La tecnología detrás de una nueva Revolución Agrícola

Cada día, la población mundial aumenta en unas 200.000 personas. La mayoría vive en zonas urbanas, así que, para tener una perspectiva, imaginemos una ciudad del tamaño de Seattle lo que equivaldría a Pereira en Colombia surgiendo cada cuatro días. Para el 2050, se proyecta que la Tierra será el hogar de 10.000 millones de personas. Para alimentarlas, necesitaremos aumentar la producción de cultivos en al menos un 60 %. Sin embargo, el cambio climático, la escasez de agua y la erosión del suelo nos obligarán a replantearnos la forma de cultivar. La urbanización desenfrenada, con tantas personas que viven lejos de las zonas agrícolas, nos obligará a encontrar formas más eficientes de distribuir los alimentos.

La primera "Revolución Agrícola Verde" enfrentó los desafíos de la era posterior a la Segunda Guerra Mundial con avances en plaguicidas, fertilizantes y riego. Estos métodos ayudaron a alimentar a una población creciente, pero su impacto ambiental los hizo insostenibles. La segunda Revolución Verde se ocupó en gran medida de maximizar la producción mediante la selección de cultivos y, finalmente, la modificación genética.

En el decenio de 1980 surgió un nuevo método de cultivo basado en una combinación de insumos biológicos e inteligencia de localización. Conocida como agricultura de precisión (AP), esta innovación reconfiguró los cultivos de todos los tamaños. Y ahora, las tecnologías de localización y cartografía están permitiendo a los agricultores utilizar sólo los recursos suficientes, asignados donde se necesitan. Se trata de una nueva revolución agrícola, cuyo objetivo es impulsar la prosperidad y al mismo tiempo, mantener la sostenibilidad del medio ambiente.

Una tercera revolución verde

La tercera revolución verde se basa en las prácticas establecidas por la AP, al tiempo que crea un panorama más amplio de los paisajes agrícolas en los que operan los agricultores. Los métodos de agricultura sostenible de precisión (ASP) combinan la AP con los avances en el análisis de la Big Data. El resultado es un enfoque holístico de la agricultura que une los sitios agrícolas aislados en un conjunto mundial sostenible.

Así como la primera revolución verde dependía de los avances en varias disciplinas y tecnologías, el ASP aprovecha los avances en la automatización, la inteligencia artificial (IA) y las redes de sensores vinculadas por la Internet de las cosas (IO). Los sistemas del ASP aplican este enfoque espacial a todos los niveles del proceso agrícola -incluso a nivel molecular- para comprender mejor los sistemas biológicos en juego.

Una red de redes

Los SIG son invaluables para procesar la información. Todo, desde las condiciones actuales del suelo hasta los niveles de humedad, pueden integrarse mientras que los datos históricos específicos del lugar también pueden añadirse para tener un contexto más profundo. La gran cantidad de datos a menudo requiere el uso del aprendizaje automático, un subconjunto de la IA que se refiere a que las computadoras aprendan a reconocer formas y patrones e identifiquen "puntos calientes" dentro de enormes conjuntos de datos.

Las aplicaciones de SIG basadas en la nube proporcionan un marco común para reunir y compartir datos. Lo más importante es que el servicio de la nube permite a los usuarios acceder, utilizar y analizar estos datos, en cualquier lugar, momento y desde cualquier dispositivo. Algunas de estas aplicaciones incluso permiten capacidades de trabajo fuera de línea. Este es un atributo importante pues el objetivo de la ASP en general es reunir información y sacar conclusiones que trasciendan a una sola finca.

Existe un problema con los anteriores enfoques tecnológicos de la agricultura, es la tendencia a que los formatos informáticos y de datos se conviertan en silos. Esto inhibe el desarrollo de "redes de redes" que proporcionan una visión amplia de las prácticas agrícolas. Las plataformas de SIG para la agricultura no sólo permiten a los agricultores, agrónomos y científicos compartir datos en un centro, sino que también automatizan las recomendaciones de producción basándose en la ubicación y en la carga de datos cualitativos.

Creando "Cultivos Inteligentes"

Los agricultores que han adoptado las técnicas de Agricultura de Precisión ya están usando algunas de las tecnologías espaciales más sofisticadas. La AP se basa en estos conocimientos, lo que les permite convertirse en participantes activos en el desarrollo de sistemas y prácticas agrícolas. Con un SIG basado en la nube que lo impulsa, la ASP fomenta el desarrollo y la aplicación de nuevos enfoques analíticos a la agricultura.

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos está poniendo a prueba la ASP con un programa piloto en Maryland que se centra en una comunidad de agricultores que cultivan "cultivos de cobertura", es decir, plantas que se cultivan fuera de temporada para proteger el suelo. Los principales componentes son una red de sensores y un software de sistema de información geográfica (SIG). La red de sensores rastrea variables como la humedad, la temperatura del suelo y los niveles de agua. Los tractores equipados con sensores miden la altura, el verdor y la biomasa de los cultivos, además una estación meteorológica recoge datos relacionados con el viento, la lluvia y la temperatura.

"Nuestro objetivo es que al menos el 80% de los datos de monitoreo continuo que estamos recolectando en el campo sean transmitidos a nuestra infraestructura basada en nubes y SIG", dice Mike Buser, jefe de las Asociaciones para Innovaciones de Datos (PDI) del USDA y Líder del Programa Nacional de Ingeniería. Este sistema haría que los datos fueran accesibles a la comunidad agrícola más rápidamente, a la vez que informaría automáticamente a los investigadores cuando hubiera posibles problemas en los sensores de campo".

El SIG constituye el eje central del Sistema de Resultados de la Investigación Cooperativa Agrícola (AgCROS) del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, un centro digital que acoge datos específicos de localización de diversas fuentes. Es un lugar para compartir datos, sobre todo, desde el rendimiento de los cultivos hasta el óxido nitroso en el suelo.

En última instancia, esta integración daría al agricultor un modelo virtual y dinámico en el que participaría cada componente del ecosistema agrícola. Y como este sistema contiene capacidades de predicción que comprenden las pautas del clima, el crecimiento y la composición de la tierra, puede proporcionar información autorizada sobre las mejores formas de sembrar, cultivar y cosechar las plantaciones.

Transformación digital de la economía agraria

Basándose en los resultados de Maryland, la red de cultivos de cobertura se ampliará a alrededor de 200 fincas de investigación en todo Estados Unidos. La red pondrá a prueba uno de los principales conceptos de ASP, el intercambio de información, combinando varias formas de conocimiento local en un depósito de información. El plan es utilizar fincas de varios tamaños, desde pequeñas parcelas familiares hasta grandes empresas agrícolas.

Construir nuevas prácticas en el mundo virtual reducirá el tiempo necesario para desplegar prácticas innovadoras que logren mejores resultados ambientales. Si los agricultores van a alimentar a diez mil millones de personas para el 2100 mientras preservan el medio ambiente, la próxima revolución verde debe ser probada en gemelos digitales. Es de esperar que la red de cultivos de cobertura sirva de catalizador para este tipo de cambio masivo en la agricultura, sembrando la tierra para que las prácticas de esta técnica, se expandan por todo el mundo. Sin embargo, será un medio, y no un fin, para hacer frente a los nuevos desafíos del crecimiento demográfico mundial y el cambio climático.

El doctor Álvaro Acosta García Biólogo colombiano, master en Soil Fertility Management y PhD con énfasis en Física respondió a nuestra pregunta de cómo ve el uso de estas tecnologías en Colombia y América Latina.

“En América Latina y específicamente en los cultivos de palma se usa el geo posicionamiento durante todo el proceso productivo, desde la selección de predios, el diseño de los sistemas de riego y drenaje, los diseños de lotes de producción y el establecimiento del cultivo. Una vez está sembrada la palma, el geo posicionamiento se usa de manera permanente en el estudio en tiempo real de la humedad de los suelos, mediante el uso de tensiómetros geo posicionados que permiten optimizar el recurso hídrico para aplicar solamente la cantidad de agua necesaria en el área específica, igualmente se tienen pluviómetros georreferenciados que permiten definir la distribución geográfica de las precipitaciones y asociar esta distribución al manejo del balance hídrico.

Los pozos de observación de nivel freático también se encuentran georreferenciados para entender la dinámica de los niveles freáticos y asociar esta información al manejo de la red de drenajes de los cultivos.

Desde el punto de vista de la sanidad, es decir el control de plagas y enfermedades, las plantaciones cuentan con estaciones de monitoreo distribuidas geométricamente en los lotes teniendo una estación por hectárea. Cada una de estas estaciones está geo posicionada, de esta forma se estudia la dinámica de las poblaciones de plagas defoliadoras, las trampas para insectos tipo Rhynchophorus palmarum están igualmente geo posicionadas, la evolución de la producción se estudia haciendo conteos de racimos en el 5% de las planas de cada parcela. Esto se hace cada 3 o 4 meses. Los conteos se hacen en palmas que han sido posicionadas geográficamente de manera que se pueden definir áreas de alta producción, áreas de media y baja producción permitiendo hacer correctivos agronómicos con precisión de una hectárea.

Hoy por hoy la georreferenciación se usa para medir en tiempo real los recorridos del personal de campo entre ellos corteros, evaluadores, supervisores, equipos de transporte dentro de las plantaciones, etc. ArcGIS es una herramienta indispensable en el manejo de plantaciones, concluye el doctor Acosta.