Agricultura de precisión y análisis de imágenes multiespectrales en el cerezo

Agricultura de precisión y análisis de imágenes multiespectrales en el cerezo

Por Ricardo Rojas, Ingeniero Agrónomo- Asesor Técnico Avium; Nicolás Martínez, Ingeniero informático-Soporte Tecnológico I+D Avium; Carlos Tapia, M.Sc., Director Técnico Avium.

Lo que hace un par de décadas parecía inimaginable, hoy es una realidad. La tecnología de precisión llegó para quedarse y escalar en el desarrollo de la agricultura. Muestra de ello son los drones que cada vez son un mayor aporte en la producción de cerezos, entregando datos tan específicos como certeros.

La adopción de nuevas herramientas tecnológicas y/o nuevas tecnologías, ha estado presente como un gran desafío para la industria frutícola chilena. El uso de éstas en la agricultura siempre ha generado cierta incredulidad, debido que a corto plazo puede ser de un costo muy elevado o también porque la información generada no es aprovechada en su totalidad por quienes la interpretan, provocando que las herramientas tecnológicas y/o nuevas tecnologías, desde el punto de vista del receptor, no generen un valor con el fin de mejorar o hacer más eficientes los manejos a nivel de huerto. 

Sin embargo, cada día que pasa el valor del costo del uso de las tecnologías se hace más accesible permitiendo que el beneficio sea favorable, por lo cual, el uso de sensores, drones y satélites, que hace unos años atrás se pensaba que era muy lejano en la agricultura, hoy en día son instrumentos de mucha importancia en la toma de decisiones tanto en los manejos de labores que se realizan en los huertos como en la vida cotidiana.

El equipo Avium ha realizado diversas investigaciones respecto del uso de estas tecnologías; la idea inicial ha sido dar un vuelco rotundo al manejo tradicional de la agricultura, dejando atrás las recomendaciones para superficies grandes, poco representativas, basada principalmente en promedios y, para el caso específico del cultivo del cerezo, utilizar nuevas o ya existentes tecnologías para caracterizar la variabilidad espacial que presentan las plantas dentro de un predio y/o cuartel. 

El trabajo realizado se concentra en la interpretación de imágenes recopiladas a nivel macro por satélites y a nivel más micro por un Dron. Éstas son procesadas y convertidas a imágenes multiespectrales para realizar una interpretación, observando en terreno variables agronómicas de interés en el cultivo. 

En dicho contexto, se analizaron diferentes situaciones productivas de huertos ubicados en la región de O’Higgins y Maule y, cabe mencionar, que el trabajo realizado por Avium tiene como objetivo adecuar estas herramientas al cultivo para generar datos fidedignos, que a la hora de ser analizados, causen un impacto positivo, real y cuantificable en la producción de cereza. 

Resultados preliminares:

A lo largo del tiempo, Avium ha realizado la caracterización de las diferentes condiciones de plantas y su variabilidad a nivel de huerto, utilizando las siguientes categorías de plantas según su condición de “vigor”:

Tipo 0: Planta muerta o espacio sin planta.

Tipo 1: Planta con nulo o escaso crecimiento de brotes anuales (0-10 cm). Promedio de ramas muy por debajo de la normalidad del cuartel, muestra dos a tres laterales de crecimiento descontrolado (exceso de vigor), sus hojas son más pequeñas y tienen una tonalidad verde-grisácea.

Tipo 2: Planta con crecimientos anuales de entre 30 a 60 cm. Planta equilibrada.

Tipo 3: Plantas con crecimientos anuales por sobre los 60 cm. Aparentan ser plantas con exceso de desarrollo vegetativo, árboles más desequilibrados y más sombríos.

Esta caracterización planta a planta, permite de manera visual, parametrizar cada unidad productiva del predio (cuartel) y mediante una plantilla de ofimática, transformar estos datos en celdas coloreadas, las cuales son visualizadas de manera sencilla en un “Mapa de calor de tipos de plantas”, tal cómo se muestra en la Imagen 1. 

Imagen 1. Mapeo detallado de Plantas Tipo según categoría Avium (Mapa de calor).

Imagen 2. Mapa de biomasa generado por Software mediante el uso de ortofoto.

