Agricultura de precisión

En este artículo, el profesor Wouter Saeys presenta el concepto de agricultura de precisión.

Wouter es profesor de Ingeniería de Biosistemas en la Universidad de Lovaina, en Bélgica, donde dirige un grupo entrado en la tecnología de precisión para el sector agroalimentario.

A lo largo de la historia, el principal objetivo de la agricultura ha sido siempre producir suficientes alimentos para alimentar a la humanidad. Se estima que la población mundial superará los 9 mil millones de personas en 2050. De esta forma, la agricultura se enfrenta al reto de aumentar su productividad en más de un 50 % para producir alimentos suficientes para alimentar a todos.

Solo el 70 % de la tierra es habitable y el 50 % de esta ya está cultivada. Por lo tanto, una opción podría ser aumentar la superficie cultivable. Sin embargo, esto se produciría a expensas de una mayor pérdida de biodiversidad. La agricultura ya se considera responsable de amenazar con la extinción de 24.000 de las 28.000 especies evaluadas. Así, sería preferible que lográramos mejorar aún más el rendimiento de los cultivos en las tierras cultivables que ya se encuentran en uso.

Durante el último siglo, hemos logrado un enorme aumento de la productividad agrícola. Si observamos la evolución del rendimiento del grano de maíz en Estados Unidos, podemos comprobar que se mantuvo bastante estable entre 1866 y 1936. Sin embargo, a partir de finales de la década de 1930, observamos un aumento bastante constante del rendimiento gracias a la introducción de híbridos.

Este aumento anual se duplicó con creces desde mediados de la década de 1950 con la introducción de la mecanización, los fertilizantes minerales y los pesticidas químicos. Gracias a este tremendo aumento del rendimiento de los cultivos, es posible producir la misma cantidad de alimentos que en 1961 en el 30 % de las tierras de cultivo. Sin embargo, no todas las regiones ostentan ya el mismo nivel de rendimiento. En India y China, la tendencia al aumento se inició más tarde, mientras que en África la tasa de crecimiento continúa siendo bastante limitada. Así, se podría argumentar que para alcanzar el aumento objetivo en la producción de alimentos para 2050 deberíamos aplicar esta receta de éxito en todo el mundo.

Lamentablemente, no será tan sencillo, dado que el importante aumento del rendimiento de los cultivos experimentado en el último siglo ha generado muchos daños colaterales en términos de efectos sobre el medio ambiente. Debido al uso excesivo de fertilizantes y plaguicidas, las aguas subterráneas y superficiales están contaminadas y esto tiene efectos negativos para la salud humana y la biodiversidad. Además, la agricultura ya utiliza el 70 % del agua dulce disponible a escala mundial y es responsable de más del 20 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. Por lo tanto, deberemos aplicar estos recursos de un modo más eficiente para minimizar el impacto negativo sobre el medio ambiente y alcanzar nuestros objetivos de productividad de manera sostenible.

Una de las principales razones de esta ineficiencia se encuentra en la compleja interacción de muchos factores que influyen en el crecimiento de los cultivos, lo que genera una gran incertidumbre. Para crecer, las plantas requieren luz solar, agua y una temperatura suficientemente alta. De hecho, el crecimiento de los cultivos está determinado en gran medida por la climatología. Esta puede variar de una estación a otra y se deben tomar muchas decisiones respecto a los tiempos de labranza, siembra y fertilización desconociendo el clima que tendremos. Las plantas necesitan absorber agua y nutrientes del suelo donde están enraizadas. Las condiciones climáticas y las propiedades del suelo determinan cuándo están disponibles los nutrientes para la planta y en qué medida pueden absorberse. Por ejemplo, si el abono orgánico se aplica demasiado tarde, es posible que una gran parte de los nutrientes solo esté disponible cuando el cultivo ya haya sido cosechado y que se filtre al medio ambiente durante la temporada húmeda de invierno. Así, el momento óptimo de las acciones y la adaptación a la dinámica real de los cultivos resultan cruciales para maximizar la eficiencia de los recursos.

Otra fuente principal de pérdidas es la escala a la que se realizan las operaciones. Gracias a los avances en materia de mecanización, un agricultor puede labrar extensas superficies y producir grandes cantidades de alimentos. Sin embargo, los agricultores ya no pueden juzgar las necesidades de las plantas individuales como podría hacerlo un pequeño agricultor. Por lo tanto, todas las plantas reciben el mismo tratamiento y se aplica la misma dosis de fertilizante o pesticida a la totalidad del campo, incluyendo un amplio margen de seguridad. Dado que la mano de obra es el factor de producción más caro en los países desarrollados, el agricultor puede obtener un alto rendimiento a menor coste. Sin embargo, no supone un uso óptimo de los recursos, hecho que tiene un gran impacto sobre el medio ambiente.

Por ejemplo, todo el campo se rociaría con herbicida, mientras que menos del 5 % está cubierto de malas hierbas. Las pruebas de campo han demostrado que, al pulverizar herbicidas únicamente en caso de malas hierbas, su uso puede reducirse en algunos casos hasta en un 90 %. Para lograr una mayor eficiencia de los recursos, es necesario considerar la variación dentro de un campo para definir las acciones adecuadas en el lugar preciso.

Igualmente, para poder determinar las acciones más adecuadas, la agricultura de precisión emplea tecnologías avanzadas de detección, análisis de datos y automatización. Los datos georreferenciados se adquieren durante el proceso de labranza, crecimiento de los cultivos y cosecha, a fin de determinar las características del suelo y los cultivos en cada zona. Esta información se combina con modelos de crecimiento de cultivos para determinar el potencial de rendimiento local y decidir la acción más adecuada para cada zona. Esto se traduce en mapas de tareas que pueden cargarse en la maquinaria para adaptar las tareas de labranza, fertilización o protección de cultivos a las necesidades locales. De esta forma, se logra maximizar el rendimiento y minimizar el impacto sobre el medio ambiente. La figura 1 ilustra este concepto.

Figura 1: Agricultura de precisión. (Clic para ampliar)

Aconsejamos consultar la presentación complementaria del Prof. Wouter Saeys en la sección Ver también (See also), a continuación