Los SIG para el monitoreo de plagas y enfermedades ofrecen diversas ventajas sobre las herramientas tradicionales, entre ellas la protección y la precisión de los datos. Foto tomada de: https://acortar.link/MDbXwg.

Si bien los insectos son fundamentales para el mantenimiento de los ecosistemas; algunas especies en masa afectan considerablemente cultivos, plantaciones agrícolas y forestales, cuerpos de agua, y otros ambientes, comprometiendo la seguridad alimentaria, la salud de las personas, el equilibrio de los ecosistemas y la economía.

Para el manejo de las plagas se requiere de un conjunto de decisiones que integran principios ecológicos, económicos y sociales, donde se mezclan diversos métodos de control para esos organismos que afectan el rendimiento de los cultivos, explica la especialista Juliana Muñoz, de 12Tree Finance Colombia, una organización dedicada a la inversión en soluciones basadas en la naturaleza.

El seguimiento a cultivos y plantaciones consta de tres frases: prevención, monitoreo y control. “Habitualmente, el monitoreo sigue siendo un proceso manual, los colaboradores en campo toman notas en su libreta, estas se transcriben a un Excel y luego se analizan los datos. Con este método hay riesgos asociados a pérdidas o malinterpretación de la información que se pueden evitar”, aclara Juliana.

El monitoreo permite observar los posibles daños que hay en campo, sin embargo, no debe ser solamente guiado por los ojos del observador, sino que debe tener un sustento técnico adecuado. Teniendo en cuenta, además, que el manejo de plagas y enfermedades debe ser cuidadoso, pues su objetivo es controlar sin afectar el entorno circundante, de acuerdo con la ingeniera forestal.

En los últimos años, al monitoreo de plagas y enfermedades causadas tanto por insectos, parasitoides y especies vegetales, se han incursionado nuevas tecnologías y herramientas como los Sistemas de Información Geográfica, SIG, la big data, las cámaras, los drones, robots y demás, que han permitido mejorar estos procesos e ir más allá en el cuidado de los ecosistemas y las unidades productivas.

A esto se suman prácticas como la agricultura regenerativa, que consiste en rehabilitar el suelo y mantenerlo productivo la mayor parte del tiempo posible, fomentando la diversidad de especies y el uso de enemigos naturales, como, por ejemplo, la liberación de patos para erradicar plagas en el cultivo de arroz.

Los Sistemas de Información Geográfica, son un conjunto de herramientas que permiten recolectar, almacenar información y visualizarla con el objetivo de reunir criterios técnicos, científicos y de análisis para la toma de decisiones. Facilita la adquisición y procesamiento de grandes volúmenes de datos de manera espacial, lo que posibilita el estudio y comprensión del comportamiento de las plagas y enfermedades.

“Los SIG permiten hacer una localización y cuantificación de las plagas y enfermedades, y un control direccionado a esas zonas en las que se concentran para una reducción de pérdidas económicas. A medida que aplicamos herramientas de geoestadística, podemos describir los patrones espaciales de esas plagas dispersas, explicar o predecir el riesgo y cuáles son las condiciones que favorecen su surgimiento”.

Lo anterior, evidencia que la transición digital es un tema decisivo para el cuidado de la salud de los cultivos. Para facilitar ese cambio del papel a lo digital, el equipo de 12Tree Finance Colombia, diseñó una herramienta para dispositivos móviles, que permite de forma sencilla y ordenada la captura de datos sin conexión a internet, lo que ahorra tiempo en los recorridos de monitoreo y en la transcripción de la información.

“La idea no es sustituir el personal de campo, sino darles una herramienta para mejorar su trabajo, pues ellos son nuestros ojos en los cultivos y en los sistemas agroproductivos, es difícil pretender que solo a través de una imagen tomada con un dron se puedan detectar plagas y enfermedades. La aplicación usa encuestas sencillas y estructuradas, lo que evita que falten datos y que haya una revisión de la planta componente por componente. Nos da la posibilidad de reportar afectaciones no previstas, agregar fotografías, videos y audio para enriquecer los registros, útiles para los analistas para la identificación de nuevas plagas”, enfatiza la ingeniera forestal.

