11 Ene Presentación del Proyecto IGrow
¿Qué es el proyecto I-Grow?
El proyecto I-Grow, hacia un nuevo sistema de apoyo a la gestión de cultivos protegidos, pertenece a la Línea de subvención “Programa de liderazgo en innovación abierta, singular y estratégica, a la tipología Creación de unidades de innovación conjunta (UIC), cuyos miembros son Novagric como líder y el Centro Tecnológico Tecnova como participante.
La Unidad de Innovación Conjunta presentada en este proyecto, surge como necesidad de unir, por un lado, la experiencia y la información que posee NOVAGRIC, por su actividad en el sector, y por otro lado, de la capacidad técnico-científica de nuestro Centro Tecnológico, para poder abordar juntos nuevos conocimientos en el campo de la agricultura, que ayude a la reorientación del sector productivo protegido hacia las nuevas tecnologías. Todo ello para hacer frente a los desafíos de los próximos años, de una agricultura que desempeña un rol absolutamente fundamental como fuente de producción de alimentos imprescindibles para la vida y la salud de las personas.
El objetivo es desarrollar un nuevo concepto de toma de decisiones (DSS) en la gestión de cultivos protegidos, para una amplia gama de condiciones climáticas, productivas y económicas.
Las principales características serán: Predicción, caracterización y combinación con el modelo de crecimiento.
El DSS deberá cumplir los siguientes requisitos:
- Predecir la temperatura, presión de vapor y concentración de CO2.
- Caracterización de los elementos singulares condicionantes del clima.
- Combinar con un modelo de crecimiento de las principales variedades hortícolas.
Los objetivos específicos del Centro Tecnológico Tecnova en este proyecto serán:
1- Caracterización fenotípica de las principales variedades hortícolas de interés económico, para ello en las instalaciones de la Unidad de Innovación Conjunta, en una cámara de cultivo visitable tipo Fitotron, provisto con sistemas de control activo del clima, serán realizados ensayos de evaluación fenotípica por parte de nuestro personal, donde se procederá a realizar una serie de tomas de datos morfológicos para el desarrollo de curvas de respuesta a estímulos climáticos (temperatura, humedad y radiación) a determinadas situaciones fisiológicas, que no se pueden modelizar directamente mediante el modelo de fotosíntesis, pero que sin embargo, se espera que estén directamente relacionadas con éste. Para la ejecución de la actividad, se medirá semanalmente, en cada variedad la altura de la planta, el número de flores, la distancia entrenudos, el número de frutos, la categoría de los frutos, la dinámica diaria de crecimiento de los frutos., la dinámica semanal de crecimiento de área foliar y las fisiopatías (blossom end rot, aborto floral, …)
Las medidas de dinámica de crecimiento de frutos y de área foliar serán realizadas mediante el uso de cámaras y en el caso del crecimiento de frutos, se determinará mediante la instalación de dendrómetros en el fruto que son capaces de caracterizar su tasa de crecimiento diaria. Esta medida permitirá relacionar la evolución del crecimiento del fruto con las variables ambientales y la fotosíntesis determinada.
Con la información obtenida durante los muestreos, personal experto de NOVAGRIC en agronomía con experiencia en cultivos, establecerán diversas correlaciones entre los datos morfológicos y los datos climáticos, para poder justificar situaciones observadas. Usarán herramientas informáticas y estudios de varianza para obtener las variables que definen los aspectos morfológicos estudiados. Con la información obtenida y procesada, se podrán obtener las curvas de respuesta buscadas. Esta información será crucial para definir y acotar las variables climáticas críticas entre las cuales se deberá manejar al cultivo.
2- Identificar las curvas de respuesta de las diferentes variedades seleccionadas ante diversos condicionantes externos (temperatura, humedad, radiación, cuajado, aborto floral,…)
En la actualidad existen modelos de producción o de fotosíntesis, sin embargo los modelos para simular diversos procesos de fisiología vegetal, que están directamente relacionados con el rendimiento productivo del cultivo, tales como los modelos de cuajado de la flor, aborto floral o fisiopatías como el blossom-end rot (mala asimilación del calcio), no se encuentran al mismo nivel de desarrollo. Por ello, para poder identificar y simular todos los procesos fisiológicos que están directamente relacionados con el rendimiento final del cultivo, en este proyecto se propone desarrollar unas curvas de respuesta fotosintética y agronómica en función de las variables climáticas de cultivo.
A partir de las variedades seleccionadas, personal del CT. TECNOVA sembrarán semillas de todas las variedades en cámara de cultivo con condiciones controladas de temperatura, radiación y humedad. Cuando las plantas alcancen un desarrollo vegetativo adecuado se trasladarán a una cámara visitable Fitotron, donde se fijarán unas condiciones de temperatura. Una vez que los cultivos se hayan aclimatado, permanecerán en el interior de la misma hasta que se realicen todas las curvas de respuesta necesarias para determinar los parámetros del modelo de fotosíntesis de Farquhar y su dependencia específica de la temperatura. Se realizarán 3 curvas de respuesta a la formación de asimilados (A): curva de respuesta A-Ci (respuesta al CO2), curva de respuesta A-PPFD (respuesta a la luz) y curva A-PPFD bajo O2 (respuesta a la luz en condiciones de bajo oxígeno). Además, se realizarán medidas en condiciones de oscuridad para caracterizar la tasa respiración y su dependencia de la temperatura.
El análisis de estas curvas se efectuará con los modelos específicos del modelo de Farquhar y entre los parámetros que se estimarán destacan la velocidad máxima de carboxilación de la Rubisco (Vcmax), la tasa de transporte electrónico máximo (Jmax), la limitación por la utilización de las triosas fosfato (TPU), la conductancia del mesófilo al CO2 (gm) y la tasa de respiración (Rd). Además, estas medidas realizadas con condiciones de CO2 ambiental y a diferentes temperaturas nos permitirán conocer también la respuesta de la conductancia estomática a la temperatura y a la demanda atmosférica. Para la conductancia estomática, es actualmente muy complicada de modelizar con modelos mecanísticos como el modelo de fotosíntesis. Para ello, se caracterizará de manera continua la conductancia estomática mediante el uso de sensores para obtener curvas de respuesta a las mismas condiciones climáticas analizadas.
3- Conseguir realizar publicaciones de impacto sobre los avances científicos conseguidos y lograr crear conocimiento.
Estos son los objetivos generales que Tecnova desarrollará en el proyecto Igrow, aunque la colaboración con Novedades Agrícolas se llevará a cabo en todas las actividades del proyecto.
Los resultados esperados por El Centro Tecnológico Tecnova:
– Identificación de las variedades hortícolas de interés que maximizan la producción.
– Curvas de respuesta fenológica de los cultivos a condiciones climáticas.
– Parámetros que definen la ecuación de Farquhar para cada variedad hortícola seleccionada.
(Con estos resultados se va a alcanzar un conocimiento profundo sobre la fisiológica de las variedades estudiadas, lo que va a permitir saber qué factores son los limitantes en la producción y va a servir para la construcción del modelo de crecimiento)
– Obtener ecuaciones matemáticas que describen los fenómenos físicos simulados para cada elemento singular, mediante sistemas de regresión simple o multifactorial.
– Un modelo de crecimiento sin precedentes en la horticultura intensiva.
(Estos desarrollos promoverán el manejo de los cultivos en función de lo que realmente necesita cada variedad, asignando consignas climáticas a las necesidades reales del tipo de cultivo en tiempo de ejecución, con aplicaciones sencillas para su integración en la agricultura actual)
– Determinar y validar las ecuaciones que gobernarán los modelos de clima y los elementos singulares del invernadero sobre los que interviene..
– Determinar y validar mejoras en el diseño de elementos singulares como medida para obtener condiciones determinadas de clima en invernaderos.
– Desarrollo de la versión ALFA del software universal de toma de decisiones, basado en la introducción de parámetros básicos (ubicación, variedad y tipo de invernadero) para obtener como respuesta a partir del programa indicaciones para la toma de decisiones.
Los objetivos específicos de Novagric son:
– Obtener un configurador del diseño del invernadero para cualquier situación climática y tipología estructural.
-Simulación mediante dinámica de fluidos de elementos singulares del invernadero que permita identificar mejoras de los mismos.
-Desarrollo de nuevos elementos singulares del invernadero (ventanas, formas de cubierta, etc.) a partir de los conocimientos adquiridos.
-Identificación de la posición de los actuadores climáticos que permita la mejor respuesta del cultivo.
-Obtener una base de datos climática de invernaderos suficientemente representativa de las zonas productivas bajo invernadero de todo el mundo.
Todos estos objetivos tienen un fin común que es desarrollo y puesta en marcha de un algoritmo de optimización inteligente en la nube que gestione la información obtenida de los modelos de clima y cultivo desarrollados para conseguir optimizar la mejor solución a las siguientes opciones; diseño del sistema protegido, producción máxima, costes y optimización recursos (agua).