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

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Teledetección para la gestión del riego en almendro. Caso de estudio.

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La Comunidad de Regantes Apac de Mequinenza en Zaragoza,  tiene en riego una superficie total que abarca 1.535 has, repartidas en un total de 166 agrupaciones, con un tamaño medio por agrupación de 9,25 has. Los cultivos predominantes, todos leñosos, son almendro, cerezo, melocotón, nectarina y paraguayo.

En el caso que nos ocupa se ha obtenido, mediante la técnica de teledetección, el NDVI en la parcela 22 del polígono 12 de Mequinenza, cultivada con almendro, variedad Velona y plantado en 2.012 a un marco de 5,5 x 3 m.

El sistema de riego es  de dos lineas de goteo (2,2 l/h a 75 cm) por línea de árboles.

El objetivo del caso de estudio es identificar las necesidades de riego del almendro en la campaña de 2.016 a partir del NDVI obtenido con los satélites Landsat 8 y Sentinel (gracias a Spider Gis de la empresa Agrisat).  El tamaño de los píxeles es de 30 x 30 m. y 10 x 10 m. respectivamente.  Esta información será contrastada con las necesidades de la campaña de 2.017.

UBICACION EQUIPO 7 MEQUINENZA.JPG

El procedimiento seguido es el siguiente: Se han seleccionado cinco puntos dentro de la parcela y se han obtenido los valores de NDVI desde el 30/3/2016 hasta el 29/09/2016 y con estos cinco puntos se ha calculado la media. Posteriormente se ha procedido ha un filtrado de la información, tomando tendencias para eliminar diferencias debidas a diferentes sensores instalados en Landsat y Sentinel.

En algunas de las imágenes se han encontrado nubes en la misma parcela (que impiden la lectura del NDVI) o en las proximidades de la parcela (que distorsionan la información). En este segundo caso se produce una lectura errónea  del índice NDVI al generarse  un efecto multiplicador de la reflectancia que hace que ese valor se eleve por encima de lo habitual, por lo que en a alguna imagen ha sido necesario descartarlo.

Finalmente se han comparado los resultados obtenidos con las fases del ciclo anual del almendro, como se muestra en las siguientes imágenes donde hemos hecho coincidir el eje horizontal (tiempo)

EQUIPO 7 RESULTADOS SPIDER 2016.JPG

Lo que nos hemos encontrado es una correspondencia con las necesidades hídricas del cultivo, de acuerdo a lo publicado por Joan Girona en el Respuesta productiva del Almendro al Riego 

en el que indica que

“…durante la primavera tienen lugar todos los procesos importantes de crecimiento (Fase I, Figura  situada más arriba de la curva Kc), y el crecimiento es muy sensible a la falta de agua. También durante la Fase I se ha producido la floración y el cuajado de los frutos, a la vez que se ha iniciado el crecimiento de yemas que al año siguiente, si pasan a flor, pueden dar frutos. 

En verano (Fase II en la figura), casi únicamente se realiza el transporte de los carbohidratos de las hojas y de los puntos de reserva hacia el fruto (proceso poco sensible al déficit hídrico), aunque es necesario evitar una situación de sequía muy fuerte porque hay que mantener en funcionamiento la fotosíntesis en las hojas y, así, seguir produciendo carbohidratos (también el proceso de la fotosíntesis es bastante tolerante al déficit hídrico).

Después de la cosecha, y hasta la caída de hojas (Fase III  en la figura), es importante mantener el árbol funcionando ya que se han de producir las reservas de carbohidratos que necesitará al inicio del ciclo del año siguiente en la floración-cuajado e inicio de la vegetación. Estos procesos son altamente exigentes en carbohidratos y, como el árbol no tiene hojas, estos han de venir de las reservas acumuladas en la Fase III del año anterior…”

Aspectos que se corresponden de manera bastante directa con la curva obtenida para la Kc: en la Fase I la Kc aumenta hasta inicios de mayo, para disminuir durante la Fase II y volver a repuntar en la última Fase III a inicios de septiembre.

Nuestro objetivo es repetir este análisis al final de la presente campaña en la misma parcela así como realizar un análisis similar en otro cultivo leñoso y dos herbáceos para poder disponer de más información y confirmar si los resultados de este primer caso de estudio se confirman.

Podeis ver más información sobre la metodología usada en el post “Teledetección en la gestión en el riego

Nota: las conclusiones de este post se deben en gran medida a las aportaciones realizadas por Andrés Cuesta (Agrisat), al que le agradecemos desde aquí su colaboración.

 

 

 

 

 

 

Teledetección en la gestión en el riego.

EQUIPO 17 CAPTURA PANTALLA SPIDER

Hemos seleccionado dos parcelas de cada beneficiario del Proyecto, Comunidad General de Regantes de Bardenas y la Comunidad de Regantes APAC de Mequinenza, ambas en la provincia de Zaragoza, para hacer el seguimento de las necesidades de agua siguiendo la información recogida mediante teledetección, concretamente con la utilización del software SPIDER-GIS.

El software SPIDER-GIS ha sido desarrollado por el Instituto Desarrollo Regional de la Universidad de Castilla La Mancha y permite obtener los valores Kcb y NDVI directamente de la  página web de la empresa Agrisar Iberia, encargada de la gesión del software y con cuya asistencia técnica contamos en el Proyecto.

El NDVI es un parámetro que se obtiene de forma robusta, simple y directa desde las imágenes multiespectrales mediante una combinación algebraica de las reflectividades en el rojo e infrarrojo cercano. El NDVI, sobre el que se cuenta con gran experiencia en teledetección, mide el tamaño fotosintético relativo de la cubierta, y recoge cómo la cubierta vegetal absorbe la radiación solar fotosintéticamente activa.

Por otro lado, la formulación más avanzada del procedimiento FAO56 incorpora al tradicional uso de coeficiente de cultivo “único” Kc el denominado coeficiente de cultivo “dual” (Wright, 1982), el cual permite acercarnos a la estimación de la evapotranspiración como suma por un lado de la transpiración, o flujo de agua a través de la planta, y por otro de la evaporación desde la fracción de suelo desnuda. Para ello se introduce el coeficiente de cultivo basal, Kcb, como el cociente entre la transpiración de una cubierta en ausencia de estrés y la evapotranspiración de referencia.

ET = Ks Kcb ETo + Ke ETo (Ks = 1, en condiciones de no estrés hídrico)

ET = Kcb x ETo (si ignoramos la componente evaporativa del suelo)

  • Aplicación a cultivos herbáceos (caso de la Comunidad General de Regantes de Bardenas).

La ecuación que se propone para la relación entre el coeficiente de cultivo Kc y el NDVI ha sido ampliamente validada en cultivos herbáceos como trigo, cebada, maíz, algodón, girasol,… que en su fase de máximo desarrollo alcanzan cobertura completa (Allen, 2011; Cuesta et al., 2005), suponiendo un manejo estándar para sistemas de riego como aspersión y pivot.

Kc = 1.25 NDVI + 0.1

Para el establecimiento del cultivo después de siembra, en su fase inicial de nascencia, la relación anterior puede infraestimar el valor requerido del Kc, pues en estos casos el comportamiento evaporativo del suelo desnudo es muy dominante.

En esta fase suelen ser necesarios riegos frecuentes para garantizar la nascencia e implantación, tal y como se describe en FAO56. Ocurre de forma semejante para cultivos que en su fase de máximo desarrollo no alcanzan cubierta completa y el porcentaje de suelo desnudo es elevado, como puede suceder en los casos de ajos, cebollas, y otros hortícolas, que además suelen requerir riegos frecuentes y cortos dado que tienen sistemas radiculares de escasa profundidad y requieren mantener elevados contenidos de agua en el suelo explorado por las raíces, pues son muy sensibles a la escasez de agua. Además es necesario también diferenciar si el sistema de riego moja o no completamente el suelo.

En general, cuando la fracción de suelo desnudo es importante suele ser preferible utilizar la formulación coeficiente dual y modelar así de forma independiente la evaporación del suelo desnudo de la componente de transpiración, lo que además permite tener en cuenta el sistema de riego y por tanto la superficie efectivamente mojada.

En las parcelas monitorizadas se pretende hacer una aproximación a  la fiabilidad de la ecuación señalada más arriba así como identificar diferencias respecto a la Kc obtenida por medio de las recomendaciones de la Oficina del Regante.

  • Aplicación a cultivos leñosos (caso de la Comunidad de Regantes APAC de Mequinenza).

Los cultivos leñosos se diferencian de los cultivos herbáceos fundamentalmente en que sus sistemas radiculares son capaces de explorar volúmenes de suelo mayores que en el caso de cultivos anuales, siendo en muchos casos la fracción de suelo desnudo mucho mayor.

El papel del almacenamiento del agua en suelo es pues muy relevante, siendo capaz de utilizar el agua recogida en estaciones anteriores a la de crecimiento. La transpiración máxima de la cubierta actual de los cultivos leñosos bajo unas determinadas condiciones de demanda atmosférica puede ser calculada directamente desde el coeficiente de cultivo basal y la ETo. Este valor permite aproximarnos de forma sencilla y directa al valor de las necesidades netas de agua de riego, respondiendo pues a la pregunta de cuánto regar.

ET = Ks Kcb ETo + Ke ETo

Para calcular las necesidades brutas es necesario tener en cuenta la eficiencia y uniformidad del sistema de riego, incluyendo la evaporación desde la superficie del suelo, lo que a su vez depende de la superficie de la zona mojada y frecuencia de riego.
Para un sistema de goteo usual y un riego semanal, el componente evaporativo Ke puede estimarse alrededor de 0.05 y se aplicarán las siguientes relaciones.

Kcb = 1.44 NDVI – 0.1 donde:
Kcb: coeficiente de cultivo basal, con valores que oscilan entre 0.15 y 1.15

La ecuación permite obtener valores de Kcb desde una imagen en la que se ha calculado el valor del NDVI para cada pixel y asignarlos a los distintos puntos de una parcela en concreto. Además puede obtenerse la evolución temporal del coeficiente Kcb si se cuenta con una serie temporal de imágenes. La secuencia de imágenes permite pues describir la evolución de la cubierta concreta, atendiendo a sus características específicas de siembra y crecimiento y muestra la variabilidad espacial y temporal que los distintos factores de suelo y manejo pueden introducir

El objetivo de esta parte del Proyecto es identificar si la determinación de la Kc/Kcb por teledetección de superficies concretas de las parcelas permite ser más eficientes con las dosis de riego aplicadas.

En las parcelas monitorizadas se evaluará la fiabilidad de esta ecuación y se pretende confirmar si existen diferencias respecto a la Kc obtenida por medio de las recomendaciones de la Oficina del Regante.

En el Proyecto se van a monitorizar cuatro parcelas (cuatro de cada Comunidad de Regantes) para obtener las necesidades de riego calculadas mediante el índice NDVI. El encargado de realizar este trabajo será la empresa de ingeniería Agricultura Técnica y Desarrollo Rural S.L.

Si quieres leer algo más sobre la teledetección en la agricultura, te recomendamos el artículo del blog Teledetección en la agricultura: una opción inteligente para el seguimiento de los cultivos explicamos las posibilidades que aporta la teledetección para el manejo del riego.

 

 

Sensores de humedad instalados para monitorizar el riego. Gestión del riego en maíz con Pivot.

En los anteriores post hemos ido mostrando algunos de los resultados de la monitorización con sondas de humedad en diferentes cultivos como maíz y alfalfa en riego por aspersión. También hemos visto diferentes resultados en función de la gestión del riego: como evoluciona la humedad en el perfil del suelo según los tiempos de riego, los periodos entre riegos,…

Hoy os presentamos los resultados de un equipo instalado en la Comunidad de Regantes nº V de la Comunidad General de Regantes de Badenas, concretamente en el Término Municipal de Biota, en Zaragoza. La ubicación en Google Maps se puede ver en la siguiente imagen:

EQUIPO 6 UBICACION.JPG

El equipo que estaba previsto instalar inicialmente era una sonda de 60 cm. de SENTEK del tipo DRILL and DROP pero que como consecuencia de la existencia de un estrato de roca muy duro a unos 40 cm. no se pudo instalar. Se decidió cambiar el sensor de humedad por dossondas 10 HS. que se instalaron a 20 cm. de profundidad. En la siguiente imagen se puede ver como quedó instalado el equipo en las proximidades del pivot.

BIOTA 1.jpg

Los resultados de las lecturas de las sondas se muestran en la siguiente gráfica, en la que se aprecia el aumento de humedad en el suelo por las lluvias de principios de mes (4-5 de junio), un periodo de disminución de la humedad como consecuencia de que no se aportó ningún riego hasta el 9 y, sobre todo, se puede ver como a pesar del riego aportado hay una tendencia a la baja hasta llegar a humedades inferiores al PR a mediados de mes. La Comunidad de Regantes decidió aumentar las dosis de riego el día 15, que se corresponde con que la gráfica de la sonda a 20 cm. se mantiene entre PR y CC hasta que la combinación de las aportaciones de agua, tanto de lluvia como de riego, han llevado a la humedad por encima del punto de CC.

EQUIPO 6 LECTURAS SONDAS JUNIO.JPG

Las necesidades de agua del maíz en esta zona en el mes de junio son:

NECESIDADES MAIZ BIOTA HASTA JUNIO.JPG

Y, según la Comunidad de Regantes, se ha aportado con el riego:

1ª semana: 30 l/m2

2ª semana: 35 l/m2

3ª  y 4ª semana: 50 l/m2

Es “sorprendente” ver como existe una relación causa-efecto en el comportamiento de la humedad del suelo como consecuencia del manejo del riego y como a partir de un incremento de la dosis de riego se ha corregido la tendencia a la baja a partir de la 3ª semana, cuando se empezó a aplicar 50 l/m2.

Por otro lado, el aumento de las dosis de riego conjuntamente con las lluvias que aportaron las tormentas de final de mes llevaron a la situación opuesta, a un exceso de agua en el perfil del suelo que mantuvo la humedad por encima de CC.

 

 

Sensores de humedad para gestión eficiente del riego. Video del proyecto.

Sondas de humedad para la gestión del riego: resultados tras las primeras semanas de junio con altas temperaturas en el cultivo del maíz.

EQUIPO 1 UBICACION.JPG

En la imagen superior se indica la ubicación del equipo nº 1, situado en una parcela de la Comunidad de Regantes nº XI de la Comunidad General de Regantes de Bardenas, en el término municipal de Ejea de los Caballeros, Zaragoza.

EQUIPO 1

El equipo está instalado en un campo con cultivo de maíz de primera cosecha y sembrado de inicios de mes.

Respeto a la climatología tenemos que resaltar que en toda la zona hubo tormentas entre el 4 y 8 de junio (de unos 30 l/m2 cada una, aunque varió de unas zonas a otras) y también el 24 y 25 de junio (éstas de pluviometría más modesta, unos 17 l/m2)

En la gráfica de las lecturas de las sondas de humedad hemos marcado con dos lineas horizontales la Capacidad de Campo (CC) en color verde y el PUNTO DE RECARGA (PR) en color marrón. Para que la gestión del riego fuera la óptima la humedad del suelo se debería de mantener entre esas líneas. La humedad no debería pasar de la línea PR para evitar situaciones de estrés hídrico y tampoco de la línea CC para evitar lo contrario, pérdidas por percolación.

En la gráfica se observan los aumentos de humedad en los eventos de lluvia y también con los riegos que se llevan a cabo cada 2-3 días, organizados en dos turnos de 1,5 horas.

Con esta planificación el aporte de agua medio es de 9 horas, con una pluviometría del aspersor de 7 mm/h, lo que supone 63 mm/semana.

Las necesidades de agua para un cultivo de maíz según la red SIAR serían las siguientes:

NECESIDADES AGUA MAIZ EJEA HASTA JUNIO.JPG

Según la tabla de la red SIAR las necesidades hídricas máximas del cultivo (50,7 mm) son  inferiores al riego aportado (63 mm).

Las lecturas de la sonda de humedad a 20 cm. nos están indicando que, a pesar de las dosis aplicadas el suelo no es capaz de retener todo el agua. Con el paso de los días no estamos manteniendo la humedad para no pasar del PR. (El suelo no retiene todo el agua y la demanda por parte del cultivo es alta)

Las otras dos sondas nos indican que el perfil del suelo está cerca del punto de saturacion en los perfiles más profundos aspecto que podría ser debido a que se aplican dosis altas de riego para compensar los intervalos de riego de 2-3 días.

Las sondas de humedad instaladas son de SENTEK y permiten leer humedades, temperaturas y salinidad cada 10 cm. en una longitud de 60 cm.

SENTEK

 

 

 

Sondas de humedad en riego por aspersión y goteo: equipos instalados.

Ya tenemos instalados los 26 equipos que nos permitirán controlar la humedad del suelo en diferentes cultivos, tipos de suelos y sistemas de riego.

En la Comunidad General de Regantes de Bardenas se han instalado 11 equipos, entre los que se encuentran una estación meteorológica iMETOS IMT300

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cuatro sondas SENTEK drill and drop

SENTEK

y diez equipos con sondas 10 HS de Decagon

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con la estación imetos ECO D3.

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Los cultivos que se están monitorizando son maiz, alfalfa, judía, festuca, veza en riego por aspersión (una parcela de maíz en riego a manta) y almendro en riego por goteo.

En la Comunidad de Regantes APAC de Mequinenza se han instalado 11 equipos: una estación meteorológica, un equipo con sonda SENTEK, drill and drop, y 9 equipos con sondas de humedad 10 HS de Decagón.

En las dos zonas de estudio se han instalado también tensiómetros

MPS 6.JPG

y sondas 5TE de Decagón para medir otra serie de parámetros además de lal humedad del suelo.

5 TE.JPG

 

Los cultivos en la comunidad de regantes APAC de Mequinenza en los que se está monitorizando el riego son almendro, albaricoque, cereza, nectarina y melocotón.

Se han realizado análisis de suelos en las parcelas donde se han instalado las sondas de humedad para conocer la textura del suelo y relacionarla con las características hidráulicas del mismo. Se han  determinado la Capacidad de campo (CC) y el Punto de marchitez permanente. A partir de esta información se ha fijado un Punto de Recarga (PR), humedad mínima del suelo de la que se recomienda no pasar para no producir estrés a los cultivos.

En la gráfica aparece la CC en color verde, y el PR en color rojo oscuro.

Los resultados están siendo muy interesantes en este mes de junio con temperaturas muy altas y con una humedad en el suelo cada vez menor como ya os adelanto en la siguiente gráfica:

SONDAS BIIOTA.JPG

Se trata de una parcela cultivada con maíz, regada con un sistema pivot y con una profundidad de suelo muy reducida. Se decidió aumentar la dosis de riego el 15 de junio  teniendo en cuenta que la humedad del suelo disminuia a pesar de las dosis aportadas.