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

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Teledetección aplicada a la gestión del riego en maíz.

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Os presentamos en este post los resultados obtenidos por medio de Spider-Gis en una parcela cultivada con maíz en la Comunidad de Regantes nº V de la Comunidad General de Regantes del Canal de Bardenas.

La metodología utilizada es la descrita en los post anteriores “Teledetección en la gestión en el riego” y “Teledetección para la gestión del riego en almendro. Caso de estudio.”

Con la diferencia que para el caso de cultivos extensivos aplicaremos la fórmula:

Kc = 1.25 NDVI + 0.1

Se ha obtenido la siguiente curva para el Kc a lo largo del ciclo de cultivo comparada con la obtenida de la red SIAR:

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Se observa que en la primera parte del ciclo Spider infravalora las necesidades, algo esperable tal y como ya se adelantó en el anterior post “Teledetección en la gestión en el riego” al considerar que para el establecimiento del cultivo después de siembra, en su fase inicial de nascencia, la relación

Kc = 1.25 NDVI + 0.1

puede infraestimar el valor requerido del Kc, pues en estos casos el comportamiento evaporativo del suelo desnudo es muy dominante.

En la fase de máximo consumo las necesidades del cultivo coinciden para los dos procedimientos de cálculo y es en la última fase del cultivo donde aparecen más diferencias. La Kc calculada según la FAO 56 empieza a disminuir desde el 12 de agosto mientras que si la calculamos con Spider-Gis la tendencia a la baja se inicia diez días después y con menor pendiente.

A modo de primeras conclusiones podemos decir que las diferencias en la última parte del ciclo se pueden deber a que la Kc obtenida por medio del índice NDVI nos podría estar dando valores locales, y reales, del cultivo frente a los valores teóricos de la metodología FAO 56.

Los resultados de esta primera comparación se llevarán a cabo de nuevo al finalizar esta campaña para intentar confirmar estos primeros resultados.

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

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.

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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.

 

 

Las nuevas tecnologías en las explotaciones agrarias, ¿segunda revolución verde? 2ª parte

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En el mundo de la agricultura de regadío tenemos ejemplos  de aplicación de las nuevas tecnologías en la agricultura.

Sin ir más lejos, en la provincia de Huesca,  en la Comunidad de Regantes San Pedro de Castelflorite, nos encontramos con algunos ejemplos de cómo han evolucionado en su gestión.  Entre su personal de mantenimiento cuentan con un Ingeniero Informático, lo que indica ya la sofisticación que pueden tener en sus sistemas de telecontrol del riego. Aún van más lejos y cada agricultor puede consultar el consumo instantáneo de su hidrante en parcela tanto en su Smartphone como en la aplicación de escritorio para su PC.  Cualquier anomalía puede ser detectada sin necesidad de estar presente en el campo. También tienen instaladas varias estaciones meteorológicas conectadas a internet de manera que podrían parar sus sistemas de riego a presión desde su teléfono móvil en caso de que la velocidad del viento fuera demasiado alta y se perdiera uniformidad en el riego. Con todo lo anterior se ha conseguido por un lado mejorar la vida del agricultor y, por otro lado, un ahorro de agua.

Desde luego que no es la única Comunidad de regantes que usa internet para la gestión del agua pero es un buen ejemplo y creo que de la misma manera evolucionarán otro tipo de explotaciones agrarias profesionalizadas que dispondrán o contratarán expertos en nuevas tecnologías aplicadas a la agricultura.

Aunque estas tecnologías hace tiempo que existen sabemos que por diferentes motivos, no se estaban utilizando. La media de edad de los agricultores les apartaba del uso de las nuevas tecnologías en la agricultura y la misma tecnología no estaba suficiente madura.

De todas maneras la aplicación  de las nuevas tecnologías  en  la agricultura es cuestión de tiempo y que se apliquen antes o después dependerá de algunos escollos a superar:

En primer lugar, el precio de adquisición de equipos y también de los servicios asociados puede ser un freno al crecimiento de este mercado. Ahora bien, como estamos acostumbrados a ver, los precios de los equipos  tecnológicos  tienden a la baja y en este aspecto podemos confiar que año tras año serán más asequibles.

