agricultura de precision
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Agricultura de PrecisionTRANSCRIPT
MIGUEL CERVANTES
Los avances y desarrollostecnológicos de las dos úl-timas décadas aplicados ala agricultura han sido
muy importantes y numerosos.Los sistemas de posicionamien-to por satélite, los sensores ins-talados en las máquinas agríco-las para controlar y monitorizarlas más diversas operaciones ylos equipos capaces de aplicarproductos (fertilizantes, fitosani-tarios, semillas, etc.) a dosis va-riable, junto con la tecnología in-formática, el tratamiento digitali-zado de imágenes, y la robótica,han abierto grandes perspecti-vas en la agricultura moderna yhan favorecido la aparición de unnuevo concepto, la ‘agriculturade precisión’.
La agricultura de precisión,que es la aplicación de la tecno-logía de la información a la pro-ducción agrícola, nació en la dé-cada de los noventa en los Esta-dos Unidos como consecuenciade la utilización para usos civilesde los sistemas de informacióngeográfica, de los avances en el
bilidad de aumentar la produc-ción agrícola, optimizando el usode los recursos y reduciendo elimpacto negativo de la actividadagraria sobre el medio ambiente.
La optimización de la produc-ción y de los recursos emplea-dos se basa en la variabilidad es-pacial y temporal del estado delas parcelas (fertilidad del suelo,contenido de humedad, textura,topografía, estado vegetativo, si-tuación sanitaria, etc.). La agri-cultura de precisión ofrece unnuevo campo de investigación
campo de la electrónica, en el delos microordenadores y los sen-sores. También se ha beneficia-do de la tecnología que permiteel control automático de maqui-naria agrícola, así como de lossofisticados sistemas de comu-nicación con el tractor y de éstecon los equipos y máquinas quecontrola.
La filosofía de la agriculturade precisión se basa en “hacerlo correcto, en el lugar adecuadoy en el momento oportuno”. Estesencillo concepto ofrece la posi-
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La ‘agricultura de precisión’ continúa suprogreso. Surgió en los años ‘90 parapermitir el control automático de lamaquinaria agrícola y, desde entonces,han sido muchas las innovacionestécnicas introducidas. En este artículo seexponen las últimas novedades.
NUEVAS TENDENCIASEN LA AGRICULTURA DE
PRECISIÓN
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no Unido) y desde entonces seha venido celebrando cada dosaños en un país diferente.
Sexta ConferenciaEuropea sobreAgricultura dePrecisión
Del 3 al 6 del mes de juniotuvo lugar en la isla de Skiathos(Grecia) la sexta Conferencia Eu-ropea sobre Agricultura de Preci-sión y tercera sobre Ganaderíade Precisión. Asistieron cerca de500 representantes de la indus-tria, de las universidades, de lasempresas comercializadoras deequipos y sistemas electrónicos,de los Centros de investigación yde las Administraciones tantonacionales como comunitarias.
Aunque la Conferencia tuvoel calificativo de europea, en ellaparticiparon investigadores y pro-fesionales de 35 países de todoel mundo.
La representación españolaestuvo formada por profesoresde las universidades Politécnicade Madrid, Politécnica de Catalu-ña, Universidad de Lleida y delInstituto para la Agricultura Sos-tenible del CSIC. Por parte de laindustria acudieron representan-tes del Grupo Inland (sistemasde control para maquinaria agrí-cola, GPS, GIS y topografía).
Se presentaron más de tres-cientas comunicaciones, de lasque el Comité de Revisión selec-cionó 132 para ser expuestasoralmente y cerca de cien sedestinaron a la presentación enforma de póster.
mejorar el rendimiento de lasparcelas en función de su capaci-dad productiva.
