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Proyecto: Desarrollo y Aplicación de Metodologías de Agricultura de Precisión para el Manejo de Cultivos

Justificación de la Propuesta y Antecedentes

1. Situación de Contexto

La evolución de la Agricultura de precisión (AP) en Argentina se ha incrementado y acelerado en los últimos años, alcanzando en el 2009 un nivel de adopción del 30 % de productores que utilizan algún componente o técnica de AP. Los adoptantes tempranos de esta tecnología representan un sector altamente especializado, con diferentes tamaños de explotaciones, con acceso a diversas fuentes de información, que integran redes de conocimiento (AAPRESID, CREA, AFA, ACA, otros) y que consolidan una demanda permanente y especifica. Este sector actualmente reviste gran importancia, ya que representa aproximadamente un 35% de la superficie sembrada en Argentina y de consolidarse esta tendencia en términos de adopciones, se prevé que al menos un 50% de los productores, en los cultivos tradicionales, usen estas tecnologías dentro del horizonte de trabajo de esta propuesta.

En el contexto del mediano y largo plazo se visualiza que la competitividad de los mercados internacionales y nacionales demandara una evolución en la agricultura actual, donde se necesitará dominar aspectos como gestión ambiental, la calidad del producto y la inserción de los procesos productivos eficientes en la cadena agroindustrial. Ante esto, la AP constituye la herramienta indispensable para instrumentar estas variables.

Las tecnologías disponibles para la detección y análisis de las variaciones en el rendimiento de los cultivos, en las propiedades del suelo, constituyen el presente y futuro del manejo de los sistemas productivos y de su información. Si bien existe un gran número de empresas que comercializan dichas tecnologías y consultoras que brindan servicios de asesoramiento en AP, el esfuerzo puesto en la investigación para sustentar la adopción mediante un conocimiento agronómico sólido que proviene de organismos públicos aun continua siendo insuficiente.

El sector productivo pampeano actualmente se caracteriza por una proporción desbalanceada de cultivos, con predominio marcado de la soja (67% del área de cultivos extensivos). Dado que en el cultivo existen pautas de manejo diferenciables por ambiente que permitirían mejorar aun más la producción, como son el ajuste de espaciamientos y la selección de grupos de maduración acorde a la productividad del sitio. Es relevante incrementar los esfuerzos puestos en este cultivo, dado que mejoras en la productividad y calidad, generalizadas a la amplia superficie de siembra, producirían un alto impacto y servirían para impulsar con mayor velocidad los conceptos y practicas de la AP y o transferir como resultado de una mayor eficiencia y productividad a destinar áreas de siembra a otros cultivos.

Es necesario también mejorar la competitividad en otros cultivos donde la aplicación de manejos apropiados y eficientes de los insumos y recursos contribuiría a mejorar la sustentabilidad de los sistemas. Asimismo, promover la competividad en sistemas diversificados generará demandas específicas asociadas a otros rubros del sector agroproductivo, aumentando la generación de valor en origen y posibilitando el desarrollo regional inclusivo. 

Lo antes mencionado pone de manifiesto la prioridad para este proyecto de adecuar las prácticas de manejo y la generación de información en diferentes regiones y sistemas productivos con fundamentos agronómicos consistentes que garanticen la sustentabilidad, con valoraciones objetivas desprendidas de los intereses comerciales que permitan un uso adecuado de los equipos disponibles en el mercado.

La continua demanda de capacitación por parte de los diferentes actores del sistema productivo, manifestada en la masiva asistencia a los eventos organizados, da cuenta de la necesidad de seguir avanzando en este sentido para acompañar el proceso de crecimiento y adopción adecuada de la AP.

Los objetivos de los proyectos de INTA relacionados a la AP fueron alcanzados y como consecuencia de ello, la intensidad y especificidad de la demanda actual se ha modificado en términos cuanti-cualitativos. Esto determina la necesidad e importancia de intensificar las acciones de la institución en esta temática, que cumple un rol de liderazgo en la generación de conocimientos que permitan mejorar los procesos productivos y su eficiencia, minimizando el impacto ambiental. 

2. Problema / Oportunidad

La agricultura argentina ha mostrado una rápida adopción del uso de las tecnologías y herramientas de la AP, impulsada por el desarrollo y la amplia oferta de agrocomponentes precisos en el mercado nacional e internacional, posicionando a la Argentina como líder en Latinoamérica. Esta situación requiere disponer de más y mejores conocimientos provenientes de organismos de investigación y transferencia que avalen objetivamente estas prácticas o técnicas y sustenten este proceso de adopción.

La necesidad de información referida a la AP es una oportunidad para generar un espacio interdisciplinario en la institución donde confluya el uso de las nuevas tecnologías, con la utilización y desarrollo de metodologías específicas que contemplen los aspectos de la variabilidad espacio temporal de los factores de la producción.

