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Autores: Ing Agr MSc
Mario Bragachini,
INTRODUCCIÓN Agricultura de Precisión: es la utilización de modernas herramientas capaces de facilitar la obtención y análisis de datos georreferenciados, mejorando el diagnóstico, la toma de decisiones y la eficiencia en el uso de insumos. Mayor producción con sostenibilidad del ambiente productivo. De qué se trata la agricultura de precisión? El término tiene diferentes significados para distintas personas. Para algunos, significa usar satélites, sensores y mapas para hacer un trabajo que nuestro bisabuelo hacía con un par de ojos aguzados, una pizca de suelo entre sus dedos y una buena memoria. Para otros, es vislumbrar el futuro de la agricultura. Ese futuro significa manejar cada insumo del cultivo (fertilizante, corrector de pH, herbicida, insecticida, semilla, etc.) sobre una base de sitio específico para reducir el desperdicio, aumentar las ganancias y mantener la calidad ambiental. A medida que la agricultura se fue mecanizando, los productores comenzaron a tratar los lotes como la unidad más pequeña de manejo. Abandonaron la idea de manejar unidades menores a los lotes para poder tomar ventaja de la mayor velocidad y capacidad de los tractores e implementos. Tratando grandes áreas de la misma manera, el productor pasaba menos tiempo en el campo y cubría más hectáreas por día. Las ventajas del incremento en la producción excedían a los beneficios del manejo de unidades menores a los lotes, muy intensivo en mano de obra. Hoy en día la tecnología ha alcanzado un nivel que le permite al productor medir, analizar, y manejar la variabilidad dentro de los lotes que era conocida previamente pero que no se podía manejar. La habilidad de manejar variaciones en la productividad dentro del lote y maximizar los rendimientos han sido siempre los deseos de los productores, especialmente de aquellos con limitaciones en el recurso suelo. El reciente desarrollo de microprocesadores y otras tecnologías electrónicas son nuevas herramientas disponibles para ayudar a los productores a alcanzar su meta. El concepto de optimizar la producción basado en la variabilidad dentro de los lotes es tan fundamental que esta tecnología habilitante llego para quedarse. Los productores van a esforzarse continuamente para mejorar los beneficios económicos minimizando el impacto ambiental. La condición que lleva a la adopción de la agricultura de precisión, y a la aplicación variable en particular, es la variación espacial. Esta es la variación en las características medidas en el cultivo y el suelo en la distancia y profundidad. Generalmente se encuentra variabilidad en todos los lotes. La variabilidad se observa en la fertilidad del suelo, contenido de humedad, textura, topografía, vigor del cultivo e incidencia de insectos y enfermedades o competencia de malezas. Como resumen a la introducción al tema se puede sintetizar que: la agricultura de precisión es un conjunto de nuevas herramientas para mejorar la eficiencia de producción agrícola, teniendo como premisa la recolección de datos georreferenciados en forma muy precisa de las características del suelo; el estado nutricional y disponibilidad hídrica de los cultivos, la composición de la población de malezas o enfermedades de un cultivo y su relación con el rendimiento variable de un lote; luego con los datos diseñar el diagnóstico más conveniente y sostenible y si fuese necesario aplicar los insumos en función de la efectiva necesidad de las diversas áreas de un lote o campo, para incrementar beneficios y mantener la calidad del ambiente. La Agricultura Satelital, apoyada en el DGPS constituye una valiosa herramienta al servicio de la Agricultura de Precisión. Como resumen: la Agricultura de Precisión es una herramienta que permite tomar decisiones más precisas seguidas de aplicaciones de insumos con mayor exactitud.
