La UCR y CORBANA crean una metodología de muestreo de nitrato utilizando un modelo geoespacial en las plantaciones de banano
El banano en Costa
Rica, forma parte de los cuatro cultivos permanentes que más contribuyen a la
economía nacional, con una producción total de 3 191 449,4 toneladas métricas,
en el último año. Según la Encuesta Nacional de Agropecuaria 2023, este
cultivo, junto a la palma aceitera, el café y la caña de azúcar, representa el
96,6 % de la producción agrícola del país.
Esta misma encuesta,
estima que el 69 % de la producción vendida de esta fruta (1 693 318 Tm) se
comercializa directamente al exterior.
Por esta razón, el
sector productivo desarrolla distintas estrategias para mejorar y optimizar los
recursos empleados en las plantaciones de esta fruta, y la UCR se ha convertido
en un gran aliado estratégico para desarrollar investigación aplicada que, mediante
el uso de la tecnología, contribuya al cumplimiento de este objetivo.
Un ejemplo de ello es
la creación de un modelo geoespacial para identificar las áreas con mayor
probabilidad de concentrar el ion nitrato (NO3) en los cultivos de banano, por
parte de la Escuela de Ingeniería en Biosistemas, el Centro de investigación en
Contaminación Ambiental (CICA) y la Escuela de Geografía de la UCR, en conjunto
con la Corporación Bananera Nacional (Corbana).
El estudio “Enfoque
geoespacial para determinar valores de nitratos en plantaciones de banano” fue
desarrollado por Angélica Zamora Espinoza, estudiante de la Escuela de
Ingeniería en Biosistemas, en conjunto con Juan Chin Pampillo, investigador del
CICA; Adolfo Quesada Román, investigador de la Escuela de Geografía; y Veda
Obando, representante de Corbana. La investigación fue publicada en la revista
Agroengineering: https://www.mdpi.com/2624-7402/6/3/147
Esta nueva metodología
hace uso de la información proporcionada por los vehículos aéreos no tripulados
(drones) para hacer agricultura de precisión, y la integra con los datos
derivados de cinco variables geomorfométricas como: Pendiente, factor de longitud
de pendiente (factor LS), índice de rugosidad del terreno (TRI), índice de
humedad topográfica (TWI) y acumulación de flujo que son calculadas mediante
sistemas de información geográfica.
El nuevo modelo
geoespacial permitió, en este caso, detectar las áreas de cultivo más idóneas
(propensas a la acumulación de agua) para medir las concentraciones del
compuesto químico Nitrato, en las plantaciones de banano, el cual es una fuente
clave de nitrógeno para los sembradíos, pero su uso indebido puede afectar los
suelos y las aguas.
Esta innovación les
brinda a los productores de banano un mejor conocimiento de la nutrición de sus
cultivos, desde un enfoque de desarrollo sostenible, en donde se evita el uso
ineficiente del nitrógeno y la contaminación de otros recursos como el agua y
el suelo.
Desde la perspectiva
de Zamora, el aporte sustancial de la investigación fue abrir una ruta hacia la
eficiencia de los recursos que se emplean en los monitoreos ambientales que se
realizan en fincas o cultivos de gran extensión y con propiedades de terreno
homogéneas.
“La principal
necesidad de Corbana era lograr monitorear el compuesto químico Nitrato en sus
fincas de una forma más sostenible en el tiempo y eficiente, y fue así como se
trabajó en esta nueva metodología basada en un modelo geoespacial, que permite
identificar las zonas o puntos de la finca que son más aptas para ser
monitoreadas en cuanto al compuesto químico de Nitrato. La metodología
propuesta se ajustó a los recursos y necesidades de la empresa”, expresó
Zamora.
Por su parte, el investigador Adolfo Quesada Román manifestó que este estudio es valioso, en el sentido de que varias unidades académicas y centros de investigación trabajaron de forma interdisciplinaria, junto con la empresa privada, para brindar una solución al sector productivo de banano, uno de los cultivos más importantes para la economía del país.
Foto cortesía: Escuela de Geografía).
Por su parte, el investigador Adolfo Quesada
Román manifestó que este estudio es valioso, en el sentido de que varias
unidades académicas y centros de investigación trabajaron de forma
interdisciplinaria, junto con la empresa privada, para brindar una solución al
sector productivo de banano, uno de los cultivos más importantes para la
economía del país.
“En este caso se dio la colaboración entre dos
facultades y dos escuelas de la UCR, para que, desde una visión de las Ciencias
Sociales, las Ciencias de la Tierra y las Ciencias Ambientales e Ingeniería de
Biosistemas se pudiera dar un enfoque dinámico a la solución del problema. La
Universidad tiene esa particularidad de que a pesar de que venimos de
especialidades diferentes, todos los investigadores respetamos los criterios
técnicos de los demás, y contamos con esa libertad para desarrollar modelos
nuevos con información que tal vez no es directamente de nuestro campo en
teoría, pero que juntos podemos hacerlo, y así es como creamos cosas nuevas. En
este caso estamos innovando con un modelo que nunca se había aplicado en el
cultivo del banano y que podría funcionar en otros como la piña y el arroz”,
dijo Quesada.
Además, Veda Obando Bustos, Jefa del Laboratorio
Químico de CORBANA explicó la importancia del vínculo universidad-sector
productivo.
"La investigación con el apoyo de la
academia, como la Universidad de Costa Rica, juega un papel clave en el
desarrollo de los sectores productivos ya que colabora con la generación de
innovaciones tecnológicas que pueden ser aplicadas para optimizar recursos.
Esto es especialmente relevante en actividades productivas que tienen un alto
impacto en la sociedad, la economía y desarrollo del país, como es el cultivo
de banano. El sector bananero costarricense es la fuente de empleo más
importante de la región Huetar Caribe, emplea directamente a más de 40.000
personas y brinda empleo indirecto a más de 100 mil personas, lo que constituye
el 83% de los empleos de la zona. Con estas interacciones se fortalece el
vínculo ya existente entre instituciones estrechando los lazos de cooperación
ante los múltiples retos que tiene la industria bananera y a la vez permite a
estudiantes encontrar un lugar donde desarrollar habilidades y les permite
crear experiencias valiosas que son incorporadas al sector productivo"
manifestó Obando.
La investigación se llevó a cabo en una sección
de 40 hectáreas (ha), de una plantación bananera de Corbana, con un área total
de 267 ha ubicada en Siquirres, Limón, Costa Rica, entre agosto de 2021 y
agosto de 2022, en la cual se muestrearon los niveles de concentración del ion
nitrato, tomando como bases técnicas de modelación geoespacial.
Un estudio pionero abre otras líneas de investigación en materia de cultivos y desarrollo sostenible
Esta investigación es referente a nivel nacional e internacional, ya
que la metodología propuesta a partir de modelo geoespacial puede ser utilizada
para evaluar las muestras de compuestos químicos en otros cultivos importantes
como la piña, el arroz, y el trigo.
Dicha metodología integró modelos digitales de elevación (DEM) de alta
resolución derivados de vehículos aéreos no tripulados (UAV), e incluyó cinco
variables geomorfométricas: Pendiente, factor de longitud de pendiente (factor
LS), índice de rugosidad del terreno (TRI), índice de humedad topográfica (TWI)
y acumulación de flujo.
Esta combinación de variables de investigación hace que la precisión
de la información brindada por el modelo geoespacial sea alta y confiable.
Además, los resultados de la investigación sugieren que el Índice de
Humedad topográfica y la pendiente fueron los factores del modelo lineal
generalizado más determinantes, para explicar las áreas propensas a la
acumulación de agua que son mejores para muestrear. En este punto, Zamora
explicó que, en futuros estudios, esos dos factores podrían ser suficientes
para realizar los análisis y obtener datos certeros.
Otro de los hallazgos radica en que las formas del terreno influyen en
el uso/cobertura de la tierra y su distribución espacial, pero específicamente,
la elevación, la pendiente y la humedad topográfica afectan fuertemente la
diversidad y el patrón de uso/cobertura de la tierra.
En este punto, Zamora explicó que “se observó que, en las áreas de
plantación con cobertura vegetal, los niveles de concentración de nitrato en
los puntos de muestreo eran menores que en áreas con suelo descubierto. Esto da
indicios de mejor absorción del compuesto en las plantas, sin embargo, este
último punto no formaba parte de los alcances de la investigación”.
A futuro la investigadora vislumbra que el análisis de los compuestos
químicos en la tierra utilizando variables geomorfométricas podría proporcionar
una guía para los tomadores de decisiones en diferentes campos de la
agricultura, sin embargo, explicó que este es un campo de investigación de
desarrollo sostenible que requiere de más estudios para robustecer los
hallazgos encontrados.
Fuente: Tatiana
Carmona Rizo
Periodista, Oficina
de Comunicación Institucional Universidad de Costa Rica
tatiana.carmonarizo@ucr.ac.cr
