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Agua y Riego
International Horticultural Congress 2014, Australia
¿QUÉ HAY DE NUEVO EN EL RIEGO DE
CULTIVOS HORTOFRUTÍCOLAS?
Durante el 29º Congreso
Internacional de Horticultura,
realizado recientemente en
Brisbane, Australia, uno de los
55 simposios que se realizaron
en paralelo fue sobre riego.
Con el nombre de “Escasez de
agua, salinización y relación
planta- agua”, el evento
congregó investigadores de
todo el mundo. ¿Cuáles fueron
las principales tendencias?
El uso de sensores remotos
(térmicos) va en fuerte aumento
y las investigaciones han
demostrado que sus resultados
puede determinar con bastante
precisión la evaporación del
cultivo. En algunas zonas
áridas el uso de agua reciclada
y desalinizada también atrae
bastantes investigaciones y
como es habitual en este tipo
de eventos, se presentaron
varios productos y tecnologías
novedosas.
E
l uso de sensores remotos y de
imágenes térmicas crece con
fuerza en el riego agrícola, combinando el uso de satélites, aviones y
drones. Se presentaron varios trabajos sobre este tema en Brisbane con
el objetivo de usar estas tecnologías
para determinar la evapotranspiración
del cultivo, lo que ayuda a establecer la
programación del riego. Además estas
tecnologías se utilizan para establecer
políticas de riego en áreas más grandes como cuencas hidrográficas e incluso países.
La charla magistral sobre este tema
la dictó William Kustas, investigador
estadounidense del Departamento de
Agricultura de Estados Unidos (USDAAgricultural Research Service, Hydrology and Remote Sensing Laboratory,
Beltsville). Su charla se denominó “ Un
sistema de modelamiento basado en
sensores remotos térmicos para esti-
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mar el uso de agua del cultivo, los niveles de estrés y sequía desde escala
global hasta un campo en particular”.
“Existen dos enfoques para modelar
evapotranspiración basados en el uso
de agua. Uno es el llamado SVAT/Balance de Agua y el otro es el enfoque
basado en el balance de energía. El enfoque SVAT/Balance de Agua considera
la precipitación y el riego como aportes y la evaporación del suelo, la infiltración, el drenaje, la absorción por las
raíces, la escorrentía, transpiración y
evapotranspiración como salidas (outputs) del sistema.
“Este sistema es complejo porque se
requieren muchos parámetros que son
difíciles de conseguir y también de copiar a grandes escalas. Nosotros preferimos el enfoque del balance de energía, utilizando sensores remotos. Con
este sistema basado en la temperatura
radiométrica de la superficie terrestre,
del suelo y de la vegetación tratamos
de responder la siguiente pregunta:
¿En base a una cantidad determinada
en energía radiativa, cuánta pérdida de
agua se requiere para mantener el suelo y vegetación en los niveles de temperatura observados?”.
Basados en esto, Norman y Kustas
(1995) desarrollaron el enfoque de balance de energía de dos fuentes que
calcula estimando flujos de calor laten-
tes en el suelo y los componentes de la
canopia de superficies vegetales. Los
componentes de flujo latente de calor
pueden ser convertidos en evaporación
(E), transpiración (T) y evapotranspiración (ET). Esto tiene aplicaciones muy
importantes en el manejo de los recursos hídricos en superficies naturales y
cultivadas.
Este modelo, sin embargo, presentaba
algunos errores de sensibilidad cuando se aplicaba en grandes superficies.
Pasaron varios años hasta que un grupo de investigadores encontraron una
solución para integrar la información
entregada por satélites geoestacionarios, que entregan información gruesa
sobre la superficie terrestre pero con
mucha frecuencia, con la información
entregada por otros satélites que entregan información muy fina y precisa
sobre la superficie terrestre pero que
pasa sobre un mismo lugar cada 16
días. Esta solución se denomina “data
fusión” (fusión de datos) y utiliza múltiples sensores que entregan diferentes
calidades de resolución tanto espacial
como temporal.
El sistema reconstruye a partir de
imágenes gruesas (poco finas) pero
frecuentes, cómo se deberían ver las
imágenes finas ( obtenidas con aquellos satélites precisos pero que pasan
cada 16 días) en un particular momento
del tiempo. “De esta forma podemos
fusionar la información estacionaria
que tenemos cada hora a nivel continental, con la información más local
que generan satélites como MODIS o
Landsat, entregando información a nivel de campo. E incluso fusionar esta
información con aquella entregada por
aviones o drones, para determinar la
variabilidad dentro de un mismo campo”, señala el Sr. Kulkas.
ENSAYOS EN CAMPO CONFIRMAN LA PRECISIÓN DE LAS IMÁGENES TÉRMICAS PARA
DETERMINAR EVAPOTRANSPIRACIÓN
William Kulkas y su equipo realizaron
varios ensayos en Estados Unidos donde pudieron determinar la correlación
entre el modelo y la evapotranspiración
observada a nivel de huertos. También
compararon la evapotranspiración estimada con imágenes más finas obtenidas con un satélite (LANDSAT) con
las imágenes más gruesas – pero más
frecuentes- obtenidas con otro satélite
(MODIS).
Los mejores resultados se obtuvieron
cuando la información de ambos satélites se fusionaba. Solo en ese caso los
datos satelitales que determinaban la
evapotranspiración se correlacionaron
con la información obtenida en el campo. Esto porque la información más
fina obtenida por el satélite Landsat
(que pasa cada 16 días) no podía incorporar algunos eventos de lluvia. Pero
al fusionarlos con la información más
Agua y Riego
gruesa pero constante de MODIS, las
estimaciones de los satélites se correlacionaron perfectamente con las mediciones en terreno.
William Kulkas y su equipo han comenzado a realizar ensayos en frutales y viñas y están comenzando a adaptar el
sistema a particularidades de los cultivos hortícolas, como son las cubiertas
vegetales en la entre-hilera.
Todo este conocimiento se puede utilizar también a escalas mayores. Con
el sistema se ha podido establecer
las pérdidas de producción a nivel nacional debido a la sequía ( en Estados
Unidos), o establecer modelos de seguridad alimentaria (en Qatar) o de posibles hambrunas en países africanos.
En conclusión, el uso de sensores térmicos montados en satélites permiten:
• Monitorear el uso de agua a diferentes escalas: desde un campo hasta un
continente.
• La temperatura del suelo permiten
gatillar alertas tempranas de estrés
vegetal.
• Una herramienta para evaluar otros
modelos de riego ( basado en precipitación).
• Aplicaciones a nivel global para programas de seguridad hídrica y alimentaria.
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DRONES: ALTA CORRELACIÓN CON
MEDICIONES A NIVEL DE HUERTO
Samuel Ortega-Farías de la Universidad de Talca (Chile) presentó un trabajo
sobre el uso de drones (vehículo aéreo
no tripulado) para determinar la variabilidad del estado hídrico de las plantas
en un huerto de olivos. Ortega- Farías
señaló en primer lugar que existe en
la literatura amplia información sobre
cómo un ligero nivel de estrés hídrico
mejora la calidad del aceite de oliva.
Sin embargo, la mayoría de los métodos disponibles en la actualidad que se
utilizan para monitorear el estado hídrico de las plantas, se basan en mediciones en sitios puntuales, que tienen una
baja resolución espacial y que consumen mucho tiempo en realizarse.
En este contexto se ha reconocido que
la temperatura de canopia (Tc) es un
buen indicador del estado hídrico de
las plantas. En la actualidad las imágenes termales que sirven para establecer el estado hídrico de las plantas
se toman desde sensores ubicados en
aviones o satélites. Los sensores ubicados en aviones son de alto costo y
son complejos de operar. Por otra parte, los productos basados en satélites
tiene una aplicación limitada para ser
usados a nivel de huerto, debido a su
baja resolución espacial y temporal.
Una alternativa es el uso de drones o
también llamados vehículos aéreos no
tripulados (UAVs en inglés), que permiten resolver el problema de la falta
de resolución espacial y espectral que
presentan los otros sistemas. Por lo
tanto, el principal objetivo del trabajo
presentado por Ortega-Farías fue determinar el estado hídrico de la planta
y la variabilidad espacial en el huerto.
Para esto realizaron un ensayo en un
huerto comercial de olivos (Oleaeuropaea L. cv. Arbequina) utilizando imá-
genes térmicas infrarrojas obtenidas
desde un octocóptero (UAV).
Los resultados demostraron que los
índices térmicos del estado hídrico
derivados del uso de imágenes térmicas infrarrojas mostraron una alta correlación con las mediciones a nivel de
campo de conductancia estomática y
potencial hídrico xilemático (Øx).
Otro investigador de la Universidad de
Talca, Carlos Poblete-Echeverría pre-
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sentó un estudio sobre la detección de
estrés hídrico en las plantas basado en
termografía infrarroja en viñas y huertos de olivos.
