La NASA aplica tecnología espacial para ayudar a diagnosticar los campos de cultivo.

#1#8 de noviembre de 1999: ¿Irrigar o no irrigar? ¿O fertilizar? Y ¿cuánto? Estas cuestiones y muchas otras más obsesionan a los granjeros cuyo negocio es hacer crecer sus cosechas. Lo que podría ser una decisión simple para una sola planta no puede hacerse cientos o miles de veces para satisfacer las necesidades de cada planta de la granja. En caso de necesidad, los granjeros a menudo acaban aplicando soluciones tipo “café para todos”: todo el campo recibe el mismo tratamiento. Sin embargo, la naturaleza es salvajemente aleatoria. Lo que vemos en un mapa o desde lejos como un campo homogéneo en realidad tiene una compleja anatomía. ”Esta es la forma en que se ensambla el mundo real” dice el Dr. Doug Rickman, un científico de la NASA especializado en la teledetección que trabaja en el Centro de Hidrología Global y Clima en Huntsville, Alabama Rickman es un co-investigador en un proyecto que enlaza teledetección con agricultura de precisión para ver si las imágenes aéreas tomadas a gran altitud pueden trazar un mapa de las variaciones en un campo y pueden ayudar a los granjeros a aplicar las cantidades correctas de recursos sólo donde se necesitan. El co-investigador principal es el Dr. Jeff Luvall, también del GHCC. ”Este apasionante proyecto une a los científicos de la NASA y a los granjeros”, dice el Dr. J.M. Wersinger, de la Universidad de Auburn, “edafólogos e investigadores vegetales junto con especialistas de Extensión Agraria, quienes se aseguran de que la tecnología llegue a otros granjeros, de forma que éstos puedan utilizarla”. Wersinger es Asociado al Programa de Becas Espaciales de la NASA (NASA Space Grant); administra y coordina el programa que está financiado por el Consorcio de Becas Espaciales de Alabama, el Consorcio de Becas Espaciales de Georgia, la Universidad de Auburn y la Universidad de Georgia. El trabajo en curso surgió de un deseo en el Cuartel General de la NASA de poner a trabajar la teledetección para ayudar a los granjeros y a otras personas en asociación con la gente de Extensión Agraria. Wersinger consiguió para el Dr. Paul Mask, un especialista de Extensión y agrónomo de la Universidad de Auburn, y para el Dr. David Kissel, un edafólogo de la Universidad de Georgia, un equipo de granjeros que tuviesen los instrumentos adecuados en sus segadoras cosechadoras, y solicitó a Rickman que desarrollase la parte de teledetección del proyecto. #2#”Pusimos en marcha un pequeño proyecto piloto y tuvimos mucho más éxito de lo que habíamos esperado” , dice Rickman. En un campo de trigo, las imágenes aéreas se correlacionaban con un 87% de exactitud con el rendimiento real de la cosecha. ”[Esta correlación] Es más alta que casi cualquier otra cosa que yo haya visto en teledetección basada en tierra.”, continuó.”Hay algunas interesantes cuestiones físicas implicadas de las que nadie se había dado cuenta”. Tampoco nadie lo entiende completamente aún, pero puede que esto no sea necesario por lo que respecta a los granjeros. Lo que importa es si funciona”. ”No creo que a corto plazo comprendamos bien toda la física implicada en este tema”, explica Rickman. Pero en este caso, “comprender la ciencia es un asunto terciario. Nuestro objetivo final es que haya una diferencia económica para cada granjero concreto” El granjero está empezando a beneficiarse de lo que Rickman llama una “confluencia de múltiples tecnologías que son enormemente disimilares en sus orígenes”. La teledetección consiste en la toma de imágenes a distancia y la interpretación detallada de lo que se encuentra. Los satélites meteorológicos y las imágenes de planetas obtenidas por las sondas espaciales son ejemplos de teledetección. Desde los 70, sin embargo, el término se ha aplicado generalmente a los satélites que miran hacia la Tierra y observan el medio ambiente. Se basa en el hecho de que la luz hace más que pintar sorprendentes imágenes del mundo; también lleva información sobre el objeto que reflejó o emitió la luz. El truco está en comprender cómo manipular la imagen para extraer los mensajes correctos. La aplicación por el GHCC de la teledetección térmica a la agricultura de precisión tiene su base en la termodinámica ecológica, que establece que los ecosistemas se desarrollan para maximizar el rendimiento total de la energía y mantener la temperatura superficial lo más baja posible. En los sistemas agrícolas esto se traduce en una mayor superficie de la hoja y en mayores tasas de evaporación de agua a través de las hojas, lo que está directamente correlacionado con la cosecha.

