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Uso de los drones como herramientas de gestión del viñedoEl ecosistema que rodea la producción de uva y vino a nivel español se ve inmerso en un importante cambio de paradigma productivo con crecientes retos a los que hacer frente si se quiere asegurar su sostenibilidad durante las próximas décadas. La racionalización de los productos fitosanitarios está cada vez más presente liderada por normativas estrictas que limitan su uso a la vez que por una demanda creciente del consumidor que busca vinos con una menor huella ambiental. La incorporación de las nuevas tecnologías en la mecanización del campo tiene un papel muy importante para asegurar que las operaciones que se llevan a cabo en el viñedo son seguras, sostenibles y asegurar que las uvas llegan en las condiciones más óptimas a las bodegas y por ende al consumidor.

Francisco García Ruiz, Javier Campos y Emilio GilUnidad de Mecanización Agraria. Universidad Politécnica de Cataluña

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Equipo aplicación variable

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producto en cada área de la parcela según la densidad del viñedo. La Unidad de Mecanización Agraria de la UPC (www.uma.deab.upc.edu) tiene amplia expe-riencia en la caracterización y mapeado de la vegetación para la determinación del volumen óptimo de producto. Durante los últimos años ha desarrollado un pro-tocolo en el que gracias a la información obtenida mediante imágenes de dron en tres estadios de crecimiento del viñedo (floración, tamaño guisante y envero) segmentan la parcela en tres clases de vigor distinto (vigor bajo, medio y alto). Con esta información, y mediante me-didas manuales de altura y anchura de la vegetación se obtiene el volumen de vegetación (m3) medio por zona de vigor. Estos mapas son los que en el último paso del proceso se descargan en la consola de la máquina para que cada vez que se registre su posición en la parcela, se envíe una orden para que la máquina varíe el caudal de las electroválvulas para ajustar el volumen de aplicación a dicha zona de vigor. Con ello, se han conseguido ahorros tanto de producto fitosanitario como de agua que oscilan entre el 15 y el 40% en

función de las características específicas. Estos resultados se han contrastado y lle-vados a su aplicación práctica en bodegas tan importantes como Jean Leon, Viñas del Vero y Martín Códax, en un proyecto de colaboración financiado por el progra-ma de Grupos Operativos del Ministerio de Agricultura (www.gophytovid.es). Una posterior modificación del protocolo de trabajo ha ido encaminada a determinar el volumen de aplicación directamente a partir de la relación que existe entre los valores de los índices de vegetación y el volumen vegetativo. Esto permite incrementar la capacidad de trabajo, la automatización del proceso y la traza-bilidad del mismo, obteniendo así unas aplicaciones de producto fitosanitario más sostenibles y un ahorro importante en cuanto al producto aplicado que se traduce en un mayor rendimiento de la inversión.El uso de drones como herramienta para la caracterización de la vegetación se está empleando con éxito en otro tipo de cul-tivo, más ajeno a nuestra producción agrícola, como es el del arándano. La Uni-dad de Mecanización Agraria de la UPC

La explosión del uso de vehículos no tripulados (drones) llegó ya hace un tiempo a la agricultura. Se trata, sin duda, de una herra-

mienta con un potencial interesante, pero también con una serie de limita-ciones a tener en cuenta, tanto desde el punto de vista legislativo como de dificultades en su manejo y requisitos de unos conocimientos que, hoy por hoy, no están al alcance de todos los usuarios. En las líneas siguientes se ofrece una visión de algunas de las posibilidades de utilización de esta herramienta en la gestión diaria del viñedo, con especial énfasis en las tareas relacionadas con la protección de cultivos y la caracterización de la vegetación.

Aplicación variable de fitosanitarios a partir de mapas de vegetación

Una de las principales ventajas de la tele-detección es que nos permite tener una visión global del crecimiento del cultivo en las diferentes zonas de la parcela. Por-que no todas las plantas crecen igual ni tienen el mismo vigor vegetativo, parece comprensible aceptar que tienen unas necesidades distintas de agua y nutrien-tes por ejemplo. Asimismo, nadie podrá negar que el aporte de insumos deba adaptarse a su estructura vegetativa que es cambiante durante el ciclo de cultivo y en las distintas áreas del campo. La viti-cultura de precisión pretende cuantificar esta variabilidad dentro de la parcela para poder dar una respuesta adaptada a cada situación dentro de la zona homogénea de crecimiento del cultivo. Esto contrasta con la metodología tradicional, que reali-za las correspondientes tareas, como los tratamientos con plaguicidas, de manera uniforme por toda la parcela, sin tener en cuenta estas diferencias. El uso de drones equipados con sensores multiespectrales permite un mapeo de los viñedos a muy alta resolución que hace posible la extracción de distintos índices vegetativos que se ha comproba-do guardan una estrecha relación con las características estructurales del dosel ve-getativo. A partir de estos índices punto a punto se derivan mapas de prescripción que una vez cargados en la controladora de la máquina de aplicación de fitosa-nitarios permiten un aporte óptimo de

