- Una solución para los agricultores, en especial para aquellos con invernaderos.
Culiacán, Sinaloa. 17 de abril de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- El desarrollo tecnológico de un grupo interdisciplinario de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS) permitió la reducción de pérdidas económicas en cultivos de tomate y chile bell, ocasionadas por virus que transmite la mosquita blanca, entre ellos Pepper huasteco.
A través del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), la empresa Agrointer S.A. de C.V. redujo de 18 a menos de cinco por ciento la presencia de virus como Pepper huasteco yellow vein virus (PHYVV) y Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) .
El logro se debe al desarrollo de un sistema de monitoreo y prevención de enfermedades transmitidas por la mosquita blanca a cultivos de chile y tomate. Las granjas monitoreadas redujeron hasta 13 puntos porcentuales las pérdidas económicas a partir de la implementación de la tecnología. Ahora, el sistema se encuentra en la segunda fase del trámite para una patente.
El grupo interdisciplinario es liderado por el doctor José Antonio Garzón Tiznado. Participan investigadores en el área de robótica y visión, electrónica, informática para bases de datos y sistema web de monitoreo, así como en inteligencia artificial. Se trata de los doctores Ulises Zaldívar Colado, Jesús Roberto Millán Almaraz, Rogelio Prieto Alvarado, el doctor Jorge Adalberto Navarro Castillo y el maestrante Rogelio Prieto Alvarado.
La primera fase del proyecto
El grupo realizó el estudio molecular y buscó la confirmación de la presencia de virus por cada insecto, lo que permite medir el riesgo, además del biotipo “B” o “Q”, este último insecto resistente a insecticidas. Al tratarse de un insecto que puede portar hasta tres virus diferentes, decidieron que el estudio se haría de manera cotidiana. Al ser la mosca blanca el centro del problema, el investigador Garzón Tiznado vio la necesidad de monitorear el insecto en tiempo real.
“Eso lo comenzamos a estudiar hace tres o cuatro años y generamos la tecnología”, explicó.
Inicialmente, los agricultores pedían a los técnicos que monitorearan los cultivos. Estos colocaban trampas, las recogían y realizaban el proceso de forma manual. Ahora, el sistema de monitoreo de mosquita blanca automatiza el proceso.
Rogelio Prieto Alvarado, colaborador en el Laboratorio de Ingeniería y Ciencia de Datos del Parque de Innovación Tecnológica (PIT), explicó que ya se tenía la metodología de control y técnicos en cada parcela, que debían llevar una bitácora de variables ambientales: temperatura, radiación y humedad.
“El experto en los virus analiza cómo se comportan las variables y cuándo es momento de alerta. El problema que tenían es que los técnicos no siempre llevan el registro adecuadamente. Cuando ya estaba el virus muy avanzado, debían trasladarse al sitio, los datos no eran suficientes, y si querían atender a más agrícolas, el tiempo era insuficiente”.
El sistema
La innovación permite a investigadores, agricultores y técnicos el monitoreo de la mosquita blanca de manera remota. El sistema integra cinco cámaras colocadas en cultivos de cinco hectáreas. A determinada hora, el sistema fotografía las mosquitas que quedan atrapadas en una trampa frente a la lente del sistema.
“Cuando envía la foto, entra un experto en inteligencia artificial, procesa la imagen y cuenta los insectos, y dice: ‘A tal hora, tal día, entran tantos insectos’; eso es más fácil. Quien está monitoreando verifica la hora y el número de insectos”, dijo Prieto Alvarado.
El experto en electrónica, Roberto Millán Almaraz, desarrolló el dispositivo que funciona como estación ambiental para medir la temperatura, radiación y humedad, y envía los datos vía Internet. Una vez generada la información se realizan las gráficas.
Para el diseño de un protocolo o de envío de información de los dispositivos electrónicos, el doctor Prieto Alvarado diseñó un sistema que permitiera la consulta de datos con gráficas desde una computadora o dispositivo móvil.
“Después se planteó otro reto. El doctor Garzón Tiznado puede estar monitoreando y tomar decisiones de manera inmediata: llevar más agua, fertilizar con determinado fertilizante, agregar un producto químico, etcétera”.
Las cámaras
Los campos agrícolas de la empresa Agrointer S.A. de C.V., en los que se aplicó el sistema, integran cuatro invernaderos y un total de 24 cámaras.
La Agencia Informativa Conacyt visitó un invernadero de cinco hectáreas en el que colocaron el equivalente a una cámara por hectárea. Una de las cámaras porta un coordinador, que se encarga de enviar la información al resto de los nodos para recolectar las fotos que se almacenaron y, posteriormente, manda la información a la base de datos.