Planificada una conferencia sobre agricultura de precisión

¿Quiere usted convertirse en un experto en agricultura de precisión? Revise la Conferencia y Curso Nacional sobre aplicaciones de teledetección que tendrá lugar entre el 15 y el 17 de noviembre en el hotel de la Universidad de Auburn y en el Centro de Conferencias en Auburn, Ala. ”Esto une a las universidades, a la NASA y a las compañías comerciales, así como a los servicios de Extensión, nuestro enlace con la gente”, dice Wersinger. Entre las presentaciones habrá una charla invitada de Rickman, quien describirá su proyecto con detalle. Entre los patrocinadores de la conferencia se incluyen la Oficina de Aplicaciones de Ciencias de la Tierra, de la NASA, y el programa de Ayudas del programa espacial de la NASA., así como los Consorcios de Ayudas Espaciales de Alabama, Arkansas, Georgia, Florida, Kentucky, Louisiana, Mississipi, Carolina del Norte, Puerto Rico, Carolina del Sur y Tennesee, entre otros.

La otra tecnología que se une a este campo es la agricultura de precisión, derivada de un aspecto diferente del espacio. Desde mediados de los 90, los granjeros han usado de manera creciente los satélites de navegación diseñados originalmente para los militares. Uniendo sensores que miden el rendimiento a medida que se realizan las cosechas con una serie de sondas de navegación cada pocos metros, y pasando los datos después por un ordenador, un granjero puede conseguir una imagen bastante precisa de cómo son de productivas las diferentes partes de un campo. La navegación por satélite extiende el valor potencial de las imágenes tomadas a gran altitud. ”Yo podía hacer esto ya en los 70”, dice Rickman de las imágenes que predicen el rendimiento de las cosechas. “Pero esto no hubiese significado nada porque esta información no se podía confrontar con los datos sobre el terreno”. #3#Adicionalmente, los datos sobre el terreno eran difíciles de adquirir. Conseguir diez muestras de suelo del campo y enviarlas a un laboratorio era un esfuerzo muy grande. ”Básicamente, no podías hacer nada en un ámbito sub-campo”, dice Rickman. Al mismo tiempo que se hacía disponible para el consumidor la navegación por satélite, la electrónica avanzada de bajo coste hizo posible añadir sensores que tomasen muestras de las condiciones de un campo a medida que las segadoras se movían por él. Acoplando los sensores con el GPS, los granjeros pueden ahora tomar docenas o cientos de medidas del suelo mientras plantan, abonan y cosechan, y volver días y semanas más tarde para repetir la medida en el mismo lugar. Pero medir un campo completo es una tarea ingente que intimida, por lo que Rickman, Luvall y otros están probando imágenes tomadas desde el reactor LearJet 23 de la NASA, el cual está equipado con el Sensor de Aplicaciones Avanzadas Térmicas y Terrestres (ATLAS). Es el mismo sistema que se ha usado en los exitosos experimentos sobre Islas de Calor Urbano. ATLAS es sensible a 15 canales del espectro electrmagnético, en un rango desde la luz visible (en la que el ojo humano es sensible a tres canales principales, rojo, verde y azul) pasando por el infrarrojo cercano, hasta el infrarrojo térmico. Un elemento crucial en ATLAS es la capacidad de recalibrarse a sí mismo para asegurar que las lecturas son siempre exactas y no tienen ninguna deriva con el tiempo. La calibración es un requisito clave para una teledetección con éxito. Otro requisito es la corrección geométrica, de tal forma que los datos recogidos por el sensor coincidan correctamente con los elementos en el suelo. No tendría ningún sentido predecir una buena cosecha de un afloramiento rocoso. Rickman dice que ATLAS satisface estas y otras necesidades, haciendo de él una opción excelente para cumplir los requerimientos necesarios que ayuden a la agricultura de precisión. #4#Trabajando con la Universidad de Auburn y con la Universidad de Georgia, así como con sus respectivos servicios de extensión agraria, se seleccionaron seis granjas en Georgia, Alabama y Tennessee, estados en los que se utilizan los sistemas de agricultura de precisión en varias granjas privadas. “Especialmente valiosa”, dice Wersinger, “es la agricultura de precisión dirigida por el Dr. Paul Kvien, del Laboratorio Nacional de Producción Agrícola Ambientalmente Sana de la Universidad de Georgia”. Se necesitaba la variedad geográfica porque “al igual que un campo individual varía, también podemos encontrar variaciones significativas entre región y región y entre área y área”, añade Rickman. Uno de los descubrimientos de los sobrevuelos en 1998 y 1999 fue que la imagen tomada dos meses antes de la cosecha tenía un 87 por ciento de correlación con el rendimiento real de la cosecha. En la comunidad científica, lo normal es que antes de escribir una comunicación que explique una correlación, se la estudie en detalle hasta que se la comprenda completamente, de principio a fin. Pero los caprichos del clima y la agricultura – de ello es testigo la sequía de este año y su impacto en las familias y la economía – dan a Rickman y sus colegas una perspectiva diferente. “Hemos observado una correlación de una banda única de datos con la cosecha que es muy alta”, dice. “No entendemos por qué sucede esto, pero sucede, y eso es suficiente para que sigamos adelante y digamos a la gente que esta correlación existe”. Especialmente si ha sucedido más de una vez. Wersinger es reacio a especular sobre lo que podría significar esto en una economía agrícola mejorada. “Estamos en una fase en la que intentamos encontrar lo que esta tecnología puede hacer por la gente”, explica. “La agricultura de precisión significa cosas diferentes porque los campos varían entre una región y otra. La economía dependerá del área, del tipo de granja y de lo que se quiera entender por agricultura de precisión. Sin embargo adaptar a medida la aplicación de productos químicos a las necesidades reales en el campo beneficiará con seguridad al medio ambiente, reduciendo la contaminación del agua”. #5#Otro descubrimiento es que, aparentemente, el viento puede afectar a la imagen recogida por un instrumento remoto. Con el fin de recoger dos conjuntos de muestras con una separación de 30 minutos, se diseñó un experimento sobre Georgia. Debido a la forma en la que las trayectorias de vuelo se solapaban, se capturaron cuatro imágenes, dos de ellas separadas por un intervalo de tan sólo 3 minutos. “Si no haces el ajuste de los marcadores entre una y otra foto”, dice Rickman, señalando las carreteras y otros elementos fijos, “podrías jurar que estás mirando dos campos distintos”. Pero las imágenes son todas del mismo campo, y cada una tiene diferencias radicales en las reflexiones infrarrojo cercano y térmico. “Tengo bastante confianza en que esto sea un fenómeno relacionado con el viento”, explica Rickman. En efecto, un aeropuerto situado a 16 km (10 mi) de distancia registró vientos que cambiaban desde calma chicha a 9 km/h e incluso hasta 18 km/h (5, 10 nudos). #6# Todavía hay que trabajar para conocer los detalles de por qué la imagen cambió tan radicalmente; detalles que podrían estar en la elasticidad de los tallos de las plantas, en las interacciones entre la planta y el aire más frío, o tan sólo en el cambio del ángulo entre la planta y la luz solar. Sea cual sea la causa, “esto pone un techo a lo que podemos decir sobre las imágenes de teledetección”, dice Rickman, porque los vientos son impredecibles. Wersinger está de acuerdo en que los resultados son desconcertantes y dice que él y los estudiantes de Auburn están trabajando en un modelo de ordenador que intentará simular las cosechas e intentará reproducir el efecto. Además de medir los cultivos, la teledetección y la agricultura de precisión pueden medir el contenido de carbón orgánico, minerales, humedad y otros factores en la superficie del suelo. “Puedes volar sobre un área y decir un montón sobre cosas que son extremadamente importantes para los granjeros”, dice Rickman. “Estamos hablando sobre el campo de un granjero concreto, y no sobre el nebuloso concepto de ayudar a la agricultura en general. Esto es una diferencia. Es algo que lo hace real.