Los sistemas de producción agropecuarios han estado orientados al logro de los mayores rendimientos; particularmente, en el sector vegetal, mediante el manejo del material genético, los factores bióticos y abióticos y sus interrelaciones mediante la implementación de diversas tecnologías. Esta búsqueda ha impactado la evolución de la agricultura con el desarrollo de diversas modalidades, entre ellas la agricultura familiar, la tradicional de bajos insumos, la intensiva, la ecológica, la orgánica, y más recientemente la de precisión y la transgénica.

El alto rendimiento ha estado basado fundamentalmente en la obtención de material genético de alto rendimiento potencial y el uso de altas dosis de insumos para crear la condiciones apropiadas, principalmente orientada a eliminar la competencia de los agentes bióticos, suplir los altos requerimientos de nutrimentos y de agua. El incremento de rendimientos obtenido mediante este manejo ha sido ampliamente ilustrado. Rasmussen et al. (1998) han señalado como la aplicación de fertilizantes químicos, junto con la aplicación de otras prácticas de manejo en distintos períodos como son la introducción de períodos de barbecho, la aplicación de herbicidas químicos para el control de malezas, el mejoramiento y la aplicación de fungicidas para el control de enfermedades foliares, han marcado significativos incrementos en el rendimiento del trigo en ensayos iniciados en el año 1843 y mantenidos hasta el presente en la estación experimental de Rothamsted.

En los años ‘60 la agricultura de altos insumos permitió que se duplicara el rendimiento de distintos cultivos, en especial de los cereales (maíz, trigo y arroz), siendo responsable de este incremento el uso de semillas mejoradas de variedades de alto rendimiento, el riego, los fertilizantes y otros agroquímicos (Crosson y Anderson, 1999). No obstante, esto ha conferido una alta vulnerabilidad a los sistemas agrícolas, debido a la alta uniformidad genética y la alta dependencia de los insumos (Ovalles et al., 2005), lo que ha motivado que los incrementos en rendimientos se han venido desacelerando. El basamento de los rendimientos en el alto uso de insumos ha derivado en un alto costo medioambiental (Pingali et al., 1997), lo que según Eswaran et al. (2001) ha conducido a una disminución cercana al 50% en la capacidad productiva de la tierra.

En consecuencia, se requiere de la implementación de sistemas de producción que no solo estén orientados al logro de altos rendimientos, sino que también reduzcan el impacto negativo de las prácticas de manejo sobre el medio ambiente, aprovechen las condiciones agroecológicas particulares de cada sitio e incrementen las ganancias. Sobre esta base es como surge la agricultura de precisión (AP).

Las prácticas agronómicas y las recomendaciones de manejo se hacen sobre la base del muestreo a nivel de lotes individuales; sin embargo, su implementación en campo se hace mediante la aplicación uniforme bien sea de la labranza, fertilizantes o biocidas. No obstante, por lo general se presenta una alta variación espacial en los rendimientos de los cultivos, incluso en lotes individuales dentro de una misma finca (ACPA, 2005).

El manejo uniforme que se hace en la finca ignora la variación espacial presente en los campos de cultivos (Figura 1), lo que resulta en una sobre- o subaplicación de insumos, generando problemas tanto económicos como ambientales por el ineficiente uso de las prácticas de manejo del cultivo.

Debido a la variabilidad de los suelos, en particular de los atributos relacionados con la fertilidad, surgió la necesidad de desarrollar metodologías para la aplicación variable y selectiva de los fertilizantes, que posteriormente fueron extendidas al uso de otros insumos (Emmen, 2004).

Figura 1. Variabilidad del contenido de fósforo (mg kg-1) en un lote experimental ubicado en el campo experimental Punta Gorda, Estado Barinas (distancias en m) (Fuente: Ovalles, 1996).

Como resultado, en una primera etapa, se requiere de un mayor conocimiento sobre la variabilidad del suelo y de la disponibilidad de sistemas que permitan almacenar y procesar la información geográfica y de tecnologías que faciliten la implementación de las recomendaciones.

La AP se inicia con el desarrollo de una serie de tecnologías en áreas distintas a la agronomía, entre ellas la estadística, la informática, la electrónica y la mecánica. Sobre esta base se han desarrollado nuevas generaciones de sensores remotos que han permitido una mejor resolución de imágenes relacionadas con el uso agrícola de la tierra, el desarrollo de los posicionadores satelitales, de los sistemas de información geográfica, la geoestadística, de programas y modelos. Sobre esta base, se puede observar que las tecnologías que han permitido el desarrollo de la AP están en áreas distintas a la agronomía y muchas de ellas fueron inicialmente generadas para aplicaciones en el campo militar.

En resumen, el inicio de la AP está relacionado con el convencimiento que existe una variabilidad importante en las condiciones agroecológicas bajo las cuales se desarrollan los distintos tipos de sistemas de producción, y la relación existente entre la variabilidad de los recursos y los rendimientos obtenidos. Por ello, uno de los primeros pasos fue el de tratar de separar distintas condiciones agroecológicas, creándose unidades relativamente uniformes desde el punto de vista de los usos agrícolas y requerimientos de manejo. Posteriormente, se han venido desarrollando una serie de tecnologías para el manejo de la variabilidad.

