Técnicas de teledetección aplicadas a la mejora de la gestión del agua en remolacha

Transcripción

1 Técnicas de teledetección aplicadas a la mejora de la gestión del agua en remolacha Ignacio Lorite Torres Cristina Santos Rufo IFAPA Alameda del Obispo (Córdoba) Valladolid, Junio 2013

2 Introducción La gestión de los recursos hídricos es un componente esencial en el manejo de los cultivos Para llevar a cabo una gestión correcta del riego es preciso tener caracterizado el sistema de forma precisa Sin embargo conseguir una caracterización correcta no es fácil, especialmente en grandes y/o heterogéneas zonas regables Nuevas tecnologías como la teledetección pueden contribuir de manera decisiva en este proceso de caracterización y mejora de los sistemas de regadío

3 Introducción Las técnicas de teledetección consisten en el empleo de sensores remotos para caracterizar la superficie terrestre Estos sensores pueden ser aerotransportados o instalados en satélites La serie de satélites Landsat (gestionados por NASA) son en la actualidad las plataformas más empleadas en agricultura La teledetección permite la identificación de parámetros básicos para la programación de riegos de una forma precisa y económica La integración de la teledetección con modelos de simulación permite solventar las limitaciones de esta técnica

4 Información suministrada por los satélites de la serie Landsat Serie Landsat Landsat 7 Resolución espacial: 30 m / 60 m Resolución temporal: 16 días Landsat 8 Resolución espacial: 30 m / 100 m Resolución temporal: 16 días Inicio de toma de imágenes: 30 de Mayo de 2013 La resolución espacial limita el uso de la teledetección en parcelas de tamaño reducido La resolución temporal reduce la calidad de la caracterización en sistemas dinámicos Landsat 26/8/2002 MODIS 26/8/2002

5 Modelos de balance de energía METRIC La evapotranspiración (ET) de los cultivos es el componente principal para estimar las necesidades hídricas de los mismos y aplicar así el riego en la cuantía y momento adecuados La evapotranspiración engloba la evaporación desde el suelo y la transpiración de las plantas El modelo METRIC fue desarrollado por la Universidad de Idaho (EEUU) y permite la determinación de la evapotranspiración real de los cultivos empleando técnicas de teledetección METRIC ha sido calibrado y validado para las condiciones regionales del Valle del Guadalquivir por IFAPA en coordinación con la Universidad de Idaho

6 METRIC Fundamentos del modelo La evapotranspiración (ET) es calculada como un residuo del balance de energía R n (Radiación desde el sol y la atmósfera) H (Calor a la atmósfera) ET ET = R n - G - H G (Calor al suelo)

7 ET (mm) 4/1/89 4/15/89 4/29/89 5/13/89 5/27/89 6/10/89 6/24/89 7/8/89 7/22/89 8/5/89 8/19/89 9/2/89 9/16/89 9/30/89 METRIC Validación ET acumulada (1989) Remolacha Error = 2.5% 0 Estimaci ó n METRIC Medida lis í metro Lisímetro METRIC Allen et al., 2007a,b

8 Aplicaciones del modelo METRIC en Estados Unidos Mejora de la gestión del riego en la cuenca del Snake River (Idaho) Idaho ET estacional para el sur de Idaho (Snake River) Principales zonas regables en Idaho

9 Aplicaciones del modelo METRIC en Estados Unidos Mejora de la gestión del riego en la cuenca del Snake River (Idaho) Cuantificación de extracción de acuíferos Identificación de variabilidad en el manejo de los cultivos Balance de agua a nivel de cuenca

10 Kc Aplicaciones en Estados Unidos beet kc Coeficientes de cultivo S.Beet Remolacha (516 parcelas) Day of Year Allen et al., 2007a,b

11 Modelos de balance de agua LORMOD Modelo de balance de agua con circulación en cascada desarrollado por IFAPA, Universidad de Córdoba y CSIC para la programación de riegos LL R E T Esc Circulación entre capas Capa superficial T Circulación entre capas Capas intermedias T Zona radicular Capa Capa más más profunda Filtración profunda Lorite et al., 2004a,b

12 Integración de técnicas de teledetección y modelos de balance de agua METRIC + LORMOD Curvas K cb generales Suelo Datos climáticos Prácticas de riego Curvas de K c act envolventes (máximos) Imágenes Landsat 7 / 8 Datos climáticos Registros de volumen real aplicado en parcela METRIC Módulo de riego Módulo de riego LORMOD Mapas de ET diaria Déficit de agua en el suelo según el modelo de simulación No Imagen Landsat? Sí Déficit de agua en el suelo utilizando K c act de METRIC K c act Calendario de riego estándar Nuevos calendarios de riego ET estacional Módulo de volumen aplicado/ eficiencia Santos et al., 2008

13 Aplicaciones en el sur de España Mejora de la gestión del riego en el Valle del Guadalquivir ET (mm/d) Valle del Guadalquivir

14 15/11/ /12/ /01/ /02/ /03/ /04/ /05/ /06/ /07/2005 Aplicaciones en el sur de España Coeficientes de cultivo para remolacha en la Zona Regable del Genil - Cabra K c 1,4 1,2 1 0,8 0,6 Remolacha 0,4 0,2 0 FAO 56 Santos et al., 2008

15 Aplicaciones en el sur de España Calendarios de riego Las necesidades de riego de los cultivos variaron según la metodología de cálculo empleada: CULTIVO Nº PARCELAS METRIC (mm) FAO (mm) ALGODÓN MAÍZ AJO REMOLACHA En remolacha la integración con METRIC mostró que el cultivo requería más agua de la indicada por el calendario estándar con FAO (21%). Las mayores necesidades fueron debidas al retraso en el ciclo producido por las heladas ocurridas en invierno de 2005 Santos et al., 2008

16 Aplicaciones en el sur de España Calendarios de riego Específicamente en remolacha, empleando FAO se infra-estimaron las necesidades de riego del cultivo: Necesidades de riego (mm ) Remolacha Integración METRIC FAO Número de parcela Santos et al., 2008

17 Frecuencia acumulada Aplicaciones en el sur de España Eficiencia de riego Eficiencia de riego ET Vol Pe aplic La remolacha en ZRGC presentó los valores más elevados con valores en torno a 0.9 CULTIVO GLOBAL ASPERSIÓN GOTEO ALGODÓN MAÍZ AJO REMOLACHA MEDIA ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Algodón Maíz Remolacha Ajo 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Eficiencia de riego Santos et al., 2008

18 Volumen de riego estimado con METRIC (m 3 /ha) Aplicaciones en el sur de España Volumen de riego aplicado en parcela Volumen de riego aplicado ET Pe Eficiencia media Algodón Maíz Remolacha Ajo Volumen de riego aplicado en parcela (m 3 /ha) Errores en la estimación de alrededor del 15% Santos et al., 2008

19 Aplicaciones en el sur de España Indicadores de calidad del riego ARIS (Annual Relative Irrigation Supply; Aporte relativo anual de riego) ARIS Volumen anualderiegoaplicado Volumen anualderiegodemandadopor el cultivo IWP (Irrigation Water Productivity; Productividad del agua de riego) IWP Incremento en el valor delaproducciónagrícoladebidaal Volumen anualderiegoaplicado riego ( /m 3 )

20 ARIS Aplicaciones en el sur de España ARIS 1,4 1,2 1 ARIS (M+L) ARIS (ENV_M) ARIS (FAO) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ajo Maíz Trigo Algodón Girasol Remolacha Para remolacha se aprecian diferencias muy significativas en el indicador ARIS según la metodología empleada para su cálculo Santos et al., 2010

21 Aplicaciones en el sur de España Productividad del agua de riego Exceptuando el cultivo del ajo, la remolacha presentó los valores más altos de productividad del agua de riego en la ZRGC: IWP METRIC IWP METRIC (*) ( /m 3 ) ( /m 3 ) Ajo 2,97 3,00 Maíz 0,21 0,21 Trigo 0,38 0,21 Algodón 0,41 0,43 Remolacha 0,47 0,43 Santos et al., 2010

22 Aplicaciones en el sur de España Cosecha estimada Empleando la integración METRIC+LORMOD se obtuvieron valores relativamente precisos en la estimación de cosecha: Cosecha real Parcelas media (kg/ha) Cosecha estimada media (kg/ha) Error Medio (%) RMSE (kg/ha) Ajo ,29 9,4 - Algodón , ,23 8, Cebolla ,25 14,79 - Maíz , ,09 11, Remolacha , ,47 16, Trigo , ,76 15, Santos et al., 2010

23 15/10/04 15/11/04 15/12/04 15/01/05 15/02/05 15/03/05 15/04/05 15/05/05 15/06/05 15/07/05 15/08/05 15/09/05 15/10/05 Aplicaciones en el sur de España Determinación de estrés Igualmente la integración METRIC+LORMOD permitió identificar la evolución del estrés de los cultivos: 1 ET relativa (ET Def) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Remolacha Algodón Ajo Girasol Maíz Trigo Santos et al., 2008

24 Aplicaciones en Castilla y León Evapotranspiración a escala regional Kc ETc

25 Aplicaciones en Castilla y León Evapotranspiración a escala comarcal K c ET c

26 Frecuencia acumulada Aplicaciones en Castilla y León Variabilidad en la evapotranspiración 1 0,8 0,6 16 Julio Agosto ,4 0,2 0 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 Coeficientes de cultivo Consecuencias sobre la programación de riegos

27 Aplicaciones en Castilla y León Índices de vegetación a escala de parcela 16/7/2010 1/8/2010

28 Aplicaciones en Castilla y León Evapotranspiración a escala de parcela 16/7/2010 1/8/2010 Consecuencias sobre la gestión del riego en parcela

29 Aplicaciones en Castilla y León Sistema de alerta al gestor / técnico Problemas de uniformidad de riego Déficit hídrico moderado Déficit hídrico severo

30 Aplicaciones en Castilla y León Acciones futuras Desarrollo de una aplicación global centrada en el asesoramiento integral al regante de remolacha (y otros cultivos de regadío) en Castilla y León: Programación de riegos en tiempo real Identificación de estrés Uniformidad del cultivo en parcela Calendarios de riego específicos a nivel de parcela integrando técnicas de teledetección y modelización para la maximización de cosecha y productividad del agua de riego Implantación de un Sistema de Información Geográfica integrando un servicio de alerta con la información facilitada por las técnicas de teledetección y modelización

31 Conclusiones Las técnicas de teledetección han demostrado su gran utilidad para la mejora de la gestión del riego en diferentes zonas del mundo La integración de técnicas de teledetección con modelos de simulación permiten obtener una herramienta global de asesoramiento al regante superando las limitaciones presentes en otras metodologías Una correcta gestión de los recursos hídricos permitirá incrementar los rendimientos y la productividad del agua de riego en el cultivo de la remolacha La coordinación entre AIMCRA y organismos de investigación como IFAPA permitirá realizar una labor de transferencia más efectiva

32 Técnicas de teledetección aplicadas a la mejora de la gestión del agua en remolacha Muchas gracias por su atención Ignacio Lorite Torres Cristina Santos Rufo IFAPA Alameda del Obispo (Córdoba) Valladolid, Junio 2013