Proyectos
Desarrollo de un sistema automático de tratamiento magnético de semillas asociado a un entorno integrado de simulaciones y optimización del diseño de experimentos
Resumen
Dada la necesidad de aumentar la producción de alimentos a nivel global, la utilización de métodos de mejoramiento de semillas es una alternativa importante para el desarrollo de la agricultura. El tratamiento magnético de semillas (TMS) es una de las opciones más versátiles y potentes, pues provee mejoras en la germinación, establecimiento de plántulas y resistencia a diferentes tipos de estrés, sin generar residuos contaminantes. Sin embargo, para realizar TMS con respuestas óptimas y con repetivilidad, se beben efectuar experimentos con n-dosis de manera dinámica, por lo que hay que optimizar procesos y disminuir costos experimentales. Para esto, se deben solucionar limitantes como: 1) La forma como se ha planteado el diseño de los experimentos se acerca al método de ensayo y error, pues no hay una técnica de selección a priori de los valores de los parámetros de entrada, que maximice la respuesta de manera ágil. 2) Se siguen procesos manuales para el conteo de semillas a tratar y, para el control del tiempo de exposición y del posicionamiento y retiro de semillas de la fuente magnética. 3) El desconocimiento de los mecanismos modificados en la semilla a nivel fisicoquímico por el TMS, afecta el conocimiento de la relación causa efecto, generando limitaciones en el manejo de los parámetros de entrada para diseñar los experimentos. Por lo anterior, en esta propuesta se plantean estrategias para mejorar las metodologías existentes en el TMS, que confluyen en el desarrollo de un dispositivo automático para TMS que tendrá: sistema para el conteo automático de semillas aplicando tratamiento digital de imagen, sistema de control electromecánico que regule la entrada y salida de semillas del contenedor acoplado al generador de campo magnético. Al dispositivo se le asociará un entorno integrado de simulaciones y optimización que realice, la optimización de los valores que se asignarán a cada parámetro de entrada basada en el método de optimización bayesiana por lotes y que simultáneamente optimice todas las variables implicadas en los procesos de germinación y establecimiento. Un simulador de los procesos de adsorción de agua en las semillas basado en el método Monte Carlo. Los desarrollos computacionales se harán usando software libre. Para tener la información requerida en los modelos para la simulación, se plantea efectuar el análisis de la composición fisicoquímica y morfológica de la superficie de semillas, empleando técnicas de caracterización como: espectroscopía de dispersión de rayos X (EDX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis termogravimetrico (TGA).Se determinará la composición elemental, grupos funcionales y, rugosidad y porosidad de la testa de la semilla y, se avanzará en la identificación de la influencia que tiene el tratamiento magnético sobre estas propiedades. Lo anterior se aplicará al tratamiento magnético de semillas de tomate (Solanum lycopersicum L.) usando tres variedades (una introducción y dos comerciales). Cada tratamiento se hará a 100 semillas distribuidas en cuatro repeticiones de 25. Los experimentos de germinación controlada se realizarán en cinco incubadoras, con las temperaturas definidas por el método de optimización bayesiana, en el laboratorio de magnetobiología de la Universidad de Caldas y los experimentos de germinación se realizarán en la granja de la misma Universidad. Esta propuesta generará impacto a diferentes niveles, dado que estos desarrollos son de interés para empresas que ofertan semillas comerciales y, para investigadores en fisiología vegetal y magnetobiología. Se avanzará en el desarrollo de una herramienta tecnológica que permitan mejorar el proceso de germinación de cultivos. Se podrá impactar a mediano plazo en la investigación a nivel regional y nacional y, a largo plazo se traducirá en beneficios económicos y bienestar social para los agricultores colombianos y fortalecer la economía agrícola.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA CONJUNTA DE DESARROLLO TECNOLOGICO E INNOVACION
Modalidad:Modalidad 2: Desarrollo tecnológico.
Responsable