A cultivar frutas de calidad desde el laboratorio

A cultivar frutas de calidad desde el laboratorio

Agricultores del departamento de Huila llevan puestas batas, guantes y gorros; algunos cargan mochilas con esferos y libretas para apuntar su experiencia como investigadores javerianos. No es la primera vez que pisan un laboratorio, pero sí es su día de debut como científicos extrayendo el material genético de hojas de maracuyá. ¿Su objetivo? Conocer la importancia de un buen ADN en semillas de frutas como granadilla, gulupa, cholupa y maracuyá.

Este ejercicio surgió del proyecto Desarrollo de estrategias para la certificación de semillas y plántulas de  frutales pasifloráceos del departamento del Huila, Neiva Huila, Centro Oriente, iniciativa financiada con recursos de regalías que busca alternativas para que los viveristas de municipios como La Plata, Santa María, Isnos, San Agustín, Suaza, Rivera y Campoalegre, entre otros, obtengan semillas de buena calidad y las usen en sus cultivos de passifloras  o ‘pasionarias’, como conocen a esta familia de plantas en la región.

Desde 2017, Claudia Ramírez Sandoval, María del Pilar Márquez, Loyla Rodríguez Pérez y Wilson Terán Pérez, profesores del Departamento de Biología de la Pontificia Universidad Javeriana, han trabajado de la mano con la Gobernación del Huila, la Corporación CEPASS, Corporación PBA, SAT (Fruticultores del Occidente del Huila), ACHOLJURI (Grupo Asociativo) y ASPPASAM (Asociación de Productores de Pasifloras del Municipio de Santa María) para determinar la calidad de estas semillas e identificar sus características con el fin de definir criterios que certifiquen su calidad. Esto con el propósito de implementarlas en el sistema productivo huilense.

Durante el primer semestre de 2018, los investigadores se encargaron de levantar información sobre la diversidad y disponibilidad de semillas de estos frutos y de definir los protocolos para su certificación a partir de un análisis fisiológicos, bioquímicos y moleculares. Además, se han encargado de implementar talleres con los cultivadores (multiplicadores) de estas frutas para fortalecer sus hábitos y capacidades empresariales.

Viveristas huilenses durante la actividad en la Javeriana.
Viveristas huilenses durante la actividad en la Javeriana.

En ese sentido, el pasado mes de septiembre, la Pontificia Universidad Javeriana recibió a alrededor de 30 productores rurales que participaron en una actividad de apropiación social del conocimiento junto a los docentes javerianos. En ella, los multiplicadores realizaron procedimientos comunes del quehacer científico para vivir de primera mano este ejercicio y así contar con nociones básicas de lo que se está llevando a cabo en el proyecto desde los laboratorios.

Pesquisa Javeriana estuvo presente en su visita y conversó con ellos sobre las implicaciones de este ejercicio en sus prácticas de cultivo, sus motivaciones para participar de él y algunos retos a los que se enfrentarán en el futuro.

El planeta pierde terreno

El planeta pierde terreno

La degradación de los ecosistemas a través de las actividades humanas está empujando al planeta hacia una sexta extinción masiva de especies. Esa fue una de las categóricas sentencias que anunció hace tres meses la Plataforma Intergubernamental Científico-Normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas, IPBES, cuando entregó el Informe de evaluación en materia de degradación y restauración del suelo a nivel mundial, un sesudo estudio realizado por cerca de 150 expertos de 45 países durante tres años.

Y ahora que se aproxima el Día mundial de la lucha contra la desertificación y la sequía (junio 17) vale la pena revivir el tema, profundizar en las conclusiones de dicho informe y destacar las propuestas para por lo menos reducir el ritmo al que se degradan los territorios y minimizar sus efectos. Lo paradójico es que la principal causa de este fenómeno es la actividad humana y los s perjudicados somos los humanos, porque le estamos demandando a la tierra más de lo que nos puede proveer. Víctimas de nuestro propio invento.

Primero que todo, Robert Scholes, copresidente del informe, explica que la degradación es la pérdida permanente de la capacidad que tienen los suelos terrenos o campos para soportar la vida, no solamente del ser humano sino de todos los organismos. Y la restauración ocurre cuando se recupera el funcionamiento de las poblaciones biológicas y los servicios ecosismicos en estas regiones afectadas.

Se degradan los territorios por la expansión agrícola, la extracción minera y de recursos naturales y la urbanización. Le estamos quitando espacio a la naturaleza. Dice el informe que para el año 2014 más de 1.500 millones de hectáreas de ecosistemas naturales habían sido convertidas a tierras de cultivo y solo la cuarta parte del planeta “ha escapado a los impactos sustanciales de la actividad humana”, que corresponde a zonas “muy frías, muy altas, muy secas o muy húmedas”, como lo advirtió Scholes en rueda de prensa. Para 2050, si seguimos al ritmo que vamos, este porcentaje será de menos del 10%.

En las zonas degradadas los suelos se han erosionado, ya no son tan fértiles por la disminución de contenido orgánico y ha aumentado su toxicidad, principalmente por la acumulación de sales. Unos de los ecosistemas más afectados en el mundo son los humedales: desde el año 1900 se ha perdido el 54% de los que existían.

El informe inicia con cifras que llaman a la acción inmediata: la situación descrita pone en riesgo el bienestar de al menos 3.200 millones de personas. Dice Scholes que a nivel mundial la vida de dos de cada cinco personas está impactada de manera significativa por esta razón. Y con la pérdida de hábitats por la degradación, “entre 1970 y 2012, el índice de tamaño de la población promedio de especies de vertebrados terrestres silvestres cayó en un 38% y el de las especies de agua dulce, en un 81%”.

La degradación también es una de las principales causas del cambio climático: solo la deforestación es responsable de alrededor del 10% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero, pero si restauramos contribuiremos en un tercio a reducirlas. Gran mensaje para la región del Amazonas, que citó Scholes específicamente.

Finalizó diciendo que hay una asociación clara y evidente entre la degradación de los ecosistemas, la pobreza y la migración, todos factores que se han incrementado en los últimos años. De acuerdo con Naciones Unidas, entre 2000 y 2015, el número de migrantes en el mundo aumentó de 173 a 244 millones.

En la presentación del informe a la prensa, Scholes mencionó en África países como Zimbabue, Lesoto y el cinturón que va desde Angola hasta Mozambique como unas de las regiones con grandes extensiones de tierras degradadas, pero “este es un problema de todos los países del mundo”.

El panorama no es alentador, sin embargo, los expertos también hicieron énfasis en las experiencias exitosas para evitar o revertir este fenómeno, que van desde buenas prácticas agrícolas y silvopastoriles hasta el control sobre las fuentes de contaminación y la planificación espacial urbana replantando especies nativas, ampliando parques, respetando cauces de los ríos y el tratamiento de aguas residuales.

En diálogo con Pesquisa Javeriana, Judith Fisher, autora invitada como coordinadora de uno de los capítulos del informe, explicó la manera como muchas de estas prácticas exitosas provinieron no del conocimiento científico sino del conocimiento tradicional de comunidades indígenas. El informe incluye, por ejemplo, el uso de los calendarios ancestrales para la agricultura o el conocimiento de las costumbres de reproducción de ciertas aves y mamíferos. Esa información fue clave para explicar “cómo restaurar, manejar y evitar la degradación de los suelos”.

El informe recomienda mejorar el monitoreo, coordinar acciones de política para armonizar las agendas de agricultura, silvicultura, energía, agua, infraestructura y servicios, entre otras acciones.

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Los estudios en Colombia

La Lista roja de los ecosistemas colombianos, trabajo publicado en 2017 y liderado por el profesor Andrés Etter, de la Facultad de Estudios Ambientales y Rurales de la Pontificia Universidad Javeriana, coincide con el IPBES.

En particular, la degradación de los suelos por erosión y salinización son factores preponderantes en más del 80% de los ecosistemas catalogados en estado crítico en las regiones secas y áridas del Caribe y los Andes, como los bosques secos tropicales, arbustales xerofíticos adaptados a ambientes secos y formaciones desérticas. Esta situación está asociada a la desprotección del suelo por falta de coberturas vegetales protectoras, usos ganaderos insostenibles, minería y malas prácticas de mecanización agrícola, entre otras razones. Estas condiciones ponen en serio peligro las posibilidades de restauración y conservación de estos ecosistemas, y su capacidad de garantizar la provisión de servicios ecosistémicos para la sociedad a futuro.

Por otro lado, de acuerdo con el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM, además de la erosión, otros aspectos que se asocian a la degradación de los suelos son la desertificación, la compactación, la salinización y el cambio climático. En un reciente estudio que midió la degradación de los suelos colombianos por salinización, concluyó que el 90% de las tierras de la Guajira lo están, seguido por los departamentos de Atlántico y Magdalena. La salinización es un proceso de degradación química, resultado del aumento, ganancia o acumulación de sales en el suelo que afecta los procesos productivos, la seguridad alimentaria y la biodiversidad.

La meta 15 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible se refiere a “proteger, restablecer y promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, efectuar una ordenación sostenible de los bosques, luchar contra la desertificación, detener y revertir la degradación de las tierras y poner freno a la pérdida de biodiversidad biológica”.

Pero si seguimos como vamos, en unos años, como dijo Brigitte Baptiste, directora del Instituto de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, en la Guajira no habrá posibilidades de vida.

Tecnología de punta en el cultivo de arroz

Tecnología de punta en el cultivo de arroz

Vestidos con sus tradicionales botas y un sombrero para protegerse del sol, los trabajadores llegan a la zona de cultivo. Frente a ellos, las cientos de plantas de arroz se izan hacia la luz natural, toda el área sigue inundada. Desprovistos de azadones, abren el computador portátil mientras un pequeño grupo alista el dron robótico, comprueban que funcione sin problemas y, lo más importante, que sus rotores giren con potencia. Unos minutos después, tras establecer las instrucciones en el software, el robot vuela por encima del área sembrada de manera autónoma.

No se trata de un relato futurista que sucede a miles de kilómetros. Todo lo contrario: en mayo de 2017, un grupo de ingenieros de la Pontificia Universidad Javeriana llegó hasta los cultivos de arroz que el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) mantiene en Palmira (Valle del Cauca) y en Santa Rosa (Meta). Allí pusieron a prueba el dron autónomo para tomar imágenes espectrales y captar información meteorológica en el que han trabajado por cerca de un año.

“Desde una tablet o un computador portátil se puede definir una misión a través de una interfaz gráfica muy sencilla. El dron estaría en la capacidad de despegar, realizar la maniobra por todo el cultivo y aterrizar de manera autónoma”, explica Julián Colorado, doctor en Robótica, profesor de Ingeniería Electrónica en la Javeriana y líder del proyecto.

Pruebas con la herramienta y el dron en campo.
Pruebas con la herramienta y el dron en campo.

Se trata de una iniciativa desarrollada en conjunto con el CIAT y Fedearroz (gremio de los arroceros colombianos), y financiada con fondos de Colciencias. Desde mediados de 2016 el equipo no solo adoptó una cámara multiespectral (provista de cuatro lentes que toman fotografías en distintos rangos de luz) y sensores de temperatura, radiación y presión atmosférica, también desarrollaron los algoritmos de funcionamiento, el sistema de navegación y la plataforma digital y fenotípica, entre otros, que recibirá toda la información recolectada.

“Dependiendo de esas imágenes tomadas con luz a diferentes longitudes de onda, se puede extraer información muy valiosa sobre el estado del cultivo”, asegura Colorado. Los datos le permiten al operario predecir el estado de la siembra y recabar información sobre la correlación genética de las plantas a partir de su genotipo: del color del cultivo, la altura, los nutrientes que está asimilando.

No importa si, al momento de iniciar la medición, hay sol pleno o una fuerte nubosidad, o si las condiciones climáticas no son las más favorables para una misión de reconocimiento. En el pasado quedan los sobrevuelos en helicóptero o en avioneta para identificar el estado real del área sembrada, al igual que las imágenes tomadas desde un satélite. En su lugar, a partir de imágenes que capturan entre uno y diez centímetros por píxel, pueden obtener información de altísima utilidad.

Por ejemplo, en estas primeras pruebas, los científicos del CIAT reunieron información valiosa que esperan utilizar en sus programas de desarrollo genético de semillas más fuertes, capaces de soportar el cambio climático. Por otro lado, el proyecto supondría un beneficio para los productores al reducir sus gastos para recabar información meteorológica y técnica del cultivo.

De hecho, el dron se convierte en una herramienta de alta tecnología que especializaría a la mano de obra dedicada a la siembra de arroz. “Pasamos las labores de sensado de información a una plataforma robótica autónoma. No es nuestro objetivo reemplazar a las personas sino enfocarlas en labores de mayor toma de decisiones, análisis, etc., automatizando la toma de datos”, explica Colorado. Los trabajadores actuales serían capacitados en nuevas labores como el manejo del software, el diseño de la misión y los distintos protocolos de operación, como la respuesta adecuada si se presentan fallas.

Imagen captada por el dron durante la fase de pruebas.
Imagen captada por el dron durante la fase de pruebas.

El proyecto aún se encuentra en la fase de pruebas y ajustes metodológicos, pero, al cabo de un año, los ingenieros y desarrolladores esperan terminar de afinar todos los detalles para entregarle al gremio una tecnología de punta y completamente funcional. “Hay desarrollos propios que pueden ser patentables”, reconoce Colorado.

Esto supondría una valiosa ayuda para un sector que, a pesar de haber logrado el año pasado la producción más alta en toda la historia (2,97 millones de toneladas del cereal en 570.802 hectáreas sembradas, según cifras del Dane), hoy se enfrenta a enormes desafíos de cara al futuro, como precios más bajos ofrecidos por parte de los molinos, un dólar que cada día encarece sus insumos o las fuertes lluvias que han ocasionado el desbordamiento de ríos, inundaciones y pérdidas irreparables en los cultivos.


TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Desarrollo de una herramienta para la agricultura de precisión en los cultivos de arroz: sensado del estado de crecimiento y de nutrición de las plantas usando un dron autónomo.
INVESTIGADOR: Julián Colorado.
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2016-actualidad.
Con el apoyo de Colciencias, CIAT y Fedearroz.
Facultad de Ingeniería.
Pontificia Universidad Javeriana.