Resultados para la Intensidad de I = 3.8 mW/cm 2

El análisis de los datos obtenidos se realizó con el mismo procedimiento que para las intensidades anteriores, para las cuatro repeticiones elaboradas para la parte aérea y la radícula.

5.3.3.1 Correlación

A) Parte Aérea

La tabla 5.9 muestra el valor de las correlaciones de las cuatro repeticiones para cada tiempo de radiación y el control, de esta tabla se ve que el valor de las correlaciones se aproxima a uno. De la figura 5.5 se observa la correlación de las cuatro repeticiones obtenidas en este caso para el control.

Tabla 5.9 Correlaciones para I = 3.8 mW/cm2 para la parte aérea.

Tiempo

(t) Control 15 s 30 s 60 s 120 s 240 s

Correlación

94

Figura 5.9 Gráficas de correlación para cuatro repeticiones del crecimiento de la parte aérea para I = 3.8 mW/cm2 y el control.

B) Parte Radícula

De la tabla 5.10 se observa que todos los valores de las correlaciones de las cuatro repeticiones de cinco tiempos de radiación y el control es aproximado a uno. De la figura 5.6 se ve la correlación de las cuatro repeticiones obtenidas para un tiempo de 240 s.

95

Tabla 5.10 Correlaciones para I = 3.8 mW/cm2 _{para la parte radícula.}

Tiempo

(t) Control 15 s 30 s 60 s 120 s 240 s

Correlación

r 0.967 0.954 0.92 0.94 0.929 0.973

Figura 5.10 Gráficas de correlación para cuatro repeticiones del crecimiento de la radícula para I = 3.8 mW/cm2 y un tiempo de 240 s

96 5.3.3.2 Estadística Descriptiva

A) Parte Aérea

La tabla 5.11 y la gráfica 5.5 muestran la estadística descriptiva de la parte aérea para cinco tiempos de radiación y el control.

Tabla 5.11 Estadística descriptiva de la parte aérea para I = 3.8 mW/cm2

Tiempo

[t] Media [cm] Mediana [%] ESM [cm] STD [cm] Media [%] ESM [%]

0 11.144 11.55 0.328 2.587 100 2.13 15 11.412 11.6 0.292 2.39 102.5* 2.6 30 11.862 12.05 0.25 2.064 106.5** 2.2 60 11.255 11.75 0.306 2.373 101 2.7 120 11.402 11.3 0.282 2.294 102.3* 2.5 240 11.073 11.3 0.345 2.74 99.4 3.1 *ρ<0.05 **ρ<0.01

97

98 B) Radícula

La tabla 5.12 y la gráfica 5.5 muestran la estadística descriptiva de la radícula para cinco tiempos de radiación y el control.

Tabla 5.12 Estadística descriptiva de la radícula para I = 3.8 mW/cm2

Tiempo

[t] Media [cm] Mediana [%] ESM [cm] STD [cm] Media [%] ESM [%]

0 12.36 12.15 0.423 3.332 100 3.4 15 14.348 14.6 0.48 3.926 116.1*** 3.9 30 15.003 15.0 0.358 2.949 121.38*** 2.9 60 13.813 14.1 0.537 4.162 111.8** 4.3 120 13.286 12.85 0.46 3.74 107.5** 3.7 240 13.392 13.6 0.529 4.202 108.4** 4.3 *ρ<0.05 **ρ<0.01 ***ρ<0.001

99

100

DISCUSION DE RESULTADOS

De la tabla 5.3 y la gráfica 5.1 se observa que para una intensidad de I = 0.95 mW/cm2 existe estimulación en el crecimiento de la parte aérea de las plantas de trigo. La máxima estimulación obtenida al aplicar esta intensidad en un tiempo de 30 s fue del 2% (ρ<0.05) con respecto al control, un efecto similar se presenta para un tiempo de 240 s, alcanzando un nivel de estimulo del 1.8% (ρ<0.05). Para esta misma intensidad se observan niveles de crecimiento no tan significativos para cuando la semilla se radió con un tiempo de 60 s (ρ<0.05).