Variabilidad y tiempo Las características del cultivo y del suelo no solo varían en la distancia y profundidad, sino también varían con el tiempo. Algunas características del suelo son muy estables, y cambian muy poco a través del tiempo, como la textura y el contenido de materia orgánica. Otras características como el nivel de nitratos y contenido de humedad, pueden fluctuar rápidamente. Por supuesto, las condiciones del cultivo pueden cambiar en cuestión de horas. La agricultura de precisión involucra la recolección de muestras de suelo y cultivo para obtener información sobre como varían las condiciones en el lote. La variabilidad a través del tiempo afecta a una serie de decisiones de agricultura de precisión, que incluyen: que propiedades muestrear, como muestrear, cuán seguido hacerlo y como responder a la variabilidad medida dentro del lote. Los métodos de muestreo difieren en el costo de recolección de las muestras y en su análisis. La frecuencia de muestreo puede afectar la forma en la cual el productor maneja el dinero, su trabajo y el tiempo. Algunos insumos de la producción pueden ser variados en base a mapas generados de muestras tomadas meses o inclusive años antes de la aplicación. La cal (correctora de pH) es un ejemplo de un insumo de ese tipo. Sin embargo, otros insumos están basados en características del suelo que cambian tan rápidamente que las técnicas de muestreo tradicional pueden no ser apropiadas para prescribir su aplicación. Si una característica cambia rápidamente, puede tener sentido para un productor usar equipos de aplicación que pueden sensar las variaciones y responder variando la aplicación casi instantáneamente, en tiempo real, sin depender de un muestreo anterior. El manejo de lotes completos que se hace actualmente ignora la variabilidad de las características del suelo y busca aplicar los insumos de manera uniforme. De hecho, los productores veían a los controladores de aplicación que les permitían mantener constante las aplicaciones a través del lote como la cresta de la ola, no hace demasiado tiempo. Las aplicaciones constantes se basaban, generalmente, sobre propiedades medidas a través de muestras compuestas de suelo que se recolectaban para representar las características promedio de un lote. Con semejante enfoque, hay una gran posibilidad de sobre y subaplicación de insumos en un lote. La economía está entre los factores más importantes que afecta la transición entre manejo del lote y manejo de sitio específico. La agricultura de precisión puede afectar tanto a los costos como a los beneficios. Existe el potencial para:
Los productores que implementen prácticas de precisión pueden obtener también mayor calidad en sus cosechas debido a una mejor combinación de los requerimientos y los insumos aplicados. Es bien conocido que las deficiencias de nutrientes reducen el crecimiento de los cultivos y la calidad del grano. La sobreaplicación de fertilizantes puede también reducir los rendimientos y la calidad del grano. Por ejemplo, la sobre aplicación de nitrógeno en cultivos como trigo y centeno, incrementa el crecimiento vegetativo que provoca vuelco, en detrimento del rendimiento. Demasiada aplicación o contenido de nitrógeno puede reducir el contenido de sacarosa en remolacha azucarera. Sin embargo, el hecho de que un lote tenga variabilidad no significa que siempre va a tener sentido hacer algo al respecto. Hay tres preguntas críticas que un productor debe poder responder antes de adoptar la agricultura de precisión. Las respuestas a las siguientes preguntas van a ayudar a determinar el potencial para que la agricultura de precisión sea implementada con éxito y rentabilidad.
Primero el productor debe determinar cuánta variabilidad existe en sus lotes. El próximo y más importante paso es encontrar relaciones causa efecto entre variables medidas y el resultado obtenido, en términos de rendimiento y calidad. Esto significa saber cuánto puede producir cada área del campo y que está evitando que un área este rindiendo su máximo potencial. Finalmente, si un productor puede averiguar que está causando la diferencia en rinde o en calidad, pueden sus herramientas y recursos resolver el problema? Los insumos que los productores aplican normalmente en forma variable son: fertilizantes, pesticidas y semilla.