Por ejemplo se puede abaratar si los fabricantes se centran en las necesidades de los agricultores de manera que no se vieran obligados a comprar una tecnología puntera cuando pueden necesitar soluciones más sencillas.

En segundo lugar, y volviendo al ejemplo que he escrito más arriba sobre los sistemas de telecontrol para redes colectivas de riego,  éstos han sido la mayor parte de las veces un problema para las comunidades de regantes.

En muchos casos han pasado quince años desde que se empezaran a instalar de forma más o menos generalizada hasta que se apreciara su parte positiva. ¿Cuál ha sido la causa que ha retrasado su aceptación? Falta de mentalidad abierta (o miedo) ante sistemas tecnológicamente modernos, falta de mantenimiento por parte de las Comunidades de Regantes en algunos casos y la lenta respuesta por los proveedores en otros casos.

Y, por último, en la última Feria de San Miguel de Lleida asistí a varias charlas. Unas sobre la utilización de drones en la agricultura y otras sobre las últimas tendencias en el regadío. Pues bien, cual fue mi sorpresa al escuchar, después de día y medio de charlas, que según un estudio del IRTA en Cataluña, los regantes tienden a aplicar un 30 % más de agua sobre las recomendaciones de la Oficina del regante. Este estudio no representa al 100 % de los regantes en Cataluña pero nos da una idea de la separación entre el mundo del agricultor de a pie y de las posibilidades que ofrecen las nuevas tecnologías.

Independientemente de que sea un 30 %, podemos tener un porcentaje de ahorro en el uso de agua (y energía si el agua necesita ser bombeada). Y tenemos los datos a nuestra disposición para aplicar el volumen correcto. ¿Pero les llegan a los regantes? ¿Podemos comprobar si el agua se está usando de forma eficiente?

Desde luego que podemos y las Comunidad de Regantes deberían,  por lo menos a título informativo, empezar a contrastar si el agua aplicada se corresponde con las recomendaciones.  Muchas ya disponen de tecnología para hacerlo.

Es necesario recordar que la Oficina del Regante recoge sus datos de una serie de estaciones meteorológicas (la red SIAR) distribuidas por la Comunidad Autónoma y están a disposición de los usuarios en su página web. Son los datos más precisos que se disponen en la actualidad.

El boom de las nuevas tecnologías en la agricultura. El uso de los drones en agricultura.

Como decía más arriba en la última Feria de San Miguel asistí a unas charlas sobre la utilización de drones en la agricultura. Los mismos días se celebraba expodrónica en Zaragoza y unos días después se celebraron otras charlas en el CENTER en Madrid sobre el mismo tema. Mucha tecnología y muchas empresas explicando las posibilidades de los drones pero ninguna concretó resultados económicamente viables.

La utilización de la teledetección para realizar manejo diferenciado en las parcelas y  para la gestión del riego está viviendo un boom con el nacimiento de empresas que ofrecen servicios relacionados con los drones en la agricultura. Puede que esta explosión de oferta lleve asociada cierto ajuste en los precios y haga esta tecnología más accesible a explotaciones de un tamaño medio.

Sin embargo hay ciertos aspectos que pueden retrasar la aplicación de las nuevas tecnologías en la agricultura como precios del petróleo a la baja y, como consecuencia, mayores márgenes para los agricultores (haciendo lo mismo) que  conllevan una despreocupación por buscar mayor eficiencia.

Como resumen, disponemos de la mejor tecnología para captar información del estado de agua en el suelo, estado vegetativo e hídrico de las plantas y otras variables, a partir de drones, satélites u otros equipos. El reto es poder entregar al agricultor la interpretación de esa información de manera que le sea útil, a un precio razonable, en el momento adecuado y de manera que la pueda aprovechar con sus equipos. 

 

Las nuevas tecnologías en las explotaciones agrarias, ¿segunda revolución verde? 1ª parte

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Es difícil de imaginar un sector productivo donde las tecnologías no hayan hecho su aparición y aportado beneficios y el  agrario no está siendo una excepción aunque todavía queda camino por delante.