De la tabla 5.4 y la gráfica 5.2 correspondientes al crecimiento de la radícula para la intensidad de I = 0.95 mW/cm2, se observan cuatro niveles de estimulo importantes, los resultados más significativos se obtuvieron para los tiempos de 60 s y 240 s con un porcentaje de crecimiento con respecto al nivel de control del 13.5% para ambos tiempos (ρ<0.001). Los otros dos resultados significativos se dieron para un tiempo de 15 s aumentando el crecimiento de la radícula en 12.4% con respecto al control (ρ<0.01), seguido de un estimulo del 12.3 % (ρ<0.001) cuando el láser IR se aplico durante 120 s. Otro resultado que presentó una significancia estadística importante fue para un tiempo de radiación de 30 s (ρ<0.01).

Con respecto a la tabla 5.7 y la gráfica 5.3, la estimulación máxima fue del 6.3% en el crecimiento de la parte aérea de las plantas de trigo con respecto al control (ρ<0.01) y se consiguió para la intensidad de 1.9 mW/cm2 y un tiempo de 30 s. Otros resultados positivos con significancia estadística (ρ<0.05) se alcanzó para la misma intensidad y un tiempo de radiación de 15 s y 240 s del 2.1% y 4.3% con respecto al control.

101 Para esta misma intensidad y con respecto al crecimiento de la radícula (tabla 5.8 y gráfica 5.4) se observa que para un tiempo de radiación de 30 s se alcanzó un nivel de estimulo máximo del 17% (ρ<0.001) con respecto a las semillas sin radiar. Un resultado similar se obtuvo para un tiempo de 15 s (ρ<0.001), con un nivel de crecimiento del 16.7% con respecto al control. Otro resultado importante (ρ<0.001) se obtuvo para un tiempo de 120 s con un crecimiento de la radícula del 13.1% comparado con el nivel de control.

De la tabla 5.11 y la gráfica 5.5 se observa que para la intensidad de 3.8 mW/cm2 el nivel de crecimiento de la parte aérea de la planta alcanza un 6.5% con respecto a las semillas sin radiar (ρ<0.01). Se observa también que para los tiempos de 15 s y 30 s se obtiene un mismo nivel de crecimiento del 2.5% con respecto al control (ρ<0.05).

Referente a la radícula y para esta misma intensidad, de la tabla 5.12 y gráfica 5.6 se observa el máximo nivel de crecimiento encontrado para esta investigación; este nivel de estimulo se obtuvo para un tiempo de 30 s del 21.38% con respecto al nivel de control (ρ<0.001). Otros estímulos importantes en el crecimiento de la radícula se encontraron para un tiempo de 15 s del 16.1% (ρ<0.001) y para un tiempo de radiación de 60 s del 11.8% (ρ<0.01) con respecto a las semillas sin radiar.

102

CONCLUSIONES

•

De los datos obtenidos del porcentaje de crecimiento de la plúmula producidos por el láser IR con λ = 904nm, se puede observar que las semillas de trigo (Triticum aestivum L) variedad Nahúatl F2000, se estimulan con el equipo láser de onda pulsada diseñado.

•

Para la parte de la raíz de la planta, se obtiene un estimulo máximo a una intensidad de 3.6 mW/cm2 y un tiempo de 30 s con un porcentaje de crecimiento del 21.38%. El análisis estadístico muestra que para este tratamiento existe una significancia estadística de ρ < 0.001 tanto para la parte aérea como para la radícula, esto significa que los resultados obtenidos son resultado de la radiación láser. Otros resultados importantes se observan para una intensidad de 1.9 mW/cm2 _{y un tiempo de radiación de 30 s se alcanzó un nivel de estimulo del} 17% (ρ<0.001) con respecto a las semillas sin radiar y para esa misma intensidad y un tiempo de 15 s (ρ<0.001), se alcanzó un nivel de crecimiento del 16.7% con respecto al control. Se observa que los resultados conseguidos para esta investigación se presentan para tiempos cortos de radiación.

