A mediados de 2022, el ingeniero agrónomo brasileño Diego Siqueira se reencontró con Diogo Barbieri, un antiguo compañero de la facultad, cada uno ahora al frente de su propia empresa de análisis de suelos, ambas con sede en Jaboticabal, en el interior del estado de São Paulo. Siqueira le comentó acerca de sus progresos con los sensores de magnetismo, utilizados para identificar los suelos más aptos para el cultivo de variedades especiales de café, y le propuso a su colega utilizar la misma técnica en las plantaciones de caña de azúcar, abundantes en el norte del estado de São Paulo, donde viven. A Barbieri le agradó la propuesta, que suponía una posibilidad de ampliar su negocio mediante la oferta de pruebas con costos más bajos que los obtenidos mediante reacciones químicas, que había utilizado hasta entonces.
Los sensores de magnetismo y otros dispositivos, tales como satélites, drones y espectrofotómetros (aparatos que miden la intensidad de la luz absorbida y reflejada por determinado material), permiten obtener una especie de radiografía del suelo, diferenciando suelos aparentemente idénticos y animando a los agricultores a mejorar el cuidado de sus tierras.
Pero también sacan a la luz problemas, como la pérdida de nutrientes y la erosión hídrica del suelo y, a veces, su fragilidad. En este sentido, Siqueira pone un ejemplo: las nubes rojas de tierra que en septiembre de 2021 atemorizaron a los habitantes de localidades paulistas del norte y el oeste del estado se formaron porque hubo vientos fuertes que barrieron zonas con suelos expuestos, escasa humedad y sin los minerales que favorecen su aglutinamiento y evitan su dispersión.
Vídeo Ecossistemas de Inovação: A Revolução AgroUn imán atrae nanopartículas de los minerales magnéticos del sueloVídeo Ecossistemas de Inovação: A Revolução Agro
Ambos ingenieros, Siqueira, que es copropietario de la empresa Quanticum desde 2019 (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 299), y Barbieri, uno de los socios de Athenas desde 2008, completaron sus másteres y doctorados con José Marques Júnior, también ingeniero agrónomo y coordinador de un laboratorio de caracterización de suelos en la Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Jaboticabal, quien en 2006 comenzó a perfeccionar la técnica de identificación de minerales del suelo con propiedades magnéticas, como la maghemita y la magnetita, ambas compuestas por óxido de hierro.
El grupo de la Unesp se basó en los estudios realizados a principios de la década de 2000 por el agrónomo español José Torrent, de la Universidad de Córdoba, en España, quien empleó sensores de magnetismo y de color para identificar óxidos de hierro, sobre la base de los conceptos formulados por el químico alemán Udo Schwertmann (1927-2016). Estos minerales no solo definen las tonalidades rojizas, sino también la compactación del suelo; en cambio, los suelos arenosos y amarillentos, pobres en estos compuestos, son poco compactos.
“Al igual que el color, el magnetismo es un marcador de interacciones complejas, que determinan la capacidad de retención de agua y nutrientes del suelo”, dice Marques Júnior. “Por medio de los sensores magnéticos, que actualmente son de un tamaño apenas mayor que un teléfono móvil, podemos determinar los contenidos de maghemita y fósforo en el campo con una precisión superior al 80 % y, de materia orgánica, en un 75 %”.
un-mapa-genetico-del-sueloEl mapeo de las irregularidades del suelo puede contrarrestar procesos erosivos como este, en Mato Grossoun-mapa-genetico-del-suelo
Con su equipo, Marques Júnior analizó el contenido de óxido de hierro de 42 muestras de latosol, uno de los 13 tipos básicos de suelos, de dos áreas de cultivo de caña de azúcar con cosecha mecánica en Guatapará y Guariba, municipios cercanos a Ribeirão Preto. Aunque sus historiales geológicos eran similares, los suelos registraron variaciones de 10 veces en la proporción de óxido de hierro, de 22 gramos por kilogramo (g/kg) a 253 g/kg. En este estudio, publicado en forma detallada en agosto de 2015 en la revista Geoderma Regional, el análisis del color del suelo, denominado espectroscopía de reflectancia, demostró ser capaz de registrar contenidos de óxido de hierro cristalino menores que un 5 %, además de proporcionar los resultados en 20 minutos, mientras que la técnica de difracción de rayos X, también utilizada, tardaba 55 horas.
En otro estudio, publicado en 2022 en la revista Scientia Agricola, un análisis de 88 muestras de suelos reveló que las áreas cultivadas con caña de azúcar en Luiz Antônio, también en la región del centro-norte paulista, con contenidos más altos de óxido de hierro, eran más aptas para la producción de azúcar y alcohol.
“Al cabo de 40 años de investigaciones en esta área, aún no disponemos de mapas oficiales, pormenorizados y actualizados, pero ya tenemos un conocimiento relativamente satisfactorio de las variaciones de los suelos brasileños”, dice Marques Júnior.
Junto a otros expertos de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), de la Unesp y de otros centros de investigación de Francia y Australia, él participó en un mapeo nacional que identificó los suelos más abundantes en óxido de hierro de los estados de Paraná, Pará, São Paulo, Mato Grosso y Goiás (véase el mapa).
“Los suelos con mayor contenido de hierro poseen las mejores características físicas, entre ellas, buena infiltración de agua, consistencia y compactación”, comenta. Los resultados de este relevamiento, basados en el análisis de 30.344 muestras de todo el país, fueron detallados en abril de 2023 en la revista Geoderma.
Drones
Cuantos más detalles revelen los mapeos, mayores serán las posibilidades de mejorar la productividad agrícola. En un área experimental de cultivo de caña de azúcar en el interior paulista, el ingeniero agrónomo José Eduardo Corá, también de la Unesp de Jaboticabal, identificó las parcelas que necesitaban dosis mayores o menores de abono nitrogenado a partir de las imágenes producidas por las cámaras de un dron que sobrevoló la plantación.
“El sensor multiespectral, dotado de cámaras fotográficas adaptadas, capaces de generar imágenes de un mismo objeto con diferentes longitudes de onda electromagnéticas, muestra lo que el ojo humano no llega a distinguir”, comenta. Según él, al conocer las interacciones de las plantas con el suelo y los efectos de las plagas y del clima, los agricultores pueden intervenir antes de que los eventuales problemas se acentúen, ahorrándose tiempo y dinero. Esta técnica, que ya ha sido adoptada por productores de Estados Unidos e incipientemente en Brasil, ha permitido detectar áreas con suelos compactados, que limitaban el crecimiento de la caña de azúcar.
Otro ejemplo surge de un estudio que se llevó a cabo en septiembre de 2023 y salió publicado en Revista Ciência Agronômica. Un grupo compuesto por investigadores de las universidades federales de Rio Grande do Sul (UFRGS) y Goiás (UFG), y del Instituto Federal Goiano, en Rio Verde, utilizó un dron provisto de una cámara de 12 bandas (rangos de longitud de ondas electromagnéticas) e identificó suelos con nematodos, plagas comunes de las plantaciones de soja.
Vídeo Ecossistemas de Inovação: A Revolução AgroEn Brasil ya se fabrican los drones que se utilizan para la aspersión de herbicidasVídeo Ecossistemas de Inovação: A Revolução Agro
Para ofrecerles a los agricultores la opción de intervenir con mayor precisión, la empresa Cromai Tecnologias Agrícolas, con sede en São Paulo, desarrolló un programa de inteligencia artificial para procesar las imágenes captadas por drones e identificar, por ejemplo, las malezas que crecen en los cañamelares. “Los archivos son compatibles con la mayoría de los tractores y drones fumigadores: basta con insertarlos en los equipos para realizar la aplicación en los lugares adecuados”, comentó el ingeniero mecatrónico Guilherme Barros Castro, director de la empresa, en declaraciones a Agência FAPESP. Según él, esta técnica, perfeccionada a través del proyecto financiado por el Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP, permite aplicar el herbicida solamente donde sea necesario, permitiendo abaratar los costos en un 65 % y reduciendo su impacto ambiental.
En la Esalq, el ingeniero agrónomo José Alexandre Demattê realiza la caracterización de los suelos utilizando sensores satelitales, que pueden diferenciar los suelos según los colores que estos reflejan: cada tipo de suelo tiene un color, porque refleja la luz de manera diferente. Las variaciones de color indican cambios en la composición o en la proporción entre minerales, materia orgánica, microorganismos, agua y aire, los elementos básicos de los suelos.
Los investigadores analizaron las imágenes producidas por los satélites estadounidenses Landsat entre 1982 y 2019, cuya resolución es de 30 metros cuadrados (m2), de un área que abarca 735.000 kilómetros cuadrados (km2) en siete unidades de la federación: el Distrito Federal, Goiás, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Paraná y São Paulo. Tal como se describe en un artículo publicado en julio de 2023 en la revista Scientific Reports, la técnica del infrarrojo, que detecta un ancho de banda de la luz no visible, indicó que el 14 % de las tierras ocupadas por pasturas o cultivos de soja correspondía a zonas de cabeceras de cursos de agua o humedales, utilizadas para aumentar el espacio económicamente útil.
“La legislación ambiental establece que las fuentes o reservas de agua deben preservarse y no pueden utilizarse para desarrollos productivos”, comenta. Por cierto, esta es una recomendación sobre la conservación de los suelos que él brinda cuando conversa con funcionarios de organismos públicos, con cooperativas de productores rurales y empresas de la región de Piracicaba.
José Marques Júnior / UNESPMinerales puros encontrados en los suelos de Brasil, de la colección de la Unesp de JaboticabalJosé Marques Júnior / UNESP
Basándose en las imágenes de los Landsat de 1985 a 2020, el ingeniero agrónomo Rodnei Rizzo, de la Esalq, analizó otro problema, la erosión, un fenómeno natural causado por las lluvias y acentuado por la transformación de las zonas de vegetación autóctona en áreas de cultivo o de pastoreo. Según un análisis efectuado por investigadores de China, publicado en junio en la revista Environmental Science & Technology, la agricultura, que ocupa alrededor de un 11 % de la superficie mundial, es responsable del 50 % de los suelos erosionados. China, India, Estados Unidos y Brasil son responsables del 65 % de la erosión del suelo en las áreas agrícolas.
“Cuanto mayor es la erosión, menor la cobertura vegetal, mayor la degradación y menos fértiles los suelos”, comenta Rizzo. Y añade Demattê: “En Brasil, las tasas de degradación del suelo han oscilado en los últimos 40 años. Aún son altas en las fronteras agrícolas de la región norte, pero en el sudeste ya son más bajas, merced a la intensificación de la siembra directa sobre paja y a la cosecha mecanizada de la caña de azúcar”.
El grupo de la USP participó en un relevamiento global que abarcó el 38,5 % de la superficie de la Tierra, correspondiente al suelo expuesto, sin cobertura forestal y al 82,2 % del área ocupada por la agricultura, como se detalla en un artículo publicado en diciembre de 2023 en la revista Remote Sensing of Environment. El análisis de la variación del color a lo largo del tiempo demostró ser eficiente para detectar cambios no solo a nivel mundial, sino también local, en la superficie del suelo, que adquiere más brillo cuando pierde su cobertura vegetal, como resultado de la erosión. Demattê subraya: cuanto más expuesto queda un suelo, más intensos son los efectos de la temperatura, mayor el riesgo de erosión y menor la productividad.
