El siguiente paso para alimentar a la población mundial en rápido crecimiento es la utilización de tractores autopropulsados, la agricultura de precisión y los sensores de Internet of Things para cuantificar la agricultura de maneras muy novedosas.
En Tennessee, los propietarios de una granja que data de mediados del siglo XIX están cambiando drásticamente la forma en que cultivan alimentos. Los zánganos, las imágenes satelitales y la agricultura de precisión son parte de la tecnología que se utiliza para mejorar los costos, el rendimiento y otros factores clave en las 2.500 acres de Crafton Farms en Portland, TN.
La tecnología está cambiando el mundo y la agricultura se está poniendo al día. La introducción de todo, desde equipos agrícolas automatizados hasta una amplia gama de sensores de Internet de objetos (IO) que miden la humedad del suelo y los zánganos que hacen un seguimiento de los cultivos, han cambiado el negocio de la agricultura. Algunos expertos incluso llaman a este movimiento «Agricultura 4.0», un término utilizado por la Cumbre Mundial de Gobiernos.
Una granja digital es más eficiente y sostenible que sus contrapartes del pasado. En una granja digital inteligente, es probable que los cultivos se cultiven utilizando agricultura de precisión, los tractores pueden ser autosuficientes, la cosecha puede determinarse mediante imágenes digitales de los campos, y el agricultor suele trabajar con un agrónomo para proporcionar conocimientos tecnológicos.
Algunos de los lugares que lideran la revolución incluyen:
- En la Universidad de Purdue en West Lafayette, IN, el Centro Agronómico de Investigación y Educación (ACRE) está evaluando constantemente mejores maneras de cultivar para aumentar el rendimiento y mejorar la eficiencia, con sensores que recolectan 1.4 petabytes de datos diariamente.
- Land O’Lakes está enviando especialistas en tecnología de su subsidiaria, WinField United, para mostrar a las cooperativas como Crafton Farms en Tennessee mejores maneras de cultivar.
- Las granjas de interior como Plenty in San Francisco y Jones Food en Europa están cultivando en bastidores verticales en instalaciones interiores masivas que reducen significativamente la huella de carbono necesaria para cultivar alimentos.
Alimentar a 9.000 millones de personas
Con más de 9.000 millones de personas pronosticadas para poblar el planeta en 2050, es esencial encontrar formas mejores y más inteligentes de cultivar alimentos.
Patrick Smoker, jefe de departamento y director de TI de las facultades de Agricultura, Tecnología de la Información y Medicina Veterinaria de la Universidad de Purdue, dijo: «Nuestra meta es realmente alimentar al mundo. Para ello, para alimentar a unos 9.000 millones de personas en 2050, tenemos que aumentar significativamente nuestra productividad en términos de generación de alimentos».
En Purdue, eso significa encontrar soluciones que aumenten la productividad de los agricultores.
«Como en muchos otros mercados verticales, la tecnología juega un papel importante», dijo Smoker. «Estas tecnologías, si se piensa en medir cualquier rasgo observable de una planta, las llamamos fenómicas, ¿cómo se hace? Lo haces con sensores de todo tipo. Se hace con todo, desde dispositivos de mano que miden el color en una planta hasta UAVs (vehículos aéreos no tripulados) que vuelan y toman imágenes LIDAR e hiperespectrales porque esos espectros de color proporcionan información».
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El papel de los grandes datos en la agricultura
En Purdue, en una granja de investigación de 1.408 acres, los sensores de IO evalúan lo que las plantas están revelando por sus respuestas moleculares y cómo afectan el crecimiento y el color.
«Nuestro trabajo es entender qué es cada insumo, ya sea agua, fertilización, tipos de suelo, etc., sea cual sea el insumo, necesitamos saber cuál es su impacto en la planta, tanto en términos de valor nutricional, porque tenemos que aumentar el valor nutricional de la misma cantidad de biomasa que tenemos ahora si queremos alimentar al mundo», dijo Smoker.
Añadió: «Si unimos todo eso en dos áreas específicas, está el lado de la gestión agrícola, que utiliza la tecnología para ayudar a los agricultores a tomar decisiones informadas y decisiones de gestión en términos de producir altos rendimientos con bajos insumos, hasta llegar a la investigación, lo que significa que se está recolectando, analizando, visualizando, modelando y todo el cálculo que tiene que estar detrás de eso».