•

Los resultados para el crecimiento de la raíz son muy importantes ya que una raíz bien desarrollada y ramificada en una etapa temprana garantiza la fijación de la planta al suelo, la absorción de agua, sales minerales, nutrientes del suelo proporcionado la energía necesaria para cumplir la función de transporte de micronutrientes al resto de la planta.

103

TRABAJO A FUTURO

La metodología de tratamiento de semillas empleada en este trabajo de tesis puede extenderse sin ninguna restricción para analizar el comportamiento que podría tener otro tipo de luz láser sobre el crecimiento de semillas de trigo de la misma variedad.

El análisis del crecimiento de la raíz de la planta llevado a cabo en esta tesis es una nueva aportación a este tipo de investigaciones y su comportamiento con otro tipo de luz láser puede seguir siendo estudiada.

104

REFERENCIAS

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105

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[20] T.Karu “The science of low-power Laser therapy”, Gordon and Breach Science Publishers, 1998.

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106

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[29] Laser Diode Technical Data PLD-904-6 –MG.

[30] On Semiconductors, “LM317, 1.5 A Adjustable Output, Positive Voltage Regulator”, USA, 2006.

[31] Fuentes de Alimentación Universidad Politecnica de Valencia.

[32] Scientific American "Infrared Diode Laser", March, 1973, pg. 114

[33] PIC18F452 Datasheets.

[34] MRD500 Datasheets.

[35] RjP – 735 Pyroelectric Energy Probe Datasheets.

[36] Radiométrico Piroeléctrico Eléctricamente Calibrado (ECPR) RS-5900.

[37] Smith T. “Laser diode power supplies”, SPT Editors, Estados Unidos 2003.

[38] Esau, K. 1969. Anatomía Vegetal. Ed. Omega. Barcelona. p. 485-543.

[39] Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) “Variedad de trigo harinero para siembras de temporal en el estado de México” Mayo 2006.

[40] Ley de Producción. Certificación y comercio de semillas, Catalogo de varierades factibles de certificación (CVC) el día 8 de octubre de 1999, registro de patente “1243- TRI.026-0811099/C”

[41] ISTA 2009

[42] Valla, J. J. 1995. Botánica. Morfología de las plantas superiores. Buenos Aires. Ed. Hemisferio Sur. 9na reimpresión. p. 133-146.

[43] Daniel K., “Bioestadística: Bases para el análisis de las ciencias de la salud 2, Limusa Wiley, 4ta. Edición, México, 2005.

107

ANEXO 1.

Conceptos básicos [43]

La estadística es una herramienta matemática muy importante en el análisis de la información. Esta herramienta matemática nos enseña la forma de trabajar con la información incluida su obtención, su análisis y su interpretación. La información que trabaja la estadística recibe el nombre de datos, los cuales están disponibles en forma de números. La estadística esta dividida en dos grupos: la estadística descriptiva, la cual nos enseña a organizar y resumir los datos; la estadística inferencial, la cual nos enseña a tomar decisiones respecto a un gran volumen de datos al examinar sólo una pequeña parte de ellos.

Al igual que otras ciencias la estadística maneja su propio lenguaje por lo que a continuación se definen algunos términos propios de esta área.

Datos: Los datos se definen como números. Existen dos tipos de números, un tipo de números corresponde a los obtenidos de la toma de mediciones y el otro tipo de números corresponde a aquellos que viene de un proceso de conteo. Normalmente los datos que provienen de un proceso de conteo se asocian a variables cualitativas.

Estadística: La estadística en la disciplina que se encarga de 1) la recolección, organización, resumen y análisis de datos así como 2) de la obtención de interferencias a partir de un volumen de datos cuando se examina sólo una parte d estos.

