Por Andrés Moltoni, Luciana Moltoni, Nicolás Clemares y Ezequiel Gorandi. 1. Introducción ISSN:

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1 ISSN: Año 1, Nº 1 Julio, 2015 Consideraciones Tecnológicas y Análisis Económicas del Uso de Vehículos Aéreos no Tripulados (UAV) para la Generación de Mapas de Prescripción de Malezas 1. Introducción Por Andrés Moltoni, Luciana Moltoni, Nicolás Clemares y Ezequiel Gorandi El crecimiento de la Agricultura de Precisión en nuestro país es un hecho muy fácilmente perceptible, tanto desde el punto de vista de la superficie sembrada que se maneja bajo estos conceptos, como desde el crecimiento del número de empresas agropecuarias que la utilizan, también se puede percibir su crecimiento en el número de empresas fabricantes o importadoras de componentes de electrónica aplicada a la agricultura de precisión y a las cantidades vendidas de dichos componentes. El uso del GPS en el agro ha dejado de ser una rareza para adquirir carácter de cotidianeidad. Día a día surgen nuevas herramientas que hacer uso de esta tecnología generándose nuevos monitores de siembra, monitores de rendimiento en cosecha, sistemas de dosis variable en sembradoras y fertilizadoras, banderilleros satelitales, guías o pilotos automáticos, entre otros. En este contexto, la adaptación y adopción de sistemas de aplicación de agroquímicos en dosis variable, surge como algo claramente demorado. Existen sistemas que permiten que las máquinas pulverizadoras puedan aplicar sus productos en forma variable. La inyección directa, la modulación por ancho de pulsos, la selección-combinación de picos y los mecanismos tipo bifluído ya han sido evaluados en varios trabajos del INTA, incluso desde el Instituto de Ingeniería Rural de INTA (IIR) se ha generado un Protocolo estableciendo las condiciones que estos equipos debieran cumplir para ser considerados aptos para aplicaciones en dosis variables. No pueden dejar de mencionarse tampoco, los avances existentes en diferentes sistemas de detección y control automatizado de malezas. En este caso, también el IIR cuenta con un diseño propio que, actualmente, ha superado en la etapa de evaluación de prestaciones y se encuentra en la fase de transferencia al circuito comercial.

2 I+D en Agroelectrónica Cuál es entonces, el factor que está impidiendo la adopción de los sistemas de dosis variable para la aplicación de agroquímicos? Desde nuestro punto de vista, entendemos que indudablemente está dado por la dificultad de generar lo que llamamos el mapa de prescripción, es decir el mapa del lote que nos indica donde no debemos aplicar el agroquímico y donde sí debemos hacerlo. Más allá de los antecedentes existentes, el desarrollo y uso frecuente de mapas de malezas como una herramienta más de Agricultura de Precisión, solamente será factible en la medida en que la elaboración de los mismos no implique una sobrecarga de tareas y costos en relación con la metodología usual en la actualidad, que es la de aplicación de herbicidas en cobertura total. Muy por el contrario, para cumplir este objetivo, esta metodología debiera ser percibida como un factor para mejorar la eficiencia en el uso del herbicida con sus consiguientes beneficios económicos. Sobre esta base es que hemos pensado en un vehículo aéreo no tripulado (UAV- Unmanned Aerial Vehicle) como una herramienta rápida y accesible a ser usada en la obtención de imágenes aéreas para su utilización en la confección de estos mapas, como base de prescripción para la aplicación de herbicidas. En el presente artículo analizaremos, dentro de las diferentes alternativas para aplicación de agroquímicos, el control selectivo de malezas mediante el uso de herbicidas, a partir de mapas de prescripción derivados de imágenes aéreas tomadas por el UAV del INTA. No se pretende, al menos por ahora, la identificación de las diferentes especies de malezas, sino, simplemente delimitar las zonas o manchones de enmalezamiento en contraposición contra las zonas libres, a fin de poder hacer las correspondientes aplicaciones en forma localizada. El Mapa de Prescripción La elaboración del mapa de prescripción, como ya hemos mencionado, es la clave para realizar una correcta aplicación selectiva de herbicidas y lograr el control deseado de las malezas presentes en el lote. Para la elaboración del mismo partiremos de imágenes aéreas georeferenciadas del lote, tomadas previamente. Es importante destacar que las imágenes no deben ser muy antiguas y deber reflejar el enmalezamiento real presente en el lote. En esta instancia, los aviones no tripulados demuestran ser muy versátiles, dado que en cuestión de minutos se puede diagramar un vuelo y obtener imágenes de calidad que permiten generar mosaicos con gran nivel de detalle. En las imágenes 1 y 2 podemos observar distintos sectores del lote con diferentes grados de manchoneo. Figura 1: Lote 1 Enmalezado. Figura 2: Lote 2 Enmalezado. 2

