Este extracto proviene de Qiao H, Lyu Y F, Zheng E H. Hillside agricultural machinery and agricultural intelligence driven by new technologies. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2025, 40(2): 328-337, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20250119005. (in Chinese) http://www.bulletin.cas.cn/BCAS_CH/doi/10.16418/j.issn.1000-3045.20250119005
Las zonas montañosas y de colinas desempeñan un papel crucial en la producción agrícola de China. Sin embargo, el bajo nivel de mecanización integral para el laboreo, la siembra y la cosecha de cultivos en estas regiones obstaculiza gravemente la modernización de la agricultura. El terreno complejo y los patrones de cultivo diversos en las zonas de colinas hacen necesario el desarrollo de maquinaria agrícola especializada y robots adaptados a estos paisajes singulares. Para avanzar en este proceso, el gobierno chino ha introducido en los últimos años una serie de políticas para apoyar la investigación y el desarrollo (I+D) de maquinaria agrícola para regiones de colinas, brindando un fuerte respaldo al avance de la tecnología agrícola en estas áreas. En este contexto, este artículo presenta el estado actual y el progreso de la maquinaria agrícola para regiones de colinas. Se centra en explorar la aplicación de tecnologías inteligentes en la agricultura en laderas y propone estrategias para la agricultura inteligente en estas áreas. Mediante exploraciones preliminares de tecnologías de inteligencia encarnada, se demuestra el potencial de las nuevas tecnologías inteligentes para reducir la inversión de mano de obra y mejorar la productividad agrícola. Por último, se ofrecen perspectivas sobre las tendencias futuras de desarrollo para orientar la modernización de la agricultura en regiones montañosas y de colinas.
1. Introducción
Las zonas de colinas y montañas en China desempeñan un papel fundamental en la producción agrícola. China cuenta con aproximadamente 46,7 millones de hectáreas de tierras agrícolas en regiones montañosas y de colinas, lo que representa aproximadamente un tercio de la superficie total de tierra cultivada del país. Estas regiones son importantes bases de producción de cereales, aceites, azúcar y productos agrícolas especializados, e involucran a casi 300 millones de poblaciones agrícolas. Sin embargo, el nivel de mecanización agrícola en las regiones montañosas y de colinas se rezaga significativamente respecto al de las llanuras. La tasa de mecanización integral para el laboreo, la siembra y la cosecha de cultivos en las provincias montañosas y de colinas es de solo 53,5%, aproximadamente 20 puntos porcentuales por debajo del promedio nacional.
El terreno complejo y las parcelas dispersas, pequeñas y empinadas en las regiones montañosas y de colinas plantean enormes desafíos para la mecanización agrícola. Los paisajes agrícolas diversos de la región —incluidos los campos en terrazas, los huertos, los jardines de té y las pendientes pronunciadas (Figura 1)— exigen maquinaria adaptada no solo a operaciones de pequeña escala, sino también a patrones de cultivo complejos y procesos agronómicos intrincados.
Figura 1 Escenarios operativos típicos en colinas
(a) Terrazas; (b) Pendientes pronunciadas; (c) Huertos; (d) Jardín de té
China ha puesto un énfasis significativo en el desarrollo de maquinaria agrícola adaptada a regiones montañosas y de colinas. En 2023, se introdujeron políticas pertinentes para apoyar la I+D de maquinaria compacta y equipos hortícolas adecuados para estos terrenos. En 2024, el gobierno reforzó su compromiso de fortalecer el apoyo de equipos para la producción de cereales mediante el avance de la I+D y la aplicación de maquinaria agrícola para zonas montañosas y de colinas. Esta iniciativa implica incorporar expertos de múltiples campos —incluidos cultivo, mejoramiento de variedades, protección vegetal y maquinaria agrícola— al Sistema Nacional de Tecnología Industrial de la Agricultura Moderna y al Grupo Asesor de Expertos para la Mecanización de Proceso Completo de la Producción de Cultivos bajo el Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales. Al promover la colaboración interdisciplinaria en I+D y la difusión tecnológica, estos esfuerzos buscan acelerar el despliegue de equipos y técnicas avanzados y adaptables.
Además, el gobierno lanzó una iniciativa dedicada a subsanar brechas críticas en el desarrollo de maquinaria agrícola, priorizando la I+D y la aplicación de maquinaria compacta, componentes centrales y tecnologías habilitadoras para regiones montañosas y de colinas. Estas medidas, en conjunto, fortalecen el avance de la maquinaria agrícola de montaña, facilitando la integración fluida de nuevas tecnologías de la información a lo largo de la cadena de valor agrícola. Esta integración acelera la transformación digital del sector, reforzando así la seguridad alimentaria nacional.
2. Desafíos que enfrenta la mecanización agrícola en regiones montañosas y de colinas
La producción agrícola en regiones montañosas y de colinas presenta características geográficas únicas que plantean numerosas dificultades para el tránsito y la operación de la maquinaria agrícola. Los principales desafíos que enfrenta actualmente la mecanización agrícola en estas regiones incluyen:
1. Terreno complejo: El terreno ondulado y empinado en las regiones montañosas y de colinas, con parcelas caracterizadas por estrechez, pequeñez, dispersión y gran pendiente, no es adecuado para transformaciones mecánicas de alto costo, lo que limita el uso de maquinaria agrícola de gran escala. Esto hace necesario el desarrollo de maquinaria agrícola de pequeña escala adaptada al terreno, adecuada para parcelas pequeñas.
2. Falta de maquinaria agrícola especializada: En China, la maquinaria agrícola adaptada al terreno de colinas es insuficiente y la maquinaria especializada es escasa. La mayoría de los productos existentes de maquinaria agrícola para laderas son versiones modificadas de las utilizadas en llanuras, las cuales están limitadas por condiciones ambientales y presentan una eficiencia operativa deficiente, sin lograr aprovechar plenamente sus ventajas de mecanización.
3. Margen de mejora en el desempeño técnico: En comparación con países avanzados, la I+D de maquinaria agrícola para laderas en China comenzó relativamente más tarde que en economías avanzadas. En particular, el sector carece de maquinaria ligera, eficiente y altamente estable para terrenos montañosos y de colinas. Tecnologías clave como el diseño y fabricación de motores de alta potencia y bajas emisiones, la optimización de resistencia al desgaste de cuchillas y reducción del consumo energético, y el diseño ligero de bastidores aún deben desarrollarse más.
4. Restricciones por características de la producción agrícola: La estructura de cultivo en regiones montañosas y de colinas es compleja, con una rica diversidad de variedades de cultivos y procesos agronómicos intrincados. Esto conduce a demandas diversificadas de tecnología y equipamiento de mecanización agrícola. Por ejemplo, en el suroeste de China, donde es común un patrón de cultivo mixto de cultivos alimentarios y comerciales, la tasa de mecanización integral de la papa, un cultivo principal de la región, es inferior al 30%, con tasas de siembra y cosecha mecanizadas en un solo dígito.
5. Descoordinación entre maquinaria agrícola y agronomía: En regiones montañosas y de colinas, existe una falta de coordinación efectiva entre los requisitos agronómicos y las operaciones de la maquinaria agrícola tradicional, particularmente en términos de escalada, cruce de obstáculos y operación inteligente. Esto afecta la promoción y aplicación de la maquinaria agrícola.
3. Soluciones innovadoras para la mecanización agrícola en regiones montañosas y de colinas
Los avances recientes en inteligencia artificial (IA) y tecnologías de inteligencia encarnada han proporcionado soluciones innovadoras para la mecanización agrícola en regiones montañosas y de colinas. En particular, la tecnología robótica ha demostrado ventajas significativas en adaptabilidad a terrenos complejos, capacidad de operación de precisión y ejecución de tareas diversas, convirtiéndose en un impulsor clave de la modernización agrícola en estas regiones. La introducción de estas tecnologías emergentes puede promover la inteligencia, automatización y eficiencia de la maquinaria agrícola de laderas en los siguientes cinco aspectos:
1. Mejorar la capacidad operativa de la maquinaria agrícola de laderas en terreno complejo: En áreas con pendientes pronunciadas, la IA utiliza aprendizaje profundo y visión por computadora para analizar en tiempo real el terreno, la información de los cultivos y los obstáculos, planificando automáticamente rutas de operación adaptativas y ajustando dinámicamente la velocidad de desplazamiento y la profundidad de operación de la maquinaria agrícola para asegurar un funcionamiento fluido y mejorar significativamente su capacidad operativa en terreno complejo. Para mejorar aún más la adaptabilidad al terreno de la maquinaria agrícola en regiones montañosas y de colinas, puede adoptarse un diseño de rueda-pata. Este diseño combina las características de robots con ruedas y con patas, permitiendo un movimiento estable en terrenos irregulares y un fácil cruce de obstáculos mientras mantiene altas velocidades de movilidad.
2. Mejorar la eficiencia operativa en parcelas pequeñas: Las parcelas en regiones montañosas y de colinas son pequeñas y dispersas, lo que dificulta el acceso de la maquinaria agrícola tradicional de gran escala. Mientras tanto, la maquinaria agrícola existente de pequeña escala carece de inteligencia, lo que resulta en altas demandas de mano de obra. La tecnología de inteligencia encarnada mejora la flexibilidad y las capacidades de control preciso de la maquinaria agrícola, permitiendo una planificación precisa de rutas y control operativo en parcelas estrechas. La maquinaria agrícola puede moverse libremente entre parcelas pequeñas, utilizando capacidades de detección de obstáculos y percepción espacial para evitar colisiones y errores, mejorando así la eficiencia operativa y reduciendo el desperdicio de energía y tiempo.
3. Promover la integración de maquinaria agrícola y agronomía: La IA puede aprender en profundidad los requisitos agronómicos de diferentes cultivos, logrando una correspondencia precisa entre modos de operación y necesidades agronómicas. Con base en las etapas de crecimiento del cultivo, los cambios climáticos y las condiciones del suelo, los parámetros operativos pueden ajustarse dinámicamente para garantizar que las operaciones se alineen estrechamente con los requisitos agronómicos. Esta integración no solo optimiza el proceso operativo, sino que también mejora la eficiencia general de la agricultura en regiones montañosas y de colinas.
4. Mejorar la adaptabilidad de la maquinaria agrícola a cambios ambientales específicos en regiones montañosas y de colinas: La tecnología de inteligencia encarnada integra diversos sensores para percibir cambios ambientales en tiempo real y realizar ajustes dinámicos. Por ejemplo, cuando la humedad del suelo es alta, el sistema puede ajustar la profundidad de arado para evitar la compactación excesiva del suelo. Esta percepción en tiempo real y adaptabilidad inteligente mejoran significativamente la estabilidad y adaptabilidad de la maquinaria agrícola en entornos específicos en regiones montañosas y de colinas.
5. Lograr colaboración entre el aire y la tierra y optimización de recursos: Los campos en regiones montañosas y de colinas están dispersos, y una sola máquina agrícola tiene baja eficiencia operativa y es propensa al desperdicio de recursos. Mediante operaciones colaborativas entre vehículos aéreos no tripulados (UAVs, por sus siglas en inglés) y maquinaria agrícola terrestre, puede lograrse una gestión eficiente y operación de precisión de las tierras agrícolas en colinas y montañas. Los UAVs pueden obtener rápidamente información sobre el terreno agrícola y el estado de crecimiento de los cultivos y transmitir los datos en tiempo real a la maquinaria agrícola terrestre, permitiéndole realizar operaciones precisas según el terreno y las necesidades del cultivo. Este modo colaborativo no solo mejora la eficiencia operativa, sino que también reduce los riesgos de operación causados por el terreno complejo, proporcionando una nueva solución para la modernización agrícola en regiones montañosas y de colinas.
4. Progreso actual de la maquinaria agrícola para laderas en China
En los últimos años, China ha logrado avances en la investigación, desarrollo e innovación de productos de maquinaria agrícola para laderas. Algunas empresas y universidades han lanzado microcultivadores, tractores pequeños y máquinas de gestión de huertos adecuadas para operaciones en laderas. Por ejemplo:
• La cosechadora combinada de orugas “King of Grain” PL70 de Zoomlion (Figura 2a) presenta alta potencia, una gran distancia al suelo de 550 mm y orugas extendidas para adaptarse a terreno complejo.
• La fresadora rotativa autopropulsada de orugas Xinyuan Leopard 1GZL-130A de Chongqing Xinyuan (Figura 2b) tiene un cuerpo compacto, fuerte capacidad de paso, estabilidad y capacidad de escalada, siendo adecuada para campos estrechos e irregulares.
• La fresadora rotativa de orugas WMG15 de Chongqing Weima (Figura 2c) utiliza orugas triangulares de alto relieve con baja presión sobre el suelo y puede girar en el lugar mediante frenado unilateral, siendo adecuada para campos estrechos e irregulares.
• El tractor M1002-3C de Weichai Lovol (Figura 2d) presenta orugas triangulares integradas y una gran distancia al suelo, ayudando a reducir el riesgo de vuelco en terreno complejo de colinas. Su tractor F3000 más reciente tiene un radio de giro pequeño y puede adaptarse a pendientes de hasta 25° gracias a su estructura articulada y de torsión y a su tecnología de control adaptativo.
• El tractor para laderas MH804M de YTO (Figura 2e) presenta un diseño de perfil bajo y un potente sistema de motor, siendo adecuado para espacios estrechos y operaciones en pendientes.
• La cosechadora de frutos de Camellia oleifera 4CLY-100 de Jiangsu World (Figura 2f) tiene un centro de gravedad bajo, frenos de disco y alta visibilidad, garantizando estabilidad y seguridad en pendientes pronunciadas.
Figura 2 Maquinaria agrícola para laderas de China
(a) Cosechadora combinada de orugas “King of Grain” PL70 de Zoomlion; (b) Fresadora rotativa autopropulsada de orugas Xinyuan Leopard 1GZL-130A de Chongqing Xinyuan; (c) Fresadora rotativa de orugas WMG15 de Chongqing Weima; (d) Tractor M1002-3C de Weichai Lovol; (e) Tractor para laderas MH804M de YTO; (f) Cosechadora de frutos de Camellia oleifera 4CLY-100 de Jiangsu World
Estas máquinas agrícolas son pequeñas en tamaño, ligeras y flexibles en operación, lo que les permite cultivar, sembrar y fertilizar en parcelas pequeñas en regiones de colinas. En comparación con productos extranjeros, la maquinaria agrícola para laderas de China tiene una ventaja de precio, lo que la hace más adecuada para la capacidad económica de los agricultores en regiones montañosas y de colinas en China. Sin embargo, todavía existe una brecha en desempeño técnico y nivel de inteligencia en comparación con los niveles avanzados internacionales.
5. Perspectivas de aplicación y tendencias de desarrollo de tecnologías inteligentes en la agricultura en laderas
En el proceso de modernización agrícola y revitalización rural, las tecnologías inteligentes desempeñan un papel crucial. Tecnologías como los robots humanoides y la inteligencia encarnada proporcionan soluciones prácticas para la modernización de la agricultura en laderas. No solo pueden adaptarse al terreno complejo de las regiones de colinas, sino también realizar tareas agrícolas diversas, mejorando significativamente la flexibilidad y la eficiencia de la producción agrícola.
La integración de tecnologías inteligentes permitirá que la maquinaria agrícola para laderas logre una producción más eficiente y precisa, acelerando así los procesos de modernización agrícola y revitalización rural. En el contexto del cambio climático global, estas tecnologías facultarán a los sistemas agrícolas para adaptarse mejor a los cambios ambientales, proporcionando bases científicas para formular estrategias de adaptación y fortaleciendo la resiliencia de la agricultura frente a los desafíos climáticos. A través de estos avances, la agricultura en laderas logrará mayor eficiencia y precisión en la producción, brindando un sólido apoyo para el desarrollo agrícola sostenible.