Variable: Una característica se toma como variable si se encuentra que esta toma diferentes valores en diferentes personas, lugares o cosas. Esto nos indica que la característica no es la misma cuando se observa en diferentes sujetos.

108

Variable cuantitativa: Una variable cuantitativa es aquella que puede medirse en la forma usual, esto es, a través de números. Este tipo de variables conlleva información respecto a cantidad.

Variable cualitativa: Algunas características no puede ser medidas por lo que solo es posible clasificarlas. La medición consiste en una clasificación. Las mediciones hechas sobre este tipo de variables contienen información respecto a los atributos. Los conteos o las frecuencias son los números que se manejan en el análisis que involucra variables cualitativas.

Variable aleatoria: Una vez definida la variable esta puede adquirir diferentes valores para una determinada característica. Cuando los valores se originan como resultado de factores aleatorios (al azar), que no pueden predecirse con exactitud y anticipación, la variable se llama variable aleatoria.

Variable aleatoria discreta: Una variable aleatoria discreta se caracteriza por separaciones o interrupciones en la escala de valores que puede tomar. Estas separaciones o interrupciones indican la ausencia de valores entre los valores específicos que puede asumir la variable.

Variable aleatoria continua: Una variable aleatoria continua no posee separaciones o interrupciones típicas de una variable aleatoria discreta. Una variable aleatoria continua puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo especificado de valores asumidos por la variable.

109

Población: Una población se define como una colección de entidades. Una población de entidades se define como la colección más grande de entidades de interés en un momento particular. De forma mas general, una población de valores se puede definir como la mayor colección de valores para una variable aleatoria, los cuales son de interés en un momento particular.

Muestra: Una muestra puede definirse como una parte de una población.

Correlación: Es un parámetros muy utilizado en la estadística y se encarga de medir la intensidad de la relación lineal entre dos variables X y Y. El coeficiente de correlación (r) puede tener cualquier valor entre -1 y +1. Cuando r = -1 se dice que existe una correlación lineal inversa perfecta entre las variables de interés. Cuando r = +1 existe una correlación lineal entre las variables de interés X y Y. Cuando el valor de r = 0 las variables X y Y no presentan una correlación lineal.

La ecuación para calcular la correlación es:

      −       − − =

∑

∑

∑

2 2 2 2 _{nX Y nY} x Y X n XY r

110

ANEXO 2.

Hojas de especificaciones de los dispositivos básicos utilizados. a) PIC18F452

111

112

113

127

Resumen – Este artículo presenta un estudio de los efectos de bioestimulación presentes en semillas de trigo cuando se aplica luz láser infrarroja pulsada. Se utilizó un diodo láser con longitud de onda de λ=904nm. Se muestran las tablas y gráficas que incluyen los efectos de bioestimulación debidos a los parámetros de luz aplicados.

Palabras Clave – bioestimulación, longitud de de onda, láser.

Abstract –– This paper deals an analysis of bioestimulation effects in spring seeds when pumped infrared laser light is applied. A laser diode with λ=904 nm was used. Tables and response graphs including bioestimulation effects due to the parameters of light applied are presented.

Keywords –– bioestimulation, wavelength, laser.

Introducción

Existen diversos estudios sobre los efectos de la luz láser en semillas [3-7], la mayor parte de estos estudios utilizan luz láser de onda continua de He-Ne en el espectro visible para producir efectos de estimulación. Vasilevski y D. Bosev [1] utilizaron un láser de He-Ne con longitud de onda de 632.8nm y potencia de salida de 20mW como un método de bioestimulación de semillas de papa. Los resultados obtenidos sobre estas semillas fueron un incremento en el número de papas por planta del 43.1% mayor que las semillas sin radiar (control), incrementándose de igual manera el peso de las papas en 21.4%. Guardia Gutiérrez y R. Casate Fernández [2] investigaron la influencia de la radiación láser de baja potencia en el rendimiento de semillas de cebolla de la variedad Red Creole. Las semillas fueron tratadas pre- siembra con un láser de He-Ne de 25mW de potencia, con una longitud de onda de 632.5nm. Cada muestra fue expuesta al haz de luz durante 0.25 y 1 minuto; además de un testigo sin radiar. De esta investigación se obtuvo una marcada estimulación para los tratamientos radiados durante 1 minuto, siendo la estimulación del 17.5% con respecto al control. Otras investigaciones [3-7] muestran efectos positivos de estimulación sobre semillas.

