Impulsando el desarrollo del sistema aeropónico con plasma y herramientas de alta eficiencia: IA e IoT, una revisión
Autores: Qureshi, Waqar Ahmed; Gao, Jianmin; Elsherbiny, Osama; Mosha, Abdallah Harold; Tunio, Mazhar Hussain; Qureshi, Junaid Ahmed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Impulsando el desarrollo del sistema aeropónico con plasma y herramientas de alta eficiencia: IA e IoT, una revisión
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Agricultura sostenible
Sistemas aeropónicos
Tecnología de plasma
Eficiencia de nutrientes
Salud de las plantas
Inteligencia artificial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La agricultura sostenible enfrenta importantes problemas de eficiencia de recursos, distribución de nutrientes y salud de las plantas. Los sistemas tradicionales de cultivo en suelo y sin suelo encuentran problemas que incluyen el uso excesivo de agua, la insuficiente absorción de nutrientes, la deficiencia de nitrógeno y el desarrollo restringido de las plantas. Según la literatura previa, los sistemas aeropónicos aceleran las tasas de crecimiento de las plantas, mejoran la oxigenación de las raíces y aumentan significativamente la eficiencia en el uso del agua, especialmente cuando se combinan con sistemas de nebulización de baja y alta presión. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, también presentan ciertos desafíos. Una desventaja importante es la ineficiencia de la fijación de nitrógeno, lo que resulta en una disponibilidad insuficiente de nutrientes y un aumento del estrés de las plantas debido a la nebulización descontrolada, lo que finalmente reduce el rendimiento. Muchos estudios han investigado el uso de plasma en cultivos de plantas tanto en suelo como sin suelo; sin embargo, su función en la aeroponía sigue sin explorarse. Por lo tanto, el presente trabajo tiene como objetivo investigar a fondo y revisar la integración del agua activada por plasma (PAW) y la neblina activada por plasma (PAM) en sistemas aeropónicos para resolver problemas importantes. Una revisión de la literatura actual revela que PAW y PAM amplían la fijación de nitrógeno, promueven la eficiencia de los nutrientes y regulan las poblaciones microbianas, lo que resulta en rendimientos elevados y una salud de las plantas mejorada, similar a los sistemas en suelo y otros sin suelo. Las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS) producidas por los tratamientos de plasma mejoran la biodisponibilidad de los nutrientes, el desarrollo de las raíces y el equilibrio microbiano, aliviando desafíos críticos en la aeroponía, especialmente en entornos de neblina fina. Esta revisión también examina la inteligencia artificial (IA) y el Internet de las cosas (IoT) en la aeroponía. Los modelos impulsados por IA permiten la regulación precisa de las concentraciones de fertilizantes, los ciclos de nebulización, la temperatura y la humedad, así como el monitoreo en tiempo real y análisis predictivos. Los sistemas agrícolas inteligentes habilitados para IoT emplean sensores para monitoreo continuo de nutrientes y detección de gases (por ejemplo, NO, O, NH), lo que proporciona modificaciones automatizadas para mejorar la eficiencia aeropónica. Basándose en una breve revisión de la literatura actual, este estudio concluye que la futura integración de la tecnología de plasma con IA y IoT puede abordar las limitaciones de la aeroponía. La integración de la tecnología de plasma con sistemas de nebulización inteligente y control basado en datos puede mejorar los sistemas aeropónicos para una producción agrícola sostenible y eficiente. Esta investigación respalda el cuerpo existente de estudios que abogan por innovaciones basadas en plasma y soluciones agrícolas inteligentes en la agricultura de precisión.
Descripción
La agricultura sostenible enfrenta importantes problemas de eficiencia de recursos, distribución de nutrientes y salud de las plantas. Los sistemas tradicionales de cultivo en suelo y sin suelo encuentran problemas que incluyen el uso excesivo de agua, la insuficiente absorción de nutrientes, la deficiencia de nitrógeno y el desarrollo restringido de las plantas. Según la literatura previa, los sistemas aeropónicos aceleran las tasas de crecimiento de las plantas, mejoran la oxigenación de las raíces y aumentan significativamente la eficiencia en el uso del agua, especialmente cuando se combinan con sistemas de nebulización de baja y alta presión. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, también presentan ciertos desafíos. Una desventaja importante es la ineficiencia de la fijación de nitrógeno, lo que resulta en una disponibilidad insuficiente de nutrientes y un aumento del estrés de las plantas debido a la nebulización descontrolada, lo que finalmente reduce el rendimiento. Muchos estudios han investigado el uso de plasma en cultivos de plantas tanto en suelo como sin suelo; sin embargo, su función en la aeroponía sigue sin explorarse. Por lo tanto, el presente trabajo tiene como objetivo investigar a fondo y revisar la integración del agua activada por plasma (PAW) y la neblina activada por plasma (PAM) en sistemas aeropónicos para resolver problemas importantes. Una revisión de la literatura actual revela que PAW y PAM amplían la fijación de nitrógeno, promueven la eficiencia de los nutrientes y regulan las poblaciones microbianas, lo que resulta en rendimientos elevados y una salud de las plantas mejorada, similar a los sistemas en suelo y otros sin suelo. Las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS) producidas por los tratamientos de plasma mejoran la biodisponibilidad de los nutrientes, el desarrollo de las raíces y el equilibrio microbiano, aliviando desafíos críticos en la aeroponía, especialmente en entornos de neblina fina. Esta revisión también examina la inteligencia artificial (IA) y el Internet de las cosas (IoT) en la aeroponía. Los modelos impulsados por IA permiten la regulación precisa de las concentraciones de fertilizantes, los ciclos de nebulización, la temperatura y la humedad, así como el monitoreo en tiempo real y análisis predictivos. Los sistemas agrícolas inteligentes habilitados para IoT emplean sensores para monitoreo continuo de nutrientes y detección de gases (por ejemplo, NO, O, NH), lo que proporciona modificaciones automatizadas para mejorar la eficiencia aeropónica. Basándose en una breve revisión de la literatura actual, este estudio concluye que la futura integración de la tecnología de plasma con IA y IoT puede abordar las limitaciones de la aeroponía. La integración de la tecnología de plasma con sistemas de nebulización inteligente y control basado en datos puede mejorar los sistemas aeropónicos para una producción agrícola sostenible y eficiente. Esta investigación respalda el cuerpo existente de estudios que abogan por innovaciones basadas en plasma y soluciones agrícolas inteligentes en la agricultura de precisión.