RESUMEN Y CONCLUSIONES CAMPAÑAS 2012 Y 2013

Transcripción

1 RESUMEN Y CONCLUSIONES DE LAS EXPERIENCIAS DE LAS CAMPAÑAS 2012 Y 2013

2 Identificación de las necesidades hídricas de cultivos, mediante uso de Teledetección medida con sensores montados en sistemas Aéreos no tripulados (UAS). Conocer las aplicaciones de los índices de vegetación en el manejo del riego

3 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Indice verde

4 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) (Indice verde) El Índice diferencial de vegetación normalizada es un índice usado para estimar la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación en base a la medición de la intensidad de la radiación de ciertas bandas del espectro electromagnético que la vegetación emite o refleja se calcula mediante una combinación algebraica de la reflectividad de la cubierta vegetal en las bandas del rojo e infrarrojo cercano

5 NDVI contrasta la diferencia que existe entre la reflectividad en la banda roja (0,6-0,7 µm) y la banda del infrarrojo cercano (0,75-1,5 µm)

6 Una cubierta vegetal en buen estado de salud se caracteriza por la banda del rojo, la cual es absorbida en gran parte por las hojas, y el infrarrojo cercano, que es reflectada en su mayoría

7 La vegetación en maduración o en estado de senescencia refleja en mayor cantidad la luz visible y menor cantidad la luz en el infrarrojo cercano

8 En general, valores de NDVI oscilan en un rango de -1.0 a 1.0 valores negativos se asocian a nubes y agua valores positivos cercanos a cero indican suelo desnudo valores positivos que oscilan entre indican vegetación escasa valores en el rango 0.6 a 0.7 indican vegetación muy verde y densa.

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11 Kc = Kcb + Ke Donde: Kc, representa la evapotranspiracion de un cultivo determinado, en condiciones optimas de desarrollo.

12 Diversos trabajos han mostrado la posibilidad de estimar el coeficiente del cultivo (Kc) a partir del índice de vegetación normalizado (NDVI). Generalmente se ha propuesto una relación lineal entre el NDVI y el Kc del tipo:

13 Kcb NDVI, alf = 1,181 * NDVI 0,026 (Neale et al., 1989) Kcb NDVI, FAO = 1,37 * NDVI 0,017 González-Piqueras et al. (2003) Kcb NDVI, FAO = 1,36 * NDVI 0,031 ASCE 28 (1996) Kc=1.08*NDVI+0.22 Dra. N. Dedios*, M.Sc. M. Montero A. Cuesta et al. ITEA (2005), Kc = 1,25 * NDVI + 0,2 Kc = 1,5625 * NDVI 0,05 para las fases inicial, desarrollo y media para la fase final La aplicación en la última fase requiere una ligera corrección ya que en el uso del NDVI a la hora de estimar el Ke, se confunde el papel del suelo con el de la vegetación seca, cuando la evaporación de un suelo desnudo regado es mayor que la de un suelo cubierto de vegetación seca

14 Campaña 2012

15 SECTOR 70% RR SECTOR 6 80% RR SECTOR 2 RIEGO COOP SECTOR 4 100% RR SECTOR 5 90% RR SECTOR 1 RIEGO COOP SECTOR 3 100% RR SENSORES HUMEDAD

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18 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 0,215 0,195 0,175 SECTOR 4 (100%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO JULIO Riego mm 1-jul 2-jul 3-jul 4-jul 5-jul 6-jul 7-jul 8-jul 9-jul 10-jul 11-jul 12-jul 13-jul 14-jul 15-jul 16-jul 17-jul 18-jul 19-jul 20-jul 21-jul 22-jul 23-jul 24-jul 25-jul 26-jul 27-jul 28-jul 29-jul 30-jul 31-jul Humedad m3/m3 Port 1 (10-20 cm) Port 2 (26-36 cm) Port 3 (45-55 cm) Riego/lluvia(mm)