Las radiaciones con laser producen variaciones a nivel celular que influyen en el crecimiento y desarrollo de la planta, aumentando el vigor de las semillas pre-siembre para obtener cosechas más abundantes [8].

Los efectos que pueden encontrarse de acuerdo a diversas investigaciones [3-7] dependen principalmente de parámetros de la luz láser tales como:

• La longitud de onda (nm) • La intensidad (W/cm2) • El tiempo de exposición (s)

Efectos de Bioestimulación sobre el Crecimiento de Semillas de Trigo Empleando Luz

Láser Infrarroja de Pulsos con Longitud de Onda λλλ=904nm λ

S. M. Carrillo Rivas1, M. Hernández Vizuet1,A. Michtchenko1 1

Instituto Politécnico Nacional, ESIME SEPI, Zacatenco, CP. 07738, México D.F. Teléfono (55) 57296000 ext. 54622. E-mail: [email protected],

[email protected],[email protected]

ARTICULO ACEPTADO EN

XI CNIES 2009

128

• Tipo de luz: continua o pulsada.

Además, se introduce un factor compuesto llamado dosis y que se aplica al objeto biológico, el cual se determina para el caso de luz continua como [8]:

_      ⋅ = 2 cm J t I D (1) Donde:

D = Dosis de energía por cm2 [J/cm2] I = Intensidad de radiación por cm2 [W/m2] t = Tiempo de radiación [s]

Para el caso de la dosis en luz pulsada se introducen otros parámetros como la frecuencia y duración del pulso. La dosis aplicada por un diodo láser de pulsos esta está determinada por [8]:

      ⋅ ⋅ ⋅ = 2 cm J f t I D τ (2) Donde:

D = Dosis de energía por cm2 [J/cm2] I = Intensidad de radiación por cm2 [W/m2]

τ

= Duración del pulso[s] t = Tiempo de radiación [s] f = Frecuencia [1/s]

El presente trabajo estudia los efectos de estimulación en semillas de trigo cuando se utiliza luz pulsada producida por un diodo láser con λ=904nm, una potencia pico de 6W y una duración del pulso de 200 ns. Es importante aclarar que los láseres de onda pulsada a diferencia de la luz continua presentan una característica importante: estos dispositivos pueden producir salidas ópticas en el orden de los vatios durante instantes breves de tiempo, lo que puede estimular de manera importante al objeto biológico.

II DESARROLLO

Antes de definir los tratamientos con la luz láser se procedió a comprobar las características del sistema láser. Los parámetros medidos fueron: ancho del pulso, frecuencia, energía del pulso y el patrón de radiación. Particularmente para la medición de la energía se utilizó una punta piroeléctrica modelo RjP-735 y un sistema radiométrico piroeléctrico eléctricamente calibrado (ECPR) RS-5900 del fabricante Laser Probe.

El sistema biológico seleccionado fue el trigo (Triticum Aestivum L) variedad Náhuatl F2000, debido a que esta variedad de trigo se desarrolla perfectamente en las condiciones de temperatura y humedad de la Ciudad de México. El diseño experimental se llevo a cabo a través de los lineamientos establecidos por la ISTA 2009. En estos lineamientos se especifican las condiciones de temperatura, humedad y periodos de germinación. Las variables a considerar para la evaluación del crecimiento del trigo fueron la longitud

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