Introducción a la Agricultura por Ambientes

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Presentación realizada por el Ing. Gustavo Ariel Sznaider, en la jornada INTA Agrofutura 2010

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Introducción a la Agricultura por Ambientes

  1. 1. Introducción a la Agricultura por Ambientes Gustavo Ariel Sznaider Departamento de Métodos Cuantitativos y Sistemas de Información Facultad de Agronomía, UBA GeoAgris
  2. 2. Temario <ul><li>Heterogeneidad espacial y Agricultura por Ambientes </li></ul><ul><li>Detección de la heterogeneidad </li></ul><ul><li>Descripción de la heterogeneidad </li></ul><ul><li>Impacto sobre los modelos de decisión </li></ul><ul><li>Mejora de los modelos de decisión </li></ul>
  3. 3. Heterogeneidad Espacial Medano Suelo hidromórfico Sin Restricciones
  4. 4. Heterogeneidad de la Producción <ul><li>Heterogeneidad de la exportación </li></ul><ul><li>Heterogeneidad de la respuesta a insumos </li></ul>
  5. 5. Heterogeneidad DENTRO vs ENTRE LOTE 81 qq/ha 83 qq/ha 98 qq/ha 93 qq/ha DIFERENCIA MÁXIMA: 17 qq/ha Maíz 2008-2009 Vedia, Prov. Buenos Aires
  6. 6. Heterogeneidad DENTRO vs ENTRE LOTE
  7. 7. Heterogeneidad DENTRO vs ENTRE LOTE DIFERENCIA > 100 qq/ha
  8. 8. Dentro del lote vs entre regiones del país 98 qq/ha 90 qq/ha 70 qq/ha 75 qq/ha Maíz 2007-2008
  9. 9. DENTRO vs ENTRE LOTE vs ENTRE REGIONES Mayor Heterogeneidad dentro del lote que entre lotes de un mismo campo entre regiones del país
  10. 10. Agricultura de Precisión <ul><li>Detectar heterogeneidad </li></ul><ul><li>Delimitar ambientes </li></ul><ul><li>Aplicar manejos diferenciales por ambiente (automáticamente) </li></ul>
  11. 11. Agricultura por Ambientes Heterogeneidad del Terreno Heterogeneidad de la Producción Agricultura de Precisión Interés por la Agricultura Por Ambientes - márgenes económicos -sustentabilidad
  12. 12. Modelo actual de la Agricultura por Ambientes
  13. 13. Herramientas de Detección de Heterogeneidad 1. Medición del cultivo 2. Medición de las características del terreno Monitores de rendimiento Sensores espectrales remotos y terrestres Mediciones intensivas Topografía Electrocondutividad Mediciones puntuales Muestreo en grilla de nutrientes Mapas de Tosca Mapa de profunidad de napa
  14. 14. Monitor de Rendimiento Fuerza = Masa * Aceleración Impacto Fuerza Masa ? = Fuerza / Aceleración Flujo = Masa / hora
  15. 15. Validacion del Monitor
  16. 16. Filtrado de errores <ul><li>Corrección de errores </li></ul><ul><li>ancho de labor </li></ul><ul><li>datos extremos </li></ul><ul><li>calibración </li></ul><ul><li>diferencias entre cosechadoras </li></ul>
  17. 17. Validacion de Algoritmos Quitar 1000 datos al azar Datos de Rendimiento 1000 datos extraídos Datos de Rendimiento Remanente Filtrar Errores Datos de Rendimiento Remanentes y Filtrados Interpolar, Comparar y Estimar Diferencias Error Medio Absoluto Cuadrado medio del Error (RMSE)
  18. 18. Herramientas de Análisis de la Heterogeneidad 2005 2006 2004 Delimitación Alto Potencial Bajo Potencial
  19. 19. Técnicas de Delimitación de Ambientes A ojo Cluster Analysis Segmentación de imágenes Algoritmos de umbrales móviles Algoritmos evolutivos
  20. 20. Herramientas de Análisis y Validación Estadísticas de Rendimiento por Ambiente Variabilidad interAnual Estabilidad/Riesgo Variabilidad interCultivos Variabilidad dentro de cada Ambiente Predictibilidad
  21. 21. Variabilidad interanual
  22. 22. Estabilidad / Riesgo en cada ambiente 14 % 75 % 40 qq 15 qq
  23. 23. Heterogeneidad Espacial Pampa Arenosa
  24. 24. Heterogeneidad Espacial Pampa Ondulada
  25. 25. Heterogeneidad Espacial Pampa Serrana
  26. 26. Heterogeneidad Espacial Consistencia (Amplificación) Interacción Topografía- Heladas-Sequías Interacción micro/macro topografía - clima
  27. 27. Conclusiones <ul><li>Diferencia importante de rendimiento entre ambientes (intralote) </li></ul><ul><li>Herramientas que permiten </li></ul><ul><ul><li>Detectar, </li></ul></ul><ul><ul><li>Cuantificar </li></ul></ul><ul><ul><li>Determinar repetitividad de las diferencias / Predictibilidad </li></ul></ul><ul><li>Diferencias de estabilidad/riesgo entre ambientes </li></ul><ul><li>Implicancias de la Heterogeneidad sobre los modelos agronómicos y la toma de decisión </li></ul><ul><ul><li>Modelos de Fertilización </li></ul></ul><ul><ul><li>Densidad de Siembra </li></ul></ul><ul><ul><li>Genotipos </li></ul></ul><ul><ul><li>Manejo de plagas (hongos, maleza) </li></ul></ul>
  28. 28. Modelo de Reposición Fertilizante a Aplicar = Extracción de Cosecha P en SOJA
  29. 29. Modelo de Umbral Crítico
  30. 30. Modelos de Balance Objetivo de Rendimiento Nfertilizante = NRequeridoPorCultivo – Ninicial - Nmineralizado – Nresiduos + Npérdidas
  31. 31. Modelos de Respuesta Modelos de Simulación Textura , Profundidad (capacidad retención hídrica) Disponibilidad de H20 , N Rendimiento Cultivo
  32. 32. Balance de Carbono
  33. 33. BALANCE Carbono 2009/2010-MAIZ APORTE MINERALIZADO BALANCE
  34. 34. Efecto del aumento de N Nitrógeno
  35. 35. Efecto del N sobre la cant. de biomasa e Ind. Cosecha R. Alvarez,* H. S. Steinbach, S. M. Grigera, E. Cartier, G. Obregon, S. Torri, and R. García. 2004 Agronomy Journal La producción de biomasa responde al N más que el rendimiento TRIGO
  36. 36. Efecto del N sobre la cantidad de biomasa e Índice de Cosecha
  37. 37. Efecto del N sobre la cantidad de biomasa e Índice de Cosecha Nitrógeno
  38. 38. Conclusiones <ul><li>Agricultura de Precisión </li></ul><ul><li>detectar ambientes intralote </li></ul><ul><li>cuantificar las diferencias de productividad </li></ul><ul><li>Importante Heterogeneidad Espacial </li></ul><ul><li>Diferencias entre ambientes de: </li></ul><ul><li>rendimientos alcanzables </li></ul><ul><li>estabilidad/riesgo </li></ul><ul><li>Implicancias sobre modelos </li></ul><ul><li>fertilización (exportación, respuesta) </li></ul><ul><li>densidad </li></ul><ul><ul><ul><li>plagas, malezas </li></ul></ul></ul><ul><li>Impacto Balance de Carbono </li></ul><ul><li>Oportunidad de Agricultura por Ambientes </li></ul><ul><li>mejora en los márgenes y sustentabilidad </li></ul>
  39. 39. Herramientas para mejorar modelos de decisión Tecnología Agricultura de Precisión -Realizar manejos espacialmente variable de insumos (de forma automática) - Poner a prueba los modelos de decisión (Investigar)
  40. 40. Ensayos en condiciones de producción Ejemplo 2007-2008 Trigo 1900 has. de aplicaciòn variable N
  41. 41. Ensayos en condiciones de producción 30/10/2002 19/02/2006 22/02/2007
  42. 42. Ensayos en condiciones de producción Índice de la Vegetación 30/10/2002 19/02/2006 22/02/2007 CLUSTER ANALISYS alto bajo potencial Intermedio
  43. 43. Ensayos en condiciones de producción Lote: LC26 Rendimiento Posterior
  44. 44. Ensayos en condiciones de producción
  45. 45. Ensayos en condiciones de producción Resultados promedios de todos los lotes (sin heladas)
  46. 46. Ensayos en condiciones de producción 90 25
  47. 47. Ensayos en condiciones de producción 1.8 qq/ha 2.6 qq/ha 0.9 qq/ha 2.3 qq/ha
  48. 48. Ensayos en condiciones de producción 0.06 qq/ha 0.06 qq/ha 0.32 qq/ha 0.05 qq/ha
  49. 49. Ensayos en condiciones de producción Aumento Rendimiento Aplicación Variable Beneficio Económico Aplicación Variable U$S / ha
  50. 50. Ensayos en condiciones de producción <ul><li>Importante heterogeneidad intralote. </li></ul><ul><li>Rendimientos Relataivos: </li></ul><ul><li>Ambiente bajo potencial: 82% </li></ul><ul><li>Ambiente intermedio: 98% </li></ul><ul><li>Ambiente alto potencial: 120% </li></ul>Beneficios de la aplicación variable de N: 40 u$s/ha ambiente bajo potencial 8 u$s/ha ambiente alto potencial Considerando solo el rendimiento (sin heladas). Podrían existir beneficios en la calidad del grano y balance de Carbono (que no han sido analizados).
