Dispositivo inteligente para determinar porcentajes de macronutrientes presentes en el suelo para cultivos de papa a partir de pH, conductividad eléctrica y humedad.

Abstract

El cultivo de papa es fundamental para la seguridad alimentaria y la economía de Colombia, destacándose el departamento de Nariño como una de las regiones productoras más importantes. Según Fedepapa, Nariño produce anualmente 585.202 toneladas de variedades como papa criolla, Diacol capira, ICA-unica, parda pastusa, pastusa suprema y superior, contando con 255.000 hectáreas aptas para su cultivo. Sin embargo, la falta de acceso a análisis avanzados de suelo lleva a muchos agricultores a fertilizar de manera empírica, aplicando un bulto de abono por bulto de papa sembrado sin considerar un previo análisis de suelo que brinda las condiciones fisicoquímicas y nutricionales del suelo. Este enfoque genera ineficiencias en el uso de fertilizantes, reduce la productividad y ocasiona impactos ambientales significativos, como la erosión del suelo y la contaminación del agua. La agricultura de precisión, impulsada por la inteligencia artificial (IA), emerge como una solución sostenible y eficiente para optimizar la gestión de cultivos. Este estudio presenta el desarrollo de un dispositivo basado en IA, capaz de evaluar los niveles de nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) en el suelo, utilizando variables como humedad, pH, conductividad eléctrica y temperatura. Este enfoque permite obtener tres variables cruciales a partir de cuatro variables del suelo. Para este propósito, se construyó una base de datos con 3,200 registros, utilizando sensores como el CTW NPK y el CTW multiparámetros, calibrados mediante cinco análisis realizados en el municipio de Valle del Guamuez, Putumayo. El dispositivo fue entrenado en Google Colab utilizando cinco algoritmos de aprendizaje automático, y el modelo de redes neuronales mostró el mejor desempeño, alcanzando una precisión en campo del 78.5 %. Los datos de prueba se recolectaron en un terreno de cultivo ubicado en la vereda Bolívar, municipio de Iles, Nariño. Este dispositivo, diseñado para ser accesible y práctico, apoya la toma de decisiones informadas por parte de los agricultores, promoviendo un manejo más eficiente de los nutrientes del suelo y contribuyendo a un proceso de producción de papa más sostenible y respetuoso con el medio ambiente.