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Mapa de prescripción (L/ha) (izquierda). Mapa de aplicación real (L/ha) (derecha)

El uso de drones equipados con sensores multiespectrales permite un mapeo de los viñedos que hace posible la extracción de distintos índices vegetativos


está trabajando con la empresa Hortifrut (www.hortifrut.com) en el desarrollo de un sistema para la obtención de mapas de prescripción de dosis de productos fitosa-nitarios a partir de los mapas obtenidos con cámaras multiespectrales embarcadas en drones. Evidentemente, el proceso no es simple ni sencillo ya que, transformar la información generada por la cámara multiespectral en datos representativos del desarrollo vegetativo y estos, a su vez, transformarlos en recomendaciones de producto fitosanitario, no es un aspecto trivial y requiere de amplia experiencia y conocimientos. En este caso, la adapta-ción de la aplicación Dosaviña® (www.dosavina.upc.edu) al cultivo del arándano y el importante proceso de elaboración y transformación de datos ha permitido generar ahorros medios de producto fito-sanitario, volumen y tiempo de alrededor del 18%, con lo que ello significa para una explotación de más de 3000 ha de este cultivo.

Creciente tendencia en drones aplicadores

¿Y aplicar de forma localizada los produc-tos fitosanitarios en campo mediante dro-nes equipados con sistemas de fumiga-ción? Si preguntamos en Japón veremos que no es nada nuevo ya que desde los años 90 existen helicópteros no tripula-dos Yamaha RMAX haciendo esta labor en campo. Se estima que actualmente hay

2.500 equipos Yamaha RMAX fumigando el 35% de los campos de arroz de Japón si bien es verdad que Yamaha paralizó completamente la fabricación de este tipo de aeronaves en 2007. La empresa china DJI, líder mundial de fabricación y venta de drones profesionales y de recreo, ha lanzado recientemente al mercado su nuevo modelo T16 del dron fumigador DJI AGRAS equipado con una boquilla de aplicación debajo de cada uno de sus ocho rotores. Ante todos estos avances, parce razonable preguntarse si la forma de proteger los cultivos ante enfermeda-des, plagas y malas hierbas va a pasar de hacerse con máquinas de más de 1000 kg de peso a hacerse con equipos aéreos no tripulados con depósitos de 10-30 litros sobrevolando 2 ó 3 metros sobre los cultivos. Probablemente la respuesta correcta pasaría por no comparar estos dos sistemas ya que parece improbable que un dron pueda hacer aplicaciones a los volúmenes y dosis que estamos acostumbrados con los atomizadores convencionales. Es más razonable pensar en el dron aplicador como un sistema quirúrgico que sea capaz de seguir rutas específicas de aplicación localizada en puntos precisos en los que se presente el problema (por ejemplo, rodales de malas hierbas). Gracias a su alta eficiencia y fle-xibilidad, los drones aplicadores pueden encontrar su nicho de utilización en estas fumigaciones localizadas a volúmenes bajos y concentraciones del producto muy

elevadas, y en zonas con altas pendientes donde acceder con maquinaria pesada resulta dificultoso, como ha ocurrido por ejemplo en los campos de arroz en terra-zas estrechas donde los sistemas aéreos no tripulados substituyeron con éxito las aplicaciones con mochila consiguiendo una deposición similar. La calidad de la aplicación depende de la altura de vuelo y la velocidad de avance aunque pocos estudios han indagado sobre el efecto de la turbulencia que ejercen los rotores, el impulso que le dan a las gotas de caldo y su impacto en la calidad de la deposi-ción. Esto es especialmente importan-te ya que los inmensos esfuerzos que se han llevado a cabo por las distintas administraciones para conseguir unos estándares de calibración de equipos fitosanitarios y gestión eficiente y sos-tenible de las aplicaciones de producto deben contemplarse también en el caso de estos nuevos sistemas aplicadores. Aunque la tecnología está ya disponible y suficientemente madura, queda camino aún por recorrer en el campo del diseño de nuevos pesticidas concentrados, en la caracterización de la deposición y sobre todo en la detección y mapeo de las zonas específicas a tratar para poder diseñar el plan de vuelo específico del dron. Por otra parte, y desde el punto de vista legal, es preciso considerar las importantes restricciones que afectan al uso de este tipo de equipos. Una tipología de equipo de aplicación de fitosanitarios que debe cumplir, al igual que el resto de tecnolo-gías, con lo establecido en la Directiva de Uso Sostenible en cuanto a inspección de equipos de aplicación de fitosanitarios en uso. Y para ello, el comité designado de ISO, en el que participa activamente el grupo de investigación de la Unidad de Mecanización Agraria de la UPC, está desarrollando una propuesta de norma ISO que recoge el procedimiento téc-nico para la inspección de este tipo de aeronaves.

Detección de plagas y enfermedades

Probablemente esta sea una de las aplica-ciones más interesantes de los drones en agricultura y también de las más contro-vertidas por el impacto de sus resultados sobre las expectativas del agricultor. La forma actual de identificar y geoposicio-


Mapa de vigor clasificado de toda la finca de Hortifrut, Perú



nar las enfermedades en el cultivo de-penden del factor humano, que requiere de muchas horas de personal especiali-zado, que es caro y muchas veces poco preciso (sobre todo en la cuantificación geoespacial del impacto de la enferme-dad). Aunque en los últimos años se han conseguido avances muy importantes no sólo en cuanto a la calidad de los sensores ópticos sino también desde el punto de vista científico con mejores modelos de cálculo para la detección y cuantificación de enfermedades en los cultivos, este sigue siendo un reto mayúsculo. Ade-más de preciso en cuanto a localización (detectar exactamente la planta enferma y no otra) el sistema debe ser también recurrente, rápido y barato para poder detectar la plaga o enfermedad lo sufi-cientemente a tiempo como para permitir un tratamiento preventivo o curativo. Si el agricultor es más rápido en detectar la plaga por sus propios medios de lo que lo hace un sistema por teledetección, el potencial de la tecnología pierde fuerza. Las aproximaciones más satisfactorias hasta la fecha se han basado en la espec-troscopía y la diferencia en como plantas sanas y enfermas reflejan la luz en regio-nes espectrales específicas del espectro electromagnético (especialmente en las zonas del visible e infrarrojo cercano, 400-1100 nm) aunque también se ha visto un potencial importante en la respuesta térmica de la hoja capturada mediante cámaras termográficas. Es esencial dis-poner de una buena resolución espacial (tamaño del píxel) así como la posibilidad de intercambiar sensores destinados a cada aplicación en particular, y para ello el uso de los drones es fundamental por

su capacidad de poder volar a alturas variables y con planes de vuelo perso-nalizados. Con la información capturada por los sensores ópticos embarcados en el dron la mayoría de aproximaciones han consistido en el desarrollo de mo-delos basados en machine learning que permitan predecir la presencia de una determinada enfermedad en la planta y potencialmente su grado de afectación. Hasta la fecha, los avances en viticultura son escasos, ya que las principales enfer-medades como mildiu, oídio y botrytis (Plasmopara viticola, Uncinula necator y Botrytis Cinerea) son intensivamente rastreadas por los equipos técnicos y vi-ticultores y su detección e intervención con productos agroquímicos suele ser muy temprana (incluso antes que se pueda extender por la plata y ser visible desde equipos aéreos). Las virosis y en-fermedades de madera se comportan de forma distinta, y en este caso sí que se han desarrollado estrategias de detección, que suelen aprovechar los cambios de coloración de las hojas a final de tem-porada para hacer un inventario de las plantas potencialmente enfermas. La evolución tecnológica parece aportar algo de luz mediante la aparición de nuevos sensores ópticos con mayor número de bandas espectrales (mucho mayor en nú-mero y en especificidad) que permitirán incrementar las opciones de éxito en la detección temprana de enfermedades en los cultivos.

Consideraciones finales

Las líneas anteriores contienen ejem-plos e información práctica sobre el

potencial de los vehículos no tripulados (drones) en la agricultura, y especial-mente en el campo de la protección de cultivos. Se trata, sin duda, de un avance de la tecnología que debe ser considerado en su justa medida. Pero debe quedar claro que todavía queda mucho camino por recorrer antes de que la utilización de este tipo de he-rramientas pueda considerarse algo habitual y cotidiano entre nuestros agri-cultores. Y mientras todo esto llega, el equipo de investigación de la Unidad de Mecanización Agraria de la Univer-sidad Politécnica de Cataluña seguirá avanzando en su desarrollo.

Bibliografía

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Campos, J., Llop, J., Gallart, M., Gar-cía-Ruíz, F., Gras, A., Salcedo, R., Gil, E. 2019. Development of canopy vigor maps using UAV for site-specific ma-nagement during vineyard spraying process. Precision Agric. https://doi.org/10.1007/s11119-019-09643-z

Garcia-Ruiz, F.; Sankaran, S.; Maja, J.M.; Lee, W.S.; Rasmussen, J.; Ehsani, R. 2013. Comparison of two aeriali-maging platforms for identification of Huanglongbing-infected citrus trees. Comput. Electron. Agric., 91, 106–115.

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• Campos, J.; Gallart, M.; Llop, J.; Gil, E. 2019. Monitoring site-specific spra-ying in vineyards from a prescription map obtained with a UAV. In: The 12th European Conference on Preci-sion Agriculture - ECPA, Montpellier, France, July 8 – 11, 2019.

Vídeo divulgativo del proyecto Go-phytovid: Optimización del uso de fitosanitarios en viticultura en base a mapas de vigor. https://youtu.be/TbxFDTP7oUg

Variabilidad intraparcelaria del cultivo de la viña

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