En una primera etapa jugó un papel importante el uso de fotos aéreas, las cuales fueron desarrolladas inicialmente con fines militares. Aunque desde la segunda guerra mundial se dispuso de fotos áreas desde grandes altitudes (160-320 km) tomadas con cámaras automáticas en cohetes lanzados desde White Sands Missile Range, en Nuevo Mexico-USA. En 1968 se logró la primera foto multiespectral con la misión Apolo, y en 1982 se puso en funcionamiento el Thematic Mapper para captar datos para aplicaciones tales como inventario de cultivos, uso de la tierra, manejo forestal, geología, diferenciación de suelos, entre otros. Hoy día las imágenes de satélite juegan un papel fundamental (Figura 2), cada día con una mayor resolución (Figura 3).

Figura 2. Imagen de Landsat mostrando cobertura vegetal y áreas intervenidas en los llanos medios y altos del Estado Guárico (Fuente: UCV-INIA, 1999).

Figura 3. Imagen IKONOS del año 2006, con precisión cartográfica correspondiente a 1:25.000, con resolución espacial que permite trabajar a escala 1:5.000 (INIA, 2006)

Los mapas obtenidos de la interpretación de las fotos aéreas y de las imágenes de satélite son sometidos a comprobaciones de campo; para ello se ha recurrido a muestreos iniciales de comprobación, que hoy día han evolucionado hacia muestreos de carácter sistemático, para evaluar atributos del suelo importantes para los objetivos de los estudios (Figura 4).

Figura 4. Muestreo intensivo a nivel de una unidad cartográfica del mapa de suelos del sector Chaguaramas, Estado Guárico (Fuente: Rey y Ovalles, 2000).

En la década de los ‘80 la armada de USA puso en funcionamiento un sistema de navegación basado en las emisiones de un reducido grupo de satélites. Este sistema llamado SATNAV fue el antecedente del actual GPS.

El GPS fue desarrollado por el Departamento de Defensa de EE UU al final del período de la "Guerra Fría" con fines militares. Superada esta fase, se extendió su uso a aplicaciones civiles, comenzando a utilizarse en náutica y aviación. En sus comienzos la cobertura no era total, pues faltaba situar en orbita varios satélites, cuyo elevado precio los ponía fuera de alcance de la mayoría de los usuarios potenciales. Actualmente la red es totalmente operativa, incluyendo satélites de reserva y hay disponibles en el mercado receptores GPS a precio asequible. En mayo del año 2000 el gobierno norteamericano dejó sin efecto la decisión de interferencia de la señal, permitiendo a los usuarios civiles la determinación de las ubicaciones con una mayor exactitud; no obstante, existen dos grandes grupos de sistemas, el denominado Servicio Preciso de Posicionamiento (PPS), que está reservado al ámbito militar, y el Servicio Estándar de Posicionamiento (SPS), que es el utilizado en todas las aplicaciones fuera del campo militar. Este último tiene un menor grado de precisión, con errores asociados a ello; en consecuencia, la tendencia hoy día es hacia el uso de los llamados GPS diferenciales, que permiten la corrección de los errores.

Estos sistemas son utilizados para la ubicación espacial de los sitios de muestreo en un sistema de coordenadas para especificar la posición en forma absoluta, permitiendo hacer monitoreo de los cambios en los ecosistemas (Figura 5).

Figura 5. Uso del posicionador satelital (GPS) para georeferenciar los sitios de muestreo.

Los inventarios a distintas escalas han generado altos volúmenes de datos, de allí que la evolución natural fue hacia el desarrollo de sistemas de información, bajo la premisa de la integración espacial de la data. Los SIG (Figura 6) han sido definidos como un conjunto de herramientas computarizadas para la recolección, almacenaje, recuperación, transformación, análisis y representación de información espacial sobre el mundo real, para un conjunto particular de objetivos (Burrough, 1988).

Figura 6. Componentes del sistema de información geográfica.

El énfasis se ha enfocado en el desarrollo de metodologías para el análisis espacial de diversos atributos tendientes a la generación de zonas homogéneas de manejo, que tiene su basamento en la geoestadística, la cual está referida al estudio de los fenómenos naturales en un área geográfica (Figuras 7 y 8) (Ovalles, 1996).

Figura 7. Distribución espacial de % de arcilla en un lote experimental en el Estado Cojedes, distancias en m (Fuente: Ovalles, 1991).

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Figura 8. Mapa de distribución espacial del peso de granos de maíz (g/m2) en un lote experimental en el Estado Barinas (Fuente: Ovalles et al., 1998)

Estas tecnologías están orientadas a la aplicación de insumos sobre la base de los cambios a nivel de campo reflejados en los mapas de rendimiento. Esto es posible gracias a los desarrollos logrados en el área de la maquinaria agrícola, primero con el uso de los monitores de rendimiento para la generación de las denominadas zonas de rendimiento homogéneo, y posteriormente en el desarrollo de las tecnologías de aplicación diferencial de insumos.