Proyeccióninternacional
La agricultura de precisión hadespertado desde sus comien-zos un gran interés a nivel inter-nacional. El planteamiento surgióen la segunda Conferencia Inter-nacional sobre Gestión Localiza-da de los Sistemas de Produc-ción Agraria celebrada en 1994en Minneapolis (Minnesota-USA). En este Congreso se pre-sentaron los sistemas de ges-tión agrícola que proponen untratamiento diferencial de lasparcelas en función de las carac-terísticas o de las condicionesdel suelo. Para ello hay que iden-tificar y analizar la variabilidad es-pacial y temporal del suelo den-tro de cada parcela, y con estainformación, adoptar las decisio-nes adecuadas para obtener lamáxima rentabilidad dentro delos límites marcados por la sos-tenibilidad y el respeto al medioambiente.
En Europa esta nueva filoso-fía también ha tenido muchosdefensores desde el principio.
La primera Conferencia Euro-pea sobre Agricultura de Preci-sión tuvo lugar hace diez años enla Universidad de Warwick (Rei-
en los métodos de gestión deesta variabilidad intra-parcelaria.
La primera fase consistirá enmedir, con la mayor precisión,cómo y cuánto varían las carac-terísticas del suelo y de la plantaen cada zona, para después de-terminar la influencia de tales va-riaciones en la cantidad y la cali-dad de la producción y, finalmen-te, establecer qué tecnología sedebe utilizar para gestionar efi-cazmente esta variabilidad.
Como todas las nuevas téc-nicas que se pretenden introdu-cir en la actividad agraria, la agri-cultura de precisión sólo estarájustificada si las ventajas econó-micas y mediombientales que seobtienen con ella, compensan elesfuerzo económico y tecnológi-co que supone su implementa-ción.
Como norma general podre-mos considerar que la inversiónque requiere la implantación dela agricultura de precisión estájustificada en las grandes explo-taciones, donde el coste porhectárea es menor que en laspequeñas. También estará justifi-cada en cultivos intensivos degran valor añadido y en aquellasexplotaciones con un alto niveltecnológico, tanto en equiposcomo en instalaciones, capacesde aprovechar la información ob-tenida para optimizar la utiliza-ción de insumos, reducir costesde utilización de las máquinas y
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Variabilidad espacial:suelo
En los países donde se pro-duce una parcelación excesivade las explotaciones agrarias, lastécnicas de gestión diferencialdel terreno de cultivo no han te-nido mucha justificación, por loque su aplicación ha sido muy li-mitada. Sin embargo, se han rea-lizado experiencias muy intere-santes en pequeñas explotacio-nes frutícolas griegas donde seha demostrado que la aplicacióndiferencial de fertilizantes enmanzanos, según el tipo de sue-lo, han aumentado la cantidad yla calidad de la cosecha.
También se han obtenido re-sultados positivos en la aplicaciónno uniforme del riego por asper-sión en suelos arcillosos de Aus-tralia; de nitrógeno en campos detrigo de Normandía (Francia); enla aplicación de distintas técnicasde laboreo en Canadá y en la de-terminación de la humedad, de lamateria orgánica y de la texturade los suelos mediante la utiliza-ción de las técnicas de espectros-copia por infra-rojos y de la con-ductividad eléctrica aparente enAlemania y Bélgica. También sehan aplicado satisfactoriamentelas técnicas que relacionan la to-pografía (lomas, ondulaciones,valles, etc.) con la textura,humedad, resistencia al cor-te, materia orgánica y nu-trientes del suelo y su co-rrespondiente traslado a ma-pas de rendimiento.
La aplicación de los sis-temas de inducción electro-magnética (EM38) y los deemisión de rayos gamma enla elaboración de mapas decosecha han sido una herra-mienta eficaz en Alemania yAustralia.
rrollado un método para medirlas pequeñas variaciones delcambio climático mediante lasmodificaciones de la cubierta ve-getal en el paisaje. El modelo,denominado PROMET (ProcessOriented Multiscale Evapo Trans-piration model) utiliza el balanceenergético entre la superficie te-rrestre, la radiación absorbidapor las hojas, las pérdidas de ca-lor por convección y conduccióny el calor latente procedente dela transpiración de las hojas. Elmodelo PROMET necesita la in-formación geográfica básica pro-porcionada por un sistema GIS,así como otros parámetros relati-vos al tipo de suelo y de vegeta-ción.
