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:

EQUIPO 17 CURVA KC 2016.JPG

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.

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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.