Existen distintas definiciones de lo que se entiende por AP, entre ellas:

1. Es una estrategia de manejo que utiliza la tecnología de la información para captar datos de múltiples fuentes para generar decisiones asociadas a la producción de cultivos (US National Research Council, 1997).

2. Es un sistema de producción que se basa en la integración de la información y la producción. Está diseñado para sitios específicos y la unidad completa de producción, a objeto de incrementar en el largo plazo, la eficiencia, productividad y margen de ganancia, minimizando los indeseados impactos sobre el ambiente (US Farm Bill,1996).

3. La AP comprende la observación, el establecimiento del impacto y la respuesta estratégica a tiempo al nivel de detalle requerido en cuanto a los componentes determinantes del proceso de producción agrícola (ACPA, 2005).

4. Está referida al uso de las llamadas Tecnologías de Información para la toma de decisiones de manejo técnica, económica y ambientalmente adecuadas (Centro de Agricultura de Precisión-Universidad Católica de Chile)

5. Una derivación del concepto de AP es el Sistema de Producción Preciso (Precision Farming - PF), que significa la captura y control de la información agronómica para satisfacer las necesidades de lotes individuales, en lugar de las necesidades promedio de todos los lotes (Doerge, 2000)

6. No obstante, la definición más entendible y ajustada a su fundamento filosófico fue establecida por el Centro de Agricultura de Precisión de la Universidad de Purdue, la AP significa "hacer lo adecuado, en el momento indicado y en el sitio correcto".

Es importante puntualizar que debido a la diversidad de los agroecosistemas, la AP varía de acuerdo con el cultivo, la condición agroecológica y el sistema de producción (US National Research Council, 1997).

Los componentes de la AP (ACPA, 2005) están referidos a:

Para la implementación de prácticas de AP, unido a las metodologías tradicionales de muestreo, análisis e interpretación, existen tres tecnologías, o grupos de ellas, que son clave:

La AP plantea los siguientes retos:

Algunos han criticado fuertemente la AP por el nivel de tecnología que pueda requerirse. Sobre este respecto es necesario diferenciar entre dos vertientes; la primera, fuertemente influenciada por el desarrollo de tecnologías de punta, en consecuencia, se orienta al uso intensivo de estas. La segunda, donde la visión es más filosófica, teniendo como elemento base lo relativo a la variabilidad de las condiciones edáficas y las tecnologías disponibles. En este último caso, existen numerosos ejemplos en los cuales se ha realizado el manejo de los lotes de cultivos sobre la base de las tecnologías disponibles, que van desde la medición de la ubicación sin uso de GPS (ubicación relativa), uso de los registros históricos, hasta la aplicación manual de los insumos; lo importante en este caso, tal como ha sido establecido por la Univ. de Purdue, es "hacer lo adecuado, en el momento indicado y en el sitio correcto".

Bajo esta óptica, a diferencia de la agricultura tradicional, la AP se aleja, en lo posible, de los manejos fijos y tiende a la aplicación de prácticas agronómicas, tales como fertilización, control de malezas, control de plagas y enfermedades, de forma variable en el tiempo y sobre el potrero o lote de producción, en función del análisis de la información recolectada (Universidad Católica de Chile).

Hoy día muchas herramientas, base de la AP, se han convertido en equipos de uso cotidiano, entre ellos el GPS y los SIG; adicionalmente, se han desarrollado y consolidado bases datos, sistemas expertos y otros procesamientos, y se dispone de material cartográfico a distintas escalas. Sin duda, todo esto, integrado con el trabajo y muestreo a nivel de campo, constituye la base para el desarrollo cada vez mas "preciso" de la AP. De los conceptos de AP se deriva el manejo específico del sitio; con relación a este tópico, Hancock (2002) ha señalado que la llave para la toma de decisiones para el manejo específico del sitio es el seguimiento de lo que ocurre en el sitio, para los pequeños productores la tecnología a emplear es tan simple que un lápiz y papel es suficiente para almacenar la información del sitio específico, lo que le permitirá realizar un manejo diferencial sobre la base de las condiciones particulares de su unidad de producción.

En conclusión, la AP rescata la condición local, el manejo de los sistemas de producción es función de las condiciones locales existentes, evitando el uso de referenciales tecnológicos de manera uniforme en extensas regiones, donde existen marcadas diferencias en las condiciones ambientales. Por otra parte, la AP incentiva el uso eficiente de los insumos, busca la mejora económica con el menor impacto en el ambiente. La AP incentiva al productor a llevar registros cada vez más detallados y confiables para la toma de decisiones en cuanto al manejo de los lotes de producción.

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El artículo fue revisado y avalado por:

             Juan Carlos Rey                 –INIA-     jcrey@inia.gob.ve
             María Fernanda Rodríguez    –INIA-     mfrodriguez@inia.gob.ve

Citación del presente artículo: