1. fabio leiva
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La Agricultura de Precisión (AP): conceptos básicos y sus aplicaciones
Fabio R. Leiva, Ing. Agric, M. Sc., PhD.
Profesor Titular
Director Grupo Desarrollo sostenible y gestión ambiental
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1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP) ?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener presente?
6. Conclusiones y recomendaciones
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La agricultura de precisión (AP) es una manera de abordar la agricultura (concepción) que busca optimizar el proceso productivo a partir de la
variabilidad específica del agroecosistema
¿Qué es agricultura de precisión (AP)?
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1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP)?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener presente?
6. Conclusiones y recomendaciones
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La ineficiencia técnica en la producción agrícola traeconsecuencias negativas en lo económico, ambiental ysocial, y esto compromete la competitividad ysostenibilidad de los cultivos.
La ineficiencia técnica ocurre cuando:
Se usan prácticas generalizadas que desconocen la
heterogeneidad de las condiciones agroecológicas y de los
requerimientos de las distintas especies vegetales
Se usan agroquímicos (fertilizantes y plaguicidas) sin criterios
técnicos adecuados
Se abusa de la maquinaria agrícola
Se adolece de adecuada gestión (información y registros)
¿Por qué la AP? (1)
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Cambios profundos en la producción agropecuaria:Globalización
La agricultura colombiana de exportación afronta grandesretos (Leiva y Lee, 2008):
1. La revaluación del peso que hace perder competitividad2. Exigencias cada vez mayores de la sociedad hacia una agricultura
más amigable con el ambiente. Trazabilidad (cómo se producen los alimentos).
3. Exigencias sociales, p. ej. Ethical Trade Initiative del Reino Unido, Demócratas en EEUU para la firma del TLC
4. Sistema macroeconómico cada vez más abierto y permeable, mayor competitividad con otros países.
El productor agrícola debe enfrentar estas grandes presiones, manteniendo la productividad y la calidad de su
producto, a costos de producción razonables
¿Por qué la AP? (2)
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Los sistemas agrícolas presentan variabilidad
(heterogeneidad)
Suelo, agua y clima
Aspectos sanitarios y de malezas
Rendimiento del cultivo y beneficio $
Manejo del cultivo
¿Por qué la AP? (3)
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Computadores: Duplican su
tamaño cada 3 años (en 15 años,
equipos 32 veces más capaces)
Equipos de medición: sensores
Sistemas de posicionamiento
global (GPS)
Maquinaria y equipos agrícolas
SIG
Geomática: conceptos, imágenes
Geoestadística
Avance tecnología!
¿Por qué la AP? (4)
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Contenido
1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP)?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener presente?
6. Conclusiones y recomendaciones
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Mejorar la eficiencia y la productividad Competitividad
Cumplir con exigencias ambientales y de inocuidad Sostenibilidad
Realizar trazabilidad (cómo se producen los alimentos) Exigencias de mercado
Cumplir exigencias técnicas: ej. Caña de azúcar en los Llanosorientales colombianos
Mejorar indicadores económicos
Mejorar condiciones sociales ergonomía, calidad ambiental
AP alternativa para abordar los retos actuales de la producción de cultivos
¿Para qué la AP?
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Contenido
1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP)?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener en cuenta?
6. Conclusiones y recomendaciones
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¿En cualquier finca se pueden implementar sistemas AP?
En cualquier cultivo y labor (siempre y cuando exista
variabilidad)
En cualquier zona del país
Requiere adaptación a las especificidades de cada sistema
productivo:
Ambiente: Clima, suelo, topografía
Material genético
Sistemas de gestión
Estrategias/Expectativas del productor
Si es factible, ¿dónde empezar?
¿Cómo implementar AP?
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Esquema del proceso para definir si se justifica un sistema AP
(adaptado de Leiva, 2008)
Datos de
rendimiento
del cultivo por
sitio
Mapas de
rendimiento
del cultivo
Mantener manejo
convencional
(corregir
problemas)
NO
¿Existe
apreciable
variabilidad?SI
Muestreo del lote
para identificar
posibles causas de
la variabilidad
Análisis sobre
posibles causas de
la variabilidad
Definición del
sistema de
manejo por sitio
específico
Análisis
técnico-
económico de
alternativas
Identificación de
posibles
alternativas de
manejo por sitio
específico
¿Cómo y dónde empezar?
