Proyecto «Apoyo a la toma de decisiones de riego en el cultivo del pistacho con sondas de humedad 2020»

En este proyecto se instalan tres equipos con diferentes sensores de humedad para conocer la humedad del suelo y gestionar el riego eficientemente (recomendaciones de inicio y finalización del riego). La información se envía a través de modem con tarjeta m2m hasta el servidor del proveedor de los equipos y la información se puede consultar en tiempo real a través de la plataforma https://ng.fieldclimate.com/

Se ha realizado una caracterización de las parcelas, para lo cual se cumplimentará un informe por parcela anual en el que, a partir de los datos obtenidos con los sensores de humedad, se recomendarán:

•             Fecha de inicio y final de los riegos.

•             Frecuencia de riego.

•             Necesidades de agua del cultivo.

•             Ritmo y profundidad de absorción de agua por la planta.

•             Situaciones de estrés hídrico.

•             Balance de agua en el suelo.

•             Movimiento del agua en el perfil.

•             Problemas de infiltración, capa freática y escorrentía.

El objetivo general del proyecto es demostrar que la determinación precisa de las necesidades de agua del cultivo del pistacho mediante el uso de sensores de humedad optimizaría el uso del agua, energía y fertilizantes a escala de parcela.

Para conseguir el objetivo final se actuará sobre medidas preventivas basadas en un adecuado manejo agronómico (principalmente del riego).

Así pues, como objetivos concretos el proyecto pretende:

1.            Cuantificar como una optimización del riego es capaz de maximizar el aprovechamiento del agua, energía y agroquímicos.

Con las sondas vamos a obtener los datos de humedad del suelo, capacidad de campo (CC), punto de marchitez permanente (PMP) y punto de recarga (que lo vamos a fijar nosotros) de manera que nunca se alcance el PMP. El dato de CC nos informará del momento a partir del cual el suelo ya no retendrá más agua y por tanto nuestro riego se debe detener.

La cantidad de agua disponible en el suelo (CRAD) es la diferencia entre CC y PMP y se corresponde con la cantidad de agua que es aprovechable por la planta.

La gestión eficiente del agua de riego nos permite:

•             Optimizar el consumo de agua, energía y fertilizantes.

•             Reducción de problemas derivados de exceso y/o falta de agua.

•             Mejor regulación del crecimiento vegetativo del cultivo.

•             Maximización de los márgenes de los cultivos.

•             Minimizar la contaminación difusa por lavado de nutrientes.

El informe de los resultados se puede consultar aquí:

https://drive.google.com/file/d/18D5W86pMEXANzTiOuCfDsoxex55G2sl-/view?usp=sharing

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Riego en pistacho. Resultados proyecto transferencia con Gobierno de Aragón.

Desde el mes de julio hemos estado llevando a cabo el Proyecto de transferencia denominado «manejo eficiente del riego localizado en una plantación de pistacho mediante monitorización con sondas de humedad».

La ubicación de la parcela y sondas se muestra en las siguientes imágenes y pertenece al término municipal de La Muela en Zaragoza.

 

Las variedades de pistacho son Kerman (hembras) y Peter (machos). La edad de la plantación es de 3 años.

En primer lugar se procedió a realizar un estudio de la textura de los suelos para identificar la Capacidad de Campo, Punto de Marchitez y Punto de recarga.

Un ejemplo de resultados de laboratorio se presenta a continuación:

A partir del software Water characteristics se identificaron los aspectos más importantes de la textura del suelo a efectos de la gestión del agua de riego:

 

Las sondas instaladas en el equipo 16 son del tipo 10HS a 25 cm. de profundidad.

Mientras que en los equipos 20 y 22 la sonda instalada es de SENTEK que permite tomar lecturas cada 10 cm hasta 60 cm. de profundidad:

 

Con todo ello se han obtenido los siguientes resultados entre los meses de julio y septiembre:

Equipo 16:

Equipo 20:

Equipo 22:

Tenemos en cuenta que la zona de color verde se sitúa entre el Punto de recarga y la Capacidad de Campo.

1. La humedad del suelo que mide el equipo 16 indica que se podría reducir el tiempo de riego.
2. En los otros dos equipos las medidas indican que el tiempo de riego es adecuado. La humedad del suelo en el equipo 20 en la profundidad de las raíces es la adecuada aunque ello conlleve una humedad elevada a mayor profundidad.
3. Se considera necesario completar la información recopilada esta campaña con los datos de una o más campañas así como instalar al menos  otro equipo para tener conocimiento de la influencia del desnivel del suelo en la eficiencia del riego en los diferentes sectores de riego.

 

Como influye la textura del suelo en la gestión del agua de riego (3ª y última parte)

En este último caso nos encontramos en una parcela cultivada con almendros, variedad VAIRO, plantado en febrero de 2011 en los que se han instalado dos lineas de gotero 2,2 l/h a 75 cm.

La ubicación de la parcela es la siguiente:

En este caso los resultados de los análisis de la textura de los suelos nos llevaron a clasificarlos como arcillo arenosos:

En este caso la banda «optima» para mantener la humedad del suelo es más amplia que en el caso de los suelos arenosos y se ha fijado la CC:31 % y PR 22 .

Las lecturas de los equipos nos indican que se está manteniendo la humedad del suelo dentro de los rangos recomendados, sin aportar ni excesiva agua y sin llegar a provocar estrés hídrico al cultivo.

La mayor amplitud de la zona óptima entre 31 y 22 % nos permitiría, aunque en este caso no es así, ampliar la separación entre los riegos.

Como influye la textura en la gestión del agua de riego (2ª parte)

En esta segunda parte vamos a centrarnos en la monitorizacion del riego en suelos arenosos (y más concretamente en el cultivo del maíz).

En la parcela que se observa en la siguiente imagen (Comunidad nº V de Biota en Zaragoza) el resultado de los análisis de suelo indicó que nos encontrábamos en un terreno franco arenoso, además con un elevado contenido en elementos gruesos lo que disminuye la retención del agua.

A partir de las texturas se obtuvieron los índices CC, PMP y PWP:

Las consecuencias que tiene para el riego este tipo de suelos arenosos es que la «banda» ideal en la que nos tenemos que mover, entre CC (o FC en inglés) y PR (punto de recarga) es una banda estrecha de apenas 5 puntos porcentuales. Por lo que la gestión del agua de riego se debe hacer de una manera muy continuada para evitar tanto pérdidas por percolación al superar la CC o humedades bajas por debajo del PR.

En el caso de estudio, se trata de una parcela cultivada con maíz, cultivo con elevadas demandas de agua y sensible al déficit hídrico.

En la gráfica que se muestra más arriba (también la comentamos en el post Sensores de humedad instalados para monitorizar el riego. Gestión del riego en maíz con Pivot.) las elevadas temperaturas en junio y julio llevaron la humedad del suelo a porcentajes límites. Es importante tener en cuenta que  los períodos sensibles de desarrollo de cultivo del maíz, como la floración y el llenado de granos temprano, tienen lugar cuando las plantas están más susceptibles a las situaciones estresantes, por ejemplo, luz, agua o nutrientes insuficientes. Por tanto en este tipo de suelos es muy importante controlar que la humedad no descienda del punto de recarga (PR).

Hay referencias especializadas en la que se menciona que en la fase  que va desde la 7ª hoja hasta la floración, el estrés hídrico va a afectar directamente no solo al crecimiento vegetativo, sino también, de forma muy significativa al número final de hileras de la mazorca, a la longitud de la misma y al número de óvulos (granos) que pueden llegar a ser fecundables. Las pérdidas pueden llegar hasta el 50% por un estrés severo por falta de riego.

El periodo de máxima sensibilidad es el de polinización y fecundación. Si hay una falta acusada de riego, puede llegar a producir hasta un 100% de pérdidas de rendimiento final, ya que el descenso de viabilidad de polen incrementa el número de óvulos no fecundados en la mazorca.

 

Como influye la textura en la gestión del agua de riego (1ª parte)

Para la correcta aplicación y compresión de las lecturas de los equipos de sensores de humedad es básico conocer los los conceptos de Capacidad de Campo, Punto de Marchitez Permanente y Punto de Recarga. En uno de los primeros post de este blog «Agricultura de precisión mediante la utilización de sondas de humedad» los explícabamos brevemente a modo de introducción. En esta serie de post vamos a profundizar un poco más en estos términos, su relación con la textura del suelo y su aplicación para la lectura de la humedad del suelo.

Una de las explicaciones más claras que hemos encontrado al respecto nos la hicieron llegar desde LabFerrer una de las empresas con más experiencia y conocimiento en el mundo de los sensores y sondas de humedad. Ahí va:

CAPACIDAD DE CAMPO (CC): Contenido de agua al que se estabiliza el suelo una vez que, llevado a saturación después de un riego o una lluvia intensa, el agua drena a capas inferiores por gravedad. Es un proceso donde hay un vaciado rápido de los poros más grandes del suelo que normalmente, tarda entre 24 y 48h, aunque puede existir un drenaje muy rápido (en cuestión de minutos) cuando el suelo es franco o arenoso y hay piedras. El valor de CC depende de la textura, la estructura, el nivel de materia orgánica y el grado de compactación.

En la siguiente imagen se aprecia que despúes de un riego (por inundación) el 7 de julio la humedad llega hasta el 44 % para dos días después llegar hasta el 30 %, que sería la humedad de Capacidad de Campo.

 

Este valor se puede confirmar de dos maneras, por un lado «in situ» en el momento de la instalación de las sondas se aporta una cantidad de agua que simule un riego de unos 10 l/m2 para que con las sondas podamos confirmar que la humedad se estabiliza a los 24-48 horas. Y, por otro lado mediante tablas que nos relacionan la textura con CC (FC en inglés) y PMP (PWP), con la aplicación Soil Water Characteristics:

La textura la hemos obtenido a partir de análisis de suelos  en el Centro Tecnológico Cinco Villas que entre otros resultados nos indicaba los porcentajes de arena, limo y arcilla del suelo:

 

PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP):  Es el contenido de agua a partir del cual no se observa una disminución asociada a la absorción de agua por las raíces. Se puede decir que es el límite por debajo del cual la planta no es capaz de absorber más agua. Depende de la textura, de la densidad de raíces, de la especie y de la demanda evaporativa. En verano cuando hay más demanda evaporativa, el valor de PMP suele ser superior al de otoño, cuando la planta absorbe agua en condiciones menos severas. Lo podemos obtener por medio del software  Soil Water Characteristics.

PUNTO DE RECARGA (PR): Es el contenido de humedad del suelo entre el Límite Superior y el Límite Inferior, donde se observa una disminución significativa del ritmo de absorción de agua por parte de la planta. Se asocia al momento en que se empiezan a cerrar los estomas y se reduce la transpiración. Por lo tanto, se asocia al momento de inicio de riego para que la planta no sufra estrés hídrico. Se puede establecer en el punto intermedio entre CC y PR.

A modo de resumen u orientación la siguiente tabla nos puede servir:

Ahorro de energía con el riego eficiente. Caso práctico.

La Comunidad de Regantes APAC de Mequinenza en la provincia de Zaragoza dispone de 1.543 ha cultivadas con frutales (almendro, olivo, melocotonero y cerezo principalmente).

El esquema de la infraestructura hidráulica es el siguiente:

Existen grandes diferencias de cota   entre la captación y la balsa (unos 240 m.):

La captación de caudales para la transformación se encuentra en el río Ebro , en el Embalse de Mequinenza (cota 95 msnm). Desde esta captación parte la  impulsión 1  que finaliza en la estación de rebombeo en serie que se ubica a la cota 218,35 m.

Desde la estación de rebombeo sale la tubería de impulsión 2, que continua impulsando caudales  hasta la balsa de regulación del sistema (cota 336 m).

Además, desde la balsa se necesitan  dos bombeos directos, con una altura manométrica de 87,2 mca y de 61,25 mca respectivamente, para alimentar las redes R2 y R3.

Todo lo anterior nos sirve para adelantar que los costes energéticos (variables) del riego son elevados (comparados con otras transformaciones en regadío con impusiones «menores»). Según proyecto el coste cada 1.000 m3 asciende a 95 € con impuestos incluidos.

La eficiencia en la aplicación del agua de riego se presenta como fundamental, por ello toda la superficie se riega por goteo.

Hemos comparado los consumos de 2.017 y 2.018 de una parcela cultivada con almendros (superficie 10 ha) hasta finales del mes de julio y nos hemos encontrado lo siguiente:

Con un comportamiento de la humedad del suelo:

Aunque las lecturas de las sondas no han sido continuas sí que han servido para establecer los puntos de recarga y duración del riego en este año 2.018 de manera que los consumos se han ajustado respecto al año anterior:

El ahorro total que se ha obtenido respecto al 2.017 ha sido de 5.000 m3, es decir 477 € (47,7 €/ha), un 13,5 % del total aportado en el 2.017.

La pluviometria ha ayudado ha conseguir estos resultados:

Precisamente en estos eventos de altas precipitaciones las herramientas como las sondas de humedad que nos aportan información para la correcta gestión del riego nos parecen muy interesantes.

Adaptando las dosis de riego según las lecturas de las sondas de humedad.

Este año se ha presentado con una elevada pluviometría en primavera superior a un año promedio. En la estación meteorólogica instalada en la Comunidad de Regantes APAC de Mequinenza en la provincia de Zaragoza se han registrado los siguientes episodios de lluvia:

Con estas precipitaciones la humedad del suelo, para una de  las parcelas piloto cultivada con almendros, se ha mantenido en situación de saturación según muestra la siguiente captura de la plataforma de Pessl instruments que almacena y organiza los datos de los sensores instalados (la zona en color azul se encuentra por encima de la Capacidad de campo):

Según los análisis de suelos y texturas la Capacidad de Campo está en el 28 %. Por lo tanto durante el mes de mayo se han aplicado unas dosis de riego superiores a las que se podrían considerar como óptimas: las líneas verticales nos indican pérdidas por percolación y no se ha llegado al Punto de Recarga, fijado en el 24 %.

Sin embargo a lo largo del mes de junio las dosis de riego se han ido reduciendo para ajustarlas hasta alcanzar el Punto de Recarga como se muestra en esta otra imagen:

Las dosis de riego medias aplicadas en este mes han sido de 21,65 m3/ha/dia  frente a los 36 m3/día aplicados el año pasado que tuvieron como consecuencia el resultado de humedad en el suelo siguiente:

Y algo parecido nos encontramos si comparamos los consumos de julio (hasta ayer día 22):

Con una dotación media de 26 m3/ha/dia frente a los 35 m3/ha/día en julio del año pasado:

La parcela piloto se encuentra en una zona que necesita rebombeo por lo que el riego se organiza en dos turnos de unas 4 horas entre semana mientras que los fines de semana la duración de los turnos es superior al disponer de 24 horas en el periodo P6 (el más económico) de las tarifas eléctricas.

Como se aprecia en la imagen, a lo largo del mes de julio del 2017 los fines de semana se mantenía la humedad del suelo por encima del 30 %, por encima de la Capacidad de Campo por lo que se perdía una parte del agua aportada.

Por otro lado, entre semana, cuando se alcanzaba el Punto de recarga sí que se iniciaba el riego (de la misma manera que se está haciendo este año 2.018) sin embargo la duración del mismo era superior y, como se ha demostrado más arriba, con un 25% menos de agua en el 2.018 ( 25 m3/ha/día vs. 35 m3/ha/día) se consiguen los mismos resultados respecto a mantener la humedad adecuada del suelo para el cultivo (entre CC y PR)

Nota: Evidentemente para que esta comparación pueda ser 100% exacta deberíamos comparar también las ETo en los dos años. En esta caso no lo hemos hecho y  consideramos que no hay unas variaciones del 25%. El artículo y el proyecto tiene una perspectiva más de transferencia que investigadora por lo que nos permitimos ciertas simplificaciones.

Sondas de humedad para identificar el inicio de la campaña de riegos. Caso de la Comunidad General de Regantes de Bardenas (Zaragoza).

Estamos empezando o a punto de comenzar la campaña de riego de este año. La humedad del suelo debido a las lluvias de este mes de abril permiten retrasar y ajustar las dosis de riego. En la siguiente imagen señalamos la ubicación de los equipos que instalamos en la campaña de riego de 2017.

Como medida de precaución algunos de ellos fueron retirados (concretamente siete equipos) antes de la cosecha de maíz. Aunque estaban instalados entre lineas de aspersores se retiraron por si eran dañados en el momento de las operaciones de cosecha.

Del resto de equipos instalados tenemos en este momento las siguientes fotos de partida:

Equipo nº 5: se está teniendo en cuenta la humedad del suelo antes de dar inicio a la campaña de riego. De acuerdo con los análisis de suelos realizados el Punto de recarga se encuentra en el 23 % de humedad. Como todavía no se ha alcanzado este umbral no se está regando.

El seguimiento de todos los sensores se está llevando a cabo por medio de la nueva plataforma de Pessl instruments, fieldclimate. En esta plataforma, entre otros datos, se puede observar el estado de carga de la batería y de los paneles solares. De esta manera nos podemos adelantar para llevar a cabo labores de mantenimiento si los valores que observamos son inferiores a los previstos.

Equipo nº 13: Se trata de un equipo instalado en una plantación de almendros, en el que la gestión del riego se ha realizado ya de una manera muy acertada a lo largo de la campaña del año anterior, como se muestra en la siguiente gráfica:

Manteniendo la humedad a 20 cm. de profundidad del suelo entre el Punto de recarga (PR) y la Capacidad de Campo (CC)

En el inicio de esta campaña, los primeros datos que estamos recogiendo son:

Manteniendo también la humedad a 20 cm. en el rango PR-CC.

Así pues la interpretación de las lecturas de los equipos instalados y su interpretación se muestra como muy útil para la determinación del inicio de la campaña de riego así como de las dosis de riego a utilizar, especialmente en este mes de abril de 2.018 que está presentando una meteorología muy diferente a la de otros años.

Sensores de humedad para ahorrar agua al principio de la campaña de riego.

El inicio de la primavera está siendo muy húmedo por no decir excesivamente húmedo si tenemos en cuenta las recientes inundaciones que hemos sufrido en la cuenca del Ebro.

Comenzamos de todas maneras la nueva campaña de riego y estamos poniendo en marcha de nuevo toda nuestra red de sensores de riego y empezamos a detectar que el estado del suelo está por encima de la Capacidad de Campo  y podemos empezar a gestionar nuestros riegos con prudencia para evitar pérdidas (de energía si estamos bombeando el agua y de fertilizantes por percolación).

Os acompañamos aquí alguno de los primeros resultados, representado las humedades del suelo desde hace 30 días.

El umbral de Capacidad de Campo se representa en la gráfica por el limite superior de la franja verde, y el Punto de recarga sería el límite inferior de la misma franja, es decir donde toca con la franja de color rojo.

En las gráficas donde la humedad es elevada no se llegan a visualizar las bandas de colores por lo que  se indica numericamente el valor.

La gráfica anterior nos muestra que en el denominado hidrante 94, parcela con cultivo de almendro, si bien se ha iniciado el riego, la humedad se está manteniendo por encima de la Capacidad de Campo, establecida según los análisis de laboratorio en el 28 %.

El hidrante 151 en el que se ha instalado una sonda drill and drop que permite medir la humedad cada 10 cm hasta los 60 cm los resultados son similares:

Y la misma situación nos encontramos en los siguientes hidrantes:

H22: (Capacidad de Campo 29 %)

Hidrante 28:

Hidrante 102 (Capacidad de Campo 27 %):

Hidrante 63-2 (Capacidad de Campo 26 %):

Hidrante 112:

Hidrante 135:

Hidrante 67:

Hidrante 100:

Así pues estamos observando que en este inicio de campaña las observaciones con los sensores de humedad nos pueden ser muy útiles para fijar el inicio de la campaña de riegos teniendo en cuenta la humedad del suelo.

 

Riego eficiente con sondas de humedad y teledeteccion. Primeras conclusiones.