Variabilidadespacial: trazado demapas
El aumento de la salini-dad del suelo por las aguasde riego es la causa de lapérdida gradual de cosechay de la progresiva degrada-ción del suelo en zonas ári-das y semiáridas. El Institu-to de Investigación Agrariade Bari (Italia) ha desarrolla-do un modelo probabilístico
Variabilidadespacial:cultivo
Se ha demos-trado que la aplica-ción variable y lo-calizada de los fer-tilizantes segúnlas necesidadesdel cultivo aumen-ta la eficacia en lautilización de losnutrientes y mejo-ra la producción.Esto se hace más evidente en laaplicación de nitrógeno a los cul-tivos, como han comprobado losinvestigadores de la Universidadde Negev (Israel) en campos depatata, los de la Universidad deMúnich (Alemania) en cultivos detrigo o los de la Universidad Ca-tólica del Sacro Cuore (Italia) enremolacha.
La utilización de sensores enlos satélites , también conoci-dos por CHRIS (Compact HighResolution Imagin Spectrome-ter) han resultado ser la mejorherramienta para determinar ladistribución espacial de la clorofi-la en las masas de cultivo y surelación con el estado vegetativoy sanitario de las plantas. Cientí-ficos de la Universidad LdwingMaximilian de Múnich han desa-
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ULTIMAS NOVEDADESEN AGRICULTURA DEPRECISIÓN
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ble y económicamente rentablela aplicación de las técnicas detratamiento diferencial dentro decada parcela.
La creación de mapas de altaresolución es cara ya que requie-re multitud de datos. La Universi-dad de Skara (Suecia) propone lautilización de la espectrogafíapor reflectancia de infra-rojos pa-ra reducir el número de análisisrequeridos en la confección demapas con la precisión suficien-te para ser utilizados en las ex-plotaciones agrícolas.
Sensores
Los sensores telemétricosláser se han utilizado en muchísi-mas aplicaciones industrialesaunque relativamente poco enagricultura. El Instituto Leibniz deInvestigación Agrícola (Alemania)ha diseñado un vehículo portaaperos que incorpora un sistematelemétrico con sensores láserque es capaz de determinar la al-tura del cultivo, el grado de co-bertura vegetal y la densidad debiomasa, utilizando los principiosbásicos de triangulación y tiem-po de propagación de la señalpropios de estos sensores.
Las aplicaciones de la visiónartificial en agricultura requieren
servir para la confección de mo-delos digitalizados del terreno(DTM). El departamento de Cien-cias Biológicas del Imperial Co-llage de Londres, junto con cien-tíficos alemanes de la Universi-dad de Múnich están trabajandoen la elaboración de mapas digi-talizados que contienen informa-ción física, agronómica y biológi-ca partiendo de datos obtenidoscon un escáner láser de alta pre-cisión combinado con un siste-ma de autoguiado por RTK-GPS.
Muchas veces el problemade la realización de mapas de co-secha se centra en establecerlos distintos niveles productivosen los que es técnicamente via-
basado en multivariables geoes-tadísticas y en sistemas de infor-mación geográfica para medir lavariabilidad espacial de la salini-dad del suelo y así poder generarmapas de las zonas con mayorriesgo de salinización.
La introducción de datos po-co precisos en los modelos utili-zados en agricultura de precisióngeneran errores que se puedenpropagar en las sucesivas aplica-ciones. La Universidad de Curtin(Australia) ha diseñado un mode-lo de simulación para calcular ycomparar la propagación de erro-res en distintas aplicaciones GIS.