Caracterizar adecuadamente la variabilidad para toma de decisiones
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Variabilidad del clima: alta variabilidad temporal y escaso control
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Textura del suelo: escasa variación temporal y control
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4.77 < pH < 5.37
Cultivo de maíz
2.26 < CO < 4.58
Propiedades del suelo: considerable variabilidad temporal y control
Variabilidad y Aspectos que se pueden controlar para la toma de decisiones
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AP es una Concepción (manejo de
variabilidad), No es una tecnología, pero
requiere tecnología:
Tecnologías duras (hardware)
Tecnologías blandas (software)
Niveles tecnológicos
Concepción de Agricultura de precisión (AP)
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Tecnología completa: Computadores
Sistemas de posicionamiento global (GPS)
Sistemas de información geográfica (SIG)
Software: Mapas, Estadística, Sistemas de apoyo para toma
de decisiones
Piloto automático
Sensores
Imágenes aéreas (aviones, satélites)
Tecnología mecanizada para aplicación variable y regulada
Tecnología sencilla (indígena) Creatividad (software)
Tecnología
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Toma de datos en campo
Ubicación de una máquina
en campo
GPS - DGPS
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• Gran herramienta para gestión y almacenamiento de información
• Software sencillo ó más complejo
• Gratuito o por licencia ($)
SIG
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Banderillero satelital y Piloto automático con DGPS
DGPS
Datalogger / Computador(opcional)
Barra luminosa
Interfase
Cable de batería
Control tipo barra luminosa para banderillero satelital
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Exigencias técnicas: curvas a nivel
Eficiencia y calidad de trabajo en horas nocturnas
Aplicación comercial banderillero satelital
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Sensores para mapas de rendimiento del cultivo
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CE = f (humedad, textura, salinidad, CIC, temperatura)
McCutcheon et al., 2006. Biosystems Engineering 94 (1): 19–32
Sensor electromagnético para medir CE suelo
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Propiedades que resultan en baja
reflectancia de suelos
Alta humedad del suelo
Alto contenido de materia orgánica
Propiedades que resultan en alta
reflectancia de suelos
Baja humedad
Superficie plana del suelo
Reflectancia espectral del suelo
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Las plantas verdes tienen relativamente
baja reflectancia y transmitancia en las
regiones visibles del espectro (400-700
nm).
Causado por alta absorbancia de luz
para la fotosíntesis
Concentraciones de clorofila
Procesos asociados
En contraste, la reflectancia y la
transmitancia de las plantas
verdes son comúnmente altas
en la región del infrarrojo
cercano NIR (700-1300 nm)
Las plantas no absorben
esta parte del espectro
Reflectancia espectral de plantas
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Sensor de clorofila (N)
• Aplicaciones TDV de N.• Mejor eficiencia del fertilizante• Mejor respuesta del cultivo• Menor riesgo de impacto ambiental negativo
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El sensor óptico GreenSeeker,desarrollado en Oklahoma StateUniversity y comercializado porNTech Industries, Inc.
Genera rayos de luz en doslongitudes de onda: Rojo y NIR
Mide la luz reflejada por las plantas
La reflectancia se usa para calcularNDVI (índice de vegetación dediferencia normalizada)
NDVI = (NIR – VIS)/ (NIR + VIS)
http://nue.okstate.edu/
NTech GreenSeeker
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Equipo TDV para siembra
• Densidad adecuada de semilla según condiciones específicas de suelo
• Mayor eficiencia en uso de fertilizantes
• Mejores rendimientos/calidad
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No aplicar
riego en áreas
no cultivadas
No hacer
doble
aplicación en
áreas de
traslape de
pivotes
Pivote 1
Pivote 2
Variabilidad para manejo del riego
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Tecnología de dosis variable (TDV) para riego
Mejora en eficiencia de uso de agua y en respuestadel cultivo
Ahorro en agua y en costos relativos
Reducción de riesgo ambiental
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Mejora en eficiencia de uso de plaguicidas, mejor control
Ahorro en insumos y en costos de insumos
Reducción de riesgo ambiental: humanos y otros seres vivos
Equipo para distribución de insumos líquidosmediante TDV
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Vista lateral
Barra de
herramientasBoquilla
Equipo TDV para control de malezas en tiempo real
Receptor/emisor
de infrarrojo
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Contenido
1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP)?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener en cuenta?
6. Conclusiones y recomendaciones
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¿Qué se debe tener en cuenta? (1)
La AP tiene importantes ventajas, pero:
Gestión subestándar el agricultor difícilmente apropia esta
concepción.
Tiempo e inversión en capacitación.
Tiempo e inversión en toma de datos y análisis.
Disponibilidad y limitaciones técnicas en hardware y software.
La rentabilidad de AP se debe evaluar adecuadamente.
B > C ?
¿Hay mejoras en rendimiento del cultivo?
¿Hay ahorros en costos? Menor costo de un insumo?
