Tractores, Satélites y Camionetas

"La computadora portátil es ahora una parte esencial de nuestra operación agrícola y debo tener cuidado para evitar que el perro la pise", bromea Isbell.

La familia de Isbell ha cultivado la tierra en el norte de Alabama por seis generaciones -- pero Isbell no está manejando el rancho como sus antepasados  lo hicieron. Él pertenece a una nueva generación de productores  llamados "agricultores de precisión".

Arriba: Un  tractor con  rociadores cubiertos, esparce un campo con un herbicida cuidadosamente administrado. Cortesía USDA.

Los agricultores  de precisión utilizan datos provenientes de satélites y aviones que vuelan  a grandes altitudes para ubicar con exactitud problemas de drenaje,  insectos y malezas. Saben donde se necesita fertilizantes -- y donde no son necesarios. Descubren enfermedades -- y fumigan sólo las áreas infectadas. Es un nuevo enfoque a la agricultura, sorprendentemente "natural", el cual es a la vez beneficioso para el medio ambiente y rentable para el productor.

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"Estamos viendo ahorros reales en la aplicación de fertilizantes", dice Isbell, "y nuestros campos son productivos de manera más uniforme que antes".

A pesar de las ventajas de la agricultura de precisión, sin embargo, los productores como Isbell son poco comunes. Muchos agricultores simplemente no saben que la tecnología existe, mientras que otros no están convencidos de que sea rentable.

Esperando poder mejorar esta situación, la NASA lanzó un programa en 1999 llamado Ag20/20 -- una asociación entre la industria y el gobierno encabezada por la NASA y por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (United States Department of Agriculture -- USDA). "Estamos educando a los productores con respecto a la tecnología de agricultura de precisión y recolectando excelente evidencia de que se paga por sí misma", explica Rodney McKellip, quien  dirige el programa desde el Centro Espacial Stennis de la NASA (Stennis Spacie Center) en Mississippi. Otros socios del programa Ag20/20 incluyen a  la Asociación Nacional de Productores de Maíz (National Corn Growers Association), el Concejo Nacional del Algodón (National Cotton Council), la Junta Unida de Soya (United Soybean Board) y la Asociación Nacional de Productores de Trigo (National Association of Wheat Growers).

Ag20/20 se ha ocupado  principalmente del  maíz, soya, algodón y trigo, "porque estos son los cuatro productos agrícolas más importantes en los Estados Unidos", dice McKellip. Este año, sin embargo, el programa se extenderá para incluir huertas en Florida y Washington, y cultivos de perennes -- como arándanos (cranberries) y moras azules (blueberries) -- en el Noreste.

Izquierda: Controladores computarizados y sistemas de navegación para la agricultura de precisión cubren la cabina de este "equipo de fumigación". Cortesía de Rodney McKellip, Ag20/20

El agricultor de precisión Neal Isbell es un productor de algodón que tiene a su cuidado 4,200 acres. Estas extensas granjas son difíciles de inspeccionar simplemente caminando o manejando a través del campo; los agricultores de precisión se benefician de la "vista en conjunto" que les proporcionan un satélite o una aeronave.

"Utilizamos satélites comerciales, como Ikonos  y QuickBird", dice McKellip, "así como también cámaras a bordo de aeronaves". Algunas  veces la NASA nos presta una de sus aeronaves para el programa, pero más a menudo Ag20/20  insta a los equipos de agricultura  de precisión a utilizar servicios de vuelo locales -- como por ejemplo, Agri-Vision, una compañía en Columbus, Indiana, que toma imágenes digitales para la agricultura en la región central de los Estados Unidos.

Las cámaras utilizadas en la agricultura  de precisión son especiales para este propósito. Pueden fotografiar un campo no sólo en las longitudes de onda de la luz visible para el ser humano, sino también en las regiones del infrarrojo cercano e infrarrojo termal.

"Encontramos que las imágenes en el infrarrojo cercano son a menudo más útiles para diagnosticar las condiciones de un cultivo"', anota McKellip.

Charles Hutchinson, de la Oficina de las Ciencias de la Tierra con sede en las Oficinas Centrales de la NASA (Office of Earth Science), explica: las plantas reflejan eficientemente la luz proveniente del Sol en la zona del infrarrojo cercano. Cuando las células de las hojas están sanas e hidratadas, dispersan la radiación de estas longitudes de onda en todas las direcciones. Pero cuando las hojas se comienzan a marchitar -- debido al estrés producido por suelos áridos, pestes o enfermedades -- reflejan menos la luz incidente. En las imágenes del infrarrojo cercano, los cultivos con problemas aparecen como manchas más oscuras de lo normal.

"La zona del infrarrojo cercano del espectro electromagnético es más sensible que la luz visible [a pequeños cambios en la vitalidad del cultivo]", continua diciendo McKellip. Como resultado, las imágenes en el infrarrojo cercano pueden ubicar con exactitud regiones con problemas antes de que sean perceptibles para el ojo humano.

