Tecnologías avanzadas de detección para el monitoreo de cultivos en la industria agrícola
Monitoreo preciso y en tiempo real del estado de los cultivos, su crecimiento y las condiciones ambientales
Decisiones basadas en datos para optimizar la gestión de cultivos en la investigación vegetal y las prácticas agrícolas.
¿Por qué es importante el monitoreo de cultivos? El monitoreo de cultivos desempeña un papel crucial en la agricultura moderna, ya que proporciona a los investigadores botánicos y a los productores agrícolas la información esencial necesaria para una producción productiva y sostenible. Facilita intervenciones proactivas y específicas, lo que conduce a la mejora de las condiciones, la optimización del uso de los recursos, el aumento de la producción agrícola y la mejora de la rentabilidad de las explotaciones agrícolas.
Las técnicas convencionales de monitoreo de cultivos implican observaciones y mediciones manuales realizadas por expertos agrícolas, que suelen consistir en inspecciones visuales, muestreos de campo, muestreos de suelo, detección de plagas y enfermedades, monitoreo meteorológico y estimación de cosechas.
Aunque se utilizan ampliamente, pueden requerir mucho tiempo, ser laboriosas, subjetivas, propensas a errores y destructivas para la vegetación muestreada. Es posible que no proporcionen información en tiempo real o completa sobre la composición y el crecimiento, lo que puede dar lugar a una toma de decisiones subóptima y a posibles pérdidas de rendimiento. Por eso existe un interés creciente en adoptar tecnologías avanzadas y enfoques de agricultura de precisión, como la tecnología satelital, las técnicas de teledetección y las imágenes hiperespectrales (HSI), para obtener informes más precisos y eficientes.
¿Cómo pueden ayudar las soluciones de agricultura inteligente en el análisis en tiempo real del estado de los cultivos?
Con los sistemas convencionales de monitoreo de cultivos, los expertos en agricultura pueden enfrentarse a los siguientes problemas:
Inspección visual subjetiva que evalúa la constitución de la planta, su crecimiento, las deficiencias nutricionales y la presencia de plagas o enfermedades que se hacen visibles una vez que la enfermedad se ha propagado. Con un monitoreo preciso de los cultivos, se puede implementar la detección temprana de estrés. Identificarlos en una etapa temprana permite una intervención y un tratamiento oportunos, minimizando el daño potencial a la vegetación.
Muestreo invasivo del campo y del suelo, que puede evitarse gracias a una medición no destructiva de las plantas. El muestreo del campo y del suelo también requiere mucho tiempo, ya que las muestras deben enviarse a los laboratorios. Una solución de medición no destructiva proporciona datos en tiempo real visibles in situ para identificar diferentes materiales y definir sus propiedades.
Los sistemas de monitorización del crecimiento de los cultivos de alta precisión con imágenes hiperespectrales (HSI) pueden ayudar a los expertos agrícolas a realizar clasificaciones y cartografías precisas, informes avanzados sobre la huella química de los cultivos y detecciones muy precisas de enfermedades y plagas, lo que les permite tomar las decisiones adecuadas en materia de gestión de riesgos.
El HSI capturará el patrón espectral «firma espectral» de absorción y reflexión propio de cultivos como el trigo, el arroz, el maíz, el algodón, etc. Proporcionará información espectral y espacial rápida de una amplia gama del espectro electromagnético de forma no invasiva.
- La firma espectral revela información como la composición, las propiedades químicas, el color, etc.
- Las plantas sanas frente a las plantas infectadas por enfermedades tendrán una firma espectral diferente debido a sus características fisiológicas.
Campos de cultivo, agricultura de precisión y quimiometría
Artículo académico: Aplicaciones de imágenes hiperespectrales para la agricultura de precisión: un estudio sistémico.
Fuente: Google Scholar, Sethy et a. (2021)
Beneficios
Decisiones basadas en datos para optimizar las condiciones de los cultivos
Comprender y mejorar el desarrollo de las plantas
Supervisar la producción de cultivos en cantidad y con mayor calidad
Prevenir la propagación de enfermedades y mitigar su impacto en la producción
Satisfacer la creciente demanda de alimentos de buena calidad
Ejemplos de aplicaciones
- Estudio del estado de los cultivos y análisis de nutrientes a través de sus características espectrales. Al detectar cambios sutiles en la fisiología de las plantas, los agricultores pueden abordar las posibles consecuencias de forma temprana, optimizar el rendimiento de los cultivos, ajustar las estrategias de fertilización y, por lo tanto, reducir la necesidad de utilizar pesticidas de amplio espectro para minimizar el impacto agrícola en el medio ambiente.
- Detección temprana de enfermedades mediante el análisis de las firmas espectrales únicas de las plantas enfermas. Los agricultores pueden identificar y tratar áreas específicas afectadas por enfermedades, lo que permite aplicar tratamientos específicos y reducir la propagación de infecciones.
- Agricultura de precisión, como la aplicación de fertilizantes o pesticidas a dosis variables, con información detallada sobre las variaciones espaciales dentro de un campo. Este enfoque optimiza la asignación de recursos, reduce los costes de insumos y mejora la sostenibilidad.
Soluciones para actividades agrícolas digitales en laboratorios y campos
Análisis de plantas, detección de enfermedades y estrés
Mapea el estado nutricional (por ejemplo, nitrógeno, fósforo, potasio) y la composición de las plantas con HSI mediante la detección de la composición química, las toxicidades y el estrés causado por factores como enfermedades, deficiencias nutricionales, plagas, fertilización excesiva, etc.
Evaluación y monitoreo del suelo
Recopile información en tiempo real sobre la composición de los suelos en propiedades como la humedad del suelo, el carbono orgánico y el contenido de nitrógeno para supervisar la producción e implementar estrategias respetuosas con el medio ambiente.
Agricultura vertical
Controle la eficiencia de la iluminación y el rendimiento de las actividades de la agricultura interior con medidores de luz y HSI para maximizar el rendimiento. Ajuste con precisión la energía necesaria para favorecer el crecimiento de la vegetación.
Informes de calidad de los cultivos cosechados
Identifique problemas como magulladuras, podredumbre, daños causados por insectos, etc., para cumplir con la seguridad alimentaria y maximizar la productividad con la clasificación y el mapeo de HSI. La calidad y la madurez de la cosecha se pueden evaluar y gestionar fácilmente.