3 Año 1, Nº 1 A partir de estas imágenes y mediante el uso de un software GIS, podemos generar un mapa que nos permita delimitar las zonas afectadas por malezas. En las figuras 3 y 4 podemos ver los mapas antes mencionados para las imágenes de los lotes presentadas. Figura 3: Mapas de Zonas afectadas por Malezas, Lote 1. Figura 4: Mapas de Zonas afectadas por Malezas Lote 2. Es importante en este momento, destacar algunas características propias de los mapas generados. En primera instancia no es recomendable realizar un mapa del tipo SI-NO, o sea que sería prudente aplicar, aunque mas no sea, una dosis minima en los sectores aparentemente libres de malezas, de forma de asegurarnos el tratamiento de las malezas pequeñas que escapan la cámara y que seguramente están presentes en los sectores catalogados como libres de malezas. En segunda instancia, en los sectores manchoneados se observa que el mapa de prescripción se extiende sobrepasando en gran medida el manchón de malezas y esto se debe fundamentalmente a que los sistemas actuales de dosificación variable en pulverización son lentos y requieren varios segundos para efectuar un cambio de dosis preestablecido. Este retardo mecánico combinado con la velocidad de movimiento de la maquina podrían generar sectores en los que no se logre una aplicación de la dosis correcta del producto. Es por esto que anticipando el cambio de dosis en el mapa de prescripción, se logra dar tiempo a la electrónica y a la mecánica de la maquina, de forma tal que al ingresar al sector enmalezado ya se esté en condiciones de aplicar la dosis correcta. En las figuras 5 y 6 podemos apreciar los mapas de prescripción propuestos para los sectores del lote en análisis. Figura 5: Mapa de Prescripción Propuesto Lote 1 3

4 I+D en Agroelectrónica Una vez finalizada la confección del mapa solo debemos cargar el mismo en nuestra computadora de pulverización y salir a realizar la aplicación, el sistema de dosificación variable de nuestra computadora se encargará de aplicar la dosis adecuada, en función a la zona que se encuentre transitando la maquina. de malezas. En este caso se aplicará una dosis de 70 L/ha para los sectores enmalezados y 10 L/ha para los sectores libres de malezas. Figura 6: Mapa de Prescripción Propuesto Lote 2 Un enfoque Económico Situación en el año 2010 Si bien la tecnología se encuentra disponible ya en nuestro país, ésta no es utiliza masivamente. El precio del servicio de imágenes aéreas con avión (UAV) en 2010 rondaba entre 1,5 y 3 dólares la hectárea. En la figura 7 fueron graficados tres escenarios de costos de aplicación posibles en lo que respecta al uso de esta tecnología. En primer lugar, considerando un valor de la imagen de 1,5 dólares la hectárea (Ecu 1); seguidamente, tomando el valor de referencia mayor equivalente a 3 dólares por hectárea (Ecu 2); y finalmente, considerando la no utilización del servicio y, por tanto, realizando una aplicación en cobertura total de malezas (Ecu 3). Para todas las situaciones se consideró la aplicación de una dosis de glifosato de 4 litros por hectárea y un valor promedio del litro de 3 dólares para el Resulta preciso remarcar que a mayor precio del producto, la conveniencia de la utilización de esta tecnología se vería incrementada aun más. 4

