Drones e Milho: Um Novo Jeito de Combater os Danos das Inundações
Drones ajudam a estudar a resistência do milho a inundações, super importante pra sobrevivência dos fazendeiros.
Madison Mitchell, Grace Sidberry, Morgan Mathison, Aaron J. DeSalvio, Daniel Kick, Jacob D. Washburn
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Índice
Inundações podem ser complicadas para as colheitas. Para os agricultores no Meio-Oeste, muitas vezes é uma luta. Entre 2014 e 2023, foram pagos mais danos por inundações do que por secas em seis dos dez anos. E aí, qual é a doideira dessas inundações? Elas encharcam os campos, e isso pode ser um problemão para as plantas que estão tentando crescer. Entender como as plantas lidam com toda essa água pode ser complicado, já que muitas vezes os campos ficam submersos, dificultando o estudo delas.
Com a mudança climática, essas inundações podem ficar ainda mais frequentes. Os pesquisadores têm procurado jeitos de estudar os efeitos das inundações no milho, ou milho verde, sem molhar os pés-literalmente. É aí que entram os drones! Esses dispositivos voadores podem capturar imagens detalhadas das colheitas de cima, ajudando os cientistas a entender como diferentes tipos de milho lidam com muita água.
Os Problemas do Excesso de Água
Quando os campos ficam encharcados, isso pode machucar as Raízes das plantas. No milho, isso pode causar problemas como crescimento ruim das raízes ou até a morte das raízes. Quando as plantas de milho enfrentam muita água, elas têm dificuldade em absorver nutrientes, que é o que faz elas não crescerem tão altas ou fortes. Se as raízes não conseguem "respirar"-por causa de toda aquela água-elas começam a morrer.
Em um estudo, os pesquisadores descobriram que manter o milho sob inundações controladas por cinco dias levou a taxas de morte das raízes de até 100%. É como mandar suas plantas de milho em uma viagem sem volta para o céu das plantas! Todo ano, as inundações podem prejudicar a produção e deixar os agricultores contando suas perdas na casa dos bilhões.
As inundações não afetam apenas as raízes; elas também podem causar o tombamento. Isso acontece quando as plantas caem. Às vezes elas se curvam, e outras vezes quebram. Plantas de milho podem inclinar mais de 15% em relação à posição vertical, e isso é chamado de tombamento das raízes. Isso tende a acontecer após tempestades, antes que as plantas tenham a chance de fortalecer suas raízes. Se as plantas caem, elas podem ter dificuldade em "se levantar" e crescer adequadamente, o que significa menos milho para os agricultores.
Imagens Aéreas: Voando para o Resgate
Os pesquisadores têm usado drones para coletar informações sobre as plantações de milho, especialmente durante inundações. Drones podem voar sobre os campos e tirar fotos sem que os humanos precisem atravessar águas lamacentas. Diferente de satélites, drones conseguem capturar imagens melhores, dando aos cientistas uma visão mais próxima das plantas.
Com essas imagens, os cientistas podem entender como as plantas de milho estão indo em campos inundados e não inundados. Os drones podem ajudar a medir coisas como altura das plantas e quão bem elas estão crescendo. Além disso, usar drones reduz o risco de acidentes durante inundações, tornando tudo mais seguro para quem está envolvido.
Configuração da Pesquisa
Em um estudo recente, os pesquisadores realizaram dois experimentos usando os mesmos tipos de plantas de milho em anos e locais diferentes. Um campo no Missouri foi inundado, enquanto outro teve céu limpo. Ambos os campos tinham os mesmos tipos de plantas de milho para que os cientistas pudessem comparar como elas se saíram em condições diferentes.
O campo inundado ficou completamente submerso por cerca de 24 horas antes que a água começasse a baixar. Antes da Inundação, o milho estava em boas condições, mas a água cobriu as plantas, e as coisas iam ficar complicadas.
Coletando Dados com Drones
Durante a temporada de crescimento, os pesquisadores usaram drones para capturar imagens semanais dos campos de milho. O objetivo era monitorar como as plantas estavam se saindo, tanto antes quanto depois do evento da inundação. Com uma câmera especial, eles conseguiram coletar dados e criar imagens que mostravam a saúde das plantas de milho ao longo do tempo.
Depois da inundação, as plantas de milho pareciam ter passado por uma briga feia. A água lamacenta causou uma bagunça, e muitas plantas mostraram sinais de dano. Os pesquisadores notaram uma queda significativa no número de plantas em pé após a inundação. Eles tiveram que lidar com as consequências dos campos lamacentos e das plantas caídas, mas estavam determinados a ver como o milho iria se recuperar.
O Impacto da Inundação no Crescimento do Milho
Depois de analisar todos os dados, os pesquisadores encontraram alguns resultados impressionantes. No campo inundado, os valores de NDVI (uma forma de medir quão saudável uma planta é com base na luz que ela reflete) despencaram significativamente pós-inundação. Plantas saudáveis refletem mais luz e têm valores de NDVI mais altos, enquanto plantas que estão se esforçando refletem menos.
Antes da inundação, as plantas de milho tinham valores altos de NDVI em comparação ao campo não inundado. Mas após a inundação, os valores caíram lá embaixo. Em contraste, o milho do campo não inundado continuou a crescer normalmente. As diferenças nos valores de NDVI entre os dois campos eram marcantes.
Depois de 26 dias após a inundação, enquanto o campo não inundado estava prosperando, o campo inundado ainda lutava para se recuperar completamente. Os pesquisadores viram grupos de plantas que estavam se recuperando ou ainda em apuros.
Por que Algumas Plantas se Saiam Melhor
Apesar do estrago causado pela inundação, houve alguns Híbridos de milho resilientes que conseguiram se manter firmes. Algumas dessas plantas até mostraram um aumento nos valores de NDVI após a inundação. Os pesquisadores notaram que essas plantas tinham uma contagem de plantas em pé maior, ou seja, mais plantas se mantiveram firmes.
Conforme os pesquisadores investigavam mais a fundo, eles descobriram que as plantas que foram menos afetadas pelo tombamento tendiam a ter um desempenho melhor. Eles também descobriram diferenças genéticas que poderiam ajudar a identificar híbridos de milho que poderiam ser mais resilientes a inundações no futuro.
O Mistério Genético
Com os achados, os pesquisadores partiram para aprender mais sobre os fatores genéticos que tornavam alguns híbridos de milho mais bem-sucedidos em condições de inundação. Eles realizaram o que se chama de Estudo de Associação do Genoma (GWAS) para descobrir quais genes estavam ligados a uma melhor tolerância às inundações.
Uma descoberta interessante foi um marcador genético específico no cromossomo 3 que parecia estar associado à saúde do milho após a inundação. Esse gene era pensado como um fator na resposta das plantas ao estresse, o que poderia ser crucial para cultivar milho resistente a inundações no futuro.
Conclusão
No final, o estudo destacou a utilidade dos drones para entender como as inundações afetam o milho. Usar drones não só tornou a coleta de dados mais segura, mas também trouxe insights cruciais sobre a resiliência das colheitas.
Com o aumento das inundações devido à mudança climática, ter essa informação pode ser uma virada de jogo para os agricultores. Eles poderiam potencialmente escolher híbridos de milho que estão melhor equipados para lidar com o excesso de água, ajudando a manter a produção e proteger seus meios de vida.
Então, na próxima vez que você ver um campo de milho, pense nas batalhas que ele enfrenta-inundações, tombamento e a busca pela sobrevivência. E lembre-se, enquanto as plantas podem não ser boas em nadar, elas com certeza podem se recuperar com um pouco de ajuda da tecnologia e da genética!
Título: Drone-Based Identification of Flood-Tolerant Maize via Multispectral Imaging: A Real-World Case Study
Resumo: Excess moisture (flooding, water logging, etc.) is a major source of crop damage causing catastrophic monetary losses to farmers around the world. Losses from excess water are often more common and costly than those from too little water (i.e., drought). Extreme weather patterns are predicted to increase, increasing the expected frequency of excess moisture events to farmers across the Midwest. Despite its importance, studying the impacts of flooding in the field is challenging due to unpredictability of flooding and fields being rendered inaccessible during flooding. Here, we took advantage of a natural flood experiment to examine the responses, damage, and recovery of diverse maize hybrids. Using drones, we monitored the hybrids before, during, and after flooding and examined the spatial and genetic components associated with post-flood survival.
Autores: Madison Mitchell, Grace Sidberry, Morgan Mathison, Aaron J. DeSalvio, Daniel Kick, Jacob D. Washburn
Última atualização: 2024-11-28 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625493
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625493.full.pdf
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