Un equipo internacional de investigadores de Alemania, Francia y la República Checa ha desarrollado una nueva «herramienta digital de apoyo a la toma de decisiones» que permite la transición hacia sistemas agrícolas más diversificados y sostenibles.
por Eurasia Academic Publishing Group
La investigación dirigida por la Dra. Ioanna Mouratiadou del Centro Leibniz para la Investigación del Paisaje Agrícola, y publicada en Environmental Science and Ecotechnology , presenta el Sistema de información y conocimiento agrícola digital (DAKIS) como un marco de integración de datos centrado en vincular la ciencia y la toma de decisiones estratégicas. con la operación y administración de la finca.
Cambio de enfoque en el sector agrícola
Las prioridades del sector agrícola y la economía en general han cambiado considerablemente con el tiempo. En el pasado, el enfoque del sector estaba principalmente en la entrega de productos y servicios agrícolas. Ahora, la atención se centra cada vez más en tener en cuenta aspectos ambientales como los servicios ecosistémicos, la biodiversidad, el uso de la tierra y el cambio climático. Las ambiciones políticas renovadas a nivel de la UE, como los nuevos objetivos de la Política Agrícola Común, así como a nivel mundial a través de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 2: «Acabar con el hambre, lograr la seguridad alimentaria y mejorar la nutrición y promover la agricultura sostenible«) reflejan aún más este cambio.
El impulso para transformar los sistemas agrícolas para que sean multifuncionales, diversificados y, por lo tanto, más sostenibles personifica este «cambio de paradigma en las prioridades». Tal agricultura de la «nueva era» se centra en los numerosos beneficios que surgen de las decisiones agrícolas óptimas y tiene como objetivo aprovechar las funciones de la diversidad ecológica en varias escalas espaciales. Por supuesto, también se debe lograr un equilibrio con otros factores en las dimensiones sociales, económicas y políticas que prevalecen en las decisiones sobre el uso de la tierra y la agricultura. Si bien suena prometedor en teoría, poner en práctica sistemas agrícolas tan completos y considerados es una tarea considerable tanto conceptual como técnicamente.
La digitalización en la agricultura tiene un potencial significativo para abordar este desafío, pero quedan brechas cuando se trata del desarrollo y la implementación de marcos, tecnologías y herramientas que integran grandes conjuntos de datos, extraen análisis críticos de los datos, involucran a la ciencia ciudadana y traducen todos esta información en «opciones procesables de manejo de cultivos».
El desarrollo de DAKIS
En respuesta a los desafíos identificados, los autores de este estudio desarrollaron DAKIS como un marco conceptual y también como una herramienta tecnológicamente avanzada. El estudio describe a DAKIS como un marco de integración de datos «basado en el conocimiento» y «orientado a sistemas que incorpora tecnologías digitales para respaldar la toma de decisiones altamente compleja e innovadora».
DAKIS se desarrolló a través de un enfoque triple de coproducción de conocimiento «iterativo y participativo» a través de amplias consultas con las partes interesadas, revisión de literatura científica e información comercial sobre 643 herramientas digitales, y un examen crítico más profundo de 42 herramientas seleccionadas. por la integridad en términos de función y por representar el estado del arte tecnológico. En conjunto, este proceso estableció el objetivo, el alcance espaciotemporal, la funcionalidad y los requisitos de interfaz de usuario para DAKIS.
Las funciones principales de DAKIS se identifican como (i) monitorear la producción, la biodiversidad y los servicios ecosistémicos, (ii) proporcionar apoyo a las decisiones para las operaciones agrícolas y (iii) apoyar la comunicación y la colaboración. Este conocimiento conceptual incorporó la construcción de la herramienta DAKIS a través del enfoque de «pensamiento de diseño» creando el esqueleto técnico, delineando diferentes componentes e interfaces estructurales.
Para el lector, está claro que DAKIS ha abordado la gigantesca tarea de sintetizar volúmenes masivos de información recopilada a partir de conjuntos de datos de detección remota, monitoreo in situ y mapeo GIS , resultados de modelos de efectos económicos y ambientales interdimensionales e información de datos participativos. evaluaciones de impacto en diversos sistemas agrícolas y escalas espaciotemporales.
¿Cómo se desarrolla esto en la práctica? Por un momento, imagínese como un agricultor mirando la interfaz gráfica de usuario (GUI) de esta herramienta para establecer preferencias de operación y especificar objetivos de uso de la tierra. La información proporcionada por usted, como usuario final, se comparará con la amplia información específica del sitio y la región disponible en la plataforma mediante un sistema dinámico de inteligencia artificial que aplica un enfoque basado en reglas para identificar combinaciones óptimas de uso y gestión de la tierra. Como resultado final, a usted (como agricultor aquí) se le presentará una variedad de escenarios y opciones de manejo óptimas para los objetivos y preferencias establecidos.
La visión de DAKIS es que «facilitará/proporcionará recomendaciones de optimización específicas del sitio» que permitan a los usuarios finales tomar decisiones agrícolas para minimizar los impactos dañinos, las compensaciones y los conflictos.
Prueba de concepto
DAKIS se está probando actualmente en dos regiones agrícolas diversas de Brandeburgo y Baviera en Alemania. La publicación presenta un «caso de uso», un ejemplo de cómo se puede usar esta herramienta típicamente, para establecer parches de amortiguamiento de pastizales en Brandeburgo. Las zonas de amortiguamiento de los pastizales son elementos del paisaje que brindan múltiples servicios ecosistémicos, como el control de la erosión, el secuestro de carbono, los hábitats para los polinizadores, entre otros.
El caso de uso de Brandeburgo tenía como objetivo determinar el diseño y la ubicación óptimos de las zonas de amortiguamiento de pastizales para mantener el rendimiento agrícola y controlar mejor la erosión del suelo. La selección fue informada por DAKIS mediante el análisis de sensores remotosdatos para desarrollar un análisis de puntos críticos de erosión, evaluar mapas de rendimiento multianuales y desarrollar un criterio central de que el establecimiento de pastizales debe priorizarse en áreas con bajo potencial de rendimiento y alto potencial de control de la erosión. Un componente del sistema incorporado, el razonador RETE, luego seleccionó las ubicaciones óptimas que se ajustaban al criterio. Al incorporar criterios espacialmente explícitos desarrollados en una serie de modelos agroecológicos, agronómicos y de demanda social, DAKIS comparó los servicios ecosistémicos entre el uso actual de la tierra y el establecimiento de zonas de amortiguamiento, seleccionó tipos óptimos de pastos y cultivos para cada ubicación e identificó ubicaciones con mayor potencial para la cooperación de las partes interesadas. sobre el conflicto.
El resultado final de la GUI para el agricultor fue un conjunto de mapas e información cualitativa que recomendaban las ubicaciones más adecuadas y las opciones de gestión óptimas para las zonas de amortiguamiento de los pastizales. La información proporcionada por DAKIS también podría exportarse a servicios externos, como los sistemas de información y administración de fincas (FMIS, por sus siglas en inglés), para mostrar e implementar las recomendaciones.
Adopción de tecnología y pasos futuros
El estudio destaca el tremendo potencial de las herramientas digitales, con foco en DAKIS, para transformar la agricultura y promover prácticas más sostenibles. A medida que el mundo enfrenta desafíos ambientales cada vez peores, el uso de dicha tecnología en la agricultura desempeñará un papel cada vez más crucial para ayudar a construir sistemas alimentarios más resistentes y sostenibles.
«Una novedad principal de DAKIS es que utiliza tecnologías digitales para permitir la consideración de los servicios ecosistémicos, la biodiversidad y la sostenibilidad en la toma de decisiones de los agricultores, y proporciona un sistema de apoyo a las decisiones a través del cual los agricultores están informados y guiados hacia pequeños ecosistemas adaptados al sitio. agricultura a gran escala, multifuncional y diversificada a lo largo de avenidas autodefinidas», como se ve claramente en el caso de uso de Brandeburgo.
Los autores escriben: «En un mundo perfecto, la demanda de la sociedad sobre la provisión de servicios ecosistémicos sería satisfecha por los agricultores con la ayuda de DAKIS», al tiempo que señalan que, en realidad, tales soluciones requerirían una fuerte aceptación por parte de no solo los actores a nivel de finca, sino también las industrias y los formuladores de políticas. El potencial de DAKIS para ser útil más allá de los niveles de las sub-granjas, por ejemplo, para los formuladores de políticas en el análisis de la efectividad de los esquemas agrícolas y la eliminación de los subsidios dañinos, necesita más investigación.
Debido a la naturaleza de rápido desarrollo de este campo, las tecnologías digitales en la agricultura deberán volverse más innovadoras para mantenerse al día con la velocidad de la nueva información. Con previsión, los desarrolladores de DAKIS ya han hecho que su diseño de marco sea adaptable y flexible para incorporar nuevas conexiones de datos donde sea necesario. Si bien el estudio menciona que «la visión de una agricultura multifuncional y diversificada solo puede adoptarse si representa una alternativa económica viable a los sistemas agrícolas predominantes», DAKIS claramente es un paso importante en la dirección correcta.
Más información: Ioanna Mouratiadou et al, El Sistema de información y conocimiento agrícola digital (DAKIS): Empleando la digitalización para fomentar sistemas agrícolas diversificados y multifuncionales, Ciencias ambientales y ecotecnología (2023). DOI: 10.1016/j.ese.2023.100274
