Tecnología espacial y agricultura: una esperanza para abatir el hambre en el mundo

Carlos Duarte

Fecha: 2018-12-31


"Está comprobado que de todas las intervenciones para reducir la pobreza, el mejoramiento de la productividad agrícola es la mejor".

Bill Gates

 

 

Imagine que tiene enfrente a 4.8 millones de personas. 4.8 millones de hombres, mujeres, niños, niñas, jóvenes, ancianos, todos ellos mexicanos. Estos 4.8 millones de mexicanos, de acuerdo a datos de la FAO [1], padecen de un mal común: sufren de desnutrición, una condición que se define por un consumo de energía permanentemente por debajo de los requisitos mínimos para mantener una vida saludable y realizar una actividad física ligera... Si no los pudo imaginar, le daré una referencia: 4.8 millones de personas representan aproximadamente la mitad de la población de la Ciudad de México.

 

Estos 4.8  millones de personas no tienen suficientes alimentos en calidad y cantidad para nutrirse todos los días, y lo paradójico es que la mayoría de ellos son agricultores. Viven en zonas rurales y cultivan sus propios alimentos, pero a causa de la baja productividad de sus tierras no alcanzan a obtener los nutrientes que requieren para vivir sanamente. En la Fig. 1 se muestra una gráfica de la evolución del número de personas que padecen desnutrición en México en los últimos años.

 

Fig. 1. Número de personas con desnutrición en México. (Millones) Fuente: FAO.

 

Así, la baja producción agrícola sigue siendo un problema importante para los países en desarrollo como México y es un factor que contribuye al hambre y desnutrición en todo el mundo. Además, factores como la disminución de la disponibilidad de tierras para uso agrícola causados por el crecimiento de la población y la ocurrencia de fenómenos meteorológicos impredecibles y extremos causados por el cambio climático agrava el problema y presenta desafíos significativos.para la agricultura a nivel mundial.

 

En el pasado, la baja productividad de las tierras se ha tratado de remediar con subsidios al campo. El gobierno da dinero a los agricultores para que adquieran fertilizantes e implementos agrícolas en un intento de aumentar la productividad de sus tierras. Sin embargo, cada parcela es diferente y el agricultor no sabe si en realidad la tierra necesita más fertilizante, por lo que quizá en vez de remediar la situación, la empeore.

 

La baja productividad de una parcela de cultivo es un problema complejo que depende de muchos factores, entre los que están la variabilidad de la composición del terreno de una parcela a otra, la variabilidad del clima año con año y la disponibilidad de riego, entre otros.. Por lo tanto, lo que necesita el agricultor es información precisa, es decir información sobre qué es lo que más conveniente sembrar, dónde sembrarlo, cuánto sembrar y cómo administrar el ciclo de cultivo. Es decir, cuándo es más conveniente sembrar, cuando es necesario irrigar, y cuándo es necesario fertilizar, entre otras cosas. Para obtener esta información es necesario hacer mediciones para conocer la composición del suelo, su humedad, la incidencia de radiación solar y estimar la calidad del cultivo, entre otras variables. Solo así el agricultor puede obtener las indicaciones correctas sobre qué tiene que hacer y cuándo debe de hacerlo.

 

En el pasado, obtener esta información era muy costoso. Requería del uso de equipo de medición especializado y sobre todo de contar con expertos en cada sitio para interpretar los datos. Afortunadamente toda esta información ya puede estar disponible para el agricultor de manera expedita y económica gracias a la convergencia de varias tecnologías, entre las que se encuentran las imágenes satelitales, las tecnologías de la información y las comunicaciones, y el Internet de las Cosas, entre otras.

 

En la actualidad disponemos de una gran cantidad de imágenes satelitales de todo el mundo en muchas bandas de frecuencia y muchas de ellas son gratuitas. Disponemos además, de información oportuna sobre el clima y su interacción con cultivos específicos. Podemos instalar sensores en tierra relativamente baratos para medir diversos parámetros como la incidencia de radiación solar, la acidez y la humedad del suelo, entre otras variables, y disponer de instrumentos para registrar variables ambientales como la precipitación pluvial, la velocidad del viento y la humedad relativa y transmitir toda la información generada a centros de procesamiento a través de sistemas inalámbricos. Asimismo, disponemos de capacidad de cómputo y de almacenamiento digital cada vez más baratos, rápidos y ubicuos, así como herramientas de software libre para procesar grandes cantidades de datos.

 

Todo lo anterior, combinado con técnicas de aprendizaje automático, modelado de cultivos, cómputo en la nube y el uso generalizado de los teléfonos móviles, permite crear sistemas de información prácticos y de bajo costo para apoyar a los agricultores a mejorar su productividad. En la Fig. 2 se muestra un ejemplo del ciclo completo de este proceso, en el que los datos de campo se convierten en información relevante para que el agricultor tome decisiones para administrar sus cultivos y así aumente su productividad.