Fertilizantes Cada año los productores de todo el mundo aplican más de 100 millones de toneladas de nitrógeno (N), fósforo (P), y potasio (K). En los Estados Unidos el 97 % de la superficie sembrada con maíz reciben una aplicación de fertilizante nitrogenado. Para un típico productor de maíz, los fertilizantes significan más de un cuarto del total de gastos en efectivo de una cosecha. Por lo tanto, la posibilidad de manejar mejor un insumo de tan alto costo puede tener un impacto significativo en la rentabilidad de un cultivo. Además se debe considerar el potencial de causar impacto ambiental. Los nitratos que se lixivian a través del suelo generalmente terminan en la napas, el mismo recurso que provee agua potable a más del 80 % de los pobladores rurales. El fósforo llega a lagos y cursos de agua como un contaminante adherido a las partículas de suelo arrastradas por la erosión. Niveles excesivos de N y P en los lagos pueden dañar varias formas de vida acuática. Si se pueden combinar las aplicaciones de N y P con las necesidades de los cultivos, tendríamos como resultado una menor contribución de la agricultura a la contaminación ambiental. Es deseable colocar los fertilizantes en el lugar correcto con la tasa de aplicación correcta, determinado a través de un análisis económico. Hoy en día la mayor parte de la investigación y desarrollo en la aplicación variable se ha realizado en la aplicación de fertilizantes. En el mercado de EEUU hay aplicadores que pueden aplicar combinaciones diferentes de productos fertilizantes. Las combinaciones se pueden cambiar sobre la marcha a medida que el aplicador viaja a través del lote. El operador debe solamente mantener una velocidad aproximada y manejar en una línea relativamente derecha. El aplicador avisa al operario si es necesario cambiar la velocidad y tiene una barra de luces que lo guía si debe doblar a la derecha o a la izquierda. Es posible mantener pasadas paralelas a medida que la unidad se mueve a través del lote a una velocidad de 24 km/h o más. En Brasil existen también empresas que ofrecen este equipamiento americano tipo Terragator con equipamiento de fertilizante o enmienda en (VRT). También en Argentina existe un importante desarrollo de aplicadores de nitrógeno chorreado con VRT guíado por medio de sensores remotos de la intensidad de verde de los cultivos y biomasa.
Pesticidas Cada año en los Estados Unidos, los productores gastan más de 7 billones de dólares en pesticidas, casi 5 billones en herbicidas, más de 1,5 billones en insecticidas y 600 millones en fungicidas. El 98 % de la superficie sembrada con soja y maíz reciben aplicaciones de herbicidas. En Argentina se invierten anualmente 950 millones de dólares en fitosanitarios (herbicidas, insecticidas, fungicidas, fertilizante, curasemillas e inoculantes). De los cuales 400 millones se invierten en soja, 9 en girasol, 93 en maíz, 63 en algodón y 62 en trigo. La aplicación impropia de pesticidas puede tener efectos negativos durante el crecimiento del cultivo y después también. Si las tasas de aplicación son muy bajas, el control es pobre. Si las tasas de aplicaciones son demasiado elevadas, puede haber fitotoxicidad en el cultivo, pueden tener un efecto residual negativo, y pueden terminar en el agua subterránea. La aplicación variable de pesticidas tiene el potencial de ahorrar considerables sumas de dinero y de reducir el daño ambiental y a los cultivos. Existen informes que indican una reducción de hasta el 50 % en la cantidad a aplicar.
Siembra El hecho de variar la densidad de siembra basado en las características de suelo le permite al productor sembrar mayor densidad sobre suelos que pueden soportar mayores poblaciones de plantas. Con sensores de humedad una sembradora puede posicionar la semilla a la profundidad óptima para la germinación basado en el contenido de humedad del suelo.
Pulverización Mediante el uso de controladores automáticos de pulverización, el agricultor de precisión puede variar la cantidad de pesticida aplicado mientras atraviesa el lote. Pulverizando solo plantas individuales o manchones de malezas. También es posible hoy refertilizar con líquido UAN cultivos de maíz, sorgo y trigo con dosis variable, si se dispone de información de variabilidad de requerimiento de nitrógeno en forma espacial.