No siempre es fácil relacio-nar la experiencia práctica, el co-nocimiento teórico y los factoresque influyen en el comporta-miento humano. Investigadoresde las universidades de Thessaly,Patras y Epyrus (Grecia) estántrabajando en la aplicación de lasteorías de la lógica difusa en laconfección de mapas inteligen-tes como herramienta para ayu-dar a la toma de decisiones enagricultura de precisión.
Cada vez más se están utili-zando receptores RTK-GPS entractores y cosechadoras equipa-dos con sistemas de autoguiado.Los datos de posición y de alturaproporcionados por estos siste-mas son muy precisos y pueden
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�TODAVÍA NO
EXISTE UN MÉTODO DE
ENSAYO QUE PERMITA
EVALUAR EL
FUNCIONAMIENTO DE
LOS DISTINTOS
SISTEMAS
DISPONIBLES�
SATÉLITES GPS
AUTOFARM SYSTEMEstación Base instalada en tierra
AUTOFARM DISPLAYAntena GPS instalada en el vehículo
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de técnicas fiables que permitandiferenciar claramente el tipo deplanta que se analiza. El Departa-mento de Ingeniería Industrial yde Sistemas de la Universidadde Keimyung (Corea) ha desarro-llado un sistema que permitecapturar tres de los cuatro colo-res básicos (rojo, verde y azul) enun cultivo de cereal con una cá-mara digital de alta resolución.Las imágenes obtenidas permi-ten identificar las plantas de trigoy las de malas hierbas para des-pués enviar esta información aun sistema robotizado que pro-cede a la eliminación de estas úl-timas. Una técnica parecidaha sido desarrollada por laUniversidad de Wageningen(Holanda) para distinguir lasplantas de patata, proceden-tes del cultivo anterior, enlas plantaciones de remola-cha.
La temperatura y la hu-medad del suelo son facto-res que influyen directamen-te en la germinación de lassemillas y en el desarrollo ra-dicular de la planta. Conoceren todo momento estos va-lores nos permitirá analizarel estado del cultivo y esti-mar el nivel de la cosecha.La Universidad de Helsinki(Finlandia) propone la utiliza-ción de unos microsensoresque se ‘siembran’ en el sue-lo y permanecen en la parce-
tubérculos y raíces mediante lautilización de tecnología radar debanda ancha con alto poder pe-netrante. El sistema permite di-ferenciar las señales proceden-tes de patata, cebolla o remola-cha de las generadas por elentorno a la misma profundidad.
El Instituto de IngenieríaAgrícola de Upsala (Suecia) reali-za una toma rápida de datos decampo mediante la instalaciónde una cámara en un pequeñoavión teledirigido por radiofre-cuencia; la ventaja del sistemaes que los datos están perma-nentemente actualizados y sonbaratos de obtener.
El estrés hídrico en algunoscultivos, como el algodón, sepuede cuantificar mediante elanálisis de imágenes ópticascombinadas con imágenes tér-micas obtenidas con cámaras derayos infra-rojos (Instituto de In-geniería Agrícola Bet Dagan deIsrael).
Nuevos equiposutilizados enagricultura deprecisión
La Universidad Católicade Leuven (Bélgica) está tra-bajando en un sistema quepermite medir la velocidadde salida de los gránulos defertilizante despedidos poruna abonadora de discos ro-tativa. La técnica consisteen aplicar un modelo de ba-lística que, combinado conuna cámara de alta veloci-dad y un estroboscopio, per-mite medir la velocidad y ladirección de los granos, loque nos dará el nivel de co-bertura de la aplicación delfertilizante.
La Universidad de Ne-braska (USA) es famosa porhaber puesto en marcha elprimer código de ensayo detractores agrícolas. Aunquelos sistemas de autoguiadoen tractores y máquinas
la durante varios años, inclusodespués de las labores de aradoy preparación del suelo. Estossensores son radiotransmisoressubterráneos que mandan la se-ñal a una estación receptora si-tuada cerca de la parcela. Lossensores se pueden colocar has-ta 25 cm de profundidad y man-dan la señal hasta 120 m de dis-tancia. Al no tener cables, no im-porta que los sensores cambiende posición durante el laboreodel suelo.
