La facultad de Ingeniería de la universidad cooperativa de Colombia campus Santa Marta desarrolló una plataforma de software que implementa una técnica de inteligencia artificial para el proceso de riego y fertilización de los cultivos de mango, el proyecto fue liderado por el profesor PhD Jose Fernando Noguera Polania en modalidad de estancia posdoctoral con apoyo del sector agrícola del departamento del cesar, del semillero DSE y un Joven Investigador.
Este proyecto surge de la necesidad de incorporar innovaciones en el proceso de nutrición en cultivos agrícolas en el país y brindarle la posibilidad al agricultor de utilizar tecnologías relacionadas con la agricultura de precisión, asequibles y adaptadas a las necesidades específicas locales, a continuación, se describen los siguientes antecedentes relacionados con el contexto de la problemática y necesidad del usuario que se proyecta atender:
-Retos en la eficiencia y sostenibilidad del proceso productivo del mango en sus componentes de riego y fertilización: dentro de los diferentes factores técnicos que afectan la eficiencia y la sostenibilidad de la producción del mango en Colombia, se identifica el manejo adecuado del recurso suelo y agua. Las plantas requieren agua y nutrientes para sus diferentes procesos fisiológicos, condicionando directamente el crecimiento y desarrollo del cultivo. En el actual escenario, la dosis de fertilizantes, así como el tiempo y frecuencia de aplicación de riego, es determinada sin tener en cuenta las condiciones agro-climatológicas y las necesidades nutricionales e hídricas reales de las plantas, por lo que se podría estar regando y fertilizando en exceso o de manera deficiente, lo que afecta no solo la productividad del cultivo y la calidad del producto final, sino también el consumo de recursos y materias primas. Por tal razón, es necesario contar con sistemas de diagnóstico de las necesidades nutricionales e hídricas reales de la planta que permitan conocer con precisión la cantidad, momento y ubicación adecuada de nutrientes y agua. La fusión de estos sistemas de medición con las tecnologías de la información y las telecomunicaciones (TIC), permitirá acceder a la información del estado hídrico y nutricional del cultivo en tiempo real y desde cualquier lugar. La utilización de estos sistemas permitiría mejorar la eficiencia en el suministro de agua y nutrimentos al cultivo, la reducción en el consumo de energía, además de un menor impacto ambiental por uso irracional de los recursos medioambientales.
-Debilidades en la competitividad del cultivo del mango en el departamento del Cesar: la producción de mango en el departamento del Cesar, escenario de contexto del presente proyecto, se desarrolla con métodos de producción tradicional, con una mínima aplicación de técnicas modernas de cultivo, dentro de ellas el uso de prácticas como el riego, la fertilización inteligente y el uso de soluciones basadas en Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) que soporten el proceso de toma de decisiones técnicas. Este punto tiene relevancia si se tiene en cuenta que el adecuado suministro de riego y nutrición, determina el desempeño de variables claves como la productividad del cultivo, que en el caso del departamento del Cesar es apenas de 10 ton/Ha, mientras que en el departamento líder es de 18,3 ton/Ha (Tolima), lo que determina la existencia de una brecha productiva de al menos 8,3 ton/ha. De igual forma, el rezago en el manejo tecnificado de la nutrición y el riego también determina la existencia de falencias en aspectos como la calidad del producto (referido a la obtención de frutos con dimensiones y condiciones sanitarias ajustadas al estándar del mercado) y la estacionalidad de la oferta (referido a la concentración de la producción en unos pocos meses del año). El efecto combinado de estas debilidades limita la valoración y competitividad de la oferta local.
-Oportunidades comerciales del cultivo de mango en el departamento del Cesar: el cultivo de mango hace parte de los 7 productos hortofrutícolas priorizadas en la política pública del país, en atención a las oportunidades comerciales proyectadas en el mercado nacional e internacional. En relación con el mercado internacional, el mango es la quinta fruta a nivel mundial con mayor volumen importado. En el 2015 el mundo su consumo se proyectó en 43 millones de toneladas, mostrando un crecimiento del 16% mayor al consumo promedio de los últimos cinco años (MICT, 2013). Esta dinámica positiva, también se identifica en el mercado interno, en donde el consumo percapita de 3,2 kg por persona en 2007 a 3,8 por persona en 2015. Frente a este escenario, el país y el departamento del Cesar cuentan con importantes ventajas para atender esta dinámica de la demanda, teniendo en cuenta aspectos como la disponibilidad de una oferta de recursos medioambientales adecuada para la producción intensiva y a gran escala, la cercanía geográfica y la disponibilidad de una infraestructura vial que facilita el acceso a puertos de embarque. En este sentido, el Programa Colombia Productiva plantea como retos de largo plazo sectoriales para la cadena productiva del mango, el logro de las siguientes metas estratégicas al año 2030: (1) alcanzar una cuota sobre el comercio mundial de fresco del 10%, ampliando el empleo directo de hasta 22.509 personas con 26,053 hectáreas, con ello posicionarse entre los ocho primeros exportadores mundiales de forma sostenida, vinculando a los pequeños productores y (2) promocionar consumo interno de mango con un incremento del 24% (hasta alcanzar 220.840 Tn.) en 2030 respecto a 2011 (Plan de Negocios Mango, Colombia Productiva, 2013; en https://www.colombiaproductiva.com/ptp-capacita/publicaciones/sectoriales/publicaciones-frutas-y-sus-derivados/plan-de-negocios-de-mango-2013). Por su parte, en el departamento del Cesar se identifican al menos 132.000 hectáreas con altas aptitudes para sembrar mango, según el Sistema para la Planificación Rural Agropecuaria (SIPRA, 2019; En: https://sipra.upra.gov.co/). Durante el año 2019 el departamento alcanzó la siembra de 1.846 hectáreas de cultivo, que resultan limitadas frente al potencial de hectáreas aptas, sin embargo, este sector viene presentando una de las mejores dinámicas de crecimiento sectorial con una tasa promedio de más del 100 % en los últimos cuatro años (https://elpilon.com.co/en-el-cesar-existen-2-000-hectareas-de-mango/).
En medio de este escenario alentador, toma relevancia la modernización e incorporación de soluciones en tecnologías de nutrición y riego que en conjunto con otros factores del paquete tecnológico permitan resolver las brechas en productividad y competitividad que presenta el sector y el territorio, en este sentido se desarrolló una investigación en modalidad de estancia posdoctoral, financiada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología (Minciencias) Convocatoria 917 de 2022, liderada por el Coordinador de investigación de la facultad de ingeniería Campus Santa Marta, PhD. Jose Fernando Noguera Polania, el Ingeniero Agrónomo y Magíster en Administración el señor Pablo Cesar Guevara Barbosa con la empresa Ecomonte Colombia SAS, y el Ingeniero Magister y Especialista en IoT Javier Medina con la empresa Colbits SAS, con participación del egresado del programa de ingeniería Electrónica Ing. Aldo de Jesus Daconte Blanco en calidad de Joven Investigador y el apoyo de los semilleristas Jose Moreu, Camilo Linero y Ronald Múnera del semillero de diseño de sistemas electrónicos (DSE). Se implementó una nueva tecnología de producto consistente en el desarrollo de una plataforma de hardware y software basada en ingeniería nacional orientada a la optimización del proceso de fertilización y riego de cultivos, con funcionalidades superiores en el proceso de diagnóstico, pronóstico y automatización de operaciones de campo. Para tal efecto, se desarrolló la fase piloto de implementación y validación de la solución en condiciones de cultivos comerciales de mango en el departamento del Cesar, cuyas condiciones particulares fueron seleccionadas como ambiente operacional para el desarrollo de pruebas y demostraciones del prototipo funcional, por resultar representativas de las oportunidades del mercado y retos técnicos asociados al desarrollo de la solución.
La revisión de la oferta comercial de otras soluciones de automatización de fertilización y riego disponibles en el mercado nacional e internacional permitió identificar una serie de valores agregados con el proyecto, los cuales consideran los siguientes atributos o valores agregados para el sector: (1) fertiliza y riega de acuerdo a los requerimientos reales del predio, (2) con funciones de optimización basadas en inteligencia artificial, (3) se puede controlar y programar de forma remota, (4) menor costo y (5) soporte e ingeniería de base local.
Si bien el prototipo funcional continúa siendo validado a partir del desarrollo de un piloto en un cultivo de mango, dada la importancia comercial de este cultivo en el contexto actual, el modelo tendría el potencial de aplicarse a cualquier otro tipo de cultivo agrícola que utilice riego tecnificado. Por ello, el objetivo futuro consistirá en transferir esta tecnología a un mercado diverso, desde el segmento agrícola hasta espacios urbanos con riego automatizado que usan agua potable para regar pasto y ornamentales.