 

Fig. 2. Ciclo completo del procesamiento de datos espaciales para proporcionar información para la toma de decisiones para mejorar la productividad de los cultivos.

 

COMPASS

 

Ejemplo de un sistema completo de apoyo a la agricultura a partir del procesamiento de datos espaciales es COMPASS (Crop Observation, Management and Production Analysis Service System), [2], un proyecto piloto que actualmente se lleva a cabo a partir de una colaboración entre la Agencia Espacial del Reino Unido, UKSA, las empresas Rezatec y Booker Tate, la Universidad de Nottingham, y varias instituciones mexicanas entre las que se encuentran el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, (CIMMYT) y el Colegio de Posgraduados. El proyecto empezó en 2016, está planeado para durar 4 años y emplea datos satelitales de observación de la Tierra junto con datos de campo capturados por los agricultores para ayudar a optimizar el cultivo de caña de azúcar y trigo mediante la identificación de factores que causan la brecha de rendimiento entre el potencial de los cultivos y el rendimiento real del campo. El proyecto se lleva a cabo con pequeños productores de los estados de Veracruz para el cultivo de caña de azúcar, y de Sonora para el cultivo de trigo.

 

El sistema procesa imágenes captadas por el satélite europeo Sentinel 2, así como de drones, a través de emplear la luz reflejada por las plantas en diferentes longitudes de onda para calcular diferentes índices de vegetación que estiman la vitalidad, la biomasa y el contenido de clorofila de los cultivos, entre otros parámetros.Utiliza algoritmos de aprendizaje automático para identificar las parcelas y emplea modelos matemáticos que pronostican el crecimiento de los cultivos y lo comparan con el crecimiento real. Esta información, correlacionada con información de sensores en tierra determina la brecha entre el estado del cultivo y su potencial de crecimiento, y a partir de todo esto, el sistema genera recomendaciones sobre la fecha óptima de siembra y de riegos que son enviadas al teléfono celular de cada agricultor a través de una aplicación móvil de fácil uso. En esta aplicación los agricultores también pueden llevar un registro de las condiciones de su cultivo y con ello dar retroalimentación al sistema para mejorar sus desempeño.

 

En la Fig. 3 se muestra un ejemplo de una imagen de satélite procesada en donde el falso color indica la salud de los cultivos.

 

Fig. 3. imagen de satélite procesada con indicación de falso color sobre el estado de los cultivos. Cortesía Rezatec.

 

El proyecto COMPASS representa un paso adelante para utilizar la tecnología espacial para aumentar la productividad del campo. Actualmente es un proyecto piloto y una vez que se evalúe su utilidad se planea diseminar en otros países para mejorar las condiciones de los cultivos. Sus resultados serán muy importantes para afinar un modelo de apoyo a la agricultura que sea efectivo y además sustentable.

 

Falta mucho por hacer

 

Si queremos eliminar el hambre y la desnutrición en el mundo para 2030, como se establece en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, los pequeños agricultores, que producen el 80% de los alimentos del mundo, deben tener acceso a las tecnologías modernas del aprendizaje automático, las imágenes de satélites y las TICs para mejorar sus sistemas de producción.

 

Aunque todavía queda un largo camino por recorrer, la aplicación de las nuevas tecnologías es el camino correcto para aumentar la productividad del campo. Hace falta mucho por hacer, como desarrollar capital humano especializado en técnicas de percepción remota, ciencia de datos y uso de imágenes satelitales para la agricultura de precisión, entre otras disciplinas. También es necesario diseminar la tecnología a las entidades de gobierno dedicadas a apoyar al campo y sobre todo a los agricultores. Sin embargo, el proceso ya empezó y con toda seguridad, la tecnología espacial servirá para resolver muchos de los retos que enfrenta la producción agrícola, como la cada vez menor disponibilidad de superficie arable por persona, el deterioro ambiental y el cambio climático, Esto eventualmente mejorará la productividad del campo y nos da una esperanza para acabar con el hambre en el mundo...
 



Referencias:

http://www.fao.org/faostat/en/#country/138, consultado el 20 de diciembre de 2018. Nixon, David et al (2017), An overview of the Mexican Crop Observation, Management and Production Analysis Services System (COMPASS) Project. Research Gate https://www.researchgate.net/publication/327051854_An_overview_of_the_Mexican_Crop_Observation_Management_and_Production_Analysis_Services_System_COMPASS_Project_English_translation



Etiquetas: Agricultura,COMPASS,Tecnología Espacial.

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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