El objetivo de este estudio fue evaluar
la precisión de la detección de estrés
hídrico basado en termografía infrarroja
en una viña y en un huerto de olivos.
Se tomaron imágenes térmicas infrarrojas laterales utilizando una cámara
y en paralelo se realizaron mediciones
del potencial hídrico xilemático (Øx) y
de la conductancia estomática de olivos (Oleaeuropaea L. cv. Arbequina) y
vides (Vitisvinifera L. cv. Carménère)
bajo diferentes estrategias de riego deficitario controlado durante la temporada 2011-2012.
Los resultados demostraron que el
uso de imágenes térmicas permitieron
reconocer las diferencias de disponibilidad de agua en las plantas basadas
en los diferentes tratamientos de riego. Incluso más, los índices térmicos
tuvieron una buena correlación con los
otros indicadores del estado hídrico de
las plantas estudiados.
LA REVOLUCIÓN DEL ARDUINO LLEGA AL
RIEGO
Sigfredo Fuentes de la Universidad de
Melbourne (Australia) presentó un trabajo muy interesante sobre el uso de
escaners muy económicos, basados
en la tecnología Arduino. Arduino es
un aparato electrónico que consiste en
un mini-controlador de una placa, que
sirve para hacer aplicaciones u objetos
interactivos de forma económica.
de altos costo, lo que ha imposibilitado
su uso masivo por parte de agricultores
y asesores de riego.
Durante las dos últimas décadas se ha
demostrado que la termografía infrarroja es una herramienta muy precisa para
determinar el estado hídrico de las plantas, incluidos los olivos (Jones et al.
Más aún, para operar estas cámaras se
requiere tener conocimientos especializados, luego procesar e interpretar los
resultados. Las empresas comerciales
que producen las cámaras infrarrojas
también son tienen derechos de propiedad sobre los programas (software) que
se usan para analizar las imágenes y de
esta forma acceder rápidamente a información radiométrica o de emisividad.
2002, Fuentes et al. 2012). Sin embargo, las cámaras infrarrojas son todavía
Esto hace que sea muy difícil analizar
de forma automática las imágenes
térmicas y obtener información reproducible rápidamente. En la actualidad
la tendencia a fomentar los sistemas
abiertos de tecnología de hardware
y software ha permitido la creación
de sensores y mini-robots a costos
mucho más reducidos, conectados
a software especializados de análisis
que permiten a los usuarios obtener información y analizarla de forma rápida
y económica. En su trabajo, Sigfredo
Fuentes describió la creación y evaluación de escaners infrarrojos (con uno
y múltiples sensores) controlados por
aparatos electrónicos de bajo costo
(tecnología Arduino). Y sus resultados
se compararon con los de cámaras tér-
micas infrarrojo en la determinación del
estado hídrico de las plantas.
Los resultados demostraron que con
los escaners de bajo costo pese a presentar una reducción de 90% en la
resolución de las imágenes presentan
resultados precisos y similares comparados con las cámaras térmicas de
alta resolución en la determinación del
estado hídrico de las plantas.
Esta tecnología de bajo costo fue evaluada en viñas, olivos, manzanos y canola, entre otros cultivos hortofrutícolas. Las escalas de evaluación variaron
desde una sola hoja hasta canopias
completas.
IMPACTO DE LA VARIABILIDAD DEL SUELO
EN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE VIDES
VINÍFERAS
“Si usted me hubiera preguntado hace
cinco años si la variabilidad del suelo
tenía alguna influencia en la evapotranspiración del cultivo, yo hubiera
dicho que no”, señaló al inicio de su
exposición el Sr. Richard Snyder (Universidad de California en Davis). Pero
ahora tiene otra opinión.
Normalmente las grandes viñas tiene
un solo sistema de riego que cubre zonas con una gran variedad de suelos de
diferentes características. Como resultado, se utiliza la misma programación
del riego en todo los sectores, pese a
que esta práctica dista de ser ideal.
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El Sr. Snyder explicó que su equipo realizó un experimento durante 4 años para
determinar si las características del suelo afectan la evapotranspiración de vides
viníferas y si al cambiar los sistemas de
ruego se puede ajustar el riego a los requerimientos del cultivo y de esta forma
mejorar los rendimientos y la calidad.
El estudio se realizó en dos viñas muy
diferentes, con suelos muy distintos,
pero en ambos casos tenían todas las
zonas bajo un sistema de riego. La evapotranspiración (ET) se midió como el
residual de la ecuación de balance de
energía utilizando flujo de calor sensible
medido con anemómetros sónicos y el
método de renovación de la superficie.
