Con el 11% del PIB, el sector agroalimentario español es la primera industria nacional, y eso hay que cuidarlo. A menudo no somos conscientes de la gran importancia del sector agrario para la seguridad alimentaria, pero sólo hay que mirar a izquierda y derecha para apreciar la suerte que tenemos. Desde esa situación estratégica, el campo se enfrenta a muchos retos: caída de precios, subida de costes de producción, y sobre todo eso, el cambio climático. En consecuencia, los agricultores se enfrentan a la necesidad de producir más, y mejor, con menos recursos. Y si hay un recurso limitado en la agricultura mediterránea, ese es el agua. La agricultura de regadío produce el 59% de la producción agraria total, y cubre tan sólo el 25% de la superficie agraria, lo que pone en contexto la importancia del regadío para la seguridad alimentaria. Pero la escasez del agua y los altos costes asociados al bombeo, ponen en riesgo la sostenibilidad del sector, con graves implicaciones para nuestra seguridad alimentaria.

El Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) convocó las “Misiones CDTI” con la idea de buscar soluciones tecnológicas innovadoras a problemas con alto impacto en la sociedad. Entre los retos identificados por CDTI no podía faltar “Impulsar un gran sector agro-alimentario sostenible y saludable”. Un grupo de empresas respaldadas por organismos públicos de investigación respondió a esta convocatoria con una propuesta innovadora basada en un sistema modular que integra recomendaciones de riego deficitario y predicción de rendimiento, con el objetivo de optimizar así la productividad agrícola. Esta propuesta se ha concretado con el proyecto MORERA (Sistema para la monitorización del riego eficiente y el rendimiento agrícola), que ha sido financiado, y que verá la luz en el año 2023. Se trata de un proyecto pionero que propone una nueva familia de instrumentos compactos a bordo de satélites miniaturizados (Cubesat) con óptica Freeform orientada a constelaciones y a misiones New Space. La óptica Freeform permite reducir el tamaño (y, por lo tanto, el coste) de las cámaras, por lo que estos nuevos instrumentos tendrán una aproximación mucho más ágil a las necesidades detectadas en los usuarios. La propuesta permitirá monitorizar la evapotranspiración de los cultivos a partir de las imágenes obtenidas con una cámara térmica con mayor resolución espacial de las que se encuentran actualmente en órbita.

Identificar la dosis óptima de riego

Gracias a MORERA, los agricultores podrán aplicar la agricultura de precisión a bajo coste con un sistema que les proporcionará una medida periódica del estado de los cultivos y les dará recomendaciones personalizadas de riego, así como previsiones de rendimiento basadas en algoritmos de Inteligencia Artificial y Big Data. Este concepto integrado supone un avance respecto a las opciones actualmente disponibles en el mercado.

El consorcio de MORERA cubre toda la cadena de valor, con socios tecnológicos como LIDAX y ASEOPTICS, expertos en sistemas como Thales Alenia Space, y la llegada a usuarios finales agrícolas con empresas como TEPRO. Cada socio industrial está acompañado por un Organismo Público de Investigación de primer nivel nacional y europeo, como son el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, el Instituto de Agricultura Sostenible y la Universidad de Valencia.

El Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) es un centro singular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en investigación agraria. En el marco de este proyecto, en el IAS desarrollamos los algoritmos necesarios para identificar la dosis óptima de riego en función de las necesidades de los cultivos y de la cantidad de agua disponible, ajustando las dosis a estrategias de riego deficitario si fuera necesario. El riego deficitario consiste en la aplicación de agua por debajo de las necesidades hídricas de los cultivos, lo que conlleva someter al cultivo a un nivel de estrés hídrico. En estas circunstancias, es fundamental monitorizar el estado hídrico para evitar que el nivel de estrés sea excesivo y así, asegurar la rentabilidad del sistema. Para ello, es necesario tener un sistema de seguimiento eficaz, seguro, automático, y personalizado para cada parcela. Esa es la gran propuesta que aborda MORERA.

Mi investigación se basa en la optimización del uso del agua en la agricultura. El agua es un bien de valor incalculable y por ese motivo, es de vital importancia desarrollar estrategias que permitan optimizar su uso. La agricultura es la gran consumidora de agua dulce en el mundo. En España, más de 75% del agua dulce se consume en agricultura, y a pesar de las críticas de algunos sectores, lo cierto es que la agricultura no malgasta el agua.

Los datos lo demuestran: la agricultura de regadío representa el 25% de la superficie agraria en España, y es responsable del 60% de la producción agraria a nivel nacional. No es vano decir, que nuestra seguridad alimentaria depende de que la agricultura disponga de los recursos hídricos necesarios para el correcto desarrollo de los cultivos. Pero la situación actual del recurso agua en España, y en particular en la cuenca del Guadalquivir, no parece favorecer esta premisa. La variabilidad en la precipitación, típica del clima mediterráneo, y la competencia con otros sectores de la sociedad (consumo urbano, industrial y medioambiental) hacen que la dotación de agua que se destina a la agricultura sea cada vez menor.

La proyección futura, especialmente en el contexto del cambio climático, es aún más pesimista. Esto supone un reto para el sector, que debe aumentar la productividad de agua (es decir, la cantidad de producto generado por unidad de agua aplicada) por encima de los estándares actuales. La expresión “more crop per drop” (más cultivo por gota) se acuñó para definir la demanda que la sociedad hace a la agricultura. Por lo tanto, hay que conseguir aumentar o mantener una producción agraria de calidad con un aporte cada vez menor de agua.

La sequía

Las plantaciones de cultivos leñosos o árboles frutales tienen la gran desventaja de permanecer en el campo durante muchos años. Ante una situación de sequía, el productor de cultivos anuales puede tomar decisiones sobre qué superficie sembrar, qué cultivo utilizar y cómo regarlo. Sin embargo, ese abanico de opciones no está disponible en las plantaciones de frutales, que permanecen en el campo y deben sobrevivir a las situaciones de escasez de agua.

Entre las distintas estrategias que el productor de cultivos leñosos puede utilizar, encontramos el Riego Deficitario Controlado (RDC). Consiste en determinar qué fases del cultivo son más sensibles y más resistentes a la falta de agua (estrés hídrico). Una vez identificadas estas fases, podemos gestionar el riego para asegurar el suministro de agua en las fases más sensibles, y disminuirlo durante los períodos menos sensibles. De esta forma, se mantiene la producción y disminuye el aporte de agua, lo que nos permite incrementar la productividad del agua aplicada. Mi investigación se centra en estudiar la fisiología de los cultivos y su respuesta ante el estrés hídrico, sentando las bases para poder establecer criterios de uso racional del RDC.

Un problema añadido a la optimización del uso del agua en la agricultura es la variabilidad que encontramos naturalmente en los campos. Esta variabilidad está fundamentalmente asociada a la heterogeneidad del suelo, aunque una distribución no uniforme del agua por el sistema de riego también puede aumentar esta variabilidad. La heterogeneidad produce que haya áreas de la superficie que reciben más agua de la necesaria y otras que permanecen en déficit. Este efecto es aún más limitante cuando se utilizan estrategias de riego deficitario. En estos casos, se reduce la aplicación de agua durante determinadas fases, lo que puede provocar el desarrollo de un estrés hídrico excesivo en algunas zonas de la parcela.

Imágenes térmicas para la gestión del riego

La consecuencia puede ser una pérdida importante de la producción. Conocer la variabilidad dentro de las parcelas y utilizar esa información como herramienta en la toma de decisiones del riego permite, a su vez, utilizar el agua de forma más eficiente. En la actualidad, desarrollo una línea de investigación que se centra en el uso de indicadores derivados de imágenes aéreas para conocer el estado hídrico de los cultivos de forma espacial, sobre toda la superficie. Estas imágenes están tomadas con distintos tipos de cámaras (térmicas, multiespectrales, hiperespectrales, RGB, etc) y nos aportan información sobre el estado de los cultivos.

Mi trabajo se centra principalmente en desarrollar indicadores y metodologías que permitan utilizar imágenes térmicas para la gestión del riego. Estas cámaras se instalan a bordo de aviones (avionetas o drones), que sobrevuelan toda la zona adquiriendo imágenes. Combinar la información adquirida sobre la fisiología de los cultivos con estas imágenes de alta resolución, permite avanzar en el conocimiento y desarrollar soluciones tecnológicas para la gestión eficiente del agua de riego a escala de parcela.

Para más información sobre mi línea de investigación, pueden visitar la página https://www.researchgate.net/profile/Victoria_Gonzalez-dugo