Grupo operativo “Drones y Olivar”, un año de trabajo y los primeros resultados

ASAJA

 

El próximo 22 de julio de 2019 comenzará otra fase de vuelos de nuestro Grupo Operativo “Proyecto I+D+i Agricultura de precisión en el olivar usando Sistemas Aéreos No Tripulados”. Será la quinta de las campañas de vuelo desde que se comenzó a trabajar el año pasado en el proyecto, que cuenta con un presupuesto de 300.000 euros, incluidos dentro del PDR 2014-2020 para grupos operativos y un plazo de ejecución de dos años.

Desde que se presentó el grupo, en mayo de 2018, mucho se ha avanzado en la investigación que espera poner al servicio del cultivo del olivar la agricultura de precisión a través de la tecnología dron. Se han realizado cuatro campañas de vuelo en olivares de Jaén, Málaga, Granada, Almería y Córdoba. Fueron en los meses de julio de 2018, octubre y noviembre de 2018. En 2019, se realizarán otras tres campañas de vuelo en las mismas fincas y parcelas con el fin de contar con mayor exactitud en los datos extraídos.

 

Las campañas de vuelo constan de varios procesos. Por un lado, se realizan los vuelos con dron, de los que se encarga la Fundación Andaluza para el Desarrollo Aeroespacial (FADA-CATEC). FADA  recuerda que su primera tarea fue seleccionar los  equipos técnicos adecuados, que consistieron en un dron comercial cuya autonomía y capacidades cumplen con los requisitos establecidos. Se trata de un Matrice 600, al que se le acoplaron una  siguientes sensores, también de acuerdo con las necesidades estimadas: Cámara termográfica: Flir Duo Pro R  y una Cámara multispectral: MicaSense Rededge-M . En las instalaciones de FADA se integraron los equipos y se verificó su correcto funcionamiento en tierra, como paso previo a las pruebas de vuelo. Se realizaron diferentes jornadas de vuelo en las  que se comprobó el comportamiento de los equipos en vuelo, incluyendo la correcta toma de imágenes según la programación prevista. Tras cada una de las campañas de vuelo se recopilaron los datos recogidos y se enviaron a la Universidad de Jaén para análisis y comparación con muestras foliares y de otro tipo recogidas y analizadas por el resto de los miembros del proyecto

 

 

                                                                                                               

 

Teledetección

Los encargados de analizar estas imágenes son los miembros de la Universidad de Jaén participantes en el proyecto. Cuentan que, para poder extraer información útil de estas imágenes, ha sido necesaria la aplicación de ciertas técnicas del campo de la teledetección. Lo que se persigue es traducir la información digital que proporciona el sensor de la cámara a una magnitud física medible en otros procesos relacionados con la radiación solar y, de esta forma, poder comparar estas mediciones con las realizadas utilizando otros instrumentos. Además, al normalizarse la información recogida por el sensor, se puede realizar una comparativa directa entre diferentes imágenes, sea cual sea la hora, el día o las condiciones climatológicas con las que se tomaran. En definitiva, se necesita obtener el mapa de reflectancia del cultivo. Antes de obtener el mapa de reflectancia, se tuvo que trabajar con los métodos para obtener las imágenes de radiancia. Se obtuvieron así imágenes de radiancia calibradas a partir de las originales muestreadas en cada finca de olivos.

Figura 1 – Imágenes aéreas tomadas con cámara multiespectral en la longitud de onda azul de Alamedacon fecha 26/07/2018. (a) IMG_0077_3 (b) radiancia de IMG_0077_3 (c) IMG_0078_3 (d) radiancia de IMG_0078_3(e) IMG_0111_3 (f) radiancia de IMG_0111_3(g) IMG_0112_3 (h) radiancia de IMG_0112_3

 

La Figura 1 muestra algunos ejemplos aplicados en las muestras tomadas en Alameda el día 26 de julio de 2018. En la columna de la izquierda están las imágenes originales, simplemente con el mapa de color cambiado para que se puedan comparar mejor entre ellas, y en la columna de la derecha vemos las mismas imágenes transformadas a radiancia. Se puede apreciar como, por ejemplo, las imágenes (a) y (c) están tomadas consecutivamente, con segundos de diferencia, pero, aun así, las mismas zonas de la imagen tienen distintos niveles de intensidad en cada una de ellas. Este efecto es uno de los que se corrige utilizando las imágenes transformadas a radiancia. Pasa lo mismo para las imágenes (e) y (g).A partir de las imágenes de radiancia y utilizando datos de otros sensores, se obtuvieron las imágenes de reflectancia.Una vez que las imágenes fueron  corregidas y se obtuvo el mapa de reflectancia de cada una de ellas, se aplican diferentes algoritmos de segmentación de imagen para obtener la información de reflectancia de cada una de las plantas y para los diferentes canales (vector de reflectancias). Con estos vectores de reflectancias y los datos de laboratorio se calibrarán y validarán diferentes algoritmos de predicción de los parámetros de interés. Muestras de campoDichos parámetros, como son la humedad del suelo, la maduración del fruto, el índice graso, entre otros muchos, se analizan a través de las muestras que se tomaron al mismo tiempo y en las mismas fincas que se volaron con los drones.  De analizar estas muestras se encargan tanto el laboratorio Olivarum, de la Fundación Caja Rural, como el Instituto de Formación Agraria y Pesquera de la Venta del  Llano (IFAPA). Desde  el laboratorio Olivarum, de la Fundación Caja Rural, nos explican los muestreos se realizaron en la semana del 23 al 27 de julio, del 1 al 5 de octubre y del 5 al 16 de noviembre, al mismo tiempo que los vuelos de drones. En la primera campaña se tomaron muestras de hojas y en las dos siguientes de hojas y de aceituna.En cuanto a la hoja se tomaron muestras de los 6 árboles que constituyen cada subparcela y se realizó siguiendo el siguiente protocolo: se tomaron hojas alrededor del olivo, a la altura de los ojos del operador, de brotes sin fruto y tomados al azar, desechando los brotes vigorosos de crecimiento vertical según recomendaciones de Fernández-Escobar (2004). Dentro de cada brote se consideró el tramo correspondiente al crecimiento del año, tomando exclusivamente las hojas de la parte central de este tramo y solamente hojas bien desarrolladas y expandidas, que no presentaban ninguna anormalidad (ataque de plagas o enfermedades, necrosis, etc). Se tomaron las hojas completas, incluyendo el peciolo y sin la yema axilar. Por cada árbol se tomaron 12 pares de hojas y por tanto por cada subparcela se obtuvieron 144 hojas. Se conservaron en bolsas de papel convenientemente etiquetadas y en nevera hasta su entrega en el laboratorio.
Una vez en el laboratorio de Olivarum, las muestras se registraron y, antes de proceder al análisis, se lavaron con una solución de Tritón X100 a una concentración del 0,05% con fin de eliminar los restos de tierra y los residuos de los tratamientos propios del olivar, que podrían interferir en los análisis. A continuación se secaron y trituraron. A cada muestra se le ha analizado los siguientes parámetros: nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, sodio, manganeso, cobre, zinc y boro y se calcinaron. El análisis del nitrógeno se realizó mediante un analizador elemental C/N marca Leco. Para el resto se incineraron las muestras en horno Mufla y se hizo el ataque de las cenizas con ácido clorhídrico al 2%; partiendo de este extracto, el fósforo se analizó mediante espectrofotometría por el método de nitro-molibdeno-vanadato, y el resto de nutrientes mediante un equipo ICP-OES, marca Perkin Elmer.
En la actualidad se está realizando la recogida de muestras de suelos de cada una de las parcelas de ensayo. Dado que en cada finca se han establecido 4 subparcelas y se está tomando de cada una de estas una muestra de suelo a un nivel 0-30 cm y otra a 30-60 cm, se generaran por finca un total de 8 muestras de suelos. En total 40 muestras.
En lo suelos se analizan ahora, entre otros parámetros, el ph, la conductividad eléctrica, la textura, las gravas, el carbono orgánico, o el contenido  de manganeso, cobre zinc, hierro, nitratos, fosfatos, sulfatos, cloruros…
 El aceite extraído y sus características
En cuanto al IFAPA Venta del Llano , se tomaron muestras ( 2 kg) de fruto del conjunto de los olivos que componen cada subparcela . En total, cuatro muestras por parcela. En el fruto, se estudiaron diferentes ítems, como: el índice de madurez, que permite conocer el momento óptimo de recolección de la aceituna según la variedad; el peso medio. Para obtener este último, se pesa en una balanza una muestra homogeneizada de 100 aceitunas y se referencia el peso a estos. Otro de los aspectos que analizó y seguirá analizando el IFAPA es la relación pulpa hueso de la aceituna.  Para ello, se pesaron 100 aceitunas que fueron deshuesadas. Los huesos  se desecaron a 40 ºC  en estufa durante toda una noche. Con el fin de analizar la humedad, de la aceituna, se pesaron 30 gramos de pasta de aceituna molida  desecada  hasta peso constante en estufa de aire forzado a 105 ºC. Los resultados se expresaron como porcentaje relativo. En cuanto al contenido graso del fruto, se midió mediante un  equipo de análisis de Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) minispec10 (Bruker, España).Los resultados se expresaron como porcentaje en base seca y húmeda.
Después de esto, se produjo a la extracción del aceite del fruto recolectado.  Para  cada  variedad  24  muestras  (12    tratamientos  x  2  repeticiones)  fueron procesadas  mediante  un  sistema  de  extracción  Abencor  (Abengoa,  Sevilla).  Las muestras de aceituna se molieron en un molino de martillos con una velocidad de giro de 3850 rpm. La pasta molida fue batida en una termobatidora a dos temperaturas (20  y 30 ºC) durante dos tiempos de batido diferentes (20  y 40 min). El aceite  se separo mediante  centrifugación de 1 minuto a 3500 rpm. El mosto oleoso se dejo decantar  y  el aceite  fue filtrado. Las muestras de aceite se almacenaron a -24 ºC hasta su análisis.  En el aceite extraído se determinaron el grado de acidez, índice de peróxidos, k232 y K270 según ellos métodos descritos en el Reglamento de la Unión Europea 2568/91 (UE, 1991). Los resultados se expresaron como porcentaje, meq O2/kg, respectivamente.Por su parte, La determinación del contenido en polifenoles totales se realizó  siguiendo el método descrito por Vázquez et al. (1973), modificado. Para su realización se pesan 1 ± 0,01 g de aceite que se disuelve en n-hexano.   Se llevó a cabo la extracción líquido-líquido con metanol: agua (60: 40) utilizando  reactivo de Folin-Ciocalteau para la medida colorimétrica a 725 nm.
Para la medida de la absorbancia espectrofotométrica se empleó un espectrofotómetro de UV visible Varian Cary 50 Bio. Los resultados se expresan en mg ácido caféico /kg de aceite.
Otro de los ítems analizados fue la Determinación de la composición en tocoferoles HPLC. Se empleó para esta determinación el método número 2432 de la IUPAC (IUPAC, 1992).Se pesan 1,50  ±  0,01 g de aceite que se lleva a un volumen final de 10 mL con la misma fase móvil utilizada en el análisis cromatográfico: Isopropanol 0,5 % en n-hexano.Se ha utilizado un cromatografía de líquidos (HPLC) Agilenttechnologies 1200 series (Agilent, España) compuesto por una bomba cuaternaria, un detector UV de longitud de onda programable y un inyector automático.
La columna utilizada fue una Lichrosphere Si60 (Merck) de 250 mm de longitud, 4,6 mm de diámetro interno y un tamaño de partícula de 5 μm. La detección se ha llevado a cabo a una longitud de onda de 296 nm y a una temperatura de 25ºC. Se ha inyectado un volumen de muestra de 20 μLy la duración del análisis fue de 20 minutos. La identificación de los tocoferoles se ha realizado comparando los tiempos de retención con los patrones puros (Sigma, España). La cuantificación se ha llevado a cabo mediante rectas de calibrado. Los resultados se expresan en mg/kg.
El IFAPA ya tiene resultados sobre esta “primera cosecha” de aceituna analizada en nuestro grupo operativo, mientras que Olivarum también puede hablar de cómo se encuentra el suelo y parte del fruto. Todos estos datos se contrastan ahora con las imágenes obtenidas por los drones y analizadas en la Universidad de Jaén con el fin de determinar si la tecnología dron es capaz de llegar o aproximarse a donde llegan los análisis de campo.Tras los próximos vuelos de julio, octubre y noviembre de 2019, llegará el momento de, ya con dos campañas diferentes, ver cómo la tecnología dron es capaz de ayudar a nuestra olivicultura. De todo ello daremos cuenta en las jornadas de divulgación que se programarán una vez contemos con los datos y se hayan analizado correctamente.

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