Un sistema de «internet de las cosas», o IoT, que monitorea datos en tiempo real de sensores basados en el suelo para activar una configuración de riego de precisión automatizada puede conservar agua y aumentar la producción de cultivos, según un equipo de investigadores de Penn State.
por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
En un estudio que involucró la producción de tomates para el mercado fresco realizado en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson en Rock Springs, Condado del Centro, los investigadores demostraron que una red inalámbrica de área amplia y baja potencia , llamada LoRaWAN, es una red inalámbrica de bajo costo y Arreglo en línea fácil de implementar y efectivo para el riego de cultivos de precisión. El sistema, alimentado por baterías cargadas por paneles solares, controlaba el tiempo, la tasa y la distribución del agua.
«Estos resultados sugieren que el sistema de internet de las cosas se puede implementar para operaciones de riego automáticas y de precisión para vegetales y otros cultivos hortícolas, mejorando la eficiencia y la sostenibilidad del uso del agua de esos cultivos», dijo el líder del equipo Long He, profesor asistente de agricultura. e ingeniería biológica en la Facultad de Ciencias Agrícolas. «En general, LoRaWAN se desempeñó bien en consumo de energía , comunicación, lectura de sensores y control de válvulas».
El experimento de manejo de riego en campo abierto, encabezado por Haozhe Zhang, quien recientemente se graduó con un doctorado en ingeniería agrícola y biológica , probó el efecto de cuatro tratamientos de programación de riego en plantas de tomate de mercado fresco. Los tratamientos experimentales incluyeron riego basado en la retroalimentación de la evapotranspiración de cultivos (el proceso por el cual el agua se transfiere de la tierra a la atmósfera por evaporación del suelo y por transpiración de las plantas), sensores de potencial de humedad del suelo y «GesCoN», un sistema de apoyo a la toma de decisiones. herramienta para la «fertirrigación» del tomate. La fertirrigación es la inyección de fertilizantes en un sistema de riego.
Para cada tratamiento se evaluó la eficiencia del uso del agua de riego y el rendimiento del cultivo. En los hallazgos publicados recientemente en Smart Agricultural Technology, los investigadores informaron que durante la temporada de crecimiento, la eficiencia general del uso del agua de los métodos osciló entre un 22 % y un 28 % por encima del control, y produjeron entre un 15 % y un 22 % más de frutos comercializables que normal.
El miembro del equipo de investigación Francesco Di Gioia, profesor asistente de ciencia de cultivos vegetales, dijo que el estudio es importante porque la agricultura es un importante consumidor de agua subterránea y superficial en los Estados Unidos, lo que representa aproximadamente el 80 % del uso consuntivo de agua del país, y este porcentaje puede ser mayor en los estados del oeste con su clima más seco. A medida que la población mundial sigue creciendo, se espera que la producción de cultivos alimentarios aumente de manera espectacular, mientras que los recursos hídricos serán limitados.
Di Gioia señaló que la investigación es innovadora y significativa porque la tecnología LoRaWAN que utilizó es simple y relativamente económica. Eso será importante en el futuro, cree.
«Para ser adoptado, todo el sistema tiene que funcionar para los pequeños agricultores», dijo. «Por lo tanto, todos los componentes son de bajo costo. Nuestro objetivo era mantenerlo económico porque no hay nada realmente disponible a nivel comercial que satisfaga las necesidades de los pequeños agricultores y los pequeños productores diversificados. Gastamos menos de $ 1,000 para armar nuestro sistema IoT, y es algo que pueden hacer las personas sin conocimientos específicos. No es necesario ser ingeniero para desarrollar algo similar para trabajar en una pequeña granja de cultivo de productos agrícolas».
Convencionalmente, los administradores de fincas determinan cuándo y cuánto regar principalmente en función de su experiencia y disponibilidad de tiempo, lo que a menudo conduce a un uso ineficiente del agua y a una reducción en el rendimiento y la calidad de los cultivos, ya sea por riego excesivo o insuficiente, explicó Di Gioia.
El riego de precisión es una estrategia de gestión que permite a los productores evitar el estrés hídrico de las plantas en etapas críticas de crecimiento al aplicar solo la cantidad necesaria de agua directamente al cultivo, con una tasa y duración basadas en las condiciones específicas del sitio.
“Estamos tratando de mejorar la eficiencia de los recursos utilizados en los sistemas de producción, y lo bueno de esta tecnología es que se podría aplicar a muchos cultivos”, dijo. «En este caso, estamos trabajando con vegetales porque los vegetales son muy sensibles al estrés por sequía. Esta tecnología de precisión podría implementarse de inmediato en la industria de vegetales aquí en Pensilvania o en cualquier otro lugar».
