Optifrutal

Desarrollo de modelos predictivos de plagas

OPTIFRUTAL

Desarrollo de modelos predictivos de plagas basado en IA a partir del Big Data existente en el sector agrícola citricultor y en los centros de experimentación del IFAPA.

Optifrutal es un Grupo Operativo constituido por Asociafruit, EC2CE, FOASAT y el IFAPA, que pretende, mediante la aplicación de modelos predictivos de Inteligencia Artificial, mejorar los resultados económicos y la competitividad de las explotaciones de cítricos en Andalucía, a través de la creación de un mapa de riesgos de plagas en las variedades citrícolas objeto de este proyecto, con predicciones de evolución de las plagas a semanas vista.

Descripción de la idea del proyecto a ejecutar por el grupo operativo autonómico

El proyecto propuesto plantea el desarrollo de una herramienta que, en el actual contexto de tecnificación del sector agrario, mejore la producción y la calidad de las explotaciones de cítricos, y optimice la gestión de las mismas para maximizar los resultados y conseguir, además, una agricultura más sostenible minimizando el uso de fitosanitarios.

Para ello se van a desarrollar modelos predictivos numéricos a partir de los datos provenientes de las propias explotaciones agrícolas y de las condiciones externas que igualmente se monitorean, los cuales permitirán adoptar decisiones con suficiente anticipación para el tratamiento de plagas, incrementando la competitividad y la sostenibilidad del producto.

El problema

La competitividad del sector frutícola se ve afectada por áreas productivas exteriores, fundamentalmente Brasil, y potencialmente por nuevas áreas productivas en China y en menor medida en otros países como Argentina, Marruecos, Turquía… Éstas nuevas áreas presentan, por razones obvias, unos costes productivos mucho menores, con especial incidencia en cultivos muy intensivos en mano de obra directa, como son la fruta de hueso y los cítricos. A su vez, cabe añadir la actual tendencia hacia la globalización de los mercados, que provoca la desprotección de nuestra producción.

El sector frutícola en Andalucía tiene una vital importancia dentro del propio sector agrícola. Las características de los cultivos, desarrollados en su mayor parte de manera extensiva, hacen que sean de una gran influencia económica/social en las zonas rurales donde se desarrollan. Entre todas las frutas producidas en Andalucía tienen un papel muy relevante los cítricos. Según los números publicados por la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Social, para 2019 se estima una superficie total citrícola –naranjas, mandarinas, limones y pomelos- de unas 83.000 Has, repartidas por todas las provincias que conforman nuestra región, pero sobre todo en Málaga, Córdoba, Huelva y Sevilla. Puede fácilmente intuirse  que el impacto económico y social de ambos es enorme.

Como hemos avanzado, la competencia a nivel internacional crece, sobre todo procedente de países con unos costes laborales mucho menores y de la mano de la liberalización del comercio internacional y la disminución de las barreras arancelarias. Incidir sobre esta tendencia es prácticamente imposible, y la adaptación a esta nueva coyuntura debe proceder del incremento de las productividades y calidades de nuestra producción, consiguiendo una imagen diferenciada.

Es en este punto donde las nuevas tecnologías deben jugar un papel de vital importancia. Que el sector las adopte de manera funcional implicaría una mejora en los actuales sistemas de producción, contribuyendo a la eficiencia económica y por supuesto, con la correcta utilización de los recursos, medioambiental. La optimización de la productividad y calidad, minimizando insumos y facilitando la toma de decisiones en las plantaciones citrícolas es algo muy asociado a la producción agrícola sostenible.

Pero no sólo la actual coyuntura del comercio internacional exige una correcta adaptación de nuestro sector frutícola. El cambio climático asociado al calentamiento global es hoy día una realidad innegable avalada por multitud de evidencias científicas, y la lucha frente a sus efectos perjudiciales un objetivo prioritario para la Organización de las Naciones Unidas. En efecto, el “Acuerdo de París” aprobado recientemente en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático reconoce la necesidad de una respuesta progresiva y eficaz a la amenaza apremiante que supone el cambio climático, siempre sobre la base de los mejores conocimientos científicos disponibles. Para el caso concreto de España, se ha previsto un incremento generalizado de las temperaturas, un descenso de las precipitaciones y una mayor probabilidad de ocurrencia de fenómenos meteorológicos extremos -olas de calor, periodos de sequía, lluvias torrenciales,…-. Lógicamente, dichos cambios en las variables climáticas ejercerán una marcada influencia en la productividad y sostenibilidad de los ambientes agrícolas de nuestro país, en muchas ocasiones con efectos perjudiciales que se traducirán en pérdidas económicas derivadas de la reducción de los rendimientos, reducción de la calidad de los productos y, en definitiva, pérdida de rentabilidad de las explotaciones agrarias. Los cítricos se ven afectados, en su producción, por condicionantes climáticos que se pueden paliar o aprovechar mediante una gestión adecuada de las plantaciones, pues las variables críticas que determinan la productividad -calibre, número de piezas por árbol, limpieza de las piezas, calidad organoléptica, color, etc.- dependen de factores como la climatología en cuajado, post cuajado, y de verano, y el efecto de las plagas más significativas, que determinarán la limpieza del fruto.

 

Existen, por tanto, condicionantes fitosanitarios para el cultivo citrícola que afectan directamente a la productividad y la sostenibilidad del sector en Andalucía, y que pueden ser mitigados mediante una adecuada gestión activa del cultivo soportada por modelos predictivos que ayuden a optimizar su manejo. Además, disponer de dichos modelos permitirá perfeccionar la aplicación de tratamientos de forma activa y no reactiva, minimizando las técnicas nocivas para el medio ambiente.   Los modelos predictivos definen un modo de actuación que minimiza su impacto de forma sostenible.

 

Colaboran

Asociafruit es la Asociación de Productores/Exportadores de Frutas y Hortalizas de Andalucía. Se organiza en distintos sectores, en función de los productos que cultivan/comercializan sus empresas asociadas. Dos de ellos, tal vez los más importantes, son el Sector de Cítricos y el Sector de Fruta de Hueso, que engloban prácticamente el 90% de los cítricos y fruta de hueso que se produce en la Vega del Guadalquivir. Canaliza los intereses comunes de sus empresas asociadas y las representa como sector ante organismos y administración. En este caso en concreto, sirve de herramienta para gestionar una demanda prioritaria de las empresas, como es la gestión y coordinación del proyecto de innovación citado. Además, al tener contacto diario con las empresas del sector, se convierte en un perfecto vehículo para la difusión de los resultados obtenidos.

foasat

S.A.T. Fomento Agrícola Andaluz. La empresa con sede en Peñaflor (Sevilla), fue constituida en 1980 con objeto de producir y comercializar productos hortofrutícolas. En estos años de andadura ha conseguido consolidarse como una de las principales empresas productoras/comercializadoras de frutas de hueso -principalmente melocotón, nectarina y ciruela-, productos caracterizados por su precocidad en nuestras zonas de producción, y cítricos -sobre todo naranja, pomelo y clementina- en el Valle del Guadalquivir.

logo-ec2ce

Easytosee Agtech S.L. (ec2ce) es una Pyme Innovadora, reconocida como tal por el Ministerio de Economía y Competitividad. La compañía se constituyó en enero de 2014 y su objeto es el desarrollo y comercialización de herramientas de optimización y toma de decisiones en Agricultura basadas en el uso del “Big Data” y de sistemas de Inteligencia Artificial. Nuestra tecnología se basa en el desarrollo de modelos predictivos numéricos y en su combinación con procesos de optimización que lleven a toma de decisiones automáticas. ec2ce se estructura en torno a productos basados en tecnología de inteligencia artificial propia dirigidos a la optimización de toda la cadena de valor, con una estrategia estructurada y que nos ha llevado ya a comercializar productos en algunas de nuestras líneas mientras en otras estamos validando el producto con clientes, consolidando una cartera creciente en España, Portugal, Argentina, Perú y Chile.

ec2ce está considerada entre las diez compañías más innovadoras por implementar soluciones de inteligencia artificial en el sector agrario por reconocidas consultoras americanas (CB Insight s, The Better Food Ventures, y Marketandmarkets). Este hecho, junto con el reconocimiento a la excelencia que supone el participar en numerosos proyectos de I+D en programas como Interconecta CDTI, Mineco Retos, Mineco Neotec, H2020, y Corporación Tecnológica de Andalucía, proyectos en los que se colabora con otras empresas, centros de investigación y universidades, y que demuestran la capacidad técnica y de trabajo conjunto empresa/universidad optimizando la transferencia tecnológica ya que son proyectos que concluyen en productos comercializables.

El papel que desempeña ec2ce en el proyecto consiste en desarrollar herramientas de optimización basadas en modelos predictivos que permitirán predecir la evolución de la plagas más críticas en el sector de los cítricos en Andalucía.

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IFAPA, Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaría y de la Producción Ecológica es una Agencia Administrativa adscrita a la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural de la Junta de Andalucía, creado por la Ley 1/2003, de 10 de abril y regulado por esta Ley y por sus Estatutos. Dentro de los objetivos propios, determinados en la Ley 1/2003, de 10 de abril, de su creación, se encuentran los de contribuir a la modernización de los sectores agrario, pesquero y alimentario de Andalucía, y a la mejora de su competitividad a través de la investigación, la innovación, la transferencia de tecnología y la formación de agricultores, pescadores, técnicos y trabajadores de estos sectores.

Resumen de resultados

“Optifrutal“ es un Grupo Operativo presentado por Asociafruit en el año 2016 al amparo de la Orden de 28 de julio de 2016 por la que se aprueban las bases reguladoras para la concesión de subvenciones dirigidas a la creación y funcionamiento de los Grupos Operativos de la Asociación Europea de Innovación. El objetivo de los Grupos Operativos es reunir en torno a una idea innovadora a actores de distintos perfiles, tales como agricultores, industrias agroalimentarias o forestales, centros públicos o privados de I+D+i o de formación y asesoramiento, centros tecnológicos o instituciones sin fines de lucro, entre otros, para conseguir su aplicación al objeto de resolver un problema o aprovechar una oportunidad, con el enfoque de acción conjunta y multisectorial.

En este contexto Asociafruit, junto a la empresa ec2ce, han estado trabajando en un proyecto innovador -OPTIFRUTAL- que puede aportar valor añadido al sector y minimizar el impacto medio ambiental de las labores agrícolas. Básicamente consiste en desarrollar modelos predictivos de plagas basados en inteligencia artificial a partir del Big Data existente en el sector y en los centros de experimentación de Ifapa, poniendo en valor la información de monitorización de plagas recogida durante años, para realizar previsiones, mediante la implementación de dichos modelos en los cultivos citrícolas de Andalucía, que ayuden a la toma de decisiones relacionadas con la explotación y la gestión integrada de plagas que aumenten la sostenibilidad del sector. Este trabajo, hasta ahora no realizado en el sector citrícola de Andalucía, está orientado a la mejora de la competitivdad y la economía del sector frutícola andaluz.

Tras presentarlo al sector e IFAPA, se constituye Optifrutal con cuatro miembros: Asociafruit, Asociación Sectorial; ec2ce, empresa puntera en el sector tecnológico de desarrollo de modelos predictivos en agricultura; FOASAT, Empresa del sector agrícola e IFAPA, Intituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera de Andalucía.

Todas la tareas han ido encaminadas a dos objetivos principales:

  1. La aplicación de un modelo predictivo de plagas en cítricos, centrados en dos de las plagas más importantes del cultivo, la mosca de la fruta y el piojo rojo, con el fin de desarrollar un sistema experto predictivo que ayude a prever la evolución de dichas plagas. El objetivo final es aportar una herramienta que mejore la operativa y la gestión de recursos por parte de los técnicos y agricultores, que ayude en la toma de decisiones para minimizar el uso de fitosanitarios y aumentar la eficiencia del control integrado.
  2. El desarrollo de un análisis agronómico para evaluar la influencia de las temperaturas y precipitación en la producción, calidad de fruta y momento óptimo de recolección de dos variedades del grupo Navel, de recolección temprana y de media estación, bajo las condiciones del Valle del Guadalquivir, durante tres campañas consecutivas desde 2017 a 2020.

Los resultados del modelado matemático a partir de los datos históricos de monitorización de plagas han sido razonablemente positivos, a pesar de la escasa representatividad de los datos históricos para el entrenamiento de los modelos, y se han establecido las bases técnicas para poder escalar esta aplicación en un escenario en el que se parta de una mayor cantidad de datos históricos de monitoreo, e igualmente poder ser aplicado el modelado matemático a la productividad óptima, partiendo de datos relacionados con este parámetro.

Podemos ver cómo entre los resultados más interesantes el modelo arroja una fiablidad en el primer horizonte predictivo del 60% para el piojo rojo, y del 77% para la mosca de la fruta.  Estos porcentajes deben de aumentar de forma ostensible, una vez se utilicen datos de un mayor número de fuentes provenientes del propio sector, y con un protocolo ya mejorado en base a las experiencias obtenidas gracias a este proyecto.

Por otro lado, el estudio del comportamiento de productividad de las variedades objeto de análisis ha sido muy interesante y ha arrojado conclusiones de alto valor para el sector.  Entre otros, la importancia de la temperatura y precipitación en el comportamiento agronómico, y en cómo influye en el índice de color de algunas variedades, retrasando su coloración externa y, por tanto, la recolección de los frutos, y sin embargo de forma distinta en otras. Además, se ha visto cómo los aspectos climáticos condicionaron la calidad organoléptica del zumo.

De cara a reducir las influencias climáticas, se ha observado que el empleo de ciertas técnicas de cultivo eficientes aumentan la calidad y producción final de los cítricos.

Todas las fases del proyecto han sido cofinanciadas a través de los Fondos Europeos para el Desarrollo Rural, con la participación de la Junta de Andalucía mediante la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Sostenible, así como el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.

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