«Estamos hablando de grandes datos, conectados a todo, al igual que nuestro mercado de consumo. Nuestros frigoríficos, nuestras bombillas, etc., están todos conectados hoy en día, y lo mismo ocurre con los aperos de labranza, e incluso las propias plantas un día estarán conectadas de alguna manera en términos de sensores empotrados o contando su historia a través de imágenes o cualquier otra de las mil observaciones fenómicas diferentes. Eso es todo lo que estamos tratando de hacer, y la tecnología desempeña muchos papeles en ello», señaló Smoker.
Una de las primeras cosas que Purdue tuvo que hacer fue instalar conectividad Wi-Fi a través de las 1,408 acres de campos para recolectar los datos. Así que Purdue trabajó con Aruba, una empresa de Hewlett Packard Enterprise, para entender los desafíos y averiguar cómo diseñar una solución a esa escala.
Pero para los vehículos con sensores, como el PhenoRover de ACRE, era necesario disponer de Wi-Fi. «Estamos trabajando en que sea autónomo, pero ahora mismo es un vehículo tripulado y se están recopilando todos esos datos, y si queremos enviar ese tiempo real para calcular los recursos, por ejemplo, hay que tener conectividad para hacerlo», explicó Smoker.
«Así que imagínese una máquina corriendo sobre filas y tomando todos esos datos y luego empujándolos a alguna parte, el computador ocurre automáticamente, nos crea un flujo de datos y pasa por todos sus algoritmos, su transformación de datos y al final, el investigador ha visualizado los datos o modelado los datos esperándolos… así que en realidad se trata de la puntualidad de la recolección de datos y de todo un flujo de transporte, traducción y consumo de datos», dijo Smoker.
VER: El futuro de la alimentación (artículo especial de ZDNet/ConsejoTecnologico.com)
Cómo se utilizan las imágenes satelitales y los drones en una granja
«Tienes que llevarles la tecnología y mostrársela a ellos y muchas veces te la devolverán porque es diferente de la forma en que siempre lo han hecho». Andrew Laney, gerente senior de tecnología de WinField and Land O’Lakes
Land O’Lakes enseña a sus agricultores cooperativos a utilizar el sistema de gráficos de respuesta de WinField United, que sirve como almacén de datos para la información de cultivos. La herramienta R7, que forma parte del sistema, recoge datos de 200 campos específicos de los EE.UU. con el fin de proporcionar datos sobre los cultivos híbridos que mejor funcionarán en una zona determinada.
Crafton Farms utiliza esta tecnología satelital para mejorar la rentabilidad.
Austin Crafton fue el primero en hacer que la granja de su padre usara imágenes satelitales. Dijo que su familia ha estado cultivando los mismos campos desde mediados del siglo XIX, pero que lo hacían de manera similar a sus antepasados hasta que se agregó la nueva tecnología.
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La manera en que la familia Crafton decidió añadir tecnología fue bastante tradicional: Austin le rogó a su padre que probara algo nuevo. Ahora que los agricultores vecinos ven que la tecnología mejora las ganancias de los Craftons, también lo están considerando, dijo Austin.
Andrew Laney, gerente senior de tecnología de WinField y Land O’Lakes, dijo que el tipo de respuesta es común en la agricultura. La agricultura es una industria tradicional, y los agricultores detestan cambiar la forma en que manejan sus cultivos, pero una vez que ven a un vecino haciendo algo que funciona, es mucho más probable que adopten la misma técnica.
En Crafton Farms, Austin, que dirige la granja con su padre, Johnny Crafton, se sienta con una taza de café por la mañana y mira su iPad para revisar las imágenes de satélite y ver qué campos necesitan atención ese día; las áreas con daños se destacan en las imágenes. Con más de 40 campos, sería imposible repasar cada hilera de cada campo cada día, pero al señalar qué campos podrían tener problemas, Crafton puede reducirlo a un puñado para visitar.
«Así que, si lo miras desde una imagen de satélite, tienes un punto rojo en el medio de ese campo, y puedes rastrearte a ti mismo y asegurarte de que estás en ese punto en particular en el campo. Entonces, la agronomía toma el control», dijo Laney.
En el pasado, las granjas tenían que enviar exploradores para ver todos los campos, lo que aún no mostraba lo que estaba sucediendo en medio de un campo enorme.
Una vez que se identifica un problema, el agricultor puede determinar si tratar de reparar el daño, que podría ser causado por demasiada lluvia, o asumir que el área es una pérdida y dejar de gastar dinero en ella. Como el fertilizante es caro, es mejor evitar gastar dinero en un campo que no va a producir una cosecha saludable.
«Si sabemos que un campo no va a cubrir los costos de producción, podemos retroceder un poco en el gasto y adaptarlo a lo que creamos que el campo va a hacer», dijo Laney.
La comparación de los campos actuales con los de años anteriores también permite un análisis más preciso de los datos.
Los zánganos son útiles cuando los agricultores necesitan ver el campo en su totalidad sin tener que caminar la distancia.
«Por ejemplo, si uno de estos campos tiene 200 acres, y caminar a través de maíz de altura de la cabeza o del pecho es difícil y en esa época del año hace mucho calor, ahí es donde un avión teledirigido comienza a hacerte mucho más eficiente», dijo Laney. «Si sabes que este campo tiene un problema, y sabes que está en la parte trasera del campo y no quieres caminar hacia la parte trasera del mismo, podrías tomar un avión teledirigido, volar hacia allá, obtener una instantánea de lo que está sucediendo, y verlo de cerca. Si es algo que se puede ver en la instantánea, no es necesario que salgas a la calle. Sólo hace que todos sean más eficientes».
Los beneficios de la agricultura de precisión
La tecnología, como el modelado de cultivos, se utiliza en la agricultura de precisión. WinField comenzó a ofrecer un modelo de cultivo en 2019 que utiliza la teledetección. El agricultor simplemente introduce información como el tipo de suelo, la cantidad de fertilizante que se utilizó y el día en que se plantó. El software modela el cultivo y le da al agricultor información sobre cuándo esperar que el cultivo se encuentre en una etapa de crecimiento en particular, y cuál será el rendimiento esperado, dijo Laney.
Este tipo de tecnología puede reducir los costos de $15 a $20 por acre, lo cual es significativo cuando un agricultor, como los Craftons, está trabajando con miles de acres.
VER: Glosario: Agricultura inteligente
Aunque las matemáticas son fáciles, sigue siendo difícil conseguir que algunos agricultores adopten nuevas tecnologías. «Tienes que llevarles la tecnología y mostrársela a ellos, y muchas veces recibirás un empujón porque es diferente de la forma en que siempre lo han hecho», dijo Laney.
«Una de las tecnologías que la mayoría de los agricultores utilizan ahora y que era extranjera hace 15-20 años fue el muestreo de la red. Muestreo de suelo en una cuadrícula en lugar de salir y tomar una muestra de un campo de cien acres, y eso representa qué fertilizante se debe poner. Ahora tomarán un GPS y pondrán una cuadrícula en el campo y tirarán de puntos individuales. Por lo tanto, usted tendrá aproximadamente de 30 a 40 muestras en un campo de cien acres», explicó.
Ahora los agricultores conectan esa información en un software que les da información sobre la cantidad de fertilizante que se necesita para un campo en particular, dijo.
Sensores IoT en el campo
Los sensores IoT de Purdue se utilizan para recoger los grandes datos mencionados anteriormente para crear mejores plantas.
«Usamos muchos sensores en el campo. Así que registraremos las cosas típicas que una estación meteorológica en un aeropuerto podría registrar, como la temperatura del aire, la velocidad del viento, la lluvia, pero también registraremos la cantidad de energía solar que estamos recibiendo del sol porque el sol es el motor de la fotosíntesis», dijo Jim Beaty, superintendente del Centro Agronómico Purdue. «Saldremos y registraremos la actividad fotosintética de las plantas individuales. Queremos crear plantas que sean muy eficientes para capturar esa energía solar y convertirla en rasgos que nos interesen».
Investigación para mejorar la producción de cultivos y más en Purdue
En la Universidad de Purdue, el Centro Agronómico para la Investigación y la Educación tiene una granja para pruebas que sirve como laboratorio al aire libre y centro de investigación. El equipo de investigadores estudia la genética y la genómica, así como la producción de cultivos y la investigación medioambiental.
La incorporación de tecnología ha acelerado la producción agrícola en los últimos años, según Beaty.
«Estamos entrando en una nueva fase en la que gran parte de la tecnología va a parar a la genética de las plantas. ¿Qué podemos hacer para mejorar los cultivos genéticamente? Y para ello también estamos utilizando mucha otra tecnología como el GPS para registrar los rendimientos en los campos, o donde realizamos tratamientos[para mejorar una cosecha]. Y luego, en el lado de la investigación, estamos usando esa tecnología para ayudarnos a identificar las plantas que tienen valor para los fitomejoradores, de modo que podamos desarrollar rasgos útiles en las plantas más rápidamente», explicó Beaty.
La granja de pruebas de Purdue es un lugar único porque, dijo Beaty, «esta granja en particular fue seleccionada porque está situada justo donde el gran bosque de madera dura que se extendía desde aquí hasta el Océano Atlántico se encontraba con la Gran Pradera. La Gran Pradera es una alta ecología herbácea que se extiende desde aquí a través de Nebraska hasta Saskatchewan, Canadá, y alrededor de los Ozarks hasta Texas. Así que dos ecologías completamente diferentes se unieron en este lugar y debido a eso, nuestros suelos son muy diferentes en un lado de la granja en comparación con el otro, ya sea que hayan sido desarrollados bajo el lecho de hojas de un bosque o bajo el césped de una pradera».
Beaty dijo: «Estamos utilizando la tecnología para mejorar la eficiencia de la agricultura, la precisión y la seguridad del suministro de alimentos que sale. Ahora disponemos de instrumentos de registro y de plantación de dirección asistida. Podemos registrar dónde plantamos los artículos, dónde ponemos los pesticidas. Podemos probar dónde no deberíamos haber puesto los pesticidas con nuestros dispositivos de registro. Podemos usar esa tecnología para crear un mejor registro de nuestra producción agrícola, y realmente esperamos que para los consumidores que quieren saber de dónde provienen sus alimentos, podamos crear un mejor camino en este sentido: de donde proceden sus alimentos, de regreso al campo».
VER: El futuro de la alimentación (artículo especial de ZDNet/ConsejoTecnologico.com)
Cómo los zánganos conducen a una agricultura más inteligente
«Como agrónomo, me interesan las plantas que pueden tener más valor para mí», dijo Beaty. «Si tengo 10.000 plantas en el campo en mi programa de reproducción, podría tener a mucha gente tomando notas todos los días o una vez a la semana, pero si uso instrumentos que me ayuden a identificar cómo crecen y sobreviven las plantas y cuán sanas están, puedo usar un dispositivo de registro para hacerlo».
«No me importa cómo pase ese dispositivo por el campo. En otras palabras, un estudiante puede tener un bastón con un dispositivo de grabación en el extremo de un bastón, caminando sobre cada planta individual, o podemos tener un dispositivo volando sobre los campos como un avión no tripulado o un vehículo aéreo no tripulado. Podríamos tener dispositivos de grabación en un dispositivo con ruedas que sube y baja por encima de los cultivos. Podríamos tener instrumentos en un Cessna o un satélite. Podemos recopilar los datos de muchas maneras. Estamos trabajando con los ingenieros de Purdue para ayudarnos a determinar la manera más eficiente y la mejor manera en que podemos recopilar nuestros datos», explicó.
El aumento del rendimiento de los cultivos y la reducción de los costos son fundamentales para que los agricultores puedan adquirir tecnología.
«La sociedad siempre tendrá que responder a esas preguntas: ¿Es seguro? ¿Es moral? ¿Tiene valor?» Jim Beaty, superintendente del Centro Agronómico Purdue
La manera de lograr que los agricultores compren esta tecnología es hacer que valga la pena, y aumentar el rendimiento de los cultivos y reducir los costos son formas clave de atraer su atención.
Beaty dijo: «Siempre hay que tener rendimiento, pero muchos de los rasgos que buscamos pueden ser rasgos de valor añadido. Podemos mejorar el nivel de vitaminas de una planta en la que está interesada una empresa. Hemos trabajado en modificar el almidón en una planta de maíz individual para que cuando se procese sea un mejor producto para el procesador.
Siempre estamos tratando de crear valor».
El fumador estuvo de acuerdo y dijo: «Tenemos que mostrar valor. Aunque cualquier agricultor puede ser resistente al cambio porque tiene una práctica conocida que produce un resultado conocido, la propuesta de valor es reducir los costos de los insumos, aumentar la producción, disminuir la mano de obra o aumentar el valor de su producto».
Beaty dijo: «Lo mejor del sistema universitario en Estados Unidos es que estamos tratando de usar la investigación imparcial, la ciencia, para ayudar a avanzar esa tecnología y demostrar que es más productiva y segura. La sociedad siempre tendrá que responder a esas preguntas: ¿Es seguro? ¿Es moral? ¿Tiene valor?»
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Véase también
Crédito de la foto para la imagen del héroe: Derek Poore/ConsejoTecnologico.com
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