Desarrollo de un sistema predictivo de cosecha usando parámetros fenotípicos, fisiológicos y agroclimáticos en el cultivo de rosas de exportación

La industria florícola en el Ecuador inició en la década de 1970 y desde entonces ha tenido que superar diferentes retos que sólo han servido para demostrar el amplio potencial para la producción de flores de corte y su exportación desde el territorio nacional. La primera gran ola de producción florícola en el Ecuador se dio en la década de 1980, y como una industria próspera, trajo consigo la creación de todo un nuevo modelo de producción agrícola, desde las labores realizadas en campo, hasta la línea logística para la exportación de flor fresca de corte a diferentes destinos del mundo. La floricultura en el Ecuador ha evolucionado para transformarse en la tercera industria más importante dentro del rubro de exportaciones no petroleras del Ecuador, sólo por debajo del camarón y banano. Actualmente, la industria florícola es el rubro agropecuario que genera más plazas de trabajo por unidad de área en producción, con 11,8 personas trabajando por hectárea de cultivo, generando directamente alrededor de 110 000 empleos a nivel nacional y más de 500 000 de forma indirecta. El cultivo de mayor importancia dentro del rubro florícola en el Ecuador es la rosa, la misma que es el objeto de estudio en la investigación que se plantea, esto debido a que es la especie más cotizada por el mercado mundial. Los cultivos florícolas que ocupan la mayor participación de la industria en Ecuador son rosa con el 74%, flores de verano conel 18%, flores tropicales con 4% y Gypsophila con 3% (Agrocalidad, 2020). En este momento se estima que en Ecuador existen 4300 hectáreas de cultivo de rosa, considerando desde pequeños productores con esquemas de trabajo familiar quienes pueden tener desde menos de una hectárea hasta alrededor de 6 hectáreas, medianos productores con un promedio de 13 hectáreas de cultivo, y grandes productores con fincas que pueden rebasar las 40 hectáreas en producción. Circunstancias anómalas tanto de carácter político-económico como biológico y sanitario afectaron notoriamente a la industria florícola en los últimos años. En este sentido, también es importante reconocer que la industria florícola es un elemento extremadamente sensible de nuestra economía y se ha visto afectado por diferentes circunstancias de escala regional y mundial. En primer lugar, las flores de corte son un producto altamente perecible cuyo consumo depende específicamente de la estética que estas presentan, por lo que cualquier interrupción en la cadena logística que interviene en su proceso de exportación repercute extremadamente en la calidad de la flor cuando esta llega a su destino. Además, al no ser un producto de primera necesidad, el consumo de flores de corte a nivel mundial se vio evidentemente disminuido durante los años 2019 y2020 a partir de los paros indígenas y la pandemia generada por el COVID-19. Todas estas circunstancias han generado incertidumbre y han llevado a condiciones inestables para los trabajadores y gran preocupación para las empresas productoras. La industria florícola venía en una notoria recuperación después de la crisis logística y la recesión en la demanda que generó el COVID-19. Según reporta, para el año 2019 Ecuador exportó 1 604 millones USD, con un crecimiento del 4% respecto al año anterior, sin embargo, para el año 2020 el total exportado fue de 1 500 millones USD lo que significó una recesión de aproximadamente el 7% de las exportaciones respecto al año anterior. Para el año 2021 la industria florícola exportó 2164 millones USD, lo que significó un crecimiento del 44% respecto al año anterior, y responde al incremento de la demanda de varios productos que vino junto a la apertura de mercados durante el proceso de recuperación post pandemia. Lamentablemente, el crecimiento no pudo sostenerse en el año 2022, esto debido a la incursión bélica y los posteriores bloqueos logísticos y económicos para con el mercado ruso, que significó una pérdida en aproximadamente el 14% de las exportaciones potenciales .El panorama agrícola mundial ahora, además de estar a la expectativa de la dinámica del comercio internacional de perecederos, se ha visto bastante vulnerado por el cambio climático. La poca constancia o certeza para predecir las variables ambientales afectan significativamente el desarrollo de los cultivos, tanto a campo abierto como al interior de un invernadero. Periodos de sequía o lluvias intensas, bajas o altas temperaturas influye significativamente en el crecimiento y los días a la cosecha del producto ornamentales. El caso de los cultivos florícolas no está exento lo que exige la inversión en el desarrollo de herramientas que permitan que los productores puedan minimizar la variabilidad de la cantidad a ser cosechada. El uso de este tipo de tecnología plantea también un avance significativo respecto a la optimización de recursos empleados por el agricultor puesto a que la versatilidad del sistema planteado le permite adaptarse a la dinámica cultural que exige este tipo de cultivos. La huella de carbono que produce esta industria es impactantemente alta, por ejemplo, dada la incesante necesidad del uso de agroquímicos y pesticidas, el alto requerimiento hídrico y la continua demanda de fertilización. Esto no significa que la industria no pueda mejorar respecto a su gestión ambiental, donde instrumentos como el que planteamos son fundamentales cuando además de su aplicación principal, por ejemplo, podrían permitir identificar etapas de susceptibilidad durante el desarrollo del cultivo e incluso llevar a maximizar la eficiencia de la fertilización del cultivo. El modelo de producción florícola ecuatoriano se caracteriza por priorizar la diversificación de mercados, producción y rotación de variedades exclusivas cotizadas por dichos mercados. La necesidad de la industria de poder predecir la producción y productividad del cultivo surge a partir de la incapacidad actual de coordinar certeramente los pedidos generados con la disponibilidad de flor tanto en el cultivo como en postcosecha. El modelo de comercialización para las fiestas de mayor demanda como son San Valentín, Madres y Navidad se basa en la preventa de la producción, lo que significa que la empresa se compromete a cumplir con una cierta cantidad de tallos que se exportarán hacia un destino a un precio definido que pudo o no haberse prepagado. Dado este sistema de comercialización es que surge la necesidad de tener certeza, tanto en la cantidad a producir como en las fechas en la que se espera la producción, para poder cumplir con las ordenes antes mencionadas. Los modelos de predicción de productividad que analizan el estado fenológico de las plantas también tienen diversas aplicaciones dentro del manejo cultural del cultivo, por ejemplo, permiten identificar con certeza momentos del ciclo de producción en los que la especie es particularmente susceptible a un patógeno lo que permite tomar medidas preventivas significantemente menos agresivas con el ambiente al usar agroquímicos. Los modelos de predicción que se usan actualmente son elementales respecto a las variables que consideran para entregar una predicción, lo que los vuelve bastante imprecisos. Uno de los sistemas más empleados para la predicción de la productividad se denomina Growing Degree Days (Grados Día Desarrollo), que se basa únicamente en el análisis de la temperatura promedio acumulada diariamente por el cultivo hasta que llega al punto de cosecha. Este modelo ha dado resultados bastante ambiguos respecto a las predicciones determinadas, según menciona Cabrera (2021) respecto a las variedades en las que se aplica el modelo, y según Cañizares y Leiva (2014) respecto a otras diversas variables agroclimáticas que interactúan directamente con el cultivo en su etapa de desarrollo. Con nuestra propuesta se busca generar una herramienta de predicción que permita llevar a la industria florícola a reducir el error en la estimación de las preventas de rosas. El uso de diferentes instrumentos tecnológicos y la recolección de la mayor cantidad de datos correlacionables con el cultivo nos permitirá desarrollar un modelo certero que pueda ser utilizado por la industria. Para ello, el monitoreo de los datos agroclimáticos se realizará con sensores ambientales con los que ya cuenta la finca, pero además con otros que se desarrollarán en la universidad. Las variables fenológicas cuantificables del cultivo como son largo y ancho de tallos, largo y ancho de botón, número de hojas, número de ejes en producción, piso de los tallos elegidos y clase de poda realizada se recolectarán hasta identificar las variables que respondan de mejor manera a los diferentes estímulos abióticos. También, pretendemos hacer uso de la tecnología de análisis de imagen espectral mediante la recuperación de información con vehículos aéreos no tripulados (drones), lo que además de permitirnos monitorear el estado de desarrollo y sanidad del cultivo, también nos permitirá verificar la actividad fisiológica del mismo, con lo que se podrán realizar correcciones de certeza e identificar diferentes microclimas y condiciones particulares que puedan encontrarse al interior de los invernaderos tomando como referencia el análisis realizado por Gené-Mola et al., 2019.El proceso de recolección de datos requiere el entendimiento de todo ecosistema propio de las características de cada invernadero, como lo explica Bernsen et al., 2006, para lo cual se debe hacer un proceso de análisis de la información arrojada por las muestras. Las variables recolectadas serán correlacionados con la variable Días a cosecha, para entender la relación que permita implementar modelos de predicción. Se aplicarán distintos modelos de predicción como regresiones logísticas, modelos de redes neuronales, modelos CART, que serán comparados para definir la herramienta que ayude a obtener los mejores resultados de predicción, y que puedan ser aplicados en el día a día de la florícola.