El manejo eficiente del agua de riego empleada en la agricultura se fundamenta en la elección del sistema adecuado

Monitorización de la humedad del suelo

El manejo eficiente del agua de riego empleada en la agricultura se fundamenta en la elección del sistema adecuado, la modernización de los regadíos, el ajuste de la dosis de riego a las necesidades reales del cultivo en cada momento y evitar las pérdidas de agua por escorrentía e infiltración fuera del alcance de la raíces. Una herramienta de gestión de riego asequible y fiable en nuestros días es la monitorización de la humedad del suelo, que permite mantener el nivel hídrico del suelo para que la planta no sufra estrés y conseguir cosechas ajustadas, en cuanto a calidad y cantidad, a los requerimientos de mercado.

RIEGO

La programación de riego se basa en la determinación de las necesidades hídricas de los cultivos, el conocimiento del estado hídrico de las plantas y determinación del agua disponible para el cultivo. Un dato básico para lograr un uso eficiente el agua es el consumo del cultivo para un periodo de terminado, evapotranspiración de cultivo (ETc), cálculo normalmente al alcance de un ingeniero. Con el empleo de biosensores (variación diámetro de tronco, flujo de savia…) podemos conocer el estado hídrico de la planta. Pero el manejo del riego se puede simplificar en el mantenimiento de un medio ambiente adecuado para el crecimiento de los cultivos, principalmente que los suelos no estén ni demasiados húmedos ni demasiados secos (foto 1).

sensores de humedad de suelo-riego

Foto 1. Cultivo frutales de hueso con registro climático, de planta y de suelo (Crop Care Box).

La cantidad de agua en el suelo dependerá de sus características: textura (proporción de arena, limo y arcilla), su estructura (forma en la que sus partículas se unen formando agregados y creando diferentes tipos de poros) y el contenido de materia orgánica. La retención de agua en el suelo, potencial hídrico, es debido al potencial gravitatorio (fuerza de gravedad), potencial osmótico (fuerza debida a la presencia de sales), potencial de presión (debido a la presencia de otras gotas de agua) y potencial matricial (fuerzas debido a las cargas eléctricas del complejo arcillo-húmico). La planta para extraer el agua del suelo tendrá que contrarrestar todas estas fuerzas (presión de succión). En términos energéticos, la extracción por la planta de recursos de capas profundas es más costoso que la de capas superficiales, hecho a tener en cuenta a la hora del manejo del riego.

Un suelo saturado tiene ocupados todos sus poros por agua, a medida que el agua retenida por los macroporos es drenada quedando el agua retenida por los microporos, encontrándose el suelo en ese momento en capacidad de campo (CC). Es importante el concepto de CC (fig.1) para establecer una estrategia de control de riego, con el fin último de suministrar una humedad óptima para el crecimiento de la planta, productividad y reducir pérdida de nutrientes por lixiviación. Cuando el contenido de humedad del suelo está por debajo de cierto umbral, agua fácilmente asimilable (AFA), la velocidad de suministro de agua por el suelo es menor a la demanda del cultivo, sufriendo las plantas estrés hídrico. El AFA va a depender entre otros factores, de la capacidad de almacenamiento del suelo, del tipo de suelo, del cultivo y la demanda evaporante de la atmósfera, para condiciones atmosféricas cálidas y secas, el contenido de AFA deberá ser mayor para poder compensar la alta tasa de evapotranspiración del cultivo.

Fig.1. Esquema contenidos de humedad del suelo. Para un riego eficiente el contenido de humedad deberá estar entre CC y AFA en el perfil explorado por el sistema radicular.

Las distintas etapas de un cultivo (nacencia, desarrollo, medio y final) se caracterizan por una velocidad de crecimiento o acumulación de materia seca. A cada etapa le corresponde una demanda de agua, directamente relacionada con el aumento de superficie foliar y por tanto con su capacidad fotosintética. En el caso de cultivos leñosos el fruto suele sufrir una curva de desarrollo más variable, donde escalona etapas de crecimiento rápido, con paradas.

MONITORIZACIÓN

La observación y toma de datos periódicamente mediante distintos sensores o incluso imágenes a distancia nos permite realizar un seguimiento de la situación hídrica de los cultivos.

La utilización de la tecnología existente permite dar un paso más desde la visión subjetiva a una cuantificación objetiva, mediante la realización de mediciones a lo largo del tiempo y realizando punto de control CLIMA-SUELO-PLANTA. De esta forma podemos conocer la situación hídrica de nuestro cultivo al tener datos facilitados por:

  • Sensores de clima (proporcionan del ambiente donde se desarrolla el cultivo),
  • Sondas de suelo (proporcionan datos de humedad, temperatura, conductividad eléctrica del suelo a varias profundidades),
  • Y biosensores (permiten conocer la respuesta de la planta al riego).

Los sensores de humedad del suelo (foto 2) dejan constancia de lo que ocurre en el suelo, de cómo la planta toma el agua, a qué profundidad lo hace y en qué cantidad, o a qué profundidad del suelo llega la humedad cuando regamos.

Foto 2. Distribución radicular de cultivo cebolla y sistema de sensores de humedad (Digital Crop Care) a distinta profundidad.

