Viticultura de precisión avanzada: tecnologías de monitorización, de tasa variable, robótica y gestión de viñedos sostenible
La viticultura de precisión aprovecha las tecnologías más avanzadas para mejorar la gestión de los viñedos mediante la monitorización de la variabilidad espacial y la aplicación de intervenciones específicas en cada lugar. Con herramientas como los sensores proximales y remotos, los vehículos aéreos no de apoyo a la toma de decisiones (DSS, por sus siglas en inglés), los viticultores pueden optimizar las prácticas de sus viñedos, reducir el impacto medioambiental y mejorar la calidad de la uva. Desde la previsión de enfermedades hasta la tecnología de tasa variable (VRT), estas innovaciones permiten una viticultura sostenible y basada en datos.
La viticultura de precisión abarca dos aspectos básicos:
- Tecnologías de monitorización para cartografiar la variabilidad espacial.
- Las tecnologías de insumos agrícolas específicos para cada lugar, conocidas como tecnologías de tasa variable y robótica
Otras tecnologías como la previsión de enfermedades y los sistemas de ayuda a la toma de decisiones (DSS, por sus siglas en inglés), ayudan a los viticultores a adoptar medidas de prevención. A continuación, analizaremos las herramientas de precisión disponibles y sus aplicaciones en la viticultura. Estas tecnologías tienen como objetivo mejorar la gestión de los viñedos proporcionando información detallada y práctica, reduciendo el impacto medioambiental y mejorando la calidad de la uva.
Tecnologías de la información y la comunicación (TIC)
Las TIC constituyen la columna vertebral de la recogida, el tratamiento y la transferencia de datos en la viticultura de precisión. Para ello se utilizan ordenadores, sistemas informáticos móviles y dispositivos con conexión a Internet. Los sistemas informáticos móviles avanzados con procesadores de alta velocidad son esenciales para gestionar el gran volumen de datos extraídos de los campos.
Control remoto y proximal
Para recoger información georreferenciada dentro de los viñedos y entre ellos se utilizan varias tecnologías y sensores, que se clasifican principalmente en tecnologías de teledetección y de teledetección próxima. Los satélites, los aviones y los vehículos aéreos no tripulados (drones) se utilizan mucho en la teledetección.
Control remoto:
- Satélites: GPS, Sentinel-2, RapidEye y WorldView para cartografiar la variabilidad de los viñedos. Estos satélites ofrecen una gran resolución espacial, esencial para cartografiar la variabilidad de los viñedos y evaluar el vigor de la vid, la estructura del dosel y el contenido fenólico.
- Aeronaves: equipadas con varios sensores, pueden supervisar grandes zonas con alta resolución, aunque son más rentables para terrenos más grandes de 10 hectáreas o 24,7 acres (Matese y Di Gennaro, 2015).
- Vehículos aéreos no tripulados: los vehículos aéreos no tripulados, tanto de ala fija como de ala rotatoria, proporcionan imágenes muy detalladas con una resolución espacial de hasta centímetros. Son ideales para campos pequeños y medianos y pueden llevar diversos sensores para controlar distintos aspectos del viñedo, como la salud de las plantas, el rendimiento estimado y el estrés hídrico.
Monitorización proximal
- Sensores radiométricos y fluorométricos: estos sensores miden el vigor del dosel, el estrés, el contenido de clorofila, la concentración de nitrógeno y el índice de área foliar. Ayudan a evaluar el estado fisiológico de las vides
- Sensores geofísicos y espectro-radiométricos: utilizados para evaluar la composición y la estructura del suelo, estos sensores son básicos para comprender el terroir (terruño) del viñedo.
- Sensores ópticos: incluidos los sensores fluorométricos y espectrofotométricos, estas herramientas son esenciales para determinar la calidad y madurez de las bayas.
En general, las tecnologías de viticultura de precisión permiten una gestión más eficaz y sostenible de los viñedos al proporcionar información detallada y práctica sobre las condiciones de los mismos. Este enfoque mejora la calidad y la uniformidad de la producción de uva a la vez que minimiza el impacto ambiental.
Estos sensores se integran en la maquinaria agrícola o en dispositivos portátiles para recopilar información detallada sobre el terreno. Algunos se instalan en vehículos en movimiento, mientras que otros, como los sensores ópticos, se utilizan manualmente. Las tecnologías de redes de sensores inalámbricos (WSN), configuradas en los viñedos, ofrecen herramientas eficaces para controlar a distancia variables clave en tiempo real.
Evaluación del dosel con sensores proximales
Los sensores radiométricos, que miden la radiación electromagnética reflejada por la vegetación, proporcionan una recopilación de datos rápida, permitiendo la evaluación indirecta del estado del dosel. Esta respuesta espectral se ve influida por la absorción de radiación debida a los pigmentos, lo que ofrece información sobre la cubierta vegetal y la salud de las plantas (Casa, 2017). Los sensores radiométricos pasivos dependen de fuentes de luz externas y son sensibles a las variaciones de las condiciones de iluminación, mientras que los sensores activos utilizan fuentes de luz artificial incorporadas, lo que minimiza estas variaciones y permite la recopilación de datos durante la noche. Los sensores radiométricos disponibles en el mercado incluyen el OptRx, utilizado para evaluar el vigor de los cultivos, y el CropSpec, que mide el contenido de clorofila, indicando los niveles de nitrógeno en las hojas. Los fluorómetros, otro tipo de sensor óptico, detectan la fluorescencia de la clorofila, lo que ayuda a predecir las condiciones de estrés del viñedo. Esta información refleja el estado funcional de la planta y su potencial fotosintético. El potencial fotosintético, expresado a través de métricas como la tasa de transporte de electrones (ETR, por sus siglas en inglés), junto con las temperaturas de la hoja y del aire, puede utilizarse para estimar la tasa neta de fotosíntesis en las hojas.
Evaluar la calidad del suelo con sensores proximales
Monitorizar la salud del suelo es básico en la viticultura de precisión y existen diversos sensores que evalúan la variabilidad del suelo. Se puede medir la conductividad eléctrica (CE) del suelo, relacionada con la textura, la retención de agua, el contenido de materia orgánica y la salinidad utilizando plataformas móviles con sensores y GPS. Los sensores de resistividad eléctrica y de inducción electromagnética son herramientas frecuentes que proporcionan datos valiosos sobre las propiedades del suelo. Los sensores geofísicos, que miden las caídas potenciales de las corrientes del suelo, también ayudan a evaluar características del suelo como la textura, la humedad y la salinidad.
Evaluación del rendimiento y la calidad de la uva
La evaluación de la calidad de la uva es vital para la viticultura comercial, y los sensores ópticos facilitan un control no destructivo. Estos dispositivos se utilizan para calcular el estado del nitrógeno de la vid y medir parámetros como la clorofila, los flavanoles, los antocianos, el contenido de azúcar, la acidez y el contenido de agua. Asimismo, se pueden instalar en cosechadoras mecánicas y medir el rendimiento de la uva con evaluaciones volumétricas o con mediciones de células de carga.
Para supervisar la composición y la calidad de la fruta, se utilizan tecnologías no destructivas como la espectroscopia de infrarrojo cercano y las imágenes hiperespectrales para seguir los cambios en la composición de las bayas y los pigmentos de color. Estas tecnologías ofrecen alternativas a los métodos de ensayo destructivos tradicionales y permiten supervisar los viñedos en tiempo real.
Evaluación del microclima y otros parámetros con redes de sensores inalámbricos
Las redes inalámbricas de sensores (WSN) son cruciales para supervisar los viñedos en tiempo real. Compuestas por nodos inalámbricos y tarjetas de sensores, estas redes recogen y transmiten datos a una estación central donde se analizarán. Las WSN son muy útiles para medir parámetros micro meteorológicos a nivel del dosel de la vid y del suelo (Burrell et al.,2004). Las nuevas tecnologías de sensores, como los dendrómetros y los sensores de flujo de savia, mejoran la capacidad de supervisar el estado hídrico de las plantas para programar el riego.
