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Cómo los sensores de cultivos y animales están haciendo que la agricultura sea más inteligente


La instalación de sensores inalámbricos entre los cultivos y la fijación de etiquetas auditivas ‘inteligentes’ al ganado podría ayudar a los agricultores a producir más alimentos con menos impacto en el medio ambiente.


por Richard Gray, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE


La abundancia de alimentos que podemos encontrar en los supermercados de toda Europa es el resultado del conocimiento acumulado durante miles de años por generaciones de agricultores.

Pero con la probabilidad de que la población humana mundial aumente en 2.200 millones en los próximos 30 años para llegar a los 9.800 millones, habrá muchas más bocas que alimentar. Al mismo tiempo, los agricultores se enfrentan al cultivo de este alimento extra mientras usan menos agua, tierra, fertilizantes y pesticidas.

Solo la agricultura es responsable de un poco más del 10% de las emisiones de gases de efecto invernadero y del 44% del uso del agua en Europa, mientras que el uso de pesticidas tiene un gran impacto en los polinizadores y el ecosistema en general.

Para hacer frente a estos desafíos, los agricultores de toda Europa se han asociado con investigadores e ingenieros para desarrollar nuevas tecnologías que esperan inicien una era de «agricultura de precisión». Con las redes de sensores instaladas en los campos o conectadas a los animales, pueden reunir datos de tiempo sobre la salud de sus cultivos y rebaños, lo que les permite tomar mejores decisiones sobre cómo manejarlos.

«Necesitamos resolver la huella ambiental del sistema agrícola haciendo más con los mismos recursos o incluso con menos», dijo Francois Lienard, gerente de comunicaciones del proyecto Internet of Food and Farm 2020 (IoF2020). El proyecto ha estado coordinando una serie de experimentos en los que los sensores, la maquinaria agrícola y el equipo automatizado se unen para formar un ‘internet de las cosas agrícola «.

Vacas lecheras

En un ejemplo, 2,200 vacas lecheras en seis granjas en Dinamarca, Alemania, Letonia y Lituania han sido equipadas con etiquetas para los oídos con una antena de identificación de radiofrecuencia inalámbrica para identificar a cada animal cuando visitan un alimentador robótico inteligente. El comedero puede detectar cuándo la vaca mete la cabeza en el comedero y registra el tiempo que visita cada vaca , junto con exactamente qué dosis de suplementos de alimentación mineral se les dio.

La dieta de las vacas lecheras antes de dar a luz y durante 100 días después del parto es particularmente importante para mantenerlas sanas y garantizar la calidad de la leche que producen, que es donde los suplementos minerales pueden ayudar.

La mala salud de las vacas lecheras puede afectar su fertilidad y, por lo tanto, reducir la cantidad de animales capaces de producir leche, así como afectar la calidad de la leche en sí.

Los resultados preliminares, que aún no se han publicado, muestran que el rendimiento de la leche en rebaños que utilizan etiquetas y comederos inteligentes aumentó en un 1%, pero también mejoró la calidad de la leche en un 20% . Al mismo tiempo, el número de animales enfermos disminuyó en un 6% en comparación con un rebaño sin las etiquetas y el número de vacas sacrificadas debido a problemas de salud fue un 24% menor.

El control de los minerales consumidos por las vacas también puede reducir la cantidad de amoniaco y fosfato en su estiércol, lo que puede afectar la calidad del agua que sale de los campos.

Ser capaz de monitorear las visitas de una vaca a un comedero permite a los agricultores detectar cualquier animal que no esté comiendo lo suficiente. El alimentador está conectado a un sistema basado en la nube que puede adaptar automáticamente la cantidad de suplementos y alimentación que recibe cada animal. También proporciona más información sobre el comportamiento y la salud de las vacas al observar los cambios en su actividad. Algunos de los socios del proyecto en la Universidad de Strathclyde, Reino Unido, y el Instituto de Tecnología de Waterford en Irlanda están utilizando acelerómetros y contadores de pasos montados en collar junto con inteligencia artificial para monitorear aún más la salud de los animales de sus movimientos y buscar signos tempranos de enfermedades como cojera en vacas individuales .

«Sabemos que el nivel de actividad de una vaca lechera aumenta sustancialmente durante el celo (mientras está en celo), mientras que la disminución de la actividad es causada por una enfermedad», dijo Henning Lyngsø Foged, director ejecutivo del Instituto Organe, una consultora de investigación agrícola en Skødstrup, Dinamarca. , y coordinador de un experimento de suplementación mineral de precisión bajo IoF2020.