De tal manera que la aplicación de agua de riego debe centrarse en la zona radicular efectiva, donde la planta realiza la mayor absorción, ya que la planta no extrae uniformemente el agua y los nutrientes de suelo (figura 2). Conociendo el contenido de humedad del suelo, podemos manejar el riego de forma que el cultivo no sufra estrés y que le sea más fácil absorber el agua y los nutrientes, consiguiendo máximos rendimientos. También el sensor nos ayuda en determinados cultivos a los que queremos inducirle momentos de estrés, indicando a qué nivel de humedad hay que llegar para que este estrés ocurra.

Fig.2. Esquema distribución y absorción del sistema radicular de una planta.

La variación de reserva de agua en el suelo en un intervalo de tiempo (Δt) es función del contenido de humedad, que varía en profundidad (z) y tiempo (t), variación que puede ser medida con sondas de humedad (fig. 3). El modelo de programación de riego basado en FAO56 puede mejorar su eficacia mediante la combinación de sensores de humedad de suelo, sobre todo porque realiza una excelente modulación en los momentos de inicio de riego y cuando ocurrentes eventos de lluvia reduciendo el agua aplicada durante estos momentos.

Fig.3. Esquema variación del contenido de humedad del suelo, ΔH, para dos eventos de riego. A, la humedad el riego se concentra en la profundidad idónea. B, la humedad de riego llega en profundidad donde no existe raíz, por tanto no aprovechable por la planta.

El riego de precisión consiste en realizar el manejo de un sistema que pueda determinar el momento adecuado para regar y la cantidad adecuada de agua por aplicar, en función del estado de humedad del suelo y de la planta y con una uniformidad en el reparto de agua del sistema. En la actualidad el manejo espacial variable para una superficie cultivada se ha basado solamente en la búsqueda de desarrollar nuevas tecnologías que aporten la cantidad de agua necesaria en tiempo real a la planta, tomando en cuenta las diferentes zonas encontradas en la superficie de cultivo. Una de las maneras de lograr el riego de precisión es mediante el monitoreo de la humedad del suelo.

Consejos para monitorización humedad suelo:

  • No es práctico monitorizar todas la partes del campo, instalar las sondas en lugares representativos (zonas medias), evitar bordes o zonas especialmente húmedas o secas. La elección de la zona representativa, con la ayuda del agricultor, es un factor importante.
  • Los sensores se entierran a diferentes profundidades, según el tipo de cultivo (profundidad de raíz), con el fin de evaluar el movimiento y la extracción de humedad en el perfil del suelo a lo largo de la temporada del cultivo. La gestión del agua debe centrarse en la zona radicular efectiva, donde la planta absorbe la mayor parte del agua.
  • Para detectar la percolación profunda y exceso de agua, colocaremos un sensor debajo de la zona radicular.

La monitorización mediante sensores de humedad instalados de forma apropiada en zonas representativas del cultivo nos permite observar y estimar la distribución de la humedad. Por tanto el monitoreo constituye una técnica efectiva para obtener cosechas ajustadas, en cuanto a calidad y cantidad, a los requerimientos de mercado.

Para culminar con éxito la monitorización es imprescindible pasar por las siguientes etapas:

  • Adquisición de datos. Mediante sistemas de monitoreo y constatación con la realidad del campo
  • Interpretación. Los datos tienen que ser recogidos, interpretados y analizados para la toma de decisiones. Hasta ahora esto era un gran obstáculo
  • Evaluación. La agronomía y la economía del sistema son esenciales para la retroalimentación y la mejora de la eficiencia del sistema

DATALOGGER /INTERPRETACIÓN

Datalogger (registrador de datos) es un dispositivo electrónico que registra datos en tiempo y en relación a una ubicación por medio de instrumentos y sensores propios o conectados a él externamente (foto 3). Cuenta con unos elementos mínimos: microcontroladores, memoria interna de almacenamiento de datos, fuente de alimentación y un microprocesador. Los datalogger más innovadores incorporan un módem GSM/GPRS integrado permitiendo una conectividad M2M y enviando datos a través de redes móviles, consiguiendo datos en tiempo real. Una de los principales beneficios de estos datalogger es la capacidad de recopilar y enviar automáticamente datos.

Foto. 3. Datalogger (Crop Care Box) con tecnología GSM/GPRS y alimentación mediante placa solar, registrando y enviando información de humedad de suelo en cultivo de olivar.

Hasta hace poco, la recogida, interpretación y análisis de los datos era una tarea laboriosa. Actualmente los datos pueden ser enviados mediante redes móviles, procesados mediante software específicos que los grafican de forma adecuada para que el análisis y la interpretación sean realizados en el menor tiempo posible (fig.3).

Fig. 3. Representación gráfica de humedad de suelo y dosis de riego de información recogida y enviada por datalogger (Crop Care Box) que es procesada y graficada por software específico (Crop Care Cloud).

 

 

 

Autor: 

Máster Producción, Protección y Mejora Vegetal.Ingeniero Técnico Agrícola.

Asesor técnico en Digital Crop Care y Proyectos bigdata en bynse.




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