Podemos ir borrando el estereotipo de agricultor con poca preparación y poco profesional. Ya en este momento los agricultores se han transformado en empresarios y usarán todas las oportunidades que tengan a su alcance para rentabilizar sus explotaciones, incluidas las nuevas tecnologías. Eso sí, cuando estén maduras y su precio sea competitivo además de compensar con los beneficios económicos que aporte.

En este inicio de siglo XXI los ejemplos de modernización entre los agricultores cada vez son más y una nueva generación está ya al frente de explotaciones. Esta generación ya utiliza las nuevas tecnologías. Internet y los teléfonos inteligentes les están proporcionando información muy útil para su gestión. La pregunta es si esta segunda revolución verde,  como la denominan algunos, profundizará a corto plazo.

Las ventajas sobre el uso de las nuevas tecnologías son evidentes y se pueden enumerar unas cuantas posibilidades que ya están al alcance de la mano de empresas o agricultores:

  • El GPS en los tractores es una herramienta que estamos acostumbrados a ver.  La aplicación del GPS conjuntamente con imágenes obtenidas por medio de la teledetección (satelital, avioneta o drones) está bastante extendida en otros países.
  • En Francia más de 14.000 agricultores (alrededor de 620.000 ha.) utilizan la teledetección por medio de la compañía Farmstar y la gestión diferencial intraparcelaria (incluyendo también los estudios de suelos) se llevan a cabo en torno a 200.000 explotaciones. El objetivo es modular el aporte de inputs en función de la heterogeneidad de la parcela (ya se trate del suelo o la planta). El nivel de sofisticación es variable, en general bastante elevado siendo necesario un ordenador de abordo o una tablet. Estos equipos son capaces de georeferenciar la máquina y cargar los mapas con la información referente al estado del cultivo y las recomendaciones de dosis a aplicar.

En otro post “Teledetección en la agricultura: una opción inteligente para el seguimiento de los cultivos.” comenté algunos de los aspectos de la teledetección que pueden ser beneficiosos para la gestión agronómica, especialmente para el seguimiento de superficies en regadío o incluso para determinar las necesidades hídricas de los cultivos con Kc reales y no estimadas. Pero la teledetección se puede usar también de manera más sencilla, sin satélites ni drones.

Existen ya en el mercado aplicaciones en las que se puede aprovechar también la teledetección a  partir de la radiación captada por una cámara situada en la parte posterior del equipo de tratamiento del tractor. Este equipo identifica la presencia o no de malas hierbas evitando gastar herbicida  donde no es necesario. Estos sensores facilitan información en el mismo momento del tratamiento y no dependen de la climatología.

En los siguientes links podéis ver cómo funcionan:

Detector de malas hierbas selectivo

Weed it

Recordemos que, por un lado, la captación de imágenes por los satélites depende de la ausencia de nubes y, por otro lado, el viento puede limitar también el uso de los drones.   En este sentido, la aplicación de dosis variables mediantes sensores “in situ” puede simplificar mucho la tecnología y el presupuesto de los equipos.

El agricultor va a poder disponer de mucha información y herramientas para tomar decisiones para la gestión de sus explotaciones: estaciones meteorológicas, sondas de humedad, imágenes vía satélite o dron,… y, sin embargo, quedan algunos aspectos por resolver.

  • Actualmente mucha de esa información sólo se puede utilizar en unos pocos tractores equipados con hardware que interprete y que a la vez sea capaz de comandar los equipos de pulverización o abonado en dosis variable.
  • El precio de la información adquirida mediante las nuevas tecnologías puede que no aporte un valor añadido suficiente para que el agricultor se decida a utilizarlo.
  • El agricultor también necesita de un asesoramiento técnico formado que obtenga la información, se preocupe que la tecnología funcione, proporcionarle la información en el momento adecuado e interpretarla conjuntamente.

Estos aspectos son las que pueden frenar esta segunda revolución verde, más tecnológica que la primera y orientada al consumo más razonable de productos químicos.