7.3 Uso de DGPS para mejorar la producción de maíz y la calidad del agua en Nebraska (USA)

El uso de fertilizantes puede llegar a ser tan beneficioso para nuestros cultivos como dañino para nuestra salud. Es el caso de Nebraska Central, donde gran parte de la tierra es destinada al cultivo de maíz de regadío. En estas zonas se ha descubierto que más de 500.000 acres de tierra de cultivo tienen agua subterránea con concentraciones de nitrógeno (N) superiores a las 10 partes por millón (ppm), siendo ésta la concentración máxima permitida en el agua potable en USA. Dado que los fertilizantes derivados del nitrógeno utilizados en la producción del maíz son una fuente de contaminación de las aguas subterráneas, y que este tipo de fertilizantes es totalmente necesario para obtener una producción de maíz óptima, la idea de reducir simplemente el nivel de fertilizante aplicado al terreno no es válida, ya que esto se traduciría en una cosecha pobre. Por tanto, parece lógico buscar el modo de aplicar fertilizantes en cantidades variables, dependiendo del tipo de tierra, reduciendo así el impacto medioambiental.

La aplicación en cantidades variadas de fertilizante resulta una tarea relativamente simple si se cuenta con la ayuda de un sistema de posicionamiento, como es DGPS. Por medio de una antena colocada en el tractor y un controlador puede seguirse el rastro del vehículo y en cada punto ajustar la salida de fertilizante según la cantidad recomendada para esa zona. Sin embargo, el mayor problema surge a la hora de determinar un mapa que refleje las necesidades de cada punto.

Determinando las necesidades de fertilizante

Las decisiones acerca de la cantidad de fertilizante que debe aplicarse pueden realizarse tres veces a lo largo del año. Los granjeros deben:

• Estimar la aplicación inicial de fertilizante
• Corregir las deficiencias producidas durante la temporada
• Evaluar la efectividad obtenida durante esa temporada, y hacer ajustes para el año siguiente

Estimación de la cantidad inicial

Ésta puede realizarse de diferentes maneras, según una visión tradicional de la Agricultura, o empleando las nuevas técnicas, acerca de las cuales se ha hablado durante todo el informe. Según visión tradicional:

• Según la Agricultura de precisión:

Aquí aparecen también dos posibles métodos:

• Estableciendo una rejilla por medio de DGPS, con un área de celda predefinida por el usuario. El propio sistema DGPS guiará después la máquina hasta un punto determinado de cada celda, donde podrá recogerse una muestra de tierra que será posteriormente analizada. Al final, a cada celda se le asignará una cantidad de abono. Se trata de un método bastante costoso.
• Por medio de la observación de una imagen aérea del terreno de cultivo, antes de haber sembrado las semillas. Así, analizando los colores, se puede dividir toda la plantación en zonas, y a continuación tomar una muestra de tierra en cada una de esas zonas. De esta manera se puede determinar qué zonas requieren de más o menos fertilizante. Se trata, por tanto, de establecer las características espaciales (variabilidad espacial) del terreno.

La Figura 7.4 muestra una comparación entre el mapa de materia orgánica determinado a partir de una fotografía aérea, y los resultados obtenidos por análisis de una rejilla de 40x80 pies. Se puede apreciar una fuerte similitud entre ambas imágenes, con la salvedad de que el mapa obtenido a partir de una imagen aérea lleva un esfuerzo mucho menor. Además, las imágenes aéreas pueden ser utilizadas también en el caso de querer analizar otros nutrientes, como los niveles de fósforo, por ejemplo.
 




En este ejemplo concreto, se optó por utilizar imágenes aéreas, que posteriormente fueron digitalizadas y georreferenciadas por medio de puntos de control medidos con DGPS y la ayuda de las características topográficas del terreno. A continuación se tomaron algunas muestras de tierra dentro de cada zona, con lo que se pudieron calcular los niveles de nitrógeno en cada una de ellas, y así realizar una prescripción de la cantidad de fertilizante a aplicar. La Figura 7.5 muestra los resultados obtenidos a partir de una imagen aérea digitalizada.
 




Corrección de las deficiencias durante la temporada

En este caso se aplica el fertilizante sólo donde y cuando es requerido. Esto se puede llevar a cabo por medio de dos métodos diferentes:

• Por medio de fotografías de la vegetación: en lugar de examinar las fotografías de la tierra sin plantar, lo que se hace es fotografiar la plantación una vez el maíz ya ha brotado. Está comprobado que las imágenes aéreas de una plantación de maíz de regadío tienen una considerable variabilidad en el color de sus hojas, debido a la cantidad de fotosíntesis que se lleva a cabo en ellas. Georreferenciando los datos de las fotografías, se pueden determinar áreas donde la vegetación es más pobre, y por lo tanto requerirá de fertilizantes.
• Por medio de sensores ópticos: emplea sensores ópticos en tiempo real. Los sensores identifican el estado de las plantas analizando la luz que reflejan sus hojas. Las plantas afectadas reflejarán mucha más luz que las sanas, debido a una menor fotosíntesis en sus hojas. Este método no requiere de fotografías aéreas ni de DGPS para georreferenciarlas.


Evaluación tras la temporada

La aplicación de fertilizante puede mejorarse por medio de la evaluación de la suficiencia o deficiencia de nitrógeno en la plantación tras la temporada. Uno de los métodos más empleados en los últimos tiempos es el control de la cantidad de grano cosechado (Grain Yield Monitoring), explicado en apartados anteriores.

Para este caso concreto se utilizó un sistema de navegación, guía, mapeo y recolector de datos que incluía un receptor de 12 canales, el cual cubría todas las necesidades de GPS. Por norma general, se estaban siguiendo ocho o más satélites, los cuales proporcionaban una precisión submétrica en combinación con un servicio de corrección diferencial de área extensa. El receptor incluía un diferencial remoto de tiempo real configurado para el formato RTCM SC-104. Un sencillo 486 con dos puertos serie RS-232 almacenaba la posición DGPS por uno de los puertos, mientras que por el otro recopilaba la salida del monitor de grano, creando con ambos datos un único fichero de texto con toda la información (la terna longitud - latitud - cantidad de cosecha). Un software adicional permitía escoger entre cinco categorías distintas de cantidad de cosecha, las cuales podían ser indicadas en el mapa por medio de colores, y añadidas a dicho mapa de seguimiento de la cosechadora.

En esta ocasión se tuvo que pelear también contra los problemas que acarrea el control de la cantidad de grano cosechado, como sucede al pasar de una zona con elevada cosecha a otra de cosecha nula. Este problema se corrigió por medio de un paquete software específico.