Una viña tenía dos tipos de suelo muy
diferentes. Uno de textura fina sin gravilla y otro de textura más gruesa y con
gravilla. En la otra viña, una parte del
cultivo colindaba con un canal de riego
que presentaba un nivel freático alto.
El otro sector estaba bastante lejos del
canal. Los resultados obtenidos demostraron que el tamaño de las plantas y la evapotranspiración fueron bastante menores en los suelos con gravilla, probablemente debido a los bajos
niveles de retención de humedad.
Cerca del canal, las vides tuvieron un
crecimiento vigoroso y presentaron la
mayor tasa de evaporación. Nuestra
hipótesis es que el riego no era necesario en esta parte de la viña, no así
en el otro sector donde claramente se
necesita. Estos estudios demuestran
los grandes cambios en ET del cultivo
dependiendo del tipo de suelo donde
se ubiquen las plantas.
AGUA DESALINIZADA: UN PASO
ADELANTE EN AHORRO DE AGUA Y
AUMENTO DE RENDIMIENTOS
Avner Silber, del Vulcani Center en Israel, es un experto mundial en el uso
de agua desalinizada y el reciclaje de
agua con fines agrícolas. “La expansión
de la agricultura irrigada ofrece un gran
potencial para aumentar el rendimiento de los cultivos por unidad de tierra.
Sin embargo, la salinidad de los suelos
y el agua aumentan en muchas zonas
áridas del mundo donde se practica el
riego, poniendo en peligro la sustentabilidad de los sistemas alimenticios”.
Avner Silber mostró sus trabajos realizados en el Valle del río Jordán en Israel, donde demuestra que el uso de
agua desalinizada (DS) permite aumentar substancialmente los rendimientos
y la eficiencia en el uso de agua por
parte de las plantas y al mismo tiempo
disminuir el consumo total de agua.
El uso de agua desalinizada permite al
agricultor ahorrar toda el agua que con-
vencionalmente se utiliza para lavar sales. En sus ensayos, los mayores rendimientos con agua convencional (agua
fresca) se obtuvieron con las mayores
tasas de riego. Con agua desalinizada
se obtuvieron los mismos rendimientos pero con un 44% del agua.
Más aún, con el uso de agua desalinizada se lograron aumentar los rendimientos en banano de 24.7 kg a 32.3
kg el racimo utilizando la mayor tasa de
riego con agua desalinizada.
El manejo convencional de riego involucra la aplicación de agua en exceso
para lavar las sales, las que se lixivian
bajo la rizósfera, llegando a las napas
subterráneas. De esta forma se daña
tanto el suelo como la calidad del agua.
La remoción de las sales en exceso
antes de que llegue al campo (manejo alternativo) permite ahorrar mucho
agua y al mismo tiempo mejorar los
rendimientos.
USO DE SICÓMETROS PARA DETERMINAR
EFECTO DE LAS MICRORRIZAS
Mike Dixon, de la Universidad de Guelph en Canadá, ha sido pionero a nivel
mundial en el desarrollo del uso de
sicómetros para determinar el estado
hídrico de las plantas. El sicómetro de
tallo es un instrumento que permite
medir el potencial hídrico de la planta.
Permite enviar información a intervalos de 10 minutos sobre los cambios
en el estado hídrico de la planta, lo
que refleja la energía que gasta la
planta para tomar agua o a qué nivel
de estrés se encuentra. Durante su
charla en Brisbane, el Sr. Dixon expuso sobre el uso de estas tecnologías
para validar la aplicación de micorrizas
en viveros. Esto es necesario para certificar ante el gobierno de Canadá los
beneficios fertilizantes de las micorrizas, y conseguir su registro. En viveros el estrés hídrico genera una alta
mortalidad de plantas post-transplante. El ensayo examinó la eficacia de un
consorcio de micorrizas (20 especies
de endo y eco micorrizas) al ser inoculadas en la zona radicular de árboles
que acababan de ser transplantados.
El estado hídrico de los árboles fue
monitoreado utilizando sicómetros
automáticos que midieron el potencial
hídrico xilemático en intervalos de 30
minutos durante los dos siguientes
semanas después de transplante. Los
árboles tratados con micorrizas mostraron una reducción significativa en
el estrés hídrico al mediodía y además
aumentaron su rehidratación durante
la noche. El integral de potencial hídrico (MPa-Hrs), expresado diariamente
demostró ser una herramienta analítica muy eficiente para comparar los
tratamientos.
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