Agricultura de precisión: cómo se benefician los agricultores de los drones en el cultivo de plantas

El futuro de la mejora genética está en el aire, entre otras cosas: KWS utiliza drones sobre sus campos para producir nuevas variedades aún más rápido. Las imágenes tomadas por sus cámaras se analizan en un ordenador para obtener datos precisos sobre el crecimiento de las plantas. Eso ayuda a la empresa a ofrecer antes nuevas semillas a los agricultores, una gran ventaja para la agricultura.

El aire vibra. Parece que se acerca un enjambre de abejas. Durante unos segundos, los cuatro rotores de la máquina voladora de color naranja brillante de Marius Burkhardt causan tantas turbulencias en las parcelas de ensayo de KWS en Einbeck, Baja Sajonia, que las plantas del suelo se doblan y se balancean en el flujo de aire.

A continuación, el dron se eleva a gran altura y, de forma mucho más silenciosa, comienza a sobrevolar con precisión matemática el campo en el que crecen tiernas plantas de maíz de unos pocos centímetros de altura. Esa es la razón por la que Burkhardt, de 40 años, sobrevuela esta mañana Einbeck con el cuadricóptero.De él cuelgan varios sensores que escanean las plantas del campo para conocer su crecimiento.

El dron registra sistemáticamente una superficie de entre tres y ocho hectáreas con una carga completa de la batería. Eso es suficiente para casi media hora en el aire, según la aplicación y la altitud, los sensores y el plan de vuelo. Una cámara multiespectral y otra de imagen térmica miden la cantidad de luz reflejada y absorbida por las plantas en varios rangos de longitud de onda. Las fotos del campo también se utilizan para la evaluación.

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Listos para despegar: en el futuro, los drones se utilizarán con más frecuencia en la cría, ya que permiten obtener datos precisos sobre el crecimiento de las plantas.
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El dron vuela a una altura constante de 25 metros. Como resultado, el software puede determinar la posición GPS exacta de cada planta.
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Un ojo vigilante: Las cámaras del dron graban cada planta y permiten sacar conclusiones sobre su crecimiento y cualquier enfermedad.

Drones y análisis de imágenes: ayudas para acelerar el mejoramiento genético

El experto Marius Burkhardt controla que las fotos se tomen desde una altitud constante de 25 metros. Sólo entonces el software puede determinar las coordenadas GPS exactas y crear un modelo 3D de cada planta.Esta combinación de innovación técnica y experiencia en el cultivo permite obtener nuevas variedades de plantas resistentes a las enfermedades en menos tiempo. Al fin y al cabo, el objetivo es que la semilla produzca plantas de alto rendimiento, incluso en las condiciones de cultivo más duras.

"Los agricultores quieren utilizar semillas que respondan con precisión a sus necesidades individuales", afirma el Dr. Christoph Bauer, responsable del desarrollo de la tecnología de fenotipado digital en KWS y coordinador de los vuelos de drones y de la evaluación de los datos obtenidos con ellos.

Las nuevas herramientas digitales desarrolladas internamente en KWS ayudan a los obtentores a elegir las plantas más adecuadas para su trabajo entre los cientos de miles de posibilidades. "Todo esto ayuda a nuestros obtentores a identificar las mejores plantas", afirma Bauer. "Los drones y el análisis de imágenes son ayudas cada vez más valiosas".

Agricultura de precisión: mayor exactitud en la agricultura

El método en que se basa es tan antiguo como el propio fitomejoramiento: El fenotipado ofrece respuestas a preguntas como si las nuevas variedades se adaptan bien a las condiciones ambientales de un lugar. O si están infestadas de plagas y dónde."A lo largo de los más de 160 años de historia de KWS, sus expertos han evaluado las plantas sobre el terreno", afirma Bauer. "Eso es vital para desarrollar nuevas variedades".

Los obtentores siembran nuevas plantas cada año y luego evalúan cómo se desarrollan en el campo. Registran el tamaño, el color, el ritmo de crecimiento, el número y la forma de las hojas y otras características de las plantas.

En muchos pequeños pasos, a menudo muy laboriosos, los obtentores pueden así suministrar en última instancia variedades perfectamente adaptadas a las necesidades del agricultor.Las fotos aéreas y el software de análisis aceleran considerablemente ese proceso.

Y también tienen más ventajas para los agricultores, explica el experto en tecnología Bauer. Infestación por hongos, zonas secas, bajo contenido en clorofila: Nada pasa desapercibido para los sensores digitales. Y como los dispositivos de medición y el software nunca se cansan, los resultados del análisis del ritmo de crecimiento de las plantas y del número y tamaño de sus hojas suelen ser más precisos y estar disponibles más rápidamente que sin asistencia técnica.