La utilización de herramientas de AP posibilita la trazabilidad de múltiples actividades del proceso productivo, lo que podría contribuir a la certificación de la agricultura, calidad integral y agregado de valor a los productos dentro de las cadenas agroindustriales.

La variabilidad ambiental y socioeconómica del área de interés del proyecto, que se extiende desde el NOA hasta el sur de la región pampeana, comprendiendo sistemas de producción con diversos cultivos requiere evaluaciones y ajustes de técnicas de manejo y equipos para optimizar el uso de los insumos y los recursos en los sistemas de producción con AP.

La aplicación de AP también se expande a nuevas regiones y/o cultivos, un ejemplo de esto es el creciente interés en el sector cañero donde se observa una fuerte variabilidad espacial en la producción, sin que se tome debida cuenta de ella para el manejo de los sistemas. Otra área de interés es la región algodonera del Chaco, donde las mejoras alcanzadas en los niveles de producción, asociados principalmente a cambios en el manejo y la genética, viabilizan la aplicación de éstas tecnologías.

También es relevante incluir las prácticas de AP en los sistemas ganaderos de carne y leche intensivos, donde la producción eficiente de forrajes y granos para el ganado se debe realizar con prácticas similares a las de producción de granos para cosecha, y donde además es factible mejorar las prácticas complementarias de henificación, ensilado y henolaje.

En este contexto, fuertemente influenciado desde la oferta de equipamiento, con rápida adopción de tecnologías de precisión, diversidad en los tipos de explotaciones, cultivos y regiones de estudio, existe la oportunidad y responsabilidad de continuar los esfuerzos y las acciones que desde el INTA ha realizado el proyecto de AP. Por lo tanto, es importante fortalecer las capacidades ya adquiridas por los RRHH de los nodos participantes, transferir la experiencia a otras unidades dentro de la institución a fin de consolidar el liderazgo y estrechar la vinculación con organismos de investigación públicos y privados en el país y el extranjero.

Es relevante asimismo destacar, que el uso de las herramientas y tecnologías relacionadas con la AP esta siendo articulado para su desarrollo desde los proyectos agrícolas regionales de la región pampeana y proyectos específicos de la cadena de cereales y oleaginosas. Esto también ha sido observado en otras disciplinas como fitopatología, entomología, ecofisiología, mecanización agrícola entre otras y en distintos sistemas productivos como cultivos industriales, horti-fruticultura y ganadería. 

3. Antecedentes / Estado del Arte

La agricultura de precisión debe ser considerada como un cambio filosófico en el manejo de la variabilidad dentro de las empresas agrícolas, pensada para mejorar la rentabilidad y/o minimizar el impacto ambiental en el mediano y largo plazo. Como todos los desafíos de las disciplinas basadas en ciencia, la aceptación de la AP debe recaer en una exitosa experimentación (Whelan y Mc Bratney. 2000). Kitchen et al. (2002) señalan que la valoración óptima de la información para la AP se dará mejorando el conocimiento y habilidades agronómicas e informáticas y entendiendo a ésta como un proceso de aprendizaje.

Mulla y Schepers (1997) afirman que el principal desafío que enfrenta la AP es determinar dónde y cuándo la variabilidad en los factores de la producción es responsable de las variaciones en el rendimiento de los cultivos. La utilidad de la AP dependerá de la cuantificación de la variabilidad espacio-temporal en una escala optima y si esto representa una oportunidad de manejo (Whelan y Mc Bratney, 2000).

El estudio de la variabilidad espacial es fundamental y ha sido abordado a partir de la utilización de diferentes fuentes de información, según las características de los sistemas y la disponibilidad de nuevas herramientas. Existen antecedentes del uso de muestreos intensivos para el mapeo de propiedades químicas de suelo (Kravchenko y Bullock, 1999; Chang et al 1999), topografía (Franzen et al., 1998) mediciones de CE (Kühn et al, 2009; Vitharana et al. 2008), y mapas de rendimiento de los cultivos (Colin y Arslan, 2000). Asimismo se ha evaluado la variabilidad en el estado nutricional y producción de cultivos a través de sensores remotos aplicados a diferentes escalas (Hatfield et al, 2008). Por lo general, estos estudios se han realizado en sitios separados, existiendo escasos antecedentes de estudios integrales que utilicen diversas herramientas y métodos a escala de predio (Mc Bratney et al., 2005).

Uno de los aspectos insuficientemente estudiados es la variabilidad temporal. El efecto de la variación interanual de los factores climáticos que interacciona con las relaciones suelo-cultivo puede ser estudiada mediante modelos de simulación agronómica (Sadler et al., 1999). Existen antecedentes del uso de modelos de simulación para el manejo sitio específico de insumos (Basso 2001; Miao 2006). Sin embargo, la aplicación de modelos en AP requiere no solo simular el rendimiento medio, sino también su variación espacial (Sadler et al. 2007). En este sentido, Batchelor et al. (2004) diseñaron un modelo denominado APOLLO (Application of Precision Agriculture for Field Management Optimization), el cual ha sido utilizado para evaluar practicas de AP por DeJonge (2007), Link et al. (2008).

Las prácticas de manejo y/o la aplicación de insumos pueden modificarse acorde al patrón de variabilidad y a las características de los mismos. En el manejo sitio específico de N pueden utilizarse sensores remotos en tiempo real (Kitchen et al., 2010), para el caso de nutrientes no móviles muestreos dirigidos y/o en grilla (Sawchik y Mallarino 2007), y para densidad de siembra zonas de manejo (Bullock et al. 1998). Sin embargo, la respuesta a los cambios de manejo resulta comúnmente de dificultosa predicción (Robert et al., 2010).

Un emergente de la aplicación de la AP es la generación de gran cantidad de información que requieren ser integrada. Bullock et al. (2007) afirman que pocos o ningún individuo tiene un suficientemente amplio entrenamiento en varias disciplinas que permitan tomar todas las ventajas de la AP, indicando la necesidad de conformar equipos multidisciplinarios para esto.

4. Avances

En la cartera de proyectos INTA 2006-2009 a través del AEAI 3722 se comenzaron diferentes líneas de investigación algunas de las cuales se continúan en la presente propuesta. En general, se produjeron avances en la generación de información para promover y sustentar la adopción de la tecnología de AP, pero aún es necesario ajustar muchos aspectos agronómicos y metodológicos que contribuyan a la implementación de estas prácticas, en especial abarcando mayor diversidad de situaciones dentro del territorio.

Un logro destacable es haber iniciado la consolidación de un nodo con recursos humanos capacitados en la EEA Paraná orientados al desarrollo y aplicación de metodologías de agricultura de precisión para el manejo de cultivos, complementario al desarrollado anteriormente en la EEA Manfredi con mayor perfil hacia la maquinaria y los agrocomponentes precisos. Asimismo, se integró una red de trabajo con RR HH especializados en diferentes disciplinas y en distintas regiones.

En la generación de conocimientos se cuenta con estudios preliminares para la caracterización de la variabilidad espacial en las propiedades de suelo mediante muestreos en grillas llevados a cabo en lotes de producción en el área de Paraná, evaluando la utilidad de métodos de análisis geoestadísticos. Se realizaron algunos trabajos de caracterización de ambientes mediante rastras de conductividad en suelos salino-sodicos, y se evalúa la respuesta a enmiendas según ambientes. Se iniciaron experiencias interdisciplinarias para caracterizar la variabilidad y delimitar ambientes a partir del análisis conjunto de mapas de rendimiento, mapas de suelo detallados e imágenes satelitales para dirigir muestreos de suelo y ajustar prácticas de manejo de cultivos y tecnologías de fertilización.

En cultivos no tradicionales, se evaluó la variabilidad espacial en la producción de caña de azúcar a través de fotografías aéreas multiespectrales de alta resolución en macizos cañeros de Salta, y se iniciaron acciones de verificación en terreno a escalas de manejo intra-lote que se continúan en la presente campaña. Al presente se continúan acciones y se amplia el área de estudio a Tucumán.

Dentro de los logros se cuentan avances en el uso de sensores remotos montados (Green Seeker), desarrollándose y evaluándose algoritmos para el manejo variable de N en trigo y maíz. Se articularon acciones con proyectos relacionados al manejo de la fertilidad. Se encuentran en estudio y activo desarrollo experiencias de aplicación del uso de sensores remotos montados y portables para cultivos no tradicionales (caña de azúcar y tabaco).

Se elaboraron bases de datos climáticos, de suelo y cultivos para la utilización de modelos de simulación agronómica y se validaron con resultados de campo solo en la región de Paraná. Estas herramientas se evalúan para diseñar estrategias de optimización de insumos por ambientes y determinar la eficiencia de los manejos diferenciales.

En aspectos metodológicos, se avanzó en el procesamiento de fotografías de alta resolución para la confección de mosaicos, cálculos de índices espectrales y análisis de textura para cuantificar la presencia de caña de azúcar caída. Asimismo, en el caso del procesamiento de imágenes satelitales y mapas de rendimiento, se generaron protocolos de procesamiento que se publicaron y difundieron en cursos de capacitación a profesionales.

Si bien se han obtenido grandes avances en la temática, la continua aparición de innovaciones tecnológicas y la expansión de la AP a nuevas áreas y cultivos requieren la ampliación, continuidad y profundización de los trabajos iniciados.

Los antecedentes referidos en el marco del PE, la disponibilidad de RR HH dentro de INTA y asociados a la red de relacionamientos desarrollada en el transcurso de los últimos 10 años, otorgan una visión prospectiva de la evolución de la AP en la Argentina y el mundo que garantizan un funcionamiento acorde a la problemática y respondiendo competitivamente a las demandas globales.