GESTIÓN ESPACIAL DEL RIEGO O RIEGO DE PRECISIÓN, UNA HERRAMIENTA
NECESARIA PARA MEJORAR LA PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS.
Stanley Best, Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) Chile. Programa de Agricultura de Precisión. Vicente Méndez 515, Chillán, Chile. sbest@inia.cl.
Introducción
El éxito de una buena producción se basa en un adecuado diagnóstico y de la correcta interpretación de los resultados de los análisis en las condiciones de planta y suelo. Si bien es cierto, hay innumerables investigaciones asociadas a las diferentes necesidades tanto de agua y nutrientes para cada cultivo, el verdadero impacto no se hace notar, debido a que las técnicas convencionales de diagnostico no consideran la variabilidad espacial y temporal existente en los predios por lo que el diagnostico obtenido en campo es deficiente, generando sistemas de entrega de insumos productivos hacia los cultivos en base a aplicaciones homogéneas sin atender a las variaciones espaciales y temporales en relación a las necesidades específicas de cada sector de un cultivo, produciendo deficiencias en algunos sectores como exceso en otros. Así, actualmente la distribución de los recursos no se hace eficiente, con impactos sustanciales en la producción y calidad final de los cultivos. Como ya se ha explicado, en los cultivos existen dos factores limitantes que afectan mayormente la producción y calidad, los que son el riego y fertilidad los que se relacionan altamente. El primero, y en general el gran problema a juicio de los técnicos se asocia a la gran incertidumbre que existe de: ¿Cuándo?, ¿Cuánto? y ¿Dónde? regar, factor altamente asociado también al fertilizante especialmente al nitrogenado (lixiviación de nitratos). Estas preguntas no son tan fáciles de responder, sino se cuenta con la ayuda de tecnología de la información y de los conocimiento que facilite el entendimiento de la relación existente entre Planta – Suelo – Agua. En general, las plantas se desarrollan en un ambiente espacial muy variable dentro de un mismo potrero. Los diferentes tipos de suelo que pueden existir condicionan sus propiedades tanto físicas como químicas.
Del punto de vista físico un suelo con mayor proporción de arena en su composición, se caracterizará desde el punto de vista hidráulico por ser suelos con una menor retención de agua en relación a un suelo franco o arcilloso. Este punto es importante tenerlo en cuenta a la hora de programar el riego en el cultivo, ya que aplicar una misma cantidad de agua, asumiendo que el potrero es homogéneo, es un gran error. Al existir diferentes tipos de suelos también existe variabilidad en los niveles de disponibilidad de agua para la planta. Esto sin duda condiciona la cantidad y frecuencia de agua a aplicar al cultivo a objeto de evitar en ciertas zonas del potrero la subaplicación de agua y otras la sobreaplicación. En general la subaplicación de agua se manifestara en un estrés en la planta y en la detención de sus procesos de fotosíntesis con lo cual se verá afectado el rendimiento. Por otro lado la sobreaplicación conlleva a una saturación de agua que puede generar falta de oxígeno en la planta y también genera las condiciones propicias para mermas de fertilizantes por lixiviación (especialmente el nitrógeno) que tendrán un efecto importante en el rendimiento. Este último factor actualmente se maneja con dosis crecientes de nitrógeno (llegando a algunos casos a 600 unidades de de N como es el caso de la VI región) que va en directa relación de los incrementos en costos. La variabilidad espacial, de las propiedades del suelo, y de los rendimientos de los cultivos ha sido reconocida desde los inicios de la agricultura. En el caso del suelo, la variabilidad espacial está determinada por factores intrínsecos, como los
procesos de formación de suelos y por factores relacionados al manejo histórico de los predios referido a forma y tamaño de los potreros, presencia de animales en pastoreo, aplicación de fertilizantes químicos y materiales orgánicos, rotaciones de cultivos y otros factores de manejo relacionados con el uso de los residuos de cosecha, preparación de suelos, por nombrar algunos ejemplos. Diversos autores (Best y León, 2006; Best et al., 2009, Johnson et al., 2001 y 2003) han demostrado que aun a nivel de pequeñas parcelas experimentales, la variabilidad puede ser significativa. Por otra parte, es importante destacar que esta información por sí sola no será útil sino es utilizada para gestar las normas de manejo de los cultivos, ya que la producción no solamente se limita por las condiciones naturales, sino también por la variabilidad inducida por el propio productor al no realizar las acciones adecuadas en las diferentes zonas productivas que posee o en los momentos adecuados para cada una de ellas. Así, se hace muy importante el tener herramientas de monitoreo que permitan al productor tener conocimiento de la condición del terreno para poder así poder definir las condiciones de variabilidad productiva que posee en sus terrenos, que le permitan tomar las acciones correctivas necesarias tanto en siembra, aplicaciones de insumos y seguimiento posterior del cultivo en su evolución. Últimamente, se ha demostrado que a través del diagnostico adecuado de la variabilidad espacial de suelo y su incidencia en los cultivos con la utilización de herramientas de Agricultura de Precisión (sensores remotos, sensores de mapeo de suelo como el EM38, etc.), e integrado con sistemas de aplicación variable se ha logrado incrementar el rendimiento y calidad de cultivos (Haboudane et al., 2004; Minas, 2005). Es por ello se hace necesario caracterizar la distribución espacial de algunos parámetros físicos y químicos del suelo, para lograr ese objetivo se utilizará el mapeo de la conductividad eléctrica de los suelos (CE), mediante el uso del EM38. Este equipo, permite la confección de mapas georeferenciados (Figura 1) de la variabilidad de suelo, que luego permitirá ubicar las muestras para un posterior diferenciamiento de las condiciones de variabilidad y caracterización físico – químicas del suelo. Este equipo presta gran utilidad para la definición de zonas de condiciones disímiles dentro de un potrero, lo que permite localizar con gran exactitud puntos de medición para obtener una caracterización edáfica del sector (Figura 2). Lo anterior es muy útil para evaluar las condiciones en las cuales se desarrolla un sistema de riego variable y también para la definición de la fertilización óptima con el apoyo de equipos adecuados.
Figura 1. a) Unidad sensor electromagnético EM-38 + Sistema RTK para medición de topografía; b) Mapa de variabilidad CE de suelo.
Gran parte de las investigaciones han analizado la variabilidad espacial de variables físicas y químicas para determinar la respuesta del suelo a usos específicos bajo determinadas prácticas de manejo y establecer su relación con el rendimiento de distintos cultivos. Estos estudios demuestran que no existe un patrón único de distribución espacial de suelo y la
misma puede ser influenciada por el manejo agrícola y la escala de muestreo. Así, nos encontramos con factores exógenos que influyen en el buen desarrollo de distribución de agua en las plantas como son la compactación, velocidad de infiltración, etc. factores que deben ser considerados al momento de definir la necesidad de riego del predio.
Figura 2. Clasificación textural de suelo (A); Punto de monitoreo mediante uso de EM38 (B) en un pivote central.
La compactación del suelo puede medirse con un penetrómetro de suelos. Cabe destacar, que si existe compactación de las capas superficiales, esta restringirá el crecimiento de las raíces y el flujo vertical en el suelo produciéndose por esta situación una gran merma de producción. En la actualidad existen penetrómetro móviles que permiten el desarrollo de planos espaciales de compactación (figura 3), factor muy importante para evaluar la necesidad de subsolado del predio. Por otra parte, existen equipos que pude evaluar sectores compactados en profundidad que finalmente definirán la profundidad efectiva del suelo, factor relevante ya que tiene importante incidencia dentro de la respuesta productiva y finalmente económica del cultivo.
Fuente:Lb-Track, 2013
Figura 3. Penetrómetro móvil con gps y planos de compactación espacial y en profundidad.
La velocidad de infiltración nos da la capacidad del suelo de absorber agua. Al principio (cuando el suelo está más seco) la velocidad de penetración de agua es más rápida pero si seguimos aportando más de este insumo, llega un momento en que esta velocidad es más o menos constante. A esta velocidad se la conoce como velocidad de infiltración. Esta propiedad es la que determina el tiempo que se deberá regar un suelo para aplicar una cantidad de agua deseada. Así, si los riegos no son adecuados puede generarse una gran
escorrentía y almacenamiento de agua en zonas más bajas como lo podemos visualizar en la figura 4.
Figura 4. Imágenes de un suelo regado con pivote central en el cual cuando se excede la infiltración del suelo se genera una escorrentía superficial y acumulación de agua (visión aérea) con potencial de erosión importante como muestra la imagen.
Al integrar todas estas variables dentro de una estructura espacial, podemos evaluar las necesidades por sectores generando mapas de necesidades espaciales. En sistemas de riego presurizados, existe la tecnología para poder ajustar el riego a estas necesidades, sistemas asociados a la aplicación variable de riego.
Sistema de aplicación Variable de Riego para sistemas presurizados (caso Pivote).
En el caso de riego variable en pivotes existen dos grandes incorporaciones tecnológicas que están asociadas al riego por zonas angulares (trozos de torta) o los que incorporan la variabilidad también en la línea de riego. Ambos incorporan la posibilidad de riego variable siendo los últimos antes mencionados, los de mayor precisión en cuanto a capturar la variabilidad de riego pero poseen la desventaja de un altísimo costo (cercano a los US$ 30.000).
Figura 5. Sistemas de aplicación variable de riego por sectores angulares (izquierda) y por zonas (derecha).
En el caso del riego variable por zonas existen hoy en día dos grandes marcas, la primera el sistema australiano canlink3000 y el sistema Valley Zone Control. Ambos sistemas se basan en la definición de la variabilidad de suelo, como ya lo hemos descrito, sobre la cual generan una segmentación por trazos del pivote para la aplicación de riego según tipo de suelo y necesidad de los cultivos. El uso de este tipo de tecnología nos permite un ajuste de las cargas de agua bastante cercanas a la variabilidad existente en el predio. Otra forma es la utilización de riego por zonas angulares de riego, ajustando los ángulos de riego a la variabilidad de suelo existente (Figura 6).
Figura 6. Sistema de manejo diferencial por ángulos AGsense (superior) y Linsey (inferior).
Este tipo de sistemas puede ser utilizado para gestar aplicaciones en función de diferentes parámetros como agua aplicar después de una lluvia, por topografía, por tipo de suelo, pivotes con dos cultivos, según densidad de siembra (VRT), entre otros (figura 7).
a b
c d
Fuente: PrecisiónAgronomist, 2012.
Figura 7. Zonificación de riego según rendimiento (A), posterior a lluvia y tipo de suelo (B), dosificación variable de semillas (C), y topografía (D).
Cabe destacar que los sistemas antes mencionados pueden ser totalmente controlados por internet u sistemas 3G (smartphones). Además, el uso de estaciones de monitoreo de humedad de suelo integrados con estos sistemas de gestión del pivote, permiten dar respuesta al cuando regar, y al tener la aplicación diferenciada por necesidades de suelo, nos dan la respuesta de cuanto regar, dando solución automatizada al problema del riego con grandes impactos productivos. Esto finalmente se evalúa en cosecha mediante monitor de rendimiento u en el periodo de cultivo mediante uso de mapas de índice verde. Finalmente, se ha avanzado en el desarrollo de una aplicación del tipo APP Android, que permita levantar los planos que sean desarrollados, para que el usuario pueda validar en campo sin necesidad de tener conexión internet (Figura 9), factor importante para la gestión productiva en su conexión a la realidad de campo.
Figura 8. Sistema de control remoto de pivote central.
Figura 9. Pantallas de trabajo software android de navegación out line (si internet solo usa gps del smartphone).
Referencias
Best, S. y L. León. 2006. Elementos de Viticultura de Precisión. Instituto de investigaciones Agropecuarias. Centro Regional de Investigación Quilamapu. Boletín INIA – N° 136.
Best, S; Gatica G, and Leon L. 2009. Development of an assessment model of water stress of a Var. Merlot vineyard, based on the use of infrared thermography. Proceedings of the 8th edition of the Fruit, Nut and Vegetable Production Engineering Symposium. 140-149p. January 5 to 9. Concepcion, Chile.
Johnson, L. F., D. F. Bosh, D. C. Williams and B. M. Lobitz. 2001. Remote sensing of vineyard management zones : implications for wine quality. App. Eng in Agr. 17: 557 – 560. Johnson, L. F. , L. Pierce, J. DeMartino, S. Youkhana, R. Nemani, D. Bosch. 2003. Image - based decision tools for vineyard management. . Paper nº 33129 ASAE Meeting Presentation. Las Vegas, USA. 11 p.
Haboudane D., Miller J. R., Pattey E., Zarco-Tejada P. J., Strachan I. A., 2004. Hyperspectral vegetation indices and novel algorithms for predicting green LAI of crop canopies: Modelling and validation in the context of precision agriculture. Remote Sensing of Environment. 90, 337-352.
Minas, J., 2005. Estimación de variables biofísicas en olivar mediante métodos de teledetección por satélite y sensores aerotransportados para su integración en agricultura de precisión. Master of Science en olivicultura y elaiotecnica. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA, 2003). Anuario de estadísticas Agroalimentarias .Madrid