En Alemania están trabajan-do en la determinación de rendi-mientos de cosecha de bulbos,
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parcela, establecer unas trayec-torias predeterminadas y evitarel tráfico aleatorio que supondríauna compactación generalizadade la parcela. Estas técnicas hanresultado eficaces en fincas deproducción ecológica en Holan-da, donde se ha obtenido un in-cremento de las produccionesunitarias.
Desarrollo futuro
Con la puesta en marcha(previsible en 2012) del sistemaglobal de navegación por satéliteeuropeo (GNNS-2), conocido co-mo galileo se abrirán nuevas po-sibilidades para la agricultura de
precisión. El nuevo sistema aña-dirá 30 satélites más a la conste-lación existente formada porGPS y GLONASS, su utilizaciónserá gratuita. En combinacióncon los sistemas existentes per-mitirá una mayor autonomía, unamejor cobertura, mayor preci-sión, mayor número de frecuen-cias disponibles para uso civil ymayor fiabilidad de servicio. Sólofalta que los distintos países, Ad-ministraciones, empresas y de-más agentes involucrados en elproyecto se pongan de acuerdoy proporcionen los medios nece-sarios para cumplir los plazosprogramados.■
La combinación de nuevas tec-nologías de comunicación, desistemas de posicionamientoglobal (GPS) y de sistemas de in-formación geográfica (GIS) hanpermitido a muchos investigado-res diseñar nuevos vehículos ro-botizados para realizar labores ytratamientos en cultivos de altovalor añadido y en actividadespaisajísticas. En Dinamarca, Gre-cia, Reino Unido y USA se hanaplicado con éxito robots en con-trol de malas hierbas, manteni-miento de zonas verdes y cortede césped en campos de golf. Elcoste de la mano de obra en ca-da país determinara el desarrollofuturo y la viabilidad económicade este tipo de robots.
Los sistemas de guiado detractores y máquinas con tecno-logía RTK-DGPS han resultadomuy eficaces en la logística y or-denación del tráfico en las labo-res de cosecha de cereales y re-tirada del grano de las parcelascuando se utilizan varias máqui-nas y varios remolques en unamisma parcela.
La compactación producidapor las ruedas de los tractores ylas máquinas es una de las cau-sas de pérdida de fertilidad delos suelos. Los sistemas de guia-do automático permiten planifi-car estacionalmente el flujo devehículos que circulan sobre una
agrícolas han experimentado ungran desarrollo en los últimosaños, todavía no existe un méto-do de ensayo que permita eva-luar el funcionamiento de los dis-tintos sistemas disponibles. ElLaboratorio de ensayo de tracto-res de Nebraska (NTTL) ha reali-zado un ensayo comparativo dedos sistemas de guiado automá-tico, uno equipado con un sen-sor potenciométrico lineal (LPS)y otro con un sistema RTK-GPS.Los dos sistemas analizados res-pondieron satisfactoriamente ylos errores de guiado estabandentro de los valores que previa-mente se habían estimado. Enambos casos se utilizó un carrode ensayos arrastrado sobre unapista normalizada.
La Universidad de Aarhus harealizado varios ensayos utilizan-do maquinaria convencionalequipada con un sistema de au-toguiado comercial (AutofarmRTK Autosteer) en cereales deinvierno en Dinamarca. Los re-sultados han demostrado que esposible hacer un diseño estadís-tico válido que permita realizarensayos y establecer diferenciassignificativas aceptables con es-te tipo de máquinas y equipos.
La aplicación de robots en laagricultura está despertandogran interés en los últimos años.
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� EL SISTEMA
GLOBAL DE
NAVEGACIÓN POR
SATÉLITE EUROPEO
ABRIRÁ NUEVAS
POSIBILIDADES PARA
LA AGRICULTURA A
PARTIR DE 2012 �
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