Los vientos fuertes pueden derribar los cultivos, un proceso llamado protección. Esto dificulta la cosecha y puede reducir el rendimiento del maíz entre un 3 y un 25 %. Si bien el maíz tiene raíces de apoyo especializadas que anclan el tallo y evitan el acame, no está claro en qué medida las raíces de apoyo y el sistema de raíces contribuyen a la resistencia al acame debido a la gran cantidad de factores que intervienen en el acame. Un método recientemente desarrollado para cuantificar rápidamente el efecto de las raíces de contrafuerte en el movimiento del tallo bajo carga dinámica.

Shaymaa Obayes, asistente de investigación graduada en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Delaware, y sus colegas evaluaron una técnica novedosa para medir el desplazamiento de la raíz y el tallo del maíz expuesto al viento utilizando mediciones basadas en video.

Tres meses después de la siembra, se seleccionaron para la prueba 4 plantas en la parte central de la parcela de 60 pies por 30 pies. A continuación, estas plantas se sometieron al viento con un ventilador de alta velocidad.

El desplazamiento del vástago se determinó de varias maneras:

1. Resolver ecuaciones teóricas basadas en mecánica de ingeniería al representar el comportamiento de flexión del maíz como una viga en voladizo basada en la viga de Euler-Bernoulli,
2. Use la ecuación anterior y agregue un término de rotación de tallo.
3. Usando un modelo de elementos finitos basado en la física generado con el software ABAQUS, y
4. Prueba de un enfoque novedoso utilizando algoritmos de correlación de imágenes digitales para monitorear dinámicamente el desplazamiento.

Para aplicar el enfoque de correlación de imágenes digitales, se usaron cámaras para capturar el desplazamiento bidimensional de objetivos colocados a lo largo del tallo y la raíz del puntal. Al explicar la importancia de esta nueva técnica, Obayes dijo: “El uso de un ventilador de alta velocidad combinado con la correlación de imágenes digitales para capturar deformaciones dinámicas sin contacto es un avance importante, ya que permite a los investigadores monitorear con precisión deformaciones relativamente pequeñas sin destruir la estructura o componente”. Además, los usuarios pueden posprocesar los datos utilizando imágenes basadas en video para medir los rasgos de las plantas casi instantáneamente con poco esfuerzo. Era importante estudiar el modelado estructural de las raíces de los contrafuertes y el comportamiento del sistema de raíces bajo cargas dinámicas como el viento, ya que el maíz está sujeto a cargas dinámicas en la granja”. .

Los autores encontraron una concordancia del 90 por ciento entre el modelo de elementos finitos y los valores de desplazamiento basados ​​en imágenes digitales. La concordancia entre la ecuación teórica con rotación en el vástago y los valores basados ​​en imágenes digitales en comparación con la ecuación teórica sin rotación subraya la importancia de incluir la rotación en los cálculos.

Este enfoque se puede utilizar para desarrollar estrategias de mejoramiento específicas que fortalezcan las plantas para resistir patrones climáticos impredecibles y sean más resistentes al refugio.

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Shaymaa K Obayes, Luke Timber, Monique Head, Erin E Sparks, Evaluación de los parámetros de las raíces ortopédicas y su efecto sobre la rigidez del maíz, in silico Plants, 2022;, diac008, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac008