Entender las métricas de la agricultura de precisión y cómo puedes beneficiarte de ellas
En esta entrada del blog, nos centraremos en la 1ª fase de este ciclo respondiendo a las siguientes preguntas:
El panorama agrícola se ha ampliado y cambiado considerablemente en los últimos 50 años. Una de las industrias más antiguas del mundo debe adoptar y utilizar la innovación tecnológica si quiere prosperar a pesar de las presiones a las que se enfrenta actualmente y se enfrentará en el futuro. Los métodos agrícolas tradicionales son sencillamente insuficientes para producir lo suficiente como para seguir el ritmo del aumento de la demanda mundial de alimentos. Combinado con las presiones medioambientales, como el cambio climático, la degradación del suelo y la escasez de agua, los cultivadores y productores se ven obligados a explorar formas innovadoras de gestionar su producción. La agricultura de precisión fue teorizada inicialmente en los años 80 por el Dr. Pierre Robert, pionero en el campo de los principios de la agricultura de precisión. La idea era utilizar la tecnología y los equipos para gastar los recursos donde son más necesarios en el campo. Con el auge de la tecnología informática moderna, la agricultura de precisión se hizo más exacta y pudo extenderse a mayor escala y aplicarse a explotaciones más grandes.
La Sociedad Internacional de Agricultura de Precisión tiene la siguiente definición: "La agricultura de precisión es una estrategia de gestión que reúne, procesa y analiza datos temporales, espaciales e individuales y los combina con otra información para apoyar las decisiones de gestión según la variabilidad estimada para mejorar la eficiencia del uso de los recursos, la productividad, la calidad, la rentabilidad y la sostenibilidad de la producción agrícola."
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"La agricultura de precisión, o agricultura inteligente, es la práctica de utilizar datos para optimizar la producción agrícola, a pesar de las circunstancias variables. Es una forma de cultivar en la que cada cultivo específico recibe el tratamiento adecuado, en el momento y el lugar adecuados. Para ello, necesitas conocer los detalles precisos de tus cultivos y campos". - Jits Riepma, analista de datos agrícolas
La agricultura de precisión funciona en un ciclo y puede dividirse en cuatro etapas:
En este blog, nos centraremos en la 1ª fase de este ciclo respondiendo a las siguientes preguntas:
- ¿Qué implica exactamente la adquisición de datos?
- ¿Qué métodos y formas de recoger datos se utilizan en esta fase?
- ¿Qué datos debes recopilar y cómo puedes utilizar de forma práctica esas variables en beneficio de tu operación?
1. ¿Qué implica exactamente la adquisición de datos?
Cada centímetro de tu campo es rico en datos significativos. El primer paso para entender tus campos es recopilar información local y fiable. La fase de adquisición de datos consiste en reunir todos los datos posibles sobre tus cultivos, suelo, campos, terreno, clima, variables y disponibilidad de recursos. Los métodos tradicionales de adquisición de datos incluyen observaciones visuales como la exploración y el muestreo, y la tecnología aumenta la cantidad y la frecuencia de las observaciones mediante diferentes sensores, satélites y otros equipos. La adquisición de datos también implica utilizar lo que has aprendido de las acciones realizadas en el campo como nuevas aportaciones.
Un mayor número de datos procedentes de diferentes fuentes y ubicaciones conduce, en última instancia, a una visión más detallada de tus campos y cultivos. La alta densidad de datos presenta una visión más precisa para tomar decisiones más informadas y acciones más precisas.
2. ¿Qué métodos y formas de recoger datos se utilizan en esta fase?
Los agricultores llevan siglos recogiendo y registrando datos: el primer y más antiguo método de recogida de datos era simplemente la observación visual (o exploración). La innovación tecnológica hace que cada vez haya más herramientas disponibles para la recogida de datos. Se emplean métodos nuevos y tradicionales para obtener datos completos del campo y de los cultivos a partir de diversas fuentes:
3. ¿Qué datos debes recopilar y cómo puedes utilizar de forma práctica las variables en beneficio de tu operación?
Se pueden medir varios parámetros, y entender lo que significan esas mediciones (y cómo utilizarlas) es la base de una operación agrícola inteligente de éxito.
Hay muchos más, pero veremos seis métricas importantes recogidas en la fase de adquisición de datos y descubriremos cómo se pueden utilizar:
Información sobre el suelo (adquirida de diversas fuentes como satélites, sensores y muestreo)
La recopilación y el mantenimiento de información actualizada sobre el suelo de tu granja es crucial para la fase de adquisición de datos. Muchas otras métricas se calculan a partir de esta información o se basan en ella. Empezando por el tipo de suelo, la clasificación del suelo ayuda esencialmente a los agricultores a planificar qué cultivar y dónde hacerlo. Las definiciones del tipo de suelo suelen basarse en el tamaño dominante de las partículas que lo componen, es decir, arena, arcilla, limo, turba, tiza y marga, o una combinación de ellas. Cuanto más pequeñas son las partículas, menos aire hay entre ellas y más se adhieren entre sí.
Esto, a su vez, afecta a la capacidad de retención de nutrientes y agua del suelo. Por ejemplo, las partículas más pequeñas son características de la arcilla, conocida por su excelente capacidad de retención de agua. La arena, en cambio, está formada por partículas más grandes que no se adhieren entre sí y tiene poca capacidad de retención de agua. Ten en cuenta que rara vez se encuentran tipos "puros": probablemente tengas que tratar con mezclas como arcilla arenosa, arcilla limosa, arcilla limosa, arena limosa, etc.
Los programas informáticos agrícolas (que incluyen satélites y sensores) y los mapas de suelos son los métodos más precisos para recopilar e interpretar datos que representen con exactitud qué suelos componen realmente tu campo. Los distintos tipos de suelo emiten señales (o temperaturas) diferentes que son distinguidas y registradas por los satélites. Un software especial disponible en las plataformas agrícolas interpreta la señal y te proporciona resultados de gran precisión. Además del tipo de suelo, un mapa detallado del suelo puede mostrarte lo siguiente
Composición del suelo - Los elementos exactos que componen el suelo para entender qué cultivos serán los más adecuados
pH y conductividad - Es fundamental para determinar los fertilizantes y otros nutrientes que deben aplicarse
Fertilidad - Conocer la fertilidad puede ayudar a los productores a tomar decisiones para optimizar sus recursos
Textura - Desempeña un papel esencial en la gestión de los nutrientes, ya que influye en su retención.
Humedad del suelo - Contenido volumétrico de agua (obtenido de los sensores)
Se refiere al volumen de agua por unidad de volumen de suelo y se mide en porcentaje:
Contenido volumétrico de agua del suelo (%) = [volumen de agua (cm3)/volumen de suelo (cm3)] × 100
Suele medirse con sensores de suelo y da los valores a diferentes profundidades. Es esencial para determinar si los cultivos están sufriendo estrés hídrico y abre la oportunidad de tomar medidas proactivas. Puede utilizarse para calcular cuándo y cuánto regar, lo que permite ahorrar agua. Se utiliza una curva de retención de humedad del suelo (o pF) para ayudar a determinar las necesidades de riego exactas de tus campos. Para un tipo de suelo y un tipo de cultivo concretos, puede indicar a qué porcentaje de volumen debes regar para evitar el estrés perjudicial de los cultivos y cuánto debes regar para obtener la cantidad óptima de humedad del suelo.
Las herramientas de agricultura inteligente permiten a los agricultores trabajar con valores exactos para los que pueden establecer umbrales y recibir notificaciones.
Por ejemplo, este productor de manzanas adquirió datos de sensores de suelo que medían los valores de humedad a - 30 cm. En este caso, la tensión del suelo debe mantenerse en torno a 70-80 KPa para un crecimiento óptimo de la fruta. Calculó que el contenido volumétrico de agua era de 11% en el suelo arenoso y de 40% en el suelo franco-arcilloso. Los conocimientos obtenidos al procesar los datos iniciales recogidos le permitieron establecer umbrales de humedad del suelo, que utilizó para optimizar su régimen de riego. Esto, a su vez, supone un ahorro de agua y un mayor rendimiento.