5 Año 1, Nº 1 En términos generales y tomando los dos valores de referencia del servicio de imágenes para el año 2010 como extremos, se alcanzan costos de entre 5,1 y 6,6 dólares por hectárea, lo que equivale a un ahorro de entre 6,9 (A1) y 5,4 (A2) respectivamente, para el caso de un grado de enmalezamiento del lote del 30%. Esto se muestra en los puntos P1 y P2 de la figura 7. Sin embargo, con un grado de enmalezamiento mayor cuando éste alcanza un 70%- sigue existiendo ahorro con la implementación del sistema (P3 y P4). En ese caso el margen disminuye, alcanzando entre 2 (A3) y 0,6 (A4) dólares de ahorro por hectárea trabajada. A modo de síntesis, el siguiente cuadro refleja los números antes mencionados. Precio del Servicio de Imágenes UAV Ahorro (U$S/ha) y Enmalezamiento (%) 30% 50% 70% 1,5 U$S/ha 6,9 4,5 2,1 3 U$S/ha 5,4 3 0,6 Cuadro 1: Ahorro por hectárea derivado del uso de la tecnología en función del grado de enmalezamiento Año 2010 Figura 7: Costo Total en Función del Grado de Enmalezamiento Año

6 Año 1, Nº 1 El uso de esta tecnología para los valores antes fijados comienza a ser conveniente cuando el grado de enmalezamiento es menor a 87,5% para un valor de la imagen aérea de 1,5 dólares/ha, mientras que para el valor mayor (3 dólares/ha) el grado de enmalezamiento disminuye a 75%. Análisis económico para el 2015 Como se ha visto, la conveniencia en el uso de esta tecnología dependerá de tres factores: el valor de las imágenes, el precio del herbicida y el grado de enmalezamiento del lote. Dos variables son económicas, mientras que la última tiene características agronómicas. Para el año 2015, el valor de las imágenes según diversas fuentes consultadas- oscila entre 1,5 y 2 dólares por hectárea y el precio promedio del herbicida a considerar para el análisis de la conveniencia en el uso de la tecnología es de 3,8 dólares el litro. Es claro que con las nuevas variables económicas se ha hecho más conveniente el uso de estas tecnologías dado que el ahorro presentado por hectárea es mayor. Incluso con un grado de enmalezamiento alto y considerando el mayor precio de las imágenes por hectárea, el ahorro alcanza los 2,56 U$S/ha. En el cuadro 2 se presentan los resultados para el año Precio del Servicio de Imágenes UAV Ahorro (U$S/ha) y Enmalezamiento (%) 30% 50% 70% 1,5 U$S/ha 9,14 6,1 3,06 2 U$S/ha 8,64 5,6 2,56 Cuadro 2: Ahorro por hectárea derivado del uso de la tecnología en función del grado de enmalezamiento Año

7 I+D en Agroelectrónica Figura 8: Costo Total en Función del Grado de Enmalezamiento Año 2015 Consideraciones finales Como hemos visto, la creación de un mapa de prescripciones no es una tarea complicada cuando contamos con imágenes aéreas de alta resolución proporcionadas por un avión no tripulado. También es importante destacar que la aplicación sitio especifica de herbicidas es una técnica que poco a poco se está incorporando como una práctica común, fundamentalmente impulsada por los beneficios económicos que representa. 7

8 INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN ELECTRÓNICA INNOVACIONES PARA EL SECTOR AGROINDUSTRIAL Los dispositivos electrónicos permiten incrementar la eficiencia en las producciones preservando el ambiente y la salud humana, incrementando la calidad de vida de las familias rurales y aportando competitividad al sector. En el Laboratorio de Agroelectrónica del Instituto de Ingeniería Rural de INTA se llevan a cabo actividades de investigación y desarrollo de nuevas tecnologías. Cuenta con capacidades para dar respuesta electrónicas a las dinámicas demandas del sector agroalimentario nacional, así como también para acompañar a las actividades de investigación llevadas adelante por el sistema de Ciencia y Técnica nacional. Su infraestructura hace posible fabricar dispositivos electrónicos desde su etapa de diseño y programación, armado de placas prototipo y su posterior testeo y puesta a punto, para concluir con el montaje del producto final. ISSN: En trámite. Nº 1: Julio de Instituto de Ingeniería Rural, Centro de Investigación en Agroindustria, Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Av. Pedro Díaz 1798, Hurlingham, Provincia de Buenos Aires (1686) (011) , (011) Autores: Andrés Fernando Moltoni, Nicolás Clemares, Ezequiel Gorandi. Editores: Luciana Moltoni, Fernanda González Maraschio. Director de la Publicación: Andrés Fernando Moltoni. Director del Instituto de Ingeniería Rural: Guillermo Marrón. Director de Centro de Investigación en Agroindustria: Jorge Carrillo. Av. Pedro Diaz 1798 (1686) Página Hurlingham, 8 Buenos Aires Tel ó 0495 ó