Seguimiento del cultivo Los agricultores de precisión observan sus cultivos desde la camioneta, el tractor, la cosechadora y a pie. También puede utilizar imágenes satelitales y fotografías tomadas desde aviones para detectar manchones de malezas, problemas de drenaje, o áreas con estrés por insectos.
Cosecha El componente más maduro de la incipiente agricultura de precisión es probablemente el monitoreo de rendimiento. Mediante sensores en la cosechadora se puede medir el flujo de grano que entra a la tolva y se puede calcular el rendimiento por hectárea a medida que se cosecha. Uniendo esta tecnología con el GPS le permite al productor de precisión grabar rendimientos sobre una base de sitio específico. El monitoreo de rendimiento mejora la posibilidad de localizar las variaciones en el lote y de comenzar a descubrir factores que afectan el rendimiento. De todas las aplicaciones posibles de la agricultura de precisión, el monitoreo de rendimiento es el punto de partida más lógico para un productor interesado en adoptar esta tecnología. Ahora bien, para un país como Argentina dónde el área agrícola presenta una gran variabilidad climática, por zonas, estaciones y entre años, y dónde el principal factor limitante de rendimiento es el agua disponible para el desarrollo de los cultivos el monitorear rendimientos y conocerlo con exactitud en cada parte de un lote, representa una fuente de información ilimitada y sumamente útil, siempre que las personas involucradas en el sistema realicen con mucha precisión un seguimiento detallado del lote, llevando planillas de aplicación de insumos y evolución del lote, que permiten volver atrás a través del tiempo y realizar cruzamientos de información. Los factores que inciden en el rendimiento, pueden tener varios orígenes, conocerlos con exactitud en cada lugar del lote tiene, en una primera etapa, un gran valor para la interpretación de la influencia de los diferentes factores, ponderarlos y ajustar el plan de manejo para la próxima campaña (decisión precisa).
Fuente de variación de rendimiento Los investigadores, asesores y productores han documentado numerosas fuentes naturales e inducidas de variación en el rendimiento. La siguiente tabla descriptiva muestra fuentes de variación que pueden y son expresadas en mapas de rendimiento. Sería difícil crear un ranking de estos factores basados en un impacto relativo en el rendimiento, porque estos cambian de año en año y de lote en lote. Por ejemplo: la variación en la profundidad del horizonte desarrollado del suelo no solo afecta la capacidad de retención de agua de un sitio sino que también afecta la disponibilidad de nutrientes, aireación del suelo, volumen radicular y la susceptibilidad a la infestación con malezas.
En general la disponibilidad de agua de los cultivos, incluye tanto deficiencias como excesos, tiene el efecto simple más grande sobre el rendimiento. Como se sabe en Argentina el rendimiento de los cultivos es proporcional al uso de agua o evapotranspiración. De hecho que hay muchos trabajos de USA de modelos de crecimiento de sojas basados solamente en la disponibilidad de agua que explican hasta el 69% de la variación de rendimiento, en lotes de considerable variación de suelo y topografía. Queda el desafío para usar los mapas de rendimiento de explicar para identificar el o los factores que ejercen la mayor influencia en el rendimiento de una única campaña, y si es posible, a través de muchos años.