Una vez que las regiones con problemas han sido identificadas, el agricultor  podría enviar una unidad de reconocimiento para determinar qué es lo que sucede. Por ejemplo, Neal Isbell envió exploradores a su campo para recolectar muestras del suelo. "Utilizamos los receptores GPS para determinar nuestras posiciones", dice Isbell. Las muestras revelaron una alteración del pH en algunas áreas -- fácilmente corregible agregando al suelo un poco de cal.

Arriba: una imagen infrarroja aérea de un campo de soya en buen estado exhibiendo poca variación o estrés. Cortesía Rodney McKellip, Ag20/20.

A pesar que los agricultores han sabido por mucho tiempo que las condiciones de crecimiento no son las mismas en todos las áreas de sus campos, hasta hace poco no tenían otra opción más que tratarlos de manera uniforme con una solución "estándar". "En estos días casi todo el nuevo equipo agrícola viene con facilidades opcionales tales como controladores computarizados y navegación dirigida por GPS", dice McKellip. "Estos instrumentos pueden, por ejemplo, apagar y prender un rociador a medida que pasa por sobre ciertas áreas del campo. Ésto no era posible diez años atrás".

Uno de los desafíos más importante para la agricultura  de precisión es obtener los datos cuando están todavía frescos. Los productores que tienen cultivos de rápido crecimiento necesitan saber el estado de sus campos ahora, no de días o semanas atrás. Para este propósito, las aeronaves son todavía la mejor opción. McKellip explica: "Un avión puede tomar imágenes en cualquier momento mientras el tiempo esté bueno, pero el satélite sólo pasa sobre el campo en un momento y día determinados. Típicamente obtenemos datos procesados por computadora de sistemas aéreos que llegan al agricultor en sólo 24 horas". Las imágenes satelitales, que requieren más tiempo para ser enviadas a Tierra y procesadas, pueden tardar entre 2 a 7 días en llegar al agricultor.

Derecha: Este PDA muestra un mapa de estrés de cultivos. Note el receptor de GPS  conectado. Cortesía Rodney McKellip, Ag20/20.

Quizás dentro de sólo una década, Isbell bajará de su tractor con una computadora del tamaño de la palma de la mano, en contacto directo con satélites en órbita alrededor de la Tierra. La pantalla mostrará un mapa de estrés de cultivo de tan sólo unos minutos atrás. Unos pocos botones oprimidos... y sistemas automatizados se dirigirán rápidamente al punto del problema, rociando cantidades precisas de pesticida, fertilizante y agua.

Satisfecho, echará un vistazo alrededor de su campo en crecimiento. "Pero un momento," se pregunta, repentinamente sorprendido, "¿a dónde se fue mi perro?". Un chasquido de dedos. "¡Debo haber olvidado otra vez su collar con GPS!"

Quizás, algunas cosas nunca cambiarán...

Socios de Ag20/20 -- Directorio de Aplicaciones de Ciencias de la Tierra de la NASA ; Servicio Estatal Cooperativo de Investigación Educativa y Extensión de la USDA; más información

Las propiedades ópticas de las hojas -- los científicos deben entender cómo las plantas reflejan la radiación electromagnética para interpretar los mapas ópticos e infrarrojos utilizados por los agricultores de precisión.

Derecha: la versión tamaño completo de este terreno muestra un índice de reflexión típico de las hojas de las plantas, en las longitudes de onda del infrarrojo e infrarrojo cercano. Las hojas sanas son  buenas reflectoras de la radiación en el infrarrojo cercano. Cortesía Charles F. Hutchinson, NASA HQ.

¿Cómo utilizan los agricultores la detección remota de datos? Aquí se muestran dos ejemplos:

Seguimiento de Plagas: "Los insectos van a infectar primero a la porción más sana del campo de algodón", dice McKellip. "Ésta es el área a la cual se sienten atraídos para establecer sus colonias". Utilizando imágenes tomadas en el infrarrojo, el agricultor puede identificar las regiones más activas y realizar un tratamiento adecuado. "En este ejemplo, estamos pronosticando donde deberían estar los insectos".

Escarda de Precisión: "El productor de soya aplica pesticidas al comienzo de la temporada cuando las plantas no han brotado demasiado", dice McKellip. La vegetación en crecimiento detectada mediante las imágenes infrarrojas en esta temprana etapa, no son las plantas de soya sino malezas. "Usted puede aplicar un herbicida de espectro amplio, como Roundup, de manera variable en áreas donde la vegetación más fuerte vuelve a crecer".

Agricultura de Precisión -- artículo (en ingés) del Observatorio Terrestre de la NASA.

Agricultura de Precisión -- más información del Centro de Clima e Hidrología Global.

NASA aplica tecnología espacial para ayudar a los agricultores a diagnosticar los campos -- artículo de Science@NASA (en inglés): ¿Regar o no regar? ¿O fertilizar? ¿Y cuanto? Éstas y otras docenas de preguntas son fundamentales para los agricultores que se dedican al negocio de cultivos.

Brujería de Agua en el Espacio -- artículo de Ciencia@NASA: Muy pronto los granjeros tendrán una nueva herramienta para obtener el máximo de sus cultivos. Aqua, un satélite de la NASA, proveerá información crucial acerca del agua en los suelos y el tiempo en el horizonte.