Los datos recopilados de acelerómetros montados en collar pueden indicar signos tempranos de enfermedad, como cojera, en vacas individuales. Crédito de la imagen: Ivan Andonovic

Los datos recopilados de acelerómetros montados en collar pueden indicar signos tempranos de enfermedad, como cojera, en vacas individuales. Crédito: Ivan Andonovic
Cosecha

Pero el internet de las cosas también podría ayudar a los agricultores que intentan cultivar cultivos herbáceos. Entre los 33 experimentos de IoF2020 se encuentran sensores inalámbricos alimentados por energía solar que monitorean la humedad del suelo, el contenido de nutrientes, la humedad y las condiciones climáticas en diferentes ‘zonas’ de un campo para que los agricultores puedan ajustar con precisión cómo crece su cultivo.

«Si en la esquina superior noroeste de un campo, la humedad o la humedad del suelo no son óptimas, el agricultor sabrá que solo necesita regar esa parte específica en lugar de todo el campo», dijo Lienard. «Puede ahorrarles mucha agua y tiempo».

El mismo enfoque puede ayudar a reducir la cantidad de fertilizantes y pesticidas necesarios en los campos. Se pueden utilizar cámaras termográficas y espectroscópicas especializadas para detectar los primeros signos de plagas o enfermedades y ayudar a revelar la tasa de crecimiento de las plantas .

«Por ejemplo, en un viñedo tenemos una cámara espectrográfica unida a un tractor que toma imágenes de cada planta de vid», dijo Lienard. «Al analizar la imagen, es posible detectar diferentes tonos de verde que muestran si las plantas carecen de nutrientes o agua. También puede detectar los niveles de insectos en la hoja». Luego, la máquina crea un mapa que muestra los niveles de insectos para ayudar al agricultor a comprender dónde tomar medidas, dice.

Otro desafío que enfrentan los viñedos es el crecimiento de hierba y malezas entre las vides, que pueden privarles de agua y nutrientes. Un enfoque consiste en utilizar cortadoras robóticas que puedan rodar a lo largo de las hileras , para cortar el césped lo más cerca posible de las vides sin dañarlas.

Esta tecnología se está desarrollando como parte de otro proyecto en toda Europa llamado SmartAgriHubs , que se considera el sucesor de IoF2020 cuando el proyecto de cuatro años termina en diciembre. Ha reunido a un consorcio de 160 institutos de investigación y socios de la agricultura y la industria alimentaria para trabajar juntos en 206 centros de innovación digital en Europa. Juntos, han estado trabajando en 28 experimentos destinados a probar nuevas tecnologías en situaciones agrícolas reales para que finalmente puedan comercializarse.

Granjas porcinas

Entre estos se encuentran proyectos destinados a reducir el uso de antibióticos en granjas porcinas mediante el uso de sensores portátiles en los animales para controlar su salud. Otros usan sensores en miniatura que miden los movimientos de las abejas en colmenas comerciales de miel.

«Usando inteligencia artificial, es posible hacer predicciones sobre este comportamiento, que se puede combinar con la temperatura y la humedad para buscar cualquier problema», dijo Lorena van de Kolk, gerente de comunicaciones de SmartAgriHubs . Armados con esta información, los apicultores pueden ser alertados de enfermedades como el ácaro varroa o problemas causados ​​por la exposición a pesticidas en sus abejas.

Un proyecto en Andalucía, en el sur de España, está desarrollando drones y robots terrestres que pueden obtener imágenes del follaje de los olivos y las vides de uva, que cuando se analizan mediante algoritmos de inteligencia artificial pueden detectar los primeros signos de enfermedad de los cultivos . Otro tiene como objetivo reducir la cantidad de agua necesaria para regar los cultivos en esta parte de Europa propensa a la sequía.

Pero si bien toda esta tecnología digital conectada tiene el potencial de hacer que la agricultura sea más eficiente y menos dañina para el medio ambiente, hay una serie de barreras que se interponen en su implementación. «En este momento, la inversión necesaria es bastante alta y una vez que te comprometes con una tecnología en particular, debes seguir con esa, ya que a menudo no son intercambiables», dijo Lienard.

Parte del proyecto IoF2020 ha sido establecer estándares que puedan aplicarse a toda la tecnología digital desarrollada para la industria agrícola para que los agricultores puedan intercambiar libremente entre diferentes productos fácilmente.

Más allá de mejorar la capacidad de los agricultores para producir alimentos, este enfoque de agricultura digital podría proporcionarles una nueva fuente de ingresos al vender los datos que recopilan a otras organizaciones o empresas.

«Por supuesto, debe haber seguridad de datos y un marco legal en torno a esos datos», dijo Lienard.

«Pero nuestra esperanza es que, en última instancia, los agricultores tengan un catálogo de soluciones que puedan usar para aumentar sus rendimientos, reducir su huella ambiental y ahorrarles tiempo».



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