Algunos ejemplos de factores de rendimiento a cuantificar:
Cada uno de estos factores puede correlacionarse y tener respuesta diferente frente a diversos tipos de suelo. A estos se los puede desdoblar en muchos más, sólo se los menciona para mostrar que el rendimiento de una parte del lote, puede estar indicando y ponderando el grado de influencia de uno o varios de esos factores. Se deben diferenciar dos caminos distintos, uno es determinar la influencia de diferentes factores de manejo (variabilidad inducida) se deben ordenar los diferentes factores de manejo a medir en parcelas no menores de 1 Ha o 2000 kg de grano, siendo el mapa de rendimiento una herramienta valiosa para evaluarlos, en ese caso resultará difícil poder extraer conclusiones de la variabilidad de potencial de rendimiento de los sitios del lote; en cambio si desde un primer momento se pretende determinar la variabilidad del potencial productivo del lote (variabilidad natural), se debe programar la siembra utilizando un único plan de manejo para eliminar factores que puedan dificultar la lectura de la variabilidad del cultivo y sus causas. Si el rendimiento dentro de un lote no varía significativamente y su nivel es satisfactorio, entonces hay poco incentivo para invertir en tecnologías adicionales de agricultura de precisión. Por el contrario, rendimientos altamente variables dentro de un lote indican que las prácticas corrientes pueden no estar proveyendo las mejores condiciones de crecimiento en todas partes del lote. En este caso la agricultura de precisión será beneficiosa. De todas maneras, es necesario acumular por lo menos 2 mapas de rendimiento para tomar decisiones acertadas. En la Argentina, en una primer etapa, se puede utilizar el monitoreo de rendimiento para evaluar factores que a priori se consideran como faltos de información, para llegar a un diagnóstico de manejo correctivo y mejorador, como por ejemplo en el cultivo de maíz se pueden evaluar híbridos, ciclos, fechas de siembra, tipo de fertilizante, dosis, momentos de aplicación, localización, resultado económico, densidades de siembra, espaciamientos entre hileras, cultivos antecesores, etc. El productor o técnico debe priorizar alguno de todos estos factores, y luego planificar la siembra tratando de aislarlos dejando testigos representativos, teniendo en cuenta la forma más conveniente de utilizar la potente herramienta de evaluación que representa el monitoreo satelital del rendimiento con datos geoposicionados, donde no solo podrá extraer información sobre los promedios de las parcelas de tratamientos, sino que podrá observar la variabilidad espacial a lo largo de parcela de la respuesta del factor de manejo modificado. Existen en la actualidad software que trabajan elaborando mapas de diferencias, lo que posibilita visualizar diferencias entre tratamientos y su variabilidad de manera gráfica mejorando la interpretación rápida. Seguimiento y toma de observaciones del lote La calidad de observación, el seguimiento realizado por personas con conocimiento agronómico y el buen criterio, permitirán profundizar el diagnóstico hasta cierto punto. Para poder mejorar el diagnóstico, se puede recurrir a los mapas de análisis de suelos realizados con el método de cuadrículas georreferenciadas solamente a nivel de lote, o bien a nivel de áreas de rendimiento homogéneas. Estos mapas de fertilidad, pH, conductividad, etc., superpuestos a los de rendimiento, pueden correlacionarse orientando el diagnóstico según la necesidad de conocer la influencia de una u otra variable sobre la producción del cultivo.
Diagnóstico Ubicada la variabilidad y sus causas, aparece la tercera etapa de la Agricultura de Precisión, que es el diagnóstico preciso para cada sitio del lote, éste puede indicar la necesidad de aplicar soluciones muy distintas para cada lugar del campo, nuevamente se recurrirá a esta herramienta para localizar en tiempo real una pulverizadora, una sembradora con cajón fertilizador, una fertilizadora para aplicación en post-emergencia, o bien una máquina para realizar enmiendas calcáreas. Es ahí donde toda la información previa, sumada al conocimiento interdisciplinario permitirá confeccionar mapas de prescripción con directivas precisas de aplicación de insumos para cada sitio del lote. Utilizando un monitor específico y un navegador satelital se podría, a través de un actuador variar la dosis del insumo al llegar a ese sector con posicionamiento satelital. Esto se llama Manejo Diferencial de Insumos dentro de un lote (Variable Rate Technology - VRT). El nuevo mapa de rendimiento del cultivo realizado sobre un lote con VRT permitirá evaluar los resultados obtenidos lográndose un nuevo ajuste del diagnóstico. Los dos enfoques tienen validez y se justifican para una agricultura como la Argentina, dado que todavía existen errores de manejo muy gruesos fácilmente ajustables, donde esta nueva herramienta puede ser de mucha utilidad y de bajo costo. Toda esta nueva tecnología de aplicación de insumos con dosis variable, podrá manifestarse como un incremento de rendimiento o reducción en el costo de aplicación, ya que lo que se pretende es evitar subdosis o sobredosis que puedan perjudicar el negocio o generar problemas de contaminación ambiental.
Secuencia en la Agricultura de Precisión.
La información de Agricultura de Precisión que se conoce en la Argentina, proviene de países muy desarrollados como EE.UU. y Europa, donde la producción agrícola se encuentra muy intensificada y con una alta utilización de insumos, donde los factores de manejo que inciden directamente en el rendimiento como recurso genético, eficiencia de implantación, aplicación de fertilizantes, control de malezas, plagas y enfermedades, y la provisión de agua para los cultivos se encuentran ajustados y donde la Agricultura de Precisión pueda cumplir un rol fundamental en la preservación del ambiente productivo. Los resultados en estos casos muy pocas veces son esperados por el lado del incremento del rendimiento, sino más bien por la reducción de la aplicación de insumos en el sitio del lote con bajas respuestas o potencial, donde por ejemplo, el nitrógeno en exceso y no aprovechado es lixiviado, contaminando las napas freáticas con el daño ambiental que ello significa. Otra situación es la que se presenta en nuestro país, donde los factores de manejo y los climáticos son los que más afectan el rendimiento y donde la Agricultura de Precisión puede acelerar el ajuste del diagnóstico ponderando errores y aciertos de manejo. Luego de 2 o 3 cosechas, donde el productor que adopte esta herramienta haya maximizado el rendimiento a través de un manejo basado en datos reales, se justificará avanzar en mapeo de suelos, fotografías de todo tipo, correlaciones de datos y diagnóstico de aplicación variable de insumos. También en nuestro país, por el sistema productivo imperante en grandes empresas, que en su mayoría son manejadas técnicamente por personas que les resulta imposible verificar los trabajos lote por lote; el monitoreo de rendimiento en esos casos será una poderosa herramienta de diagnóstico rápido de aspectos claros de problemas en la elección y aplicación de insumos Un buen diagnosticador frente a una computadora puede evaluar, mediante el mapa de rendimiento, problemas gruesos de manejo solo observando si la variabilidad presenta diferencias longitudinales importantes, que coincidan con el sentido de siembra, fertilización, aplicación de agroquímicos o cosecha; en cambio si la variabilidad no responde a ninguno de los parámetros antes mencionados es de suponer que pueden obedecerse a otros factores que en muchos casos coinciden con la altimetría del lote, o varibilidad edáfica.
Búsqueda de variabilidad natural del lote. Incidencia de factores de rendimiento definidos. Evaluación de ensayos planificados en el gran cultivo con metodología capaz de clarificar la variabilidad de respuesta de insumos a nivel lote. Sembradora dividida y software específicos.
Resumen Al igual que en otros países, la Agricultura de Precisión pone a disposición de técnicos y productores, nuevas herramientas tecnológicas que facilitan la cosecha de datos en forma rápida, precisa y económica. El resultado esperado por todos los argentinos, es que a través del uso apropiado de esta nueva tecnología, se mejoren los diagnósticos y aplicación de insumos, incrementando los rendimientos con sostenibilidad del ambiente productivo. Para que esto ocurra, será necesario destinar recursos humanos y económicos con el objetivo de formar equipos interdisciplinarios con alta capacitación temática, a los fines de disponer metodologías y resultados de ensayos adaptados a la medida de nuestros sistemas productivos. Al igual que en EEUU y Europa, es necesaria la combinación del sector privado con el sector público de investigación, para contribuir a la eficiente utilización de las nuevas herramientas de diagnóstico y aplicación de insumos que brinda la tecnología englobada en el concepto de Agricultura de Precisión. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