  51. 51. Ensayos en Franja Dosis A Dosis A Dosis B Dosis B
  52. 52. Ensayos en Franja Maíz Dosis SolMix 0 150 200 290
  53. 53. Ensayos en Franja
  54. 54. Ensayos en Franja
  55. 55. Conclusiones <ul><li>Agricultura de Precisión </li></ul><ul><li>detectar ambientes intralote </li></ul><ul><li>cuantificar las diferencias de productividad </li></ul><ul><li>Importante Heterogeneidad Espacial </li></ul><ul><li>Diferencias entre ambientes de: </li></ul><ul><li>rendimientos alcanzables </li></ul><ul><li>estabilidad/riesgo </li></ul><ul><li>Implicancias sobre modelos </li></ul><ul><li>fertilización (exportación, respuesta) </li></ul><ul><li>densidad </li></ul><ul><ul><ul><li>plagas, malezas </li></ul></ul></ul><ul><li>Oportunidad de Agricultura por Ambientes </li></ul><ul><li>mejora en los márgenes y sustentabilidad </li></ul><ul><li>Posibilidad de Poner a Prueba, Validar y mejorar los modelos </li></ul>
  56. 56. GCL Gestión de Calidad de las Labores Agrícolas El primer paso en la introducción de la agricultura de precisión en su empresa
  57. 57. Fundamentos Altos precios de insumos y productos Necesidad de eficiencia y efectividad en la aplicación/cosecha Datos generados por la maquinaria 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000
  58. 58. Oportunidad de aprovechar datos 56061,-34.40689149,-61.56737713,91.560000,0,2,0.000000,x,1,0.000000,0,36.864000,0.000000,11.000000 56146,-34.40682842,-61.56729637,91.280000,0,2,0.000000,x,1,5.180000,86,36.864000,0.000000,11.000000 56153,-34.40687992,-61.56719924,91.110000,0,2,0.000000,x,1,5.930000,148,36.864000,0.000000,11.000000 56160,-34.40697445,-61.56714492,91.490000,0,2,0.000000,x,1,6.090000,159,36.864000,0.000000,11.000000 56166,-34.40706630,-61.56710715,91.790000,0,2,0.000000,x,1,6.280000,164,36.864000,0.000000,11.000000 56172,-34.40715920,-61.56706884,92.040000,0,2,0.000000,x,1,6.270000,162,40.960000,0.000000,11.000000 Procesar y Analizar INPUT OUTPUT
  59. 59. Banda Horaria Trabajada
  60. 60. Gestión de Calidad de labores – Servicio 24-48 hs.
  61. 61. Velocidad/Flujo de Trabajo Monitor de Rinde Pérdidas de plataforma Velocidad máxima Pérdidas de cola Flujo máximo Inspección “inteligente” Índice de calidad Fn(velocidad, flujo)
  62. 62. Datos de tránsito
  63. 63. Trayectoria
  64. 64. Superficie
  65. 65. Superficie no aplicada
  66. 66. Dosis configurada
  67. 67. Dosis configurada
  68. 68. Dosificación Subaplicación Sobreaplicación Fechas de aplicación 17% del area mal aplicada (5% tolerancia) ‏ Temperatura, Humedad, Velocidad Viento
  69. 69. Informe lote x lote
  70. 70. Análisis comparativo entre campañas
  71. 71. Sistema GCL
  72. 72. Etapas Calibración y Configuración Procesamiento datos => Evaluación Informe lote x lote Análisis de Campaña Control de Campo
  73. 73. Planificación Reunión con todos los integrantes (contratistas, maquinistas, encargados) Definición conjunta de metas de calidad sub y sobre dosificación tolerable velocidad máxima flujo máximo Definición de premios (opcional) Verificación de logros
  74. 74. Flujo de la información
  75. 75. Flujo de la información Acceso On Line para administrador e inversores

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