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CoFrut-Monitor investiga cómo monitorizar y predecir la incidencia de cotonet utilizando información obtenida por satélite

Estudio preliminar en unas parcelas de naranjos afectadas por cotonet (dos parcelas más al sur) y no afectadas (dos parcelas más al norte) y evaluación del Citrus Index (CI) para los satélites Planet (izquierda) y Sentinel-2.

El objetivo de CoFrut-Monitor es monitorizar y predecir la incidencia del insecto conocido como cotonet (Planococcus citri), causante de plagas en frutales, particularmente cítricos y caquis, de manera que los posibles tratamientos sean preventivos y dirigidos a los árboles o áreas dentro de cada parcela que realmente lo requieran. El proyecto, liderado por la investigadora de la Universitat de València Belén Franch Gras, pretende desarrollar e implementar nuevas soluciones de biocontrol integradas e innovadoras para reforzar la sostenibilidad de los cultivos a través de un enfoque multidisciplinar, mejorando la producción de frutas y reduciendo el impacto ambiental basado en el uso de la tecnología de la teledetección.

Una de las soluciones de biocontrol desarrolladas de forma preliminar es un Citrus Index (CI), que combina la información espectral de dos satélites (Planet y Sentinel-2) para determinar la incidencia de cotonet. Su aplicación sobre cuatro parcelas de naranjos de la misma edad y variedad situadas en Burriana (Castellón) ha mostrado una gran potencialidad que el equipo responsable del proyecto quiere explorar y reforzar a mayor escala. Estas nuevas herramientas de monitorización utilizan imágenes de satélite en el espectro óptico y térmico, así como datos climáticos. La información obtenida antes, durante y después de la incidencia de la plaga (ADD) se utilizará para diseñar indicadores útiles para la gestión del cultivo. Por un lado, el Indicador Temprano de Plaga (ITP) será capaz de anticipar la aparición de la plaga y predecir el efecto negativo sobre el cultivo. Por otro lado, el Indicador de Recuperación del Cultivo Posterior a la Plaga (IRPP) permitirá preparar el cultivo para una producción óptima en el futuro y un mejor estado vegetativo que permita aumentar la tolerancia a la incidencia de plagas. Además, será posible evaluar la estrategia de control de plagas. Combinando estos análisis e indicadores, se obtendrá un modelo general que explique la incidencia de la plaga a partir de información de satélite con métodos de Big Data e Inteligencia Artificial.

El cotonet (Planococcus citri) es un insecto de la familia Coccidae / Imagen: Vecteezy

Los resultados de este proyecto permitirán a los agricultores realizar tratamientos dirigidos de las plagas que redundarán en una optimización del proceso productivo. Esto mejorará la eficiencia en el uso de los insumos agrícolas e impulsará el uso de tecnologías digitales en el sector agroalimentario. Esto ayudará a hacer frente a las reticencias del sector agrario con respecto a las imágenes de satélite, que, en numerosas ocasiones, son vistas como herramientas básicas de control del cumplimiento de la normativa PAC (Política Agraria Común). Dado el dramático aumento de precio de los fertilizantes, CoFrut-Monitor puede ayudar a los agricultores a gestionar mejor las necesidades reales de sus parcelas y a dirigir mejor los tratamientos fungicidas o pesticidas. Todo ello manteniendo o mejorando su producción. Las aplicaciones propuestas por el proyecto pueden suponer un ahorro económico al agricultor y contribuir a una mayor sostenibilidad de las prácticas agrícolas.

CoFrut-Monitor puede tener un considerable impacto medioambiental, económico y social. En el primer aspecto, puede reducir la dependencia de los insumos de plaguicidas y la pérdida de biodiversidad en los cultivos de cítricos y caquis. A nivel económico, la investigación establecerá una metodología estandarizada y un protocolo de actuación usando tecnología de análisis de datos de teledetección, lo que permitirá reducir el número de tratamientos y la reducción del gasto económico de los mismos. En el campo social, se reducirá el impacto en la salud humana de los agroquímicos por la reducción en su uso. Todo ello repercutirá positivamente en la sociedad mediante un incremento de la calidad de vida de las personas y del entorno, contribuyendo al aumento de la seguridad alimentaria. Además, el impacto social puede alcanzar mayor relevancia desde la perspectiva que se abre para avanzar hacia un modelo productivo más ecológico que converge hacia el residuo cero, ya que puede generar nuevas oportunidades de empleo y riqueza en la zona

Las plagas de cotonet afectan a los árboles frutales, como los cítricos o el caqui / Imagen: spiagol56 en Pixabay

El presente proyecto está alineado con los Objetivos de Desarrollo Sostenible número 12 (“Producción y consumo sostenible”) y número 13 (“Acción por el clima”). Contribuye al desarrollo una estrategia de actuación frente a un problema cuya amplitud es mundial, abordándolo de una forma sostenible y con respeto al medioambiente. También se encuadra con el ODS número 2, dentro de la Estrategia “de la granja a la mesa”, para lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible.

Entrevista a Belén Franch Gras, investigadora principal del proyecto CoFrut-Monitor

¿Cuál es el objetivo principal de su investigación?

El objetivo de esta propuesta es desarrollar e implementar nuevas soluciones de biocontrol
integradas e innovadoras para reforzar la sostenibilidad de los cultivos a través de un enfoque multidisciplinar, mejorando la producción de frutas y reduciendo el impacto ambiental (reducción de pesticidas), basado en el uso de la tecnología de la teledetección para monitorizar y predecir la incidencia de cotonet en frutales, particularmente cítricos y caquis, de manera que los posibles tratamientos sean preventivos y dirigidos a los árboles o áreas dentro de cada parcela que realmente lo requieran.

¿Qué resultados ha obtenido hasta el momento y cómo cree que estos pueden contribuir al objetivo principal de su investigación?

En la Figura 1 se muestra un estudio preliminar sobre cuatro parcelas de naranjos de la misma edad y variedad situadas en Burriana (Castellón) donde las dos parcelas inferiores mostraban síntomas de afección de cotonet mientras que las dos más al norte no tenían ningún tipo de afección. Esto nos ha permitido el desarrollo preliminar de un Citrus Index (CI) que combina la información espectral de cada satélite (Planet a la izquierda y Sentinel-2 a la derecha) para determinar la incidencia de cotonet mostrando una gran potencialidad que queremos explorar y reforzar a mayor escala en el presente proyecto.

¿Qué metodología y tecnologías está utilizando en su investigación?

Desarrollo de nuevas herramientas de monitorización del cotonet en frutales antes, durante y después de la incidencia de la plaga a través de imágenes de satélite en el espectro óptico y térmico así como datos climáticos. En el óptico se utilizarán imágenes del satélite Sentinel-2 así como de sensores privados como Planet (de mayor resolución espacial). En el caso del térmico, se evaluará si esta tecnología puede ayudar a determinar los primeros síntomas de afección de la plaga ya que este espectro muestra los primeros síntomas de cualquier estrés antes que el espectro óptico. Además, se evaluarán en este caso los gradientes de temperatura entre el día y la noche. Para ello se descargarán las imágenes Sentinel-3 de la ESA y se aplicará el algoritmo Split Window para la obtención de la temperatura de superficie. Los datos climáticos que caracterizan cada estación se serán obtenidos del producto de reanálisis AgERA5 generado por el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF) dentro del programa Copernicus.
A partir del análisis ADD (Antes, Durante y Después de la plaga), se diseñará un Indicador
Temprano de Plaga (ITP) basado en datos de satélite capaz de anticipar la aparición de la plaga y predecir el efecto negativo sobre el cultivo, y un Indicador de Recuperación del Cultivo Posterior a la Plaga (IRPP). Este último indicador permitirá preparar el cultivo para una producción óptima en el futuro y un mejor estado vegetativo que pueda aumentar la tolerancia a la incidencia de plagas. Además, será posible evaluar la estrategia de control de plagas. Combinando estos análisis e indicadores, se obtendrá un modelo general que explique la incidencia de la plaga a partir de información de satélite. Este modelo se llevará a cabo con métodos de Big Data e Inteligencia Artificial.

¿En qué medida su investigación está contribuyendo al desarrollo de un sector agroalimentario más verde, sostenible y/o saludable? 

Los resultados de este proyecto permitirán a los agricultores realizar tratamientos dirigidos de las plagas que redundarán en una optimización del proceso productivo, mejorando la eficiencia en el uso de los insumos agrícolas e impulsando así el uso de tecnologías digitales en el sector agroalimentario, una de las líneas estratégicas del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica e Innovación y de AGROALNEXT. También permitirá reforzar la Línea 3 de AGROALNEXT, la cual consiste en la transición digital del sector agroalimentario. Debido a que nos coordinaremos con las principales asociaciones de agricultores de estos cultivos a nivel nacional, en particular, la Asociación Agraria de Jóvenes Agricultores (ASAJA), la Asociación Valenciana de Agricultores (AVA), la Asociación Española del Kaki y el Comité de Gestión de Cítricos (CGC), nuestra investigación promocionará la cooperación y coordinación científica, particularmente en innovación y desarrollo, entre las Comunidades Autónomas. Este proyecto además está relacionado con la Actuación 1.1 de AGROALNEXT al potenciar un protocolo de detección en un sistema integrado de control de plagas fomentando así la reducción de la contaminación y la dependencia de plaguicidas. Finalmente, cabe destacar que los productos satelitales derivados en este proyecto serán disponibles de forma abierta a la comunidad científica a través de plataformas como Github o Pangaea, fomentando así la política de Open Science.

¿En cuáles de los Objetivos de Desarrollo Sostenible se enmarca su proyecto?

El presente proyecto, está alineado con el ODS número 12 (“Producción y consumo sostenible”) y el ODS número 13 (“Acción por el clima”), contribuyendo al desarrollo de una estrategia de actuación frente a al problema planteado, abordándolo de forma sostenible y respetuosa con el medioambiente, cuya amplitud no se limita a nivel regional , sino que se trata de un problema que afecta al cultivo de los cítricos a escala mundial. También se encuadra con el ODS número 2, dentro de la Estrategia “de la granja a la mesa”, para lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible.

¿Qué desafíos ha encontrado en la implementación de sus resultados en el sector agroalimentario?

Las imágenes de satélite muchas veces son vistas desde el sector agrario con cierta reticencia ya que desde la UE las consideran como la base para la aplicación de la nueva PAC, es decir, como herramientas básicas de control del cumplimiento de la normativa. Sin embargo, hay que incidir en que esta tecnología también puede ayudar a mejorar las prácticas agrícolas. Dado el dramático aumento de precio de los fertilizantes, podemos ayudar a los agricultores a gestionar mejor las necesidades reales de sus parcelas, dirigir mejor los tratamientos fungicidas o pesticidas y todo ello manteniendo o mejorando su producción. Todo esto no solo supone un ahorro económico al agricultor, sino que también contribuye a una mayor sostenibilidad de las prácticas agrícolas.

¿Qué impactos sociales y económicos cree que puede tener la implementación de sus resultados en el sector agroalimentario?

El impacto del proyecto es clave tanto a nivel ambiental como económico y social. Las prácticas agrícolas actuales contribuyen a la degradación del medio ambiente, promoviendo el cambio climático. Por esta razón, existe una necesidad urgente de establecer sistemas agrícolas que reduzcan la dependencia de los insumos de plaguicidas y la pérdida de biodiversidad. El desafío de transformar completamente los sistemas de producción agrícola es aún mayor en el contexto de la globalización. El creciente movimiento de bienes y personas en un mundo más conectado e interdependiente ha aumentado exponencialmente la frecuencia de introducción de especies de plagas invasoras en la agricultura de la UE durante las últimas dos décadas. Las estrategias de MIP para plagas invasoras y emergentes aún no están bien desarrolladas y su manejo de pesticidas impacta negativamente en los programas de MIP preexistentes. CoFrut- Monitor, a través de una estrategia innovadora de DMIP, contribuirá a lograr la mayoría de estos ambiciosos desafíos en los cultivos de cítricos y caqui.
A nivel económico, el bajo margen de beneficio de los agricultores es un problema que, en ocasiones, lleva al abandono de los campos por falta de rentabilidad. Los resultados de este proyecto permitirán aumentar el beneficio económico de los agricultores, reduciendo gastos en productos fitosanitarios. Actualmente, las estrategias de biocontrol evaluadas para plagas detectadas recientemente en cultivos leñosos mediterráneos, como los cítricos y el caqui, están compuestas por enfoques individuales y generalizados, careciendo de una estrategia dirigida a los árboles afectados que permita actuar rápidamente ante los primeros síntomas. CoFrut-Monitor es un claro ejemplo de innovación, y establecerá una metodología estandarizada y un protocolo de actuación usando tecnología de análisis de datos de teledetección, lo que permitirá optimizar el número de tratamientos y reducir el gasto económico de los mismos.
A nivel social, cabe destacar que los métodos convencionales para el control de enfermedades en los cítricos y caquis dependen del uso de agroquímicos con el consiguiente impacto en la salud humana y el medio ambiente. Es necesario hacer esfuerzos para aumentar la producción de estos cultivos garantizando la seguridad alimentaria de manera sostenible. Los objetivos de este proyecto van encaminados a contribuir a la producción y consumo sostenible, al respeto del medio ambiente y a la amplitud global del problema. Todo ello repercutirá positivamente en la sociedad mediante un incremento de la calidad de vida de las personas y del entorno, contribuyendo al aumento de la seguridad alimentaria. Además, el agricultor verá incrementada la rentabilidad de la cosecha al disminuir los costes de cultivo lo que resultará en una mejora de su bienestar.
Desde el punto de vista de las personas que trabajan en el medio, es importante poder disfrutar de la oportunidad de hacerlo en un entorno más amigable, con un menor impacto de las sustancias tóxicas que se aplican normalmente para el control de cotonet. Este proyecto permitirá un mayor conocimiento y conciencia de los agricultores sobre los principios agroecológicos, lo que facilitará la difusión de sistemas de gestión preventivos y correctivos para la protección de las plantas y del medio ambiente. Además, la incorporación de nuevas tecnologías basadas en la teledetección al cultivo de cítricos y caqui abrirá caminos nuevos e innovadores para el futuro de la agroindustria. El impacto social puede alcanzar mayor relevancia desde la perspectiva que se abre para avanzar hacia un modelo productivo más ecológico que converge hacia el residuo cero, ya que puede generar nuevas oportunidades de empleo y riqueza en la zona.

¿Qué recomendaciones tiene para otros investigadores o actores del sector agroalimentario en cuanto a la implementación de sus resultados?

Es urgente impulsar la investigación que promueva la transición hacia un sistema de agricultura con un menor impacto ambiental. La teledetección puede jugar un papel fundamental para dirigir los tratamientos a las necesidades reales del cultivo. Como analogía, podemos citar el uso excesivo en épocas pasadas de los antibióticos para curar cualquier enfermedad, sin embargo, la medicina ha evolucionado hacia tratamientos más dirigidos a las necesidades del paciente. La agricultura debe realizar esa transformación en que se pase de tratamientos generalizados donde se suele optar por el exceso de plaguicidas hacia tratamientos inmediatos, en el momento que se comienzan a detectar los primeros síntomas, y localizados en los árboles que así lo requieran.