Como dice Bauer sin rodeos: El ojo humano no es lo bastante preciso. "Si varias personas recorren un campo para evaluar el desarrollo del follaje, se obtienen resultados que suelen ser muy similares, pero que sin embargo presentan ligeras diferencias".La tecnología es siempre objetiva y ayuda a descartar esas diferencias, y además tiene la ventaja de la rapidez: "Ningún ser humano puede evaluar superficies tan enormes con una objetividad tan infalible".

Ningún ser humano puede evaluar áreas tan enormes con una objetividad tan infalible.

Dr. Christoph Bauer, Ingeniero Jefe de Tecnologías de Fenotipado KWS

Cientos de fotos de drones, una gran imagen

A pesar de los drones y los programas informáticos, los fitomejoradores siguen siendo indispensables. En primer lugar, tienen que calibrar las mediciones: "Por supuesto, a los humanos nos resulta fácil diferenciar dos plantas de remolacha o maíz", dice Bauer. "Sin embargo, transferir estos conocimientos a las máquinas es una tarea laboriosa".

Un ejemplo: El sol está especialmente bajo sobre los campos por la mañana y por la tarde y su luz es entonces más rojiza que a mediodía. A las 12 del mediodía, sin embargo, el sol está muy alto en el cielo y hay un mayor porcentaje de luz azul. Si por la mañana hay polvo en las hojas en días secos, pero por la tarde un chaparrón se lo lleva, el aspecto de las plantas vuelve a cambiar en el espacio de un día.

O las sombras se proyectan de forma diferente por la mañana y al mediodía. "Tenemos que tener todo eso en cuenta y hacer ajustes", dice Bauer. "Sólo así podemos identificar con precisión el estado de las plantas y las enfermedades de las hojas".Y las personas también son vitales a la hora de evaluar y utilizar los resultados. Tras regresar del campo, Burkhardt, piloto del dron, introduce las imágenes en el software de análisis. Este combina cientos de fotos para crear una gran imagen. Finas líneas verdes, rojas y azules se extienden por el campo virtual en la pantalla.

A continuación, el equipo analiza los datos: ¿Cuál es la coloración media de las hojas? ¿Qué superficie cubren las plantas? ¿Y qué significa esto para el futuro trabajo de mejora? El objetivo es identificar éxitos y retos concretos.

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A pesar de toda la tecnología: El ojo humano es vital para analizar las grabaciones. Expertos como Christoph Bauer se encargan de sacar las conclusiones adecuadas para la cría.
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Infestación por hongos, zonas secas, bajo contenido en clorofila: Nada escapa a los sensores digitales cuando escanean la remolacha.
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Las fotos del dron se cargan en un software especial y se analizan en el ordenador.

Investigación interdisciplinar sobre fenotipado en KWS

El grupo de trabajo interdisciplinar de KWS que se ocupa de las fotos de los drones incluye a varios expertos en el campo del análisis de imágenes. Christoph Bauer, físico, dirige el grupo. Sus empleados y sus tecnologías están implantados en centros de cría de todo el mundo y ya han ayudado a acumular mucha experiencia positiva: "Combinamos nuestros puntos fuertes procedentes de la aportación de criadores, biólogos e ingenieros", dice Bauer. "Esa fue la razón de nuestro éxito conjunto en el análisis de los datos".

En KWS colaboran colegas de disciplinas muy diversas.

Marius Burkhardt, KWS Especialista en drones

Sin embargo, los obtentores seguirán teniendo que trabajar sobre el terreno: Tienen que comprobar in situ las condiciones de las mediciones y sacar conclusiones para la mejora a partir de sus observaciones personales. "Nunca haremos superfluos a los humanos", añade Christoph Bauer. "Pero la tecnología que hemos desarrollado ayudará a las personas a tomar decisiones de cría".

KWS cuenta con un amplio presupuesto de investigación en agricultura de precisión

Los drones sobrevuelan ahora los campos de cada vez más explotaciones. La agricultura de precisión ayuda a salvar cervatillos y topos de las cosechadoras, a detectar la aridez inminente en una fase temprana y a trazar mapas de topos como terreno accidentado para sacar conclusiones sobre posibles pérdidas de cosecha. KWS optimiza constantemente el complejo sistema de drones, sensores, software, reconocimiento de imágenes y servidores que utiliza en el cultivo de plantas. El presupuesto de investigación en el ejercicio fiscal 2016/2017 rondó los 190 millones de euros, es decir, alrededor del 17% de las ventas netas.