El objetivo final de la AP es optimizar el rendimiento de las explotaciones agrarias mediante un preciso conocimiento del medio en el que se desarrollan los cultivos y la ejecución precisa de las decisiones adoptadas. Esta optimización tiene una repercusión muy favorable en los aspectos medioambientales vinculados con la producción agraria, por la racionalización del uso de productos fitosanitarios que conlleva. Las TIC han puesto a disposición del sector agrario todo un conjunto de nuevas herramientas que permiten dicha optimización.
NUEVAS TECNOLOGÍAS Y PRODUCCIÓN AGRARIA
Un indicador que ha caracterizado a las diferentes culturas que han evolucionado a lo largo de la historia ha sido el grado de desarrollo de la tecnología aplicada a la agricultura y a la actividad militar. En la mayoría de los casos ambos desarrollos han ido de la mano desde la prehistoria, como el manejo de animales domésticos o la metalurgia. En nuestros días, la historia se repite. Los Sistemas de Navegación Global por Satélite (Global Navigation Satellite System o GNSS) y los Sensores Remotos (Remote Sensors o RS) usados en Teledetección son claros ejemplos de tecnologías que nacen en el ámbito de la industria militar pero que con el tiempo encuentran su aplicación en la agricultura.
La revolución industrial del siglo XVIII, propiciada principalmente por la aparición de la máquina de vapor, modificó el devenir de la humanidad. En agricultura, el uso de la máquina de vapor se materializó en el “Locomovil”, precursor del tractor agrícola actual. La posterior aparición del motor de gasolina y Diesel, unido el rápido desarrollo de sus mejoras y aplicaciones a vehículos militares durante la primera guerra mundial, originó otra gran revolución en la agricultura: la mecanización agraria. El uso de tractores y máquinas en el ámbito agrícola debió suponer un cambio de paradigma para los agricultores de la época. En poco tiempo pasaron de manejar animales domésticos y todo lo relacionado con su alojamiento, alimentación, sanidad, aparejos, herrajes etc., a familiarizarse con el uso de combustibles, filtros, volantes, engranajes etc., necesarios para el manejo y mantenimiento de vehículos motorizados.
La revolución tecnológica que a nuestra generación le ha tocado vivir es la que han provocado las llamadas “Tecnologías de la Información y la Comunicación” (TIC), lo que nos ha conducido a la “era digital” en la que nos encontramos. Como ha ocurrido con anterioridad, la sociedad se está transformando como consecuencia de los avances tecnológicos.
La “Agricultura de Precisión” (AP) no es ni más ni menos que la consecuencia de la irrupción de las TIC en la agricultura, es decir, la manifestación de la era digital en la Producción Agraria. Nuevamente los agricultores han de familiarizarse con las herramientas de la época: teclados, pantallas, selección en opciones de menú…, así como conocer las tecnologías que se pone a su disposición para conseguir una producción agraria con la que alimentar a una población mundial de siete mil millones de personas y en crecimiento, con las restricciones que la seguridad en la sanidad alimentaria, la conservación de los recursos naturales y las leyes de la economía de mercado imponen.
Abonado nitrogenado con maquina VRT basada en sensor óptico.
AGRICULTURA DE PRECISIÓN. TÉCNOLOGIAS QUE LA INTEGRAN
Las técnicas de AP incluyen dos grandes objetivos:
1. Gestión de la variabilidad espacial de las propiedades de los suelos y estado de los cultivos.
2. Ayuda al guiado y a la uniformidad de las operaciones mecanizadas.
El papel de los Sistemas de Navegación Global por Satélite en la AP es clave. Un receptor GNSS no es más que un dispositivo electrónico que proporciona, entre otros datos, las coordenadas latitud, longitud, altitud del punto donde se encuentra su antena. Esta información puede ser usada por otros dispositivos electrónicos con diferentes propósitos, dando lugar a multitud de aplicaciones.
En AP los receptores GNSS se utilizan tanto para la toma de información en campo, con equipos portátiles de mano, como montados en las máquinas que realizan los trabajos agrícolas (tractor, cosechadora o cualquier tipo de máquina autopropulsada), permitiendo que el usuario y otros dispositivos de control de abordo puedan conocer en cada momento la posición en la que se encuentran dentro de la parcela que trabajan, o en la ruta de transporte hacia/desde ella.
Cada tipo de operación agrícola a realizar con técnicas de AP exigirá una precisión mínima diferente. No es lo mismo realizar una labor de abonado con un ancho de trabajo de 20 metros, donde una desviación del tractor respecto a la trayectoria ideal de 0,2 metros no origina un error significativo, que realizar una labor de siembra en líneas separadas 0,4 metros donde esa misma desviación sí que originaría un error muy apreciable.
GESTIÓN DE LA VARIABILIDAD ESPACIAL DE LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS Y ESTADO DE LOS CULTIVOS
Desde muy antiguo se conoce que la cantidad de cosecha recogida en una parcela agrícola no es uniforme en toda ella, a pesar de haber realizado todas las operaciones de cultivo (laboreo, siembra, abonado etc.) de forma homogénea. Existen factores ligados a las propiedades de los suelos, microclimas o agentes patógenos, que afectan de manera selectiva y con distintos grados de intensidad en zonas concretas, dando lugar a lo que se conoce como variabilidad intra-parcelaria.
Con la llegada de la mecanización, se hace prioritario que las unidades de cultivo sean lo más extensas posible. En esta situación, las máquinas empleadas en la aplicación de los distintos insumos, necesarios en las operaciones de cultivo, son ajustadas para aplicar una dosis constante y homogénea en toda la parcela, calculada en base a un promedio de toda ella.
Aplicación selectiva de herbicida mediante sensores ópticos que detectan las malas hierbas.
MAQUINARIA PARA LA GESTIÓN DE LA VARIABILIDAD INTRA-PARCELARIA
Con la aparición de las TIC, especialmente los GNSS y la teledetección, se presenta la oportunidad de considerar la variabilidad intra-parcelaria en la gestión de las explotaciones. Las máquinas con tecnología de distribución variable (Variable Rate Technology o VRT) permiten que la dosis aplicada pueda ser modificada durante la marcha sin intervención del operador. Atendiendo a este concepto existen dos tipos de máquinas VRT:
• Basadas en sensor.
Las máquinas VRT basadas en sensor ajustan automáticamente la dosis aplicada en función de la información que recibe de un sensor óptico (teledetección) que analiza el espectro de la luz reflejada por el cultivo. En el caso de la fertilización, las máquinas abonadoras VRT basadas en sensor poseen dispositivos ópticos que exploran la luz que refleja la superficie de cultivo alrededor de la máquina, calculando sobre la marcha la dosis óptima a aplicar mediante un modelo que llevan programado, ajustado a las condiciones generales en que se encuentra. En la aplicación de herbicidas, los sensores ópticos permiten discriminar las malas hierbas del suelo desnudo, lo que posibilita comandar una electroválvula que hace pulverizar el caldo sólo cuando es necesario. Con ello se evita los tratamientos masivos con el consiguiente ahorro económico y la reducción del impacto ambiental. Además del análisis espectral en que se basan los sensores ópticos, existen ensayos a nivel experimental con resultados prometedores que combinan dicha técnica con el empleo de cámaras y análisis de imagen (visión artificial). De esta forma es posible, además, discriminar las malas hierbas de las plantas cultivadas, lo que sería de gran utilidad en tratamientos herbicidas en la línea de cultivo una vez éste se ha establecido
• Basadas en mapa..
La maquinaria VRT basada en mapa realiza los cambios de dosis según un patrón previamente establecido llamado “mapa de prescripción”, calculado con anterioridad al momento de realización de la aplicación e introducido en el dispositivo de control de la máquina en forma de archivo digital. Con este sistema se hace imprescindible el uso de un receptor GNSS a bordo de la máquina con objeto de informar al sistema de control sobre la posición en la que se encuentra, de modo que pueda establecer mediante el mapa de prescripción cargado previamente, la dosis que corresponde a dicha punto.
Generación de mapas de prescripción
Si un agricultor trabaja sobre mapas de prescripciones o aplicación, debe poseer un equipo electrónico apropiado en la cabina del vehículo agrícola, que reciba la posición desde el receptor GNSS y envíe a la unidad de control del apero la información de qué dosis está prevista en la posición que la máquina ocupa en cada momento. La información que conforman los mapas de prescripciones pueden provenir de muchas fuentes (mapas de producción, sensores del terreno, del cultivo, etc.), imposible de manejar mediante sistemas tradicionales. En este caso son los ordenadores, mediante aplicaciones informáticas especiales denominadas Sistemas de Información Geográfica para Agricultura (AgGIS), los que intervienen. .
Mapa de rendimiento (Trigo) en parcela.