En el mercado existen muchas soluciones de software libre o gratuito, que se pueden usar sin conocimientos de programación, y permiten descargar, visualizar datos y obtener una nube de puntos a través de coordenadas, de cada una de las revisiones registradas, para localizar cada caso de plagas y enfermedades. También permiten monitorear el rendimiento de los colaboradores y verificar que esta labor se esté haciendo de manera adecuada.

“Con las nubes de puntos de los datos colectados, se pueden crear mapas de calor de cada plaga, conocer las zonas donde se están agrupando y en la medida en que se integran umbrales económicos a estos análisis, conocer las zonas donde se presenta mayor afectación. Se puede usar la simbología del semáforo, donde las zonas rojas requieren intervención por ataques graves, mientras que las verdes no representan ningún peligro”, relata Juliana Muñoz.

Los SIG no solo son útiles para la prevención y el monitoreo, sino también para el control. A través del uso de imágenes multiespectrales e índices de vegetación, se pueden detectar de manera rápida las zonas donde se generan algún tipo de estrés en las plantas, que se manifiesta a través de la reflectancia en su follaje.

La tecnología ofrece varias alternativas para el cuidado de cultivos como la fumigación a través de drones, que ayuda a la aplicación de productos para el control con menores riesgos para la salud humana, pues evita el contacto con las mismas y un desvío de las sustancias a otros lugares. El control mecánico con vehículos remotamente tripulados, es útil para detectar a través de cámaras, los órganos que ya están dañados por plagas, y su selección y remoción a través de un brazo robótico.

Desarrollos en Antioquia

La agricultura también es innovadora, se tecnifica progresivamente, y debe mantenerse así para ser competitiva y sostenible. Evaluar la respuesta espectral de un cultivo ante deficiencias nutricionales permite un diagnóstico rápido, la toma de decisiones a tiempo, optimizar las materias primas, entre otras.

Por ejemplo, por medio de visión artificial y según la respuesta obtenida en el espectro visible es posible evaluar el comportamiento de un cultivo de maíz ante una deficiencia de fósforo, clasificar el crecimiento de los frutos de una plantación de cacao o monitorear el desarrollo vegetativo de ciertas variedades de flores cultivadas en un microambiente.

La implementación de nuevas técnicas y tecnologías para explorar aplicaciones son útiles en la agricultura que conduzcan a solucionar o mitigar problemas como lo puede ser el control de enfermedades como la monilia en cacao, la sigatoka negra en banano y la plaga Huanglongbing (HLB) en cítricos, o acelerar procesos de elección o recolección de frutos en un cultivo de cacao.

Así lo ha venido trabajando el grupo de trabajo de Alejandro Marulanda Tobón, ingeniero de control de la UNAL Medellín, magíster en robótica e informática industrial y doctor en Agroingeniería de la Universidad Politécnica de Valencia (España), quien actualmente es docente e investigador del Área de Sistemas Naturales y Sostenibilidad de la Escuela de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad Eafit y hace parte del Grupo de Investigación en Electromagnetismo Aplicado (GEMA) de esa institución.

La idea en la que se han enfocado es en desarrollar, integrar y apropiar tecnología con base electrónica, así como generar modelos matemáticos y algoritmos, todo para fusionar datos que permitan estudiar la alta variabilidad y dinámica que presentan los sistemas agroambientales, de acuerdo con el docente.

Expone que, entre las fuentes de datos están los que se obtienen de la medición con el Radar de Apertura Sintética (SAR), una herramienta cuyo uso en territorio colombiano y específicamente en zonas montañosas representa una oportunidad para tomar información tanto durante el día como en la noche por tratarse de un sensor activo, incluso en condiciones de nubosidad.