Temperatura del suelo (obtenida de los sensores)
La temperatura del suelo (°F o °C) medida por sensores puede optimizar tu operación ayudando a determinar el mejor momento posible para la siembra. Sembrar a la temperatura óptima (dependiendo del cultivo y del tipo de suelo) ayuda a garantizar la mejor emergencia del cultivo debido a su importancia para la germinación de las semillas.
Por ejemplo, al plantar patatas, existe una regla general según la cual las temperaturas del suelo a la profundidad de la semilla deben ser superiores a 7°C y ascendentes (pero inferiores a 30°C) antes de empezar a plantar. Este umbral de temperatura es especialmente importante para cortar las patatas de siembra. Cuando se corta la semilla, la superficie expuesta que requiere curación es mayor. Las temperaturas del suelo inferiores a 7°C impiden una curación suficiente y retrasan mucho la emergencia. Por ejemplo, Ruso Burbank Las plantas pueden emerger en 20 o 25 días a 10°C, pero pueden tardar más de 40 días a 7,2°C. Sembrar en suelos fríos puede hacer que las semillas permanezcan latentes y sean más vulnerables a los patógenos del suelo, las enfermedades y los depredadores.
La temperatura del suelo puede ser un indicador clave de cuándo debes dejar de aplicar herbicidas. Las raíces se cierran a temperaturas superiores a los 33 °C y frenan la absorción de herbicidas. Este conocimiento ayuda a limitar el desperdicio de productos químicos y la escorrentía innecesaria.
Humedad absoluta y relativa (adquirida de los sensores)
La humedad absoluta (medida en gramos de vapor de agua por metro cúbico de volumen de aire) se refiere a la cantidad real de vapor de agua que hay en el aire, independientemente de su temperatura. La humedad relativa (expresada en porcentaje) mide la cantidad de vapor de agua que retiene el aire en comparación con la cantidad que puede retener a una temperatura determinada.
Centrémonos en la humedad relativa: Estos valores pueden dar una idea de la aplicación precisa de los productos fitosanitarios. Pulverizar a la temperatura y la humedad relativa correctas aumenta la eficacia de los productos fitosanitarios: la mayoría funcionan mejor cuando hace más calor, ya que los procesos químicos de los cultivos funcionan más rápidamente. Sin embargo, las temperaturas más altas también hacen que los componentes químicos de estos productos disminuyan más rápidamente y, por tanto, el tiempo de actuación es menor.
Los valores óptimos difieren según el producto, pero en general, una buena temperatura para pulverizar es de unos 20°C. La humedad relativa no debe ser demasiado alta, ya que limita la evaporación y, con ello, la absorción y el transporte de los productos dentro del cultivo. También se recomienda no pulverizar cuando la humedad relativa sea inferior a 40%. Esto reduce la posibilidad de deriva debido a las inversiones de temperatura o a la evaporación.
La humedad relativa es un indicador de la humedad de las hojas (simplemente la presencia de agua en la superficie de un cultivo). Aunque esto parece inofensivo, es precisamente lo que necesitan algunos microorganismos para pasar de inocentes a patógenos destructores de cultivos. Al controlar la humedad de las hojas, los cultivadores y sus asesores pueden tomar medidas proactivas para proteger sus cultivos de las enfermedades antes de que se produzcan daños.
Por ejemplo, la mancha foliar por Alternaria y la podredumbre de la cabeza en el brócoli suelen estar causadas por un par de hongos: Alternaria brassicicola y Alternaria brassicae. El desarrollo de la enfermedad se ve favorecido por las temperaturas frescas y los periodos largos (más de 9 horas) de alta humedad. Estas métricas pueden ayudar a los cultivadores y asesores a prepararse en caso de periodos prolongados de alta humedad en el aire y evitar los daños causados por los hongos.
Información satelital (adquirida de los satélites)
La información de los satélites permite a los agricultores, investigadores y asesores de cultivos ver una imagen completa de sus campos. Los satélites de teledetección proporcionan datos clave para controlar el suelo, la capa de nieve, la sequía y el desarrollo de los cultivos. Los agricultores y los asesores de cultivos pueden ahora comparar los campos, hacer predicciones basadas en el aumento de la biomasa y ver claramente en qué zonas los cultivos están sufriendo estrés. Esta tecnología también proporciona información actualizada sobre el estrés por humedad, las enfermedades, las anomalías estructurales y los niveles de nutrientes. Las imágenes por satélite de la agricultura de precisión moderna tienen un alta resolución espectral, lo que permite a los cultivadores obtener datos precisos y exactos.
En la práctica, puedes hacer un seguimiento de la vegetación del campo mediante el índice NDVI y encontrar zonas problemáticas. En pocas palabras, el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) es un indicador de la salud de una planta basado en la forma en que la planta refleja diferentes ondas de luz: la clorofila (un pigmento indicador de la salud) refleja fuertemente la luz infrarroja cercana, mientras que la planta deshidratada, enferma o con problemas absorbe más la luz infrarroja cercana.
El acceso a mapas de NDVI constantes y actualizados ayuda a los agricultores y a los asesores de cultivos a detectar con antelación las zonas problemáticas. Muchas plataformas de agricultura de precisión utilizan el NDVI para guiar a los exploradores de cultivos en el campo y mejorar la precisión de la aplicación de fertilizantes, productos fitosanitarios y riego. La combinación de la exploración con la teledetección por satélite es muy eficaz para ayudar a determinar las desviaciones de la norma.
Las imágenes por satélite también pueden utilizarse para planificar los tratamientos de las plantas y seleccionar los productos químicos agrícolas. Para saber cómo puedes prevenir posibles daños a los cultivos y preservar los ingresos con los datos satelitales, accede al caso de uso de Planeta (el principal proveedor de datos terrestres diarios a nivel mundial), aquí.
Temperatura del aire (adquirida de sensores o estaciones meteorológicas)
La información precisa sobre la temperatura del aire puede ayudar a aplicar con precisión los productos fitosanitarios. Algunas plagas se activan a determinadas temperaturas; los agricultores pueden aplicar medidas preventivas para minimizar los daños. La temperatura del aire también puede ayudar a determinar la transpiración de los cultivos y la evaporación del suelo, orientando un régimen de riego específico.
Por ejemplo, este floricultor de Breezand, Holanda del Norte, se dio cuenta de que la temperatura del aire en el suelo (+10 cm a la altura del cultivo) puede alcanzar rápidamente los 15 °C, mientras que la temperatura del aire a 1,5 m sigue indicando entre 12 °C y 13 °C. Para Pascal, es muy importante medir la temperatura del suelo con absoluta precisión, ya que las enfermedades que afectan a los tulipanes las propagan los piojos, y éstos prosperan a una temperatura de 15°C. En este caso, cuando las aplicaciones meteorológicas medían 12°C, el sensor Farm21 midió la temperatura exacta, y el agricultor pudo tomar las medidas necesarias que impidieron que los piojos dañaran los tulipanes.
Fases del ciclo de la agricultura de precisión
Toquemos brevemente las 3 fases restantes del ciclo de la agricultura de precisión y tracemos el viaje desde la adquisición inicial de los datos hasta el uso de la información como nuevas entradas de datos y aprendizajes.
Fase 2: Acceso a los datos
Para desbloquear el valor de las métricas en la primera fase, es necesario convertirlas en conocimientos. Los datos adquiridos se procesan y se puede acceder a ellos mediante SIG, geoestadística, análisis de datos y programación. Los datos meteorológicos precisos, por ejemplo, pueden ayudar a los agricultores a planificar mejor: cuándo regar, pulverizar, sembrar o cosechar suele depender enormemente de las condiciones meteorológicas. La interpretación de la información de las aplicaciones meteorológicas ha sido una herramienta vital para el desarrollo de la Agricultura de Precisión.
Otra forma excelente de acceder a la información es a través de plataformas digitales que reúnen la información de varias fuentes en un solo lugar. Los agricultores, los asesores de cultivos y los investigadores pueden acceder sin esfuerzo a los datos de los sensores, los satélites, la meteorología y la exploración. Farm21 ha desarrollado una plataforma que integra diferentes fuentes para generar conocimientos combinados. Esto permite a los usuarios ver tendencias y correlaciones y ayuda a evaluar los riesgos. El acceso consistente y actualizado a los datos de los sensores, el suelo, los cultivos, el clima y los satélites, significa que nunca hay que adivinar las variables.
Una vez que se accede a la información y se interpreta, puedes pasar a la siguiente fase para tomar decisiones basadas en datos.
Fase 3: Tomar decisiones basadas en hechos
Aquí es donde el duro trabajo de las dos etapas anteriores empieza a dar sus frutos. Aquí es donde las entradas de datos se traducen en decisiones informadas. Los datos que has reunido e interpretado se convierten en la base de las decisiones inteligentes. La combinación de conocimientos y experiencia respaldada por datos concretos pone sobre la mesa nuevas oportunidades: los cultivadores y asesores ya no tienen que adivinar. Se pueden tomar mejores decisiones sobre el riego, la fertilización, el control de enfermedades, la aplicación de productos fitosanitarios, la cosecha y la siembra cuando se conocen los detalles exactos de los campos y los cultivos. Una de las principales ventajas de basar las decisiones en hechos es el uso eficiente de los recursos.
Veamos al cultivador de manzanas de la sección A: como se ha mencionado, calculó que el contenido volumétrico de agua debía ser de 11% en suelos arenosos y de 40% en suelos arcillosos para un crecimiento óptimo de la fruta. A continuación, utilizó las entradas de datos de los sensores del suelo para orientar sus decisiones sobre cuándo y cuánto regar para mantener los niveles de humedad del suelo dentro de estos parámetros. Estas decisiones, a su vez, condujeron a acciones que ahorraron agua y aumentaron su rendimiento. También aprovechó lo que aprendió como nuevas entradas de datos para la siguiente temporada, completando así el ciclo de la agricultura de precisión.
Fase 4: Actuar
Partiendo del proceso de toma de decisiones de la etapa anterior, es el momento de emprender las acciones pertinentes. Una planificación suficiente con un enfoque centrado significa que los agricultores pueden emplear los recursos con una precisión milimétrica.
El ciclo continúa a medida que la retroalimentación de las tres fases anteriores se convierte en una nueva fuente de adquisición de datos a través del aprendizaje. Otra valiosa fuente de nuevos datos en la fase de adquisición es el resultado de las acciones, que puede volver a ser un nuevo dato. En pocas palabras, al observar los resultados y los efectos de determinadas acciones en el campo, los cultivadores, los asesores y los investigadores pueden utilizarlo como una nueva fuente de información para la adquisición de datos.
Un ejemplo de herramienta de Agricultura de Precisión que entra en juego en esta fase es la VRA o Aplicación de Tasa Variable. Como su nombre indica, permite a los agricultores aplicar los fertilizantes, los productos fitosanitarios, las semillas y el agua a distintas velocidades. Hay dos tipos de VRA: el basado en mapas y el basado en sensores. La ARV basada en mapas ajusta la aplicación de los productos basándose en un mapa pregenerado de tu campo. El ARV basado en sensores no utiliza un mapa, sino sensores montados que miden las propiedades del suelo o las características del cultivo en tiempo real. A continuación, el sistema de control calcula el número de aportes necesarios.
En resumen, la Agricultura de Precisión consiste en realizar la operación correcta, en el lugar adecuado, en el momento oportuno, de la manera apropiada y en la cantidad adecuada. Para conseguirlo, debes empezar por recopilar datos precisos y convertirlos en valiosos conocimientos en los que basar tus decisiones.
Estas decisiones conducen a acciones específicas en el campo que resultan en beneficios sinérgicos para toda tu operación.
Comprender las métricas de la agricultura de precisión es valioso en el camino hacia la agricultura inteligente.
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✓ ¿Qué puedes medir y qué significan realmente estas métricas?
✓ ¿Cómo pueden influir las decisiones basadas en hechos en el uso de tus recursos?
✓ ¿Qué papel desempeñan las métricas de la agricultura de precisión para pasar de una agricultura reactiva a una proactiva?