En la práctica, es imposible que cada productor pueda caracterizar cada una de las plantas, en las distintas unidades productivas existentes en el predio, teniendo en cuenta la cantidad de mano de obra que se necesitaría para llevar a cabo esta labor, la cual constaría de 3-4 jornadas/hectárea. Además, es necesario diferenciar el índice de vigor y sus cambios a través del tiempo, lo que hace inviable realizar la labor de esta forma  ya que aumentaría notablemente los costos de producción por hectárea. Ante esta problemática, es que el uso de nuevas herramientas de agricultura de precisión y/o nuevas tecnologías permiten de manera muy sencilla y rápida, caracterizar grandes superficies, en donde la única limitante  es la autonomía del aparato a utilizar.

 Dentro de los diferentes softwares utilizados por Avium, adaptados para las condiciones en particular del cultivo del cerezo, los resultados muestran acercarse bastante a la realidad del cuartel, tal cómo se puede observar en la Imagen 2 procesada por programa, y de manera paralela se visualiza que la tendencia observada en ambas ilustraciones es fidedigna al analizar ciertos sectores que están marcados en color rojo la Imagen 3.

Imagen 3. Mapa de biomasa generado por Software versus Mapeo Superficial Plantas Tipo. (Fuente: Agrodreams-Copeval)

Además, lo que se busca con el uso de estas nuevas herramientas es reunir datos para ser interpretados y transformados y así dar lectura de distintos índices agronómicos de suma relevancia y de alto impacto económico, como por ejemplo el volumen de copa efectivo (VHA).

Es por ello que también uno de los mayores problemas que se enfrentan hoy en día a nivel de huerto, es el excesivo uso de productos fitosanitarios considerando en muchos casos la eficiencia en su aplicación. Es muy común que, a nivel de huerto, se esté aplicando con un mayor volumen de agua sumado también a un mayor uso de productos químicos/biológicos. Esta mala política de aplicar más para que quede “mejor” es más común de lo que aparenta ser, principalmente por la desinformación y en muchas ocasiones por repetir recetas de campos vecinos o recomendaciones por defecto. Para evitar este problema, es que una medición efectiva del volumen de copa efectivo, que está directamente relacionada con la cantidad de agua y productos químicos/biológicos a utilizar, es información de suma importancia al momento de planificar costos de producción. 

Los primeros resultados por obtener de manera rápida y sencilla el VHA, para cada condición en particular del huerto, mostraron resultados muy prometedores, ajustándose de manera similar al cálculo del VHA, medido en terreno de la manera tradicional. A continuación, se observa una imagen procesada a través de inteligencia artificial, en donde se calcula, a través de un vuelo de Dron, con cuántos litros de producto se debe mojar/cubrir cada sector dentro de un cuartel.

En otro aspecto, el uso de imágenes multiespectrales como NDVI (Normalized Digital Vegetation Index), es un mapa multiespectral que evidencia la condición real de biomasa en el momento del vuelo. Puede indicar la homogeneidad o heterogeneidad del cultivo y sus consecuencias con mayor precisión en una escala de índice establecido por el usuario.

Es muy importante que este indicador no representa vigor, ya que este último se refiere al   desarrollo del crecimiento anual del cultivo, por lo cual es mejor definirlo como índice de biomasa o volumen de copa en el caso de árboles frutales.

El paso lógico después de este estudio es poder interpretar agronómicamente cual sería la información generada por estos indicadores y poder relacionarla con otras imágenes como ortofotos y térmicas para poder concluir técnicamente. 

Luego de evidenciar la ortofoto y la imagen térmica, la imagen de indicador NDVI debe ser analizada in situ ya que la diferencia en escala de colores no siempre tiene una respuesta similar. En ese contexto, los niveles que indican “stress”, no siempre responden a la misma problemática. Estos defectos pueden corresponder a stress hídrico, térmico, daño de arañitas, estructura de suelo, entre otras. 

Una vez establecido el problema principal, se deben generar recomendaciones y acciones de forma particular para resolver este problema.

Imagen 4. A. Ortofoto; b. Imagen térmica; c. Imagen NDVI. (Fuente Skyquest-UPL).

En conclusión las imágenes multiespectrales nos permiten:

-Obtener un amplio conocimiento del estado de la biomasa del huerto, con lo cual se pueden diferenciar labores y optimizar de mejor manera los recursos.

-Permiten conocer las variaciones del tipo del terreno, por ende, se puede focalizar el análisis por medio de una mejor distribución de calicatas u otras herramientas que permitan su diagnóstico agronómico.

-Disminuir o aumentar el consumo de recursos hídricos.

Obtener el máximo provecho del potencial productivo del huerto mediante datos cualificables y cuantificables, dando precisión y apoyo a diferentes instrucciones y manejos que se deban ejecutar en el cultivo.

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