fertilizantes a principios de julio. En comparación con NDVI, que indica el desarrollo del dosel, los valores de CI muestran un pico “final” más tardío después de la aplicación de nitrógeno. Lo más importante es que el campo que recibió una mayor entrada de nitrógeno presentó valores más altos de CI. Ten en cuenta que las dos grandes caídas en los valores (20 de julio y 1 de agosto) coinciden con días muy nublados, de ahí la caída en los valores para ambas métricas.
En Conclusión
El índice de clorofila es una métrica clave para entender la salud del cultivo y evaluar el estado de nitrógeno, convirtiéndose en una herramienta importante tanto para agricultores como para investigadores. Los hallazgos de datos de las mediciones del índice de clorofila pueden usarse para mejorar los rendimientos de los cultivos, identificar factores de estrés en las plantas y comparar diferentes fenotipos y variedades.
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