Sensores foliares alertam para patógenos e estresse nas plantas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2023

Esta tecnologia pode significar a agricultura de precisão levada ao extremo.
[Imagem: Giwon Lee et al. - 10.1126/sciadv.ade223]

Sensores para agricultura

A agricultura de precisão está ganhando uma nova ferramenta que promete levar essa precisão ao extremo: Ao monitoramento individual das plantas, ou até mesmo de cada folha.

A equipe do professor Qingshan Wei, da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, vem trabalhando há algum tempo para levar o conceito de internet das coisas para a agricultura, criando sensores para monitorar as plantas.

Os primeiros protótipos foram projetados para monitorar compostos orgânicos voláteis (COVs) emitidos pelas plantas, porque os vegetais emitem diferentes combinações de COVs em diferentes circunstâncias. Procurando COVs relevantes para doenças específicas ou para o estresse da planta, os sensores podem alertar os agricultores sobre problemas específicos, de pragas à falta de irrigação.

Agora a equipe acrescentou em seus circuitos flexíveis uma variedade de novos sensores, permitindo monitorar infecções virais e fúngicas, a temperatura, a umidade ambiental e a quantidade de umidade exalada pelas plantas através de suas folhas.

"Isso é importante porque, quanto mais cedo os produtores puderem identificar doenças nas plantas ou infecções fúngicas, mais eles estarão em condições de limitar a propagação da doença e preservar sua colheita," disse Wei. "Além disso, quanto mais rapidamente os produtores puderem identificar estresses abióticos, como água de irrigação contaminada por intrusão de água salgada, melhor eles poderão enfrentar desafios relevantes e melhorar o rendimento das culturas."

Os múltiplos sensores monitoram as folhas continuamente.
[Imagem: Giwon Lee et al. - 10.1126/sciadv.ade223]

Detectar rapidamente doenças nas plantas

Mesmo comportando múltiplos sensores, os circuitos de monitoramento continuam pequenos - apenas 3 centímetros de comprimento - e flexíveis. O material também é adesivo, facilitando sua colagem diretamente na face inferior das folhas, que possuem maior densidade de estômatos - os poros que permitem que a planta respire trocando gases com o ambiente.

Os pesquisadores testaram os adesivos em tomateiros cultivados em estufas, efetuando testes com versões dotadas de diferentes combinações de sensores. As plantas de tomate foram infectadas com três diferentes patógenos: TSWV, ou vírus do vira-cabeça; pinta preta, que é uma infecção fúngica; e requeima, que é um tipo de patógeno chamado oomiceto. As plantas também foram expostas a uma variedade de estresses abióticos, como excesso de água, condições de seca, falta de luz e altas concentrações de sal na água.

"Nossos resultados para detectar todas essas ameaças foram promissores em todos os aspectos," diz Wei. "Por exemplo, descobrimos que, usando uma combinação de três sensores em um adesivo, conseguimos detectar o TSWV quatro dias após as plantas terem sido infectadas pela primeira vez. Esta é uma vantagem significativa, já que os tomateiros normalmente não começam a apresentar nenhum sintoma físico de TSWV por 10-14 dias."

Mas há trabalho a ser feito antes que os agricultores possam comprar esses adesivos de monitoramento de plantas: Primeiro, eles precisam migrar para a tecnologia sem fios, o que é um desafio relativamente simples; em segundo lugar, eles precisam ser testados no campo, fora das estufas, para garantir que funcionam em condições reais.

"No momento, estamos procurando parceiros da indústria e da agricultura para nos ajudar a avançar no desenvolvimento e teste dessa tecnologia," disse Yong Zhu, membro da equipe. "Ela pode ser um avanço significativo para ajudar os produtores a evitar que pequenos problemas se tornem grandes e nos ajudar a enfrentar os desafios de segurança alimentar de maneira significativa."

Mais tópicos