19 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 0,215 0,195 0,175 SECTOR 4 (100%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO AGOSTO Riego mm 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago 5-ago 6-ago 7-ago 8-ago 9-ago 10-ago 11-ago 12-ago 13-ago 14-ago 15-ago 16-ago 17-ago 18-ago 19-ago 20-ago 21-ago 22-ago 23-ago 24-ago 25-ago 26-ago 27-ago 28-ago 29-ago 30-ago 31-ago Humedad m3/m3 Port 1 (10-20 cm) Port 2 (26-36 cm) Port 3 (45-55 cm) Riego/lluvia(mm)

20 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 0,215 0,195 0,175 SECTOR 4 (100%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO SEPTIEMBRE Riego mm 1-sep 2-sep 3-sep 4-sep 5-sep 6-sep 7-sep 8-sep 9-sep 10-sep 11-sep 12-sep 13-sep 14-sep 15-sep 16-sep 17-sep 18-sep 19-sep 20-sep 21-sep 22-sep 23-sep 24-sep 25-sep 26-sep 27-sep 28-sep 29-sep 30-sep Humedad m3/m3 Port 1 (10-20 cm) Port 3 (45-55 cm) Riego/lluvia(mm)

21 Si analizamos la evolución de la humedad del suelo en el sector regado al 100% de RR se observa que durante Julio y Agosto el nivel de humedad se mantiene. Sin embargo en septiembre se aprecia que la humedad en los dos primeros sensores (superficial e intermedio) va disminuyendo lo cual puede ser indicativo de que el cálculo de las recomendaciones de riego en esa época puede resultar escaso, posiblemente por el descenso brusco en el Kc tabulado. En cualquier caso el riego en la época de senescencia debe ajustarse por parte de regante a las condiciones particulares del cultivo y de la parcela.

22 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 0,215 0,195 0,175 SECTOR 6 (80%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO JULIO 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Riego mm 1-jul 2-jul 3-jul 29-jul 4-jul 5-jul 6-jul 7-jul 8-jul 9-jul 10-jul 11-jul 12-jul 13-jul 14-jul 15-jul 16-jul 17-jul 18-jul 19-jul 20-jul 21-jul 22-jul 23-jul 24-jul 25-jul 26-jul 27-jul 28-jul 30-jul 31-jul Humedad m3/m3 Port 1 (50-60 cm) Port 2 (30-40 cm) Port 3 (10-20 cm) Riego/lluvia(mm)

23 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 0,215 0,195 0,175 SECTOR 6 (80%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO AGOSTO Riego mm 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago 5-ago 6-ago 7-ago 8-ago 9-ago 10-ago 11-ago 12-ago 13-ago 14-ago 15-ago 16-ago 17-ago 18-ago 19-ago 20-ago 21-ago 22-ago 23-ago 24-ago 25-ago 26-ago 27-ago 28-ago 29-ago 30-ago 31-ago Humedad m3/m3 Port 1 (50-60 cm) Port 2 (30-40 cm) Port 3 (10-20 cm) Riego/lluvia(mm)

24 0,335 0,315 0,295 0,275 0,255 0,235 SECTOR 6 (80%RR).- EVOLUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO SEPTIEMBRE Riego mm 1-sep 2-sep 3-sep 4-sep 5-sep 6-sep 7-sep 8-sep 9-sep 10-sep 11-sep 12-sep 13-sep 14-sep 15-sep 16-sep 17-sep 18-sep 19-sep 20-sep 21-sep 22-sep 23-sep 24-sep 25-sep 26-sep 27-sep 28-sep 29-sep 30-sep Humedad m3/m3 Port 1 (50-60 cm) Port 2 (30-40 cm) Port 3 (10-20 cm) Riego/lluvia(mm)

25 Respecto al sector 6 regado al 80% de la RR se observa que la humedad del suelo antes de cada riego desciende más que en el sector regado al 100% y justo después de cada riego aumenta para descender muy rápidamente. Esto puede ser síntoma de que el cultivo lo ha pasado peor. En septiembre el suelo comenzó a acumular humedad progresivamente. Una posible explicación a esto podría ser que el desarrollo del cultivo ha sido menor, ha producido un 10% menos de cosecha y una vez pasados los momentos críticos de demanda de agua el riego el riego comenzó a superar las necