Los agricultores del futuro utilizarán drones, robots y GPS

La agricultura de hoy se ha transformado en una empresa de alta tecnología que la mayoría de los agricultores del siglo XX podrían apenas reconocer.

Después de todo, fue sólo hace unos 100 años que la agricultura en los EE.UU. pasó de la energía animal a los motores de combustión. En los últimos 20 años, el sistema de posicionamiento global (GPS), sensores electrónicos y otras nuevas herramientas han trasladado aún más la agricultura a un paraíso tecnológico.Más allá del ahora de aire acondicionado y sistema estéreo, la cabina cerrada de un gran tractor moderno incluye las pantallas de computadora que indican funcionamiento de la máquina, posición del campo y características de funcionamiento de la maquinaria conectada como plantadores de la semilla.

Y tan increíble como son las tecnologías de hoy en día, son sólo el comienzo. Maquinaria de auto-conducción y robots voladores capaces de examinar y tratar automáticamente los cultivos se convertirán en algo común en las granjas que practican lo que se conoce como agricultura de precisión.

El objetivo último de todos estos aparatos de alta tecnología es la optimización, desde un punto de vista económico y ambiental. Sólo queremos aplicar la cantidad óptima de cualquier insumo (agua, fertilizante, plaguicida, combustible, mano de obra) cuando y donde sea necesario para producir eficientemente altos rendimientos de cultivos.
Posiciones de campo predefinidas en la imagen de detección remota que se pueden localizar en el campo vía GPS para el muestreo.

Posicionamiento global proporciona información hiperlocal

El GPS proporciona información de localización precisa en cualquier punto en o cerca de la superficie terrestre calculando su distancia de al menos tres satélites en órbita a la vez. Por lo tanto, las máquinas agrícolas con receptores GPS son capaces de reconocer su posición dentro de un campo agrícola y ajustar la operación para maximizar la productividad o la eficiencia en ese lugar.
Tomemos el ejemplo de la fertilidad del suelo. El agricultor utiliza un receptor GPS para localizar las posiciones de campo preseleccionadas para recolectar muestras de suelo. Luego, un laboratorio analiza las muestras y crea un mapa de fertilidad en un sistema de información geográfica. Eso es esencialmente un programa de base de datos informático adepto a tratar con datos geográficos y la cartografía. Utilizando el mapa, un agricultor puede prescribir la cantidad de fertilizante para cada lugar de campo que fue muestreado. Los aplicadores de fertilizantes de tecnología de tasa variable (VRT) dispensan exactamente la cantidad requerida en todo el campo. Este proceso es un ejemplo de lo que se conoce como agricultura de precisión.

Información, análisis, herramientas

La agricultura de precisión requiere tres cosas para tener éxito. Necesita información específica del sitio, que el mapa de fertilidad del suelo satisface. Requiere la capacidad de entender y tomar decisiones basadas en esa información específica del sitio. La toma de decisiones es a menudo ayudada por modelos informáticos que analizan matemáticamente y estadísticamente las relaciones entre variables como la fertilidad del suelo y el rendimiento del cultivo.

Por último, el agricultor debe tener las herramientas físicas para aplicar las decisiones de gestión. En el ejemplo, el aplicador de fertilizante VRT habilitado para GPS sirve para este propósito ajustando automáticamente su velocidad según sea apropiado para cada posición de campo. Otros ejemplos de agricultura de precisión implican variar la tasa de siembra de semillas en el campo según el tipo de suelo y el uso de sensores para identificar la presencia de malas hierbas, enfermedades o insectos para que los pesticidas puedan aplicarse sólo donde sea necesario.
Ejemplos de teledetección en agricultura, de arriba a abajo: densidad de vegetación, déficit hídrico y estrés de los cultivos.

La información específica del sitio va mucho más allá de los mapas de las condiciones del suelo y su rendimiento incluye incluso imágenes de satélite que pueden indicar la salud de los cultivos en todo el campo. Tales imágenes teledetectadas también se recogen comúnmente de los aviones. Ahora los vehículos aéreos no tripulados (UAV, o drones) pueden recolectar imágenes altamente detalladas de las características del cultivo y del campo. Estas imágenes, ya sean analizadas visualmente o por ordenador, muestran diferencias en la cantidad de luz reflejada que puede estar relacionada con el estado fito sanitario o el tipo de suelo, por ejemplo. Diferencias claras entre la salud de las plantas y las imágenes - las áreas enfermas parecen mucho más oscuras en este caso - se han utilizado para delinear la presencia de la podredumbre de la raíz del algodón, una enfermedad fúngica devastadora y persistente del suelo. Una vez que la extensión de la enfermedad se identifica en un campo, los tratamientos .futuros se pueden aplicar sólo donde la enfermedad existe. Las ventajas de los vehículos aéreos no tripulados incluyen un coste relativamente bajo por vuelo y un alto nivel de imagen, pero el marco legal para su uso en la agricultura sigue en desarrollo.

Automatizamos

La guía automática, mediante la cual un sistema basado en GPS conduce el tractor en un patrón mucho más preciso que el conductor es capaz de es una tremenda historia de éxito. Las preocupaciones de seguridad actualmente limitan completamente la capacidad de los conductores a máquinas más pequeñas. Las máquinas de campo completamente autónomas o robóticas han comenzado a emplearse en la agricultura a pequeña escala con un margen de beneficio elevado, como uvas de vino, plantas de vivero y algunas frutas y verduras.
Los sensores ultrasónicos y otros pueden detectar las condiciones de la planta individual a corta distancia

Las máquinas autónomas pueden reemplazar a las personas que realizan tareas tediosas, como cosechadoras manuales de verduras. Ellos usan tecnologías de sensores, incluyendo la visión de máquina que puede detectar cosas como la ubicación y el tamaño de tallos y hojas para informar a sus procesos mecánicos. Japón es un líder de tendencias en esta área. Típicamente, la agricultura se realiza en campos y parcelas más pequeños, y el país es un innovador en robótica. Pero las máquinas autónomas son cada vez más evidentes en los Estados Unidos, particularmente en California, donde se cultiva gran parte de los cultivos especiales del país.

El desarrollo de robots voladores da lugar a la posibilidad de que la mayoría de la exploración de cultivos de campo actualmente realizada por seres humanos podría ser reemplazada por UAVs con visión mecánica y pinzas de mano. Muchas tareas de exploración, como para las plagas de insectos, requieren que alguien camine a lugares lejanos en un campo, agarre hojas de plantas en plantas representativas y déles vuelta para ver la presencia o ausencia de insectos. Los investigadores están desarrollando tecnologías para permitir a estos robots voladores hacer esto sin la participación humana.

Cría + sensores + robots

El fenotipado de plantas de alto rendimiento (HTPP) es una tecnología de agricultura de precisión en la intersección de genética, sensores y robótica. Se utiliza para desarrollar nuevas variedades o "líneas" de un cultivo para mejorar las características tales como el contenido nutritivo y la sequía y la tolerancia a las plagas. La HTPP emplea múltiples sensores para medir importantes características físicas de las plantas, como la altura; Número de hoja, tamaño, forma, ángulo, color, marchitez; Espesor del tallo; Número de posiciones de fructificación. Estos son ejemplos de rasgos fenotípicos, la expresión física de lo que los genes de una planta codifican. Los científicos pueden comparar estas medidas con marcadores genéticos ya conocidos para una variedad vegetal particular.

Las combinaciones de sensores pueden medir muy rápidamente los rasgos fenotípicos de miles de plantas de forma regular, lo que permite a los criadores y genetistas decidir qué variedades incluir o excluir en nuevas pruebas, acelerando enormemente la investigación para mejorar los cultivos.


La producción agrícola ha llegado tan lejos en las últimas décadas que es difícil imaginar cómo se verá en unos cuantos más. Pero el ritmo de las innovaciones de alta tecnología en la agricultura está aumentando. No se sorprenda si, dentro de 10 años, conduce por una carretera rural y ve un pequeño helicóptero volando sobre un campo, deteniéndose para descender a la cosecha, utilizando pinzas robóticas para manipular hojas, cámaras y visión artificial para buscar Insectos, y luego subir de nuevo por encima de la copa de la cosecha y la cabeza hacia su ubicación de exploración siguiente.