Utilizació de la teledetecció en la fertilizació nitrogenada del panís

Transcripción

1 Utilizació de la teledetecció en la fertilizació nitrogenada del panís Agricultura de precisión Manejo diferenciado de los cultivos utilizando para ello diferentes herramientas tecnológicas (GPS, imágenes multiespectrales y sensores planta-clima-suelo). Detectar la variabilidad de la explotación y realizar una gestión integral. Gestión Localizada: 1. Monitorización: Detección y mapeo de las variables que interesan. 2. Toma de decisión: Elaboración mapa tratamiento (planificar actuación). 3. Actuación: Ejecución del manejo localizado. 4. Evaluación de la rentabilidad: económica y mediambiental. 1

2 Introducción teledetección Técnica que permite obtener información sobre un objeto, área o fenómeno a través del análisis de los datos adquiridos por un instrumento que no está en contacto. (Chuvieco, 2006) 1.- CORRECCIONES -Geométricas -Radiométricas (Pimstein, 2011) 2

3 Diferentes usos de la teledetección (AEM, 2015) Estado nutricional cultivos Estrés hídrico cultivos 3

4 Ensayo de fertilización nitrogenada. Gimenells

5 3 bandas en el visible 3 bandas en el infrarrojo Índices de Vegetación (Rousse et al., 1974) Valores entre: -1 y +1 Fue introducido como un índice para separar la vegetación verde del brillo que produce el suelo 5

6 Mapas de vegetación Características fundamentales de las imágenes multiespectrales 1.- Resolución espacial 2.- Resolución espectral 3.- Resolución radiométrica 4.- Resolución temporal (frecuencia de cobertura) 6

7 Características fundamentales de las imágenes multiespectrales 1.- Resolución espacial. Tamaño del objeto más pequeño que puede ser distinguido en una imagen producida por un sensor remoto. (AEM, 2015) Características fundamentales de las imágenes multiespectrales 2.- Resolución espectral. Habilidad de los sistemas de percepción de distinguir y diferenciar entre radiación electromagnética de distintas longitudes de onda. a) Multiespectral: Entre 3 y 7 bandas. b) Hiperespectral: Varias decenas o centenas de bandas. (AEM, 2015) 7

8 Características fundamentales de las imágenes multiespectrales 3.- Resolución radiométrica. Especifica diferencias de brillantez en una imagen. (AEM, 2015) Características fundamentales de las imágenes multiespectrales 4.- Resolución temporal (frecuencia de cobertura). Medida referida a cada cuanto tiempo está disponible un sistema de percepción remota. (AEM, 2015) 8

9 Aplicaciones en la agricultura - Maíz a) Detección del estado hídrico de las plantas. El estrés hídrico provoca que se reduzca la transpiración de los cultivos, aumentando la temperatura de las hojas. SENSORES TÉRMICOS. Ahorro y mejora de la eficiencia del agua de riego. b) Detección temprana de malas hierbas y plagas. El estrés de la vegetación puede ser dimensionado y evaluado de manera puntual. Ahorro en fitosanitarios y herbicidas. a) Detección de estrés nutricional en cultivos. A partir de la determinación del contenido de clorofila, se puede determinar el estado nutricional de la planta. Ahorro de fertilizantes. Momento de aplicación de nitrógeno N absorbido 100% 66% 40% Llenado 0% 9

10 Sensores ópticos manuales Difícil capturar la variabilidad espacial Color de las hojas ayuda a indicar el contenido de N y a ajustar algunas dosis de N en cobertera. Sensores ópticos On the go 1.- Zona referencia sin abonado N 2.- Zona referencia sobrefertilizada 3.- Zona de calibración (Tagarakis et al., 2015) 10

11 (Tagarakis et al., 2015) Índices multiespectrales de vegetación para determinar la fertilización nitrogenada en maíz. 11

12 Objetivo principal Utilizar los sensores ópticos aerotransportados para ajustar la fertilización nitrogenada en cobertera (dron y avioneta). Gimenells - UAV (Drones) 30/06/2014 Atmos-6 UAV (dron) VEGCAM-Pro cámara Bandas espectrales: Verde ( nm) Rojo ( nm) NIR ( nm) Resolución espacial = 0,15 m (CATUAV, Moià) 12

13 Momento de vuelo Captura de imáenes N absorbido 100% 12 hojas (V12) 66% 40% 0% 13 TRATAMIENTOS 7 - trat N mineral 2 - trat N orgánico 4 - combinaciones (Nmin + Norg) 4 Repeticiones 13

14 50 puntos de muestreo aleatorios en cada parcela para extraer los valores y calcular los índices de vegetación y la altura. Índices multiespectrales calculados 5 índices calculados (Martínez-Casasnovaset al., 2015) 14

15 (Martínez-Casasnovaset al., 2015) Cálculo de la altura del maíz La altura del cultivo en cada pixel se calculó por la diferencia entre el suelo desnudo y la vegetación del cultivo (Pix4D software). 0,52 m 2,15 m 15

16 TRAT Altura cultivo Ranking de tratamientos según valor de los índices NDVI GNDVI GRVI SAVI GSAVI Sum Orden Rend t/ha N N N N0Ps N N N * N N100Ps N0Ps N200Ps * N200Ps N100Ps (Martínez-Casasnovaset al., 2015) Resultados Gimenells (2014) RELACIÓN VALORES ÍNDICES DE VEGETACIÓN RENDIMIENTO DE GRANO (Martínez-Casasnovaset al., 2015) 16

17 Avioneta tripulada 25/06/2014 Cámara digital Multiespectral (DMSI) Bandas espectrales (20 nm rango): Azul ( nm) Verde ( nm) Rojo ( nm) NIR ( nm) (RS Teledetección SpecTerra) R.E. = 0,25 m 5 TRATAMIENTOS 0, 100, 200, 300 y 400 N 4 Repeticiones Almacellas, Imagen verdadero color 17

18 ÍNDICE DE VEGETACIÓN (NDVI) RESULTADOS ALMACELLAS ( )

19 Valores de los índices multiespectrales de cada tratamiento en función a la parcela sobrefertilizada DOSIS N NDVI ratio GNDVI ratio GCI ratio REND ratio 400 0,979 A 0,962 A 0,925 A 0,962 A 300 0,964 AB 0,936 AB 0,875 AB 0,952 A 200 0,958 B 0,920 BC 0,845 BC 0,930 A 100 0,946 B 0,892 C 0,797 C 0,786 B 0 0,918 C 0,784 D 0,633 D 0,519 C OK + N DOSIS N GSAVI ratio SPAD ratio HEIGHT ratio REND ratio 400 0,967 A 0,956 A 0,989 A 0,962 A 300 0,946 AB 0,955 A 0,967 AB 0,952 A 200 0,932 BC 0,944 A 0,954 AB 0,930 A 100 0,909 C 0,840 B 0,934 B 0,786 B 0 0,807 D 0,658 C 0,872 C 0,519 C OK + N Como todos sabemos! DEFICIENCIA SUFICIENTE EXCESO-TOXICIDAD (Isla, 2013) RENDIMIENTO Efectos medioambientales negativos CANTIDAD DE NUTRIENTE DISPONIBLE Deficiencia de aplicación de N es visible, pero no el exceso (normalmente). No hay una receta válida para todas las fincas. - 19

20 CONCLUSIONES 1. Las imágenes multiespectrales pueden ser una buena herramienta para mejorar la fertilización nitrogenada. Permiten ajustar dosis, reducir pérdidas y ser más eficientes con el nitrógeno aplicado. 2. Varios índices vegetativos se correlacionan en más de un 90% con el rendimiento de grano (GNDVI, GSAVI, GCI - WDRVI). Siendo los índices basados en el Verde los más precisos. 3. La utilización de una parcela sobrefertilizada, puede ayudar a comparar los resultados obtenidos en distintos campos y en distintos años. Ángel Maresma angel.maresma@pvcf.udl.cat MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Agradecimientos - Ministerio de Economía y Competitividad - Colaboradores Camilo Solsona, IRTA, Cereals Torremorell y Agropecuaria Ardiaca) - Grupo de investigación (Jaume, José Antonio, Abdul, Elías, Ana, Mar, Javier, Clara ) 20