Labores mas rápidas o más confiables?
¿Hay beneficios ambientales?
Muestreo adecuado en AP
Obtener resultados confiables con relativamente baja inversión en tiempo y dinero
Datos erróneos NO se corrigen con análisis sofisticado
Información previa: estudios previos, mapas, imágenes (Google Earth) ?
¿Qué se debe tener en cuenta? (2)
Uso inadecuado de métodos de interpolación (mapas):
Métodos geoestadísticos inapropiados:
dependencia espacial, variables discretas (ej.
Malezas en parches, focos de insectos-plaga)
Iguales datos, diferentes métodos
de interpolación
¿Qué se debe tener en cuenta? (3)
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Un número considerable de cultivos en Colombia se están beneficiando de AP: caña de azúcar, banano, palma de aceite, maíz, soya, arroz, algunos frutales y otros
Esa tendencia tiende a incrementarse
¿Conciencia sobre las exigencias y los retos de la agricultura en Colombia? ¿Eficiencia productiva?
Se requiere: Más tecnologías Blandas y Duras
Mayor capacitación
Mayor apoyo a investigación
Mayor comunicación y coordinación entreinstituciones que trabajan el tema
Actualidad y Perspectivas en Colombia
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1. ¿Qué es agricultura de precisión (AP) ?
2. ¿Por qué la AP ?
3. ¿Para qué la AP?
4. ¿Cómo implementar la AP?
5. ¿Qué se debe tener en cuenta?
6. Conclusiones y recomendaciones
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La AP como concepción que busca optimizar el procesoproductivo a partir de la variabilidad del agroecosistema tiene unimportante potencial para la competitividad y sostenibilidad
La tecnología está llegando al país y su costo tiende a disminuir
La implementación de sistemas AP debe ser sistemática, segúnlas características de la agroempresa y luego de un análisisbeneficio-costo
Un número importante de cultivos actualmente se benefician dela AP, con tendencia a incrementarse
La capacitación es parte fundamental del proceso de adopción deAP
Se requiere apoyo a investigación
Se requiere intercambio de información y mayor coordinacióninterinstitucional
Conclusiones y recomendaciones
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Artículos en revistas científicas
Camacho-Tamayo, J. H., Luengas, C. A., Leiva, F. R. 2010. Análisis multivariadode propiedades químicas en Oxisoles con diferentes niveles de intervenciónagrícola. Acta Agronómica 59(4). Aceptado para publicación.
Rodríguez Álvarez, J., González Serrano, A. M., Leiva, F. R., Guerrero Jiménez,L. 2008. Fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz (Zea mays L.) enla Sabana de Bogotá. Agronomía Colombiana 26(2): 308-321.
Camacho-Tamayo, J. H., Luengas, C. A., Leiva, F. R. 2008. Effect of agriculturalintervention on the spatial variability of some chemical properties of soils in theEastern Planes of Colombia. Chilean Journal of Agricultural Research 68(1): 42-55.
Libro
Leiva, F. R. (Ed.). 2008. Agricultura de precisión en cultivos transitorios. EditorialUniversidad Nacional de Colombia. Bogotá, D. C. 108 pp.
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Espacio para
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Memorias, Proceedings, Eventos nacionales e internacionales, Otros
Cortés Bello, C. A., Leiva, F. R. y Camacho Tamayo, J. H. 2010. Evaluación delcomportamiento de la resistencia a la penetración del suelo mediante técnicasmultivariadas. In: Memorias XV Congreso de la Ciencia del Suelo. SociedadColombiana de la Ciencia del Suelo (SCCS). Pereira.
Leiva, F. R. y Lee, R. A. 2008. Agricultura específica por sitio en cultivos deflores de exportación en Colombia. Revista Asocolflores 70: 26-36.
Criollo, V., Leiva, F. R. y Guerrero. L. 2008. Respuesta del maíz (Zea mays L.)a la zonificación de la fertilidad del suelo mediante agricultura de precisión enla Sabana de Bogotá. In: Memorias del XIV Congreso Colombiano de la Cienciadel Suelo. Villavicencio, Colombia. 62-69.
Salamanca, C., Leiva, F. R. y Guerrero, L. 2007. Evaluación del manejo de lafertilidad del suelo por sitio específico en un cultivo comercial de arveja (Pisumsativum L.) en la Sabana de Bogotá. 2007. In: Memorias III Encuentro deAgricultura de Conservación, Villavicencio (Meta). Colombia. 30 – 45.
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Nota. Esta presentación incluye fotos tomadas de internet únicamente con fines académicos
GRACIAS POR LA ATENCIÓN
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