Los métodos de protección de vegetal han ido evolucionando a lo largo de la historia de la agricultura. En la actualidad los ciudadanos muestran preocupación por la seguridad alimentaria y los impactos sobre el medio ambiente, lo que está obligando a un cambio en los enfoques y estrategias en Sanidad Vegetal. Aspectos como el Agroecosistema, Agtech y la figura del Asesor serán claves en los nuevos retos y oportunidades en la protección de cultivos. 

Introducción

Desde el inicio de la agricultura, los productores han tenido que contrarrestar los efectos que otros seres vivos han producido en sus cultivos para garantizar cosechas en cantidad y calidad. La protección de los cultivos ha estado encaminada a minimizar estos efectos, principalmente, de la competencia de otras plantas distintas al cultivo (arvenses), los efectos de los fitófagos (artrópodos) y de las enfermedades (nematodos, hongos, bacterias y virus).

Los métodos de protección de cultivos han ido evolucionando a lo largo de la historia de la agricultura. La utilización de las primeras sustancias químicas para la protección vegetal las podemos encontrar en referencias a Los Sumerios que en 2.500 AC ya utilizaban compuestos de azufre para controlar insectos y ácaros. La protección de cultivos anterior a la década de 1940 se realizaba mayoritariamente mediante prácticas culturales y mecánicas. Durante la última revolución agrícola (revolución verde) muchos aspectos de la producción vegetal fueron impulsados (mejora vegetal, ciencia agronómica, mecanización agrícola, nutrición de cultivos), en el caso de la sanidad vegetal se caracterizó por una gran desarrollo del control químico, con la utilización de mejores equipos y técnicas de aplicación, junto con el aumento de especialistas en la materia.

La gran demanda de la utilización de productos para la protección de las plantas (Plant Proteccion Product, PPP) ha ido acompañada por una creciente legislación, fundamentada en conseguir seguridad alimentaria y del medio ambiente, proporcionar alimentos en cantidad, calidad e inocuidad. El marco regulatorio es extenso y muy riguroso, pero podemos destacar estas tres normas en la Unión Europea:

- Reglamento 396/2005, que se refiere a los niveles máximos de residuos, proporciona un alto nivel de protección a los consumidores y facilita el funcionamiento del mercado interior.

- Directiva 2009/128/CE, relativa al uso sostenible de los fitosanitarios. El objetivo es reducir el impacto de los fitosanitarios en la salud humana y el medio ambiente, introduciendo la gestión integrada de plagas (GIP).

- Reglamento 1107/2009 se refiere a la comercialización de productos fitosanitarios. Garantiza que la industria demuestre que los productos comercializados no tienen ningún efecto nocivo sobre la salud humana o animal o ningún efecto inaceptable sobre el medio ambiente.

Desde una visión actual, sería fácil por mi parte realizar una crítica a la producción y protección vegetal pasada, que nos ha llevado a la situación de bienestar de que hoy disponemos en cuanto a disponibilidad de alimentos, pero debido a mi dedicación profesional y lo que he percibido directa o indirectamente de las posibilidades y medios de producción de unas generaciones atrás, no voy a caer en la tentación. Sí que intento ser consecuente con el conocimiento y las herramientas que nos están ofreciendo hoy en día la ciencia y tecnología. No debemos olvidar que el análisis retrospectivo que realizamos actualmente nos lo harán muy pronto una o dos generaciones futuras, mucho más exhaustivo debido a la mayor disponibilidad de conocimiento científico y tecnológico. Lo que se nos está exigiendo actualmente (producir más con menos) lo lleva realizando el sector de la protección de cultivos desde hace mucho tiempo: mantener la eficiencia con una reducción en la cantidad de producto que se tiene que aplicar (disminución del 95% en el periodo 1950-2000). Esto no ha sido fruto del aumento de la toxicidad, desde los años 50 a la actualidad se ha reducido la toxicidad media de los PPP en un 40% (1).

En la actualidad los ciudadanos muestran preocupación por la seguridad alimentaria y los impactos sobre el medio ambiente, lo que está obligando a plantear el cambio de status quo de la producción de alimentos en general y la protección de cultivos en particular. Esto va a llevar a nuevos enfoques y estrategias en la protección vegetal, junto a nuevas herramientas que van a prosperar. Algunos de los cambios sustanciales que considero que pueden tener mayor impacto son los que se abordan a continuación.

Agroecosistema: interacción en la biocenosis

Posiblemente uno de los enfoques que más está impactando y que más afectará en el futuro será reconocer la complejidad de los agroecosistemas y la biodiversidad como aliada en la protección de los cultivos. Pronto será extraño ver sistemas de gestión en los que todo lo que no sea cultivo sobra, y se buscarán sistemas de producción biodiversos en los que se mantengan equilibrios que sustenten la producción.

Dentro del agroecosistema el encuadre agroecológico está cobrando cada día más fuerza en la protección vegetal, destacando la visión holística de las relaciones entre los diferentes organismos que entran en juego en nuestra parcela/unidad productiva. El estudio y conocimiento de las relaciones intraespecíficas e interespecíficas está llevando al desarrollo de nuevas estrategias de control fitosanitario.

Fitófagos 

Relaciones interespecíficas (entre especies diferentes) 

Agtech: digitalización, big data y analítica avanzada, tratamientos automatizados

La aplicación de las tecnologías de la información modernas es una realidad, proporcionan, procesan y analizan datos de múltiples fuentes para una mejor toma de decisiones y operaciones en la gestión de protección de cultivos. Se espera que el desarrollo de estas tecnologías contribuya a reducir significativamente los riesgos asociados con la aplicación de PPP sintéticos, mejorando y optimizando el momento de aplicación y disminuyendo la superficie tratada.

Digitalización

La digitalización impactará en gran medida en las próximas décadas en la protección de cultivos. El registro de datos de forma digital ayudará a conocer mejor lo que ha pasado, está pasando y pasará en el agroecosistema. Son muchos los dispositivos que de forma automática (máquinas/hardware) o mediante la digitalización por personas nos proporcionan datos de la parte abiótica o biótica de nuestro sistema de cultivo. En la figura 1 podemos apreciar una clasificación de la adquisición de datos disponibles.

Esta adquisición de datos nos permitirá conocer mejor la influencia da la parte abiótica en relación a la protección de cultivos. La caracterización de zonas tiene influencia en las estrategias de sanidad vegetal al implementar: tipologías de suelos (contenido de materia orgánica, estructura, textura...), zonificación topográfica según altitud y orientación, datos agroclimáticos con la localización de zonas micro-climáticas. Sensores climáticos, LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) y sensores conductividad eléctrica embarcados en vehículos con GPS nos permitirán caracterizar la variabilidad intraparcelaria.

Otro tipo de sensores nos permitirá conocer la parte biótica y su evolución en el agroecosistema, sensores radiométricos (RGB, multiespectral, hiperespectral y térmico) permiten mediante indicadores estimar el estado sanitario global, su evolución, así como zonificar las parcelas.

El control de arvenses puede que sea donde se ha utilizado la sensorización de forma exitosa en una época más temprana. Mediante sensores de infrarrojo o cámaras de visión permite diferenciar las plantas del suelo y realizar un tratamiento selectivo en postemergencia de la arvense.

Para el seguimiento de determinados fitófagos se están utilizando sensores que permiten realizar un conteo de insectos (atracción con feromonas) de manera remota y automatizada. Estos sensores usualmente están conectados a un datalogger que envía la información mediante comunicación inalámbrica.

En el seguimiento de fitopatógenos puede ser que la sensorística esté más rezagada, pero existen líneas de investigación y prototipado muy interesantes. Se trabaja en sistemas "olfativos" (artificial nose sytem) equipados con sensores que identifican compuestos volátiles desprendidos por las plantas enfermas (3).

Por ultimo comentar en este apartado, que los sensores de rendimiento son esenciales para evaluar las estrategias y actuaciones realizadas. La manera de cuantificar y comparar la eficacia de nuestro acierto o error en la protección de cultivos es tener información de mapas de rendimiento, algo que es bastante usual en cosechadoras de cultivos extensivos. En este ámbito se deberá avanzar en otros tipos de cultivos como los leñosos y hortícolas, para poder tener datos de rendimiento (cantidad y calidad) geolocalizados.

Big data y Analítica avanzada

Toda la disponibilidad de datos que le están llegando a los agricultores y gestores requiere un nuevo enfoque para su fácil uso y aprovechamiento. Dada la rapidez con la que está creciendo en la disponibilidad de datos digitales, nos podemos encontrar cada vez con más frecuencia con la situación de diluvio de datos (data deluge). La organización en dataset (entendido como conjunto de datos no gestionables por sistemas informáticos convencionales), data warehouse y date lake permitirá su explotación y análisis. En este escenario se hace necesario la colaboración con empresas especialistas en el impulso de la toma de decisiones basadas en datos. La simple estructuración y ordenación de las distintas fuentes de datos originados en los sistemas de cultivo puede ayudar a tomar mejores decisiones en el manejo fitosanitario.

El siglo XXI estará dominado por los algoritmos., entendiendo este no como un cálculo concreto, sino como el método que se realiza en diferentes fases o pasos para realizar cálculos, resolver problemas y, sobre todo, tomar mejores decisiones. Una de las grandes palancas que está moviendo el desarrollo de los algoritmos es la rama de las matemáticas que ha permitido tratar problemas complejos de la realidad: la estadística (movernos en términos de probabilidad).

La interacción sincrónica entre el hospedante, el patógeno y el ambiente gobierna el desarrollo de la enfermedad (fig.2). El triángulo epidémico alcanza otras dimensiones cuando incorporamos el manejo agronómico y las interacciones bióticas.

Mediante modelos matemáticos y estadísticos, podemos representar lo que sucede en los cultivos frente a distintos patógenos y en distintas condiciones ambientales. El ambiente (condiciones micro-climáticas) influye directamente en el desarrollo tanto del cultivo como de los patógenos y demás partes bióticas. Los algoritmos de simulación de crecimiento del cultivo nos permiten anticipar los estados fenológicos más susceptibles a determinados patógenos.

Existen cada vez más modelos que consideran cuándo existen las condiciones adecuadas para que se desarrolle un determinado fitopatógenos. Un ejemplo es ZWIPERO (4), uno de los modelos matemáticos más complejos publicados para mildiu. Este modelo basado en la climatología (temperatura, humedad relativa, humedad foliar y precipitación) determina el riesgo de la esporulación y la infección de Peronosporas detructor (mildiu) en Allium cepa (cebolla), calculando índices de esporangios producidos así como posibles infecciones.

Otro enfoque que se está incorporando en la detección de enfermedades en los cultivos es la utilización de índices radiométricos en combinación con técnicas avanzadas de análisis. Esto ocurre en un reciente estudio para el diagnóstico de plantas de olivo infectadas de Xylella fastidiosa, mediante datos de cámara hiperespectral y térmica combinado con analítica avanzada de los datos (5).

El futuro se presenta prometedor en relación a la adquisición de datos y su análisis para poder realizar una mejor gestión, a la vez que nos permitirá conocer mejor las interacciones que ocurren para poder anticiparnos y tomar medidas preventivas de menor coste económico y ambiental.

Tratamientos automatizados

Una parte muy importante en el control fitosanitario es realizar el tratamiento (ejecución) en el momento adecuado y de la manera correcta. La mejora en los equipos de tratamientos es constante, incorporando sustancialmente tecnología (GPS, telemetría, sistemas de tasa de aplicación variable...), permitiendo realizar unas aplicaciones fruto de análisis previo de datos o incorporando sistemas de computación en la periferia (edge), todo ello bajo el enfoque de la agricultura de precisión.

Asesor. Visión Holística

No tengo la menor duda de que el Ingeniero Agro va a desempeñar una labor fundamental sin la cual no evolucionará la sanidad vegetal, y son muchas las razones. Por muchas herramientas, tecnologías y acceso a datos que aportemos a cualquier persona ¿se diagnosticaría una enfermedad y se auto realizaría una cirugía? ¿Se diseñaría una casa y dirigiría la ejecución? La agronomía tiene una particularidad, producimos plantas que interaccionan con las partes abiótica y biótica del agroecosistema, lo que requiere de un conocimiento de estas relaciones y de las herramientas disponibles en cada momento para el manejo sanitario del cultivo.

Recientemente leía el libro "Big data: conceptos, tecnologías y aplicaciones" (6), me llamó bastante la atención, entre otras cosas, el enfoque respecto al área de conocimiento que debe tener un análisis big data, destacando tres bloques: matemático-estadístico, informático y del área propia al ámbito de aplicación (en el caso que nos ocupa la sanidad vegetal). Los tres ámbitos deben estar equilibrados, igual que los tres propulsores de un cohete que queremos enviar al espacio. Animo al lector a que realice una reflexión de lo que supondría un análisis big data sin la presencia de alguno de los tres ámbitos o que fuese desproporcional sobre los otros ¿despegaría el cohete? ¿Llegaría al destino? ¿Sería satisfactoria la misión?

Desde la entrada en vigor del RD1311/2012, del uso sostenible de productos fitosanitarios, se incorpora la figura del asesor como prescriptor en la gestión integrada de plagas (GIP). La visión desde la bota (relación directa con el campo), la bata (aspectos científico-técnicos) y la data (la interpretación y contextualización) le hará tener una labor destacada en los retos y oportunidades de los próximos años en la sanidad vegetal. La relación directa con el día a día y la problemática del campo le permitirá realizar nuevas preguntas mediante cuya resolución impactarán sustancialmente de la protección de cultivo. El conocimiento y actualización de aspectos científico-tecnológicos permitirá testar e implementar soluciones innovadoras. El manejo de datos de diferentes fuentes, situaciones y escenarios permitirá ampliar el conocimiento de los agroecosistemas así como evaluar las distintas situaciones en el manejo sanitario de los cultivos.

Conclusiones

Es difícil hacernos una idea de cómo será la protección de los cultivos en el futuro, debido principalmente a que dependerá en gran medida de los avances venideros en la ciencia y tecnología. La capacidad de innovar y descubrir ha sido constante a lo largo de la historia. Se nos plantea alimentar una población creciente con recursos finitos, lo conseguiremos aumentando nuestros conocimientos en la producción y protección de cultivos. La ciencia agrícola partió de la base de la producción, debemos seguir fomentando esa base pero, paralelamente, de una manera que impacte lo mínimo en el medio ambiente.

La legislación no debe quedar rezagada a la realidad productiva. Las normas de protección de cultivos deberán poder permitir enfoques y herramientas de cada momento. Actualmente ayudaría por ejemplo la aplicación fitosanitaria con medios biológicos con vehículos aéreos no tripulados o la adaptación de los requisitos para el registro fitosanitarios de MCAs.

Debemos evolucionar a sistemas productivos con mayor diversidad, comprender mejor las interacciones multitróficas para disminuir las intervenciones o hacerlas de manera que tengan menor repercusión. El desafío es cómo fomentar las interacciones positivas y, al mismo tiempo, reducir las negativas. Un sistema sostenible tiene que satisfacer los valores y las necesidades de la sociedad, mantener un sistema aceptable de producción a la vez que se mantiene la salud humana y ambiental.

En la evolución continua de la sanidad vegetal estamos en un momento de cambio en el que tendrá gran peso la utilización intensiva de las tecnologías digitales, la gestión de los datos y la agricultura de precisión.

Tenemos el reto en el sector de comunicar más y mejor. Existe una brecha cada día mayor entre el urbanita y la realidad del sector. Debemos informar al consumidor final de la profesionalidad y el rigor en la protección de cultivos, aquí la digitalización y los múltiples medios de comunicación con el consumidor deben ser aliados y permitirnos llevar "la mesa a la granja".

Hay que ser conscientes de la importancia que tiene un futuro inmediato tan cambiante. Todos debemos prepararnos para el impacto que tendrá en nuestro trabajo y, como profesionales, tenemos que empezar a considerar la necesidad de la formación continua, reciclarnos y reinventarnos en las nuevas habilidades que se demandan.

1. Phillips McDougall. Evolution of the Crop Protection Industry since 1960., november 2018.

2. Rodrigo Krugner and Shira D Gordon. Mating disruption of Homalodisca vitripennis (Germar) (Hemiptera: Cicadellidae) by playback of vibrational signals in vineyard trellis, 2018.

3. Antonio Cellin et al., Potential Applications and Limitations of Electronic Nose Devices for Plant Disease Diagnosis, 2017

4. S. Friedrich, G.M.E. Leinhos, and F.J. Lopmeier. Development of ZWIPERO, a model forescasting sporulation and infection periods of onion downy mildew based on meteorological data, 2003.

5. P. J. Zarco-Tejada, C. Camino, et al. Previsual symptoms of Xylella fastidiosa infection revealed in spectral plant-trait alterations, 2018.

6. David Ríos Insua; David Gómez-Ullate Oteiza. Big data: conceptos, tecnologías y aplicaciones, 2019.