Caracterización agronómica de variedades locales de quinua (Chenopodium quinoa) de Ecuador y diseño e instalación de un sistema de control climático y humedad del suelo con sensores empleando tecnología WSN (Wireless Sensor Networks)

Abstract

El presente trabajo pretende estudiar las características agronómicas y nutraceúticas que poseen las accesiones ecuatorianas de Chenopodium quinoa bajo condiciones de estrés hídrico. Por otro lado, se busca ponerlas en valor, dada la importancia actual de la eficiencia en el uso de agua para la producción agrícola, estudiando la utilidad que tecnologías como las redes de sensores inalámbricos pueden tener en este camino.

Actualmente, el crecimiento demográfico y la importancia de un uso eficiente de los recursos ha hecho que la agricultura moderna busque alternativas que puedan abastecer la creciente demanda de alimentos. En este contexto, especies vegetales como Chenopodium quinoa han cobrado gran importancia ya que es un cultivo valorado mundialmente por su capacidad de adaptación a una amplia variedad de zonas climáticas, su calidad como alimento, su capacidad de ser aprovechada al completo y su amplia variedad genética. Esta especie vegetal es originaria de la zona andina que va desde Colombia hasta el sur de Chile y norte de Argentina, siendo Ecuador el tercer país productor de quinua.

El presente trabajo consta de dos partes complementarias. Para realizar la primera parte, se desarrolló un análisis bioquímico de cuatro accesiones ecuatorianas de Chenopodium quinoa para determinar el efecto del estrés hídrico en cuanto al contenido proteico, a la actividad antioxidante, fenoles y flavonoides. Para ello, se llevó a cabo una estancia en Ecuador en colaboración con la Universidad San Francisco de Quito, en el marco de un proyecto de Cooperación Internacional (UPM).

La segunda parte de este trabajo, consistió en diseñar un sistema de seguimiento del contenido de humedad de suelo, humedad de hoja y radiación solar mediante tecnología Wireles Sensor Network (WSN) para accesiones ecuatorianas de Chenopodium quinoa dentro de una cabina de invernadero de la ETSIAAB, a la vez que se sometían a tratamiento de control y estrés hídrico. Además, se determinó la accesión potencialmente más eficiente en cuanto al gasto hídrico y el coste que este conlleva.

Las accesiones ecuatorianas de Chenopodium quinoa estudiadas en este proyecto mostraron buena capacidad adaptativa a situaciones de estrés hídrico, las más destacadas fueron las accesiones Chimborazo y Cotopaxi, ya que en los dos ensayos llevados a cabo en el proyecto lograron crecer de forma destacada respecto del resto de accesiones. Y reportaron buenos resultados de contenido nutracéutico y eficiencia del uso de agua. Además, la instalación de una red de sensores permitió y facilitó el seguimiento continuo y detallado de la evolución de los parámetros climáticos de mayor influencia en el crecimiento de cultivos.

ABSTRACT

This project aims to study the agronomic and nutraceutical characteristics of the Ecuadorian varieties of Chenopodium quinoa possess in water stress conditions. On the other hand, it seeks highlight the current importance of efficiency in the use of water for agricultural production, studying the utility that technologies such as Wireless Sensor Networks could have in this path.

Currently, population growth and the importance of efficient use of resources have made modern agriculture look for alternatives that can supply the growing demand for food. In this context, crops such as Chenopodium quinoa have gained great importance since it is a globally valued crop for its ability to adapt to a wide variety of climatic zones, its quality as food, its ability to be fully used and its wide genetic variety.

This crop is native of the Andean region, from Colombia to Argentina to the south of Chile, with Ecuador being the third largest producer of quinoa.

This project consists of two complementary parts. To carry out the first part, biochemical analysis of four Ecuadorian varieties of Chenopodium quinoa to determine the effect of water stress in terms of protein content, antioxidant activity, phenols and flavonoids were development. The stay in Ecuador in collaboration with the Universidad San Francisco de Quito was perform in the framework of International Cooperation activities.

The second part of this project consisted in designing a monitoring system for soil moisture content, leaf moisture and solar radiation using Wireless Sensor Network (WSN) technology. The Ecuadorian accessions of Chenopodium quinoa was growing inside a greenhouse cabin of the ETSIAAB, while some of them were grown in water stress conditions. In addition, the potentially most efficient variety in terms of water consumption and the cost that this entails was determined.

The Ecuadorian varieties of Chenopodium quinoa studied in this project showed good adaptive capacity to situations of water stress, the most outstanding were Chimborazo and Cotopaxi varieties, since in the two trials carried out in the project they managed to grow significantly compared to the rest of varieties. They reported nutraceutical content results and efficiency water use. In addition, the Wireless Sensor Network system installed allowed and improve the continuous and detailed monitoring of the climatic parameters’s evolution.