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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.
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