Hasta el mes de febrero, el equipo tomaba una fotografía de manera simultánea en cada cámara, a las 14:00 horas y repetía cada dos minutos. Durante las semanas siguientes, el plan cambiaría. Realizarían una sola captura de imágenes a las 18:00 o 19:00 horas, para que la luz solar no afectara en las variables.
Las cámaras llevan en su interior una computadora de una sola tarjeta y un protocolo de comunicación. Una primera versión del sistema tomaba la fotografía, la almacenaba y la enviaba por Internet. Ahora, cuenta con un algoritmo de visión, hace el conteo de insectos y lo envía por Internet, es decir, además del envío de la imagen, informa la cantidad de moscas que detectó en la toma.
Inicialmente los investigadores probaron cámaras con distintos entornos de iluminación. Después, para evitar que la iluminación afectara los resultados, colocaron un techo a la cámara. Finalmente, en la metodología de control decidieron evitar la fotografía durante el día y lograr conteos exactos durante la noche.
Para el envío de la información vía Internet a una base de datos, los expertos encontraron que es la zona y la cobertura lo que dicta qué empresa sería la proveedora del servicio de conectividad.
Trampas
A unos 30 centímetros de la cámara, se ubican hojas pegajosas, rectangulares y amarillas, color que resulta atractivo para el insecto. El pegamento funciona como trampa y captura a la mosquita blanca. Para la medición, las hojas llevan impresas una cuadrícula para realizar el cálculo. Al menos una mosca en cinco de los 28 cuadros indica posibilidades de enfrentar virus.
Originalmente pensaron en colocar las trampas en cada uno de los puntos cardinales del invernadero. Ahora consideraron que reciben suficiente información al colocar los equipos en una línea, dos de ellos cercanos a las puertas de acceso o salida, así registran una mayor información sobre la entrada de los insectos de la mosca blanca.
Detrás de los invernaderos se encuentran cultivos de frijol, sensibles a la mosca blanca. Cuando el frijol envejece, la mosca se traslada a los invernaderos, por lo que a propuesta de los investigadores, la empresa colocó en los perímetros mantas amarillas con pegamento como trampa para la mosca blanca.
“Estas trampas se pusieron con fines de control, no de monitoreo. Toda la mosca se levanta con el viento, si no hay viento, ahí se queda. La mosca que se levanta se dirige hacia el color amarillo porque no sabe si es una planta”, explicó Garzón Tiznado.
Los expertos cuidaron que las trampas fueran comerciales, es decir, que los agricultores las encontraran con facilidad en el mercado para evitar gastos onerosos, y obtendrían además uniformidad y calidad.
El virus
Cuando se detecta la presencia de mosquita en las cámaras, comienza la primera señal de riesgo. Indica que es posible que la mosquita tenga virus y ya se esté transmitiendo a las plantas. Una sola es suficiente para transmitir el virus.
“Para niveles de control, lo que decimos es que deben de tener dentro de una malla sombra o de un invernadero alrededor de un centímetro cuadrado de 0.5 moscas; es decir, en 10 cuadritos en la trampa, cuando cinco tengan al menos una mosca, es cuando debe comenzar la estrategia de control, ya sea biológico, natural biorracional o el químico-sintético”.
Una vez aplicado el insecticida, la cámara dirá el nivel de reducción de la población dentro del invernadero, después monitorearán la población dentro del invernadero y adicionalmente los técnicos llevarán a cabo el monitoreo de la presencia del virus transmitido por este insecto.
“Si nos sube la población, aplicamos insecticidas, cualquiera que sea, eso es un indicador. Si sube la población, indica que hay una parte por donde está penetrando desde el exterior, o que el insecticida aplicado no funciona”.
Facilita la toma de decisiones
En el siguiente reto del proyecto participó el doctor en inteligencia artificial, el doctor Jorge Adalberto Navarro Castillo. Desarrolló el algoritmo para que el sistema “aprendiera” con base en las decisiones del experto.
“Si cambian las condiciones, el clima, se detecta que hay una acción a emprender, y todo eso queda registrado en el sistema. El algoritmo de inteligencia artificial debe aprender, cuando haya un conjunto de decisiones grandes, para saber en qué basó esa decisión. Entonces, no necesariamente son valores absolutos, ahora es a través de una correlación de variables: qué relación o inercia de aumento hay entre una misma variable para encontrar ese patrón”, dijo Prieto Alvarado.
El equipo pretende que, conforme crezca la base de datos, el sistema logre lanzar variables automáticas.
La evaluación que realiza el equipo de investigadores habla de una afectación de 18 por ciento de virus en tomate y cerca de 23 por ciento en chile. En este último, las pérdidas económicas eran hasta de 13 puntos porcentuales.
mosquita blanca
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