“Con base en el conocimiento minucioso del suelo, podemos identificar áreas con distintos potenciales agronómicos”, comenta uno de los usuarios de las nuevas investigaciones, el ingeniero agrónomo Luís Gustavo Teixeira, director agrícola y de tecnología de la empresa São Martinho, una de las mayores productoras nacionales de azúcar y etanol. Según él, conocer el contenido de óxido de hierro ayuda a planificar mejor el uso del suelo, el agua, los fertilizantes y los herbicidas.
Con todo, Barbieri, de Athenas, nota una resistencia a realizar análisis del suelo entre los pequeños productores, aunque su costo no supera los 80 reales, como así también un cierto frenesí por utilizar fertilizantes, incluso cuando no son necesarios. Pero también observa progresos en las prácticas de conservación del suelo. “Anteriormente se pensaba que cuantas más curvas de nivel [amesetamientos practicados en terrenos en pendiente para reducir la velocidad de escurrimiento del agua de lluvia y evitar los aluviones], mejor”, dice. “Hoy es exactamente al contrario. Cuanto menos se modifique el suelo, mejor”.
Proyectos
1. Empleo de tecnologías de teledetección, modelado y mapas de productividad con la mira puesta en el incremento de la eficiencia del abono nitrogenado en los cultivos de caña de azúcar (no 16/13461-4); Modalidad Proyecto Temático; Programa Bioen; Investigador responsable José Eduardo Corá (Unesp); Inversión R$ 2.207.987,60.
2. Las geotecnologías en el relevamiento digital pedológico detallado y la biblioteca espectral de suelos de Brasil. Desarrollo y aplicaciones (no14/22262-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigadorresponsable José Alexandre Melo Demattê (USP); Inversión R$ 2.607.462,45.
3. La calidad de los suelos en Brasil vía geotecnologías: Relevamiento, interpretación y aplicaciones agroambientales. Un legado para la sociedad (no 21/05129-8); Modalidad Proyecto Temático; Investigadorresponsable José Alexandre Melo Demattê (USP); Inversión R$ 1.123.028,90.
4. La calidad de las arcillas y el magnetismo del suelo. Ambientes de producción para la caficultura tropical (n° 19/16421-1); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Programas eScience y Data Science; Investigador responsable Diego Silva Siqueira (Quanticum Tecnologia em Análises e Mapeamento); Inversión R$ 149.736,41.
5. Cromai y su sistema de diagnóstico agrícola. Un diagnóstico de la maduración del cafeto y de desarrollo de las plantas en distintos cultivos partiendo del análisis de la visión por computadora (no21/03663-7); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Guilherme Barros Castro (Cromai Tecnologias Agrícolas); Inversión R$ 309.259,70.
Artículos científicos
ARANTES, B. H. T. et al. Detection of nematodes in soybean crop by drone. Revista Ciência Agronômica. v. 54, e20217810. sep. 2023
BAHIA, A. S. R. de S. et al. Procedures using diffuse reflectance spectroscopy for estimating hematite and goethite in Oxisols of São Paulo, Brazil. Geoderma Regional. v. 5, p. 150-6. ago. 2015.
CATELAN, M. G. et al. Sugarcane yield and quality using soil magnetic susceptibility. Scientia Agricola. v. 79, n. 4, e20200329. 2022.
CUI, H. et al. Production-based and consumption-based accounting of global cropland soil erosion. Environmental Science & Technology. v. 56, n. 14, p. 10465–73. 28 jun. 2022.
MELLO, F. A. O. et al. Remote sensing imagery detects hydromorphic soils hidden under agriculture system. Scientific Reports. v. 13, 10897. 5 jul. 2023.
RIZZO, R. et al. Remote sensing of the Earth’s soil color in space and time. Remote Sensing of Environment. v. 299, 113845. 15 dic. 2023.
ROSIN, N. A. et al. Mapping Brazilian soil mineralogy using proximal and remote sensing data. Geoderma. v. 432, 116414. abr. 2023.
