i-GROW. Sistema de apoyo a la gestión de cultivos protegidos

El proyecto I-Grow, hacia un nuevo sistema de apoyo a la gestión de cultivos protegidos, ha sido financiado dentro de la convocatoria “proyectos de Creación de Unidades de Innovación Conjunta”, de la Línea de subvención “Programa de liderazgo en innovación abierta, estratégica y singular” dentro del objetivo temático “Promover el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad” , cuyos miembros son Novagric como líder y el Centro Tecnológico Tecnova como participante.

Aprobado por Idea , Resolución Definitiva, el 13/7/2022 con un 60% ESB, siendo el presupuesto subvencionable 834.189,29 € y la subvención aprobada (pendiente de ingreso) de 500.513,57 eur.

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.

Objetivos específicos del proyecto I-Grow

Estudio y desarrollo de un modelo de clima para sistemas protegidos

Que permita simular el ambiente interior en función de las configuraciones de invernadero seleccionadas por el usuario y estrategias de control bajo cualquier situación climática. La justificación de este objetivo, se basa en el éxito de las operaciones comerciales de invernadero comienza con la selección adecuada de la ubicación del sitio y con una configuración de diseño de invernadero adecuada que satisfaga las necesidades de los cultivos y supere las condiciones climáticas. Contar con una herramienta que permita evaluar varias alternativas de diseños de invernaderos y diferentes condiciones climáticas mejorará el proceso de toma de decisiones para el diseño adecuado del invernadero y su ubicación óptima. Los modelos de clima desarrollados hasta la fecha se han centrado en una única ubicación y un conjunto limitado y específico de elementos de construcción y modificación climática (Rodríguez, 2015).

Caracterización fenotípica de las principales variedades hortícolas de interés económico

Mediante la obtención de las variables de la ecuación de fotosíntesis de Farquhar. La justificación se basa, en que la obtención de un modelo de crecimiento específico para cada variedad, que defina las características del cultivo, en un momento donde se vive una constante renovación del material vegetal ofertado, podrían ser de interés para un mejor manejo agronómico y mejoraría el proceso de toma de decisiones que permitan dirigir el cultivo hacia un modelo de alta productividad.

Identificar las curvas de respuesta de las diferentes variedades seleccionadas ante diversos condicionantes externos

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 (Marcelis et al., 1998; Heuvelink et al,. 2003; Rodriguez, 2015). 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.

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).

La justificación del desarrollo de este algoritmo se basa, en que la gestión del cultivo en sistemas protegidos está basada en la experiencia de valores de consignas sin considerar las especificaciones concretas de cada variedad comercial. Con este proyecto se plantea la posibilidad de aprovechar el conocimiento adquirido de cada variedad, para condicionar la posición de los actuadores de clima, y así poder maximizar la respuesta fotosintética de dicha variedad. La implementación de un algoritmo de alta complejidad matemática, resulta inviable para cualquier autómata existente en la actualidad en el sector agrícola. Por lo tanto, resulta necesario diseñar una nueva arquitectura en la nube que permita un mayor procesado de cálculo.

Objetivos específicos de Novagric

• 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.

Resultados esperados

Una vez finalizada estas actividades, se habrán conseguido los siguientes resultados:

• Una base de datos climática del interior de invernaderos alrededor del mundo.
• Elección del modelo, método y algoritmo de cálculo a partir de simulaciones numéricas CFD que serán empleadas en las siguientes actividades.
• Identificación de las variedades hortícolas de interés que maximizan la producción.
• Las ecuaciones matemáticas que describen los fenómenos físicos simulados para cada elemento singular.
• La correcta verificación del comportamiento de dichas expresiones matemáticas a través de pruebas en túnel del viento.
• El diseño de nuevos elementos singulares derivados del conocimiento adquirido durante las simulaciones realizadas.
• Un modelo de clima con una amplia posibilidad de configuraciones estructurales del invernadero
• Un modelo de crecimiento sin precedentes en la horticultura intensiva.
• Un sistema de optimización multiobjetivo único que facilitará la gestión de los sistemas productivos protegidos.