Para ejemplificar el funcionamiento de este instrumento, él hace referencia a los murciélagos, animales que constituyen el mejor ejemplo de eso, pues emiten ondas ultrasónicas y esperan para saber cómo retornan tras ser afectadas por el medio. De esa manera, estos mamíferos logran una ubicación espacial gracias a sus mecanismos cerebrales, lo que se denomina ecolocalización.

Los radares, por su parte, hacen uso de ondas electromagnéticas emitidas en el espectro de las microondas y con longitudes específicas, para que luego de ser afectadas por las características propias de un área iluminada retornen al instrumento y se logre una composición con las señales capturadas.

Ahora bien, a fin de tomar datos de áreas de interés extensas con el propósito de estudiar por ejemplo la humedad del suelo para actividades agrícolas, forestales o ambientales, “se necesita de un ‘murciélago’ muy grande para que una onda emitida desde aproximadamente 650 km de altura llegue a tener usabilidad, en consecuencia, demandaría antenas con dimensiones inviables”, dice Marulanda Tobón.

Es entonces en lo que consiste la apertura sintética, lo cual “no es más que obtener información del área de forma repetida y con técnicas de tratamiento de señales, emular una antena de mayores dimensiones, aumentando así la cobertura y reduciendo el tamaño de las antenas requeridas por el instrumento”, añade.

Sumado a la obtención información satelital, el profesor Marulanda Tobón y se grupo crean e instalan sensores en campo y los comunican por medio de redes inalámbricas, así como usan drones a los acoplan cámaras que funcionan en el espectro visible, similares a las de los celulares, o multiespectrales para capturar información en espectros no visibles. Con todos los datos reunidos y para lograr su fusión, proceden con la creación y aplicación de algoritmos, varios de los cuales hacen uso de técnicas con inteligencia artificial.

Sin embargo, para el uso de las anteriores tecnologías anteriormente mencionadas, dice Marulanda Tobón, el reto ha sido la orografía, especialmente en Antioquia, ya que en ocasiones dificulta el funcionamiento, ya sea del radar, de los drones y la comunicación de las redes de sensores, de ahí que él y su equipo trabajen continuamente en mejorar las herramientas.

Para llegar a la toma decisiones, se puede acudir a la geomática, que es precisamente la gestión de información geográfica mediante uso de tecnologías de la información y la comunicación tienen aplicaciones en diversas áreas. Una de ellas, es en ecología del paisaje, para la cual es posible generar mapas de coberturas, espacializar variables y facilitar la modelación de ecosistemas, como lo ha hecho Alba Lucía Marín Valencia, ingeniera forestal de la UNAL Medellín y magíster en Áreas Silvestres y Conservación de la Naturaleza de la Universidad de Chile, quien ha trabajado, por ejemplo, con mariposas.

Ella combina el uso de imágenes satelitales, fotografías aéreas y análisis de datos de campo. Además, utiliza software especializado para las modelaciones en ecología del paisaje. El trabajo que ha desarrollado se ha ido transformando, pero el camino inició hace varios años en pesquisas con el Grupo de Investigación en Sistemática Molecular de la Sede con él aportó a describir las variabilidades genéticas de un grupo de mariposas y por las variabilidades genéticas. También ha participado en otros proyectos para caracterizar territorios, con base en grupos o especies modelos, por ejemplo: analizar insectos de interés médico o que son vectores de enfermedades para conocer dónde pueden darse algunos brotes.

Como profesional para Marín Valencia es importante generar un balance entre el uso de las herramientas tecnológicas en niveles tan específicos y el valor de la generación de conocimiento: “cada vez tenemos mayor detalle en la obtención de información, pero en paralelo el avance en el conocimiento ecológico va muy rezagado”. En ese sentido considera que el desafío de los investigadores, por lo menos en su área, deben abordar los problemas de manera integral, explorando el entorno y los cambios que se dan en ellos, y en usar la tecnología también con fines más amplios en los estudios.

Esta es una posibilidad que permiten los sistemas de información geográfica, que son dinámicos y versátiles, como lo evidencian las aplicaciones que han realizado tanto ella como Marulanda Tobón.

(FIN/JRDP/KGG)

4 de septiembre de 2023