Previsión y sistemas de apoyo a la toma de decisiones (DSS)
Los DSS proporcionan herramientas de gran valor para identificar problemas en los viñedos como deficiencias de nutrientes e infestaciones de plagas y sugieren estrategias para la gestión. Las DSS comerciales ofrecen pautas detalladas para la producción de la uva, mientras que otras, desarrolladas por institutos de investigación, ayudan al riego, la nutrición del suelo y la gestión de plagas.
Tecnología de tasa variable (VRT)
La maquinaria agrícola equipada con tecnología de tasa variable (VRT, por sus siglas en inglés) utiliza sensores y GPS para ejecutar operaciones precisas basándose en mapas de prescripción creados a partir de los datos del viñedo. Puede utilizarse para aplicar con precisión fertilizantes, pesticidas y vendimiar de forma selectiva. La VRT puede reducir significativamente los insumos, ahorrando hasta un 30% en fertilizantes y pesticidas y aumentando al mismo tiempo los beneficios en un 20%.
Robótica
La robótica es una tecnología emergente en la viticultura que promete revolucionar las prácticas agrícolas de aquí a 2050. Estos robots estarán equipados con tecnologías de monitorización no invasivas y GPS para evaluar en tiempo real los parámetros del viñedo como el rendimiento, el vigor, el estrés hídrico y la calidad de la uva.
Sensores para la detección precoz de plagas y enfermedades y la gestión del agua
El aprendizaje automático y la visión artificial se utilizan cada vez más para detectar enfermedades, lo que contribuye a una gestión precisa y eficaz de las plagas. Evaluar el estado del agua en los viñedos es vital, sobre todo en condiciones climáticas cambiantes de escasez de agua y el aumento de las temperaturas. Para vigilar el estado hídrico de la vid se emplean tecnologías como la imagen térmica y la espectrometría de infrarrojo cercano, que ayudan a gestionar el riego de forma eficiente.
Para saber más:
¿Cuáles son las variedades de vino más famosas?
¿Cómo proteger los viñedos ante las heladas?
El uso de la tecnología en la viticultura moderna
Referencias
- Ballard DH and Brown CM. 1982. Computer Vision. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey. 539 P
- Blackmore S. 2014. A vision of farming with robots in 2050. Address to the Oxford Farming
Conference. January 8, 2014. Oxford, UK. Book Gallery, Greenwood Publishing Group, 251 P. - Bramley RGV. 2010. Precision Viticulture: managing vineyard variability for improved quality outcomes. In: Managing wine quality Vol-I [Reynold AG (Ed)]. Woodhead Publishing, UK. Pp 445-480.
- Burrell J, Brooke T, and Beckwith R. 2004. Vineyard computing: sensor networks in agricultural production. IEEE Pervasive Comput.3:38–45.
- Casa R. 2017. Agricoltura di precisione. Metodi e tecnologie per migliorare l’efficienza e la sostenibilita dei sistemi colturali. Edagricole Calderini. 450 P
- Donna P, Tonni M, Divittini A, and Valenti L. Concimare. 2013. il vigneto guidati dal satellite. L’Informatore Agrar.22: 42–46
- Lee WS and Tardaguila J. 2021. Pests and diseases management, Advanced Automation for
Tree Fruit Orchards and Vineyards. Springer, New York. - Matese A, and Di Gennaro SF. 2015. Technology in precision viticulture: A state of the art review. Int. J. Wine Res.7: 69–81.
- Somkuwar, R. G., & Naik, S. (2024). Precision viticulture: a review. Current Horticulture, 12(1), 23-34.
- Vidal A, Talens P, Prats-Montalban JM, Cubero S, Albert F and Blasco J. 2013. In-line estimation of the standard colour index of citrus fruits using a computer vision system developed for a mobile platform. Food Bioproc. Tech6: 3412–19.