Mapa de rendimiento
La monitorización del rendimiento es la mejor opción para conocer la productividad potencial de cada cultivo en cada parcela, proporciona gran cantidad de información y a un coste muy reducido. Se realiza durante la operación de cosecha por lo que se reduce mucho el coste y nos permite evaluar qué resultado han tenido las decisiones tomadas. El objetivo básico del monitor de rendimiento es indicar la cantidad de producto cosechado por cada unidad de superficie que instantáneamente encontramos a medida que vamos cosechando.
Sensor óptico de mano para obtención del NDVI a nivel de parcela.
Mapa de vigor del cultivo
Muchos técnicos han utilizado los indicadores visuales como herramienta para evaluar la carencia de nutrientes o estrés hídrico en la planta. Actualmente, gracias a determinados sensores, es posible determinar estados de estrés previamente a que se manifiesten visualmente al ojo humano, de modo que se pueda actuar anticipadamente. Estos sensores ópticos pueden estar montados en satélites (imágenes satelitales), aviones/helicópteros, en el propio tractor o portarlo a mano un técnico agrícola. .
Mapa de beneficio económico de trigo al final de campaña.
Mapa de conductividad eléctrica (CE)
El uso de un sensor de inducción electromagnética somero puede ayudar a caracterizar eficazmente propiedades del suelo como humedad, materia orgánica, salinidad, densidad aparente, conductividad eléctrica etc. Esta información es muy útil para diferenciar zonas de manejo dentro de la parcela que tienen características similares y de las que se espera un comportamiento homogéneo.
Monitor con barra de luces para ayuda al guiado.
AYUDA AL GUIADO. UNIFORMIDAD DE LAS OPERACIONES MECANIZADAS
Una de las causas que originan falta de uniformidad en operaciones mecanizadas que implican distribución de productos sobre el suelo, es la variación de la velocidad de trabajo de la máquina mientras se mantiene constate el caudal de salida del producto distribuido. Este fenómeno origina que las zonas en donde se reduce la velocidad reciban una dosis mayor que las zonas recorridas a mayor velocidad. Antes de la aparición de los receptores GNSS para agricultura ya aparecieron máquinas (abonadoras y pulverizadores principalmente) con capacidad para modificar el caudal de salida de producto en función de la velocidad de rotación de una rueda que gira a medida que avanza la máquina. Aunque se conseguían buenos resultados, el resbalamiento y el diferente hundimiento de la rueda en el suelo le hacían perder precisión. Los receptores GNSS, además de proporcionar las coordenadas para la localización de la máquina, también proporcionan la velocidad real a la que se mueve. Este dato es utilizado por los dispositivos controladores que regulan el caudal de salida de producto para adaptarlo al valor adecuado de modo que la dosis aplicada al suelo se mantenga constante, logrando una precisión mayor que los sistemas basados en la rueda.
Otra de las fuentes error por falta de uniformidad está causada por los solapes y huecos que se generan cuando la distancia entre pasadas contiguas no es la correcta. Los sistemas marcadores basados en discos o rejas trazadoras o espuma, utilizados por algunas máquinas sembradoras, han dado paso a los sistemas de ayuda al guiado y guiado automático controlados por receptores GNSS.
En los sistemas de ayuda al guiado, el error resultante de la posición actual de la máquina respecto a la línea en que teóricamente debería encontrarse, es representado sobre una barra horizontal de luces de forma que el conductor pueda corregir para llevarlo a la posición correcta, en cuyo caso lucirá la luz verde situada en el centro de la barra. En otros modelos se utilizan pantallas de distinto tamaño y tipo donde se representa la posición relativa de la máquina respecto a la línea de trabajo. Los sistemas de guiado automático, además de indicar el error relativo, actúan automáticamente sobre la dirección del vehículo sin necesidad de intervención por parte del operario. Existen modelos que intervienen sobre el volante y otros, más precisos y robustos, que intervienen sobre el sistema hidráulico de la dirección.
Otros equipos que pueden encuadrarse en este apartado son los denominados “control de tramos”. Se utilizan sobre todo en barras pulverizadoras para evitar los solapes no deseados que se presentan cuando por cualquier razón el tractor debe salir de su línea teórica de trabajo (existencia de postes, árboles etc.) o al realizar curvas en los pases periféricos de las parcelas. Estos equipos detectan las zonas ya trabajadas y cortan la pulverización en los tramos en los que se produciría el solape. También permiten el uso de mapas de prescripción para evitar la aplicación de agroquímicos en zonas sensibles de las parcelas o reforzar la dosis donde sea necesario.