Bioestimulación con láser, una opción para mejorar la agricultura

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Equipo multidisciplinario de expertos evalúa los efectos positivos de aplicar bajas dosis de irradiación a semillas, plantas y esquejes de diversos cultivos.

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Por Cinvestav
Además de su uso ampliamente difundido en áreas como física, medicina e ingeniería, la irradiación láser de baja intensidad aplicada en semillas y plantas puede mejorar el desarrollo, la resistencia y calidad de numerosos cultivos de interés agroindustrial.

Así lo señalan las investigaciones de un grupo interinstitucional de expertos, quienes observaron que la bioestimulación con diversos tipos de láseres y dentro de ciertos parámetros de irradiación puede beneficiar la siembra en condiciones adversas por radiación UV, sequía, frío, salinidad o contaminación por metales.

En el equipo participa Alfredo Cruz Orea, del Departamento de Física del Cinvestav, junto con expertos de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional, de la Universidad Autónoma de Zacatecas, del Colegio de Posgraduados y de la FES-Cuautitlán (UNAM), entre otras instituciones nacionales y extranjeras.

“En el Cinvestav hicimos la caracterización de las semillas para determinar cuál es su espectro de absorción óptico; es decir a qué longitudes de onda (colores) tienen mayor absorción de luz. También determinamos cuánto penetra el láser, si sólo en la superficie o hasta el germen”, explica el físico.

Para completar esta fase del análisis, en la que se usaron muestras de productos como maíz, trigo, frijol, lechuga y tomate, el investigador del Cinvestav empleó un equipo de laboratorio llamado espectrómetro fotoacústico. Con los datos así obtenidos se tiene un referente que posteriormente ayuda a precisar cuáles son las dosis e intervalos óptimos de irradiación en cada caso.

La irradiación láser se ha utilizado a nivel experimental desde la década de 1960 en numerosos cultivos, aunque el más estudiado es el trigo. Inicialmente los científicos empleaban láseres de rubí y después de helio-neón, argón, neodimio y dióxido de carbono. Sin embargo, ahora disponen de diodos láser, que son mucho más eficientes y menos costosos que los anteriores.

Los niveles de irradiación (cientos a miles de miliwatts) y periodos de exposición (desde 0.1 hasta 10,800 segundos) varían en función del tipo de láser empleado, su longitud de onda y la especie de planta que se desea tratar.

Los expertos plantean que al aplicar esta tecnología a escala industrial podría aumentarse la producción de alimentos y el rendimiento de los cultivos para ayudar a afrontar los desafíos que plantean el cambio climático y el crecimiento de la población.

Todo ello de una manera económica y sostenible, ya que reduciría el uso de agroquímicos, según detallan en un artículo académico recientemente publicado con el título Bioestimulación láser en semillas y plantas.

“Los mecanismos de bioestimulación láser deben seguirse estudiando, así como simulaciones a nivel micro y macroefectos de comportamiento de semilla agrícola de acuerdo con sus características para predecir los parámetros óptimos de irradiación que produzcan efectos favorables”, señala Cruz Orea.

La razón de aplicar irradiaciones de baja intensidad es que en algunos casos se ha observado que con dosis más intensas y a mayores tiempos de exposición, pueden presentarse alteraciones en el material genético de las plantas, aunque el láser no es ionizante (es decir, no tiene suficiente energía para alterar el balance químico de las moléculas), explica Claudia Hernández Aguilar, de la ESIME.

Junto con Arturo Domínguez Pacheco, Hernández desarrolla distintas fuentes de láser controladas para estos experimentos. Con ellos buscan la combinación adecuada de intensidad, potencia, longitud de onda, regímenes de irradiación y tiempo de exposición para cada tipo de semilla.

A diferencia de otros países como China o Rusia, en México se han utilizado muy poco estos métodos, que aún están en fases experimentales; sin embargo, los expertos prevén que pronto podrían aplicarse masivamente en la agroindustria. En el futuro, su meta es fabricar irradiadores portátiles de fácil manejo diseñados para cada tipo de semilla, que funcionen como un apuntador.

Por su parte Alfredo Cruz Orea aclara que la meta es llevar este conocimiento obtenido a nivel experimental hacia los campos de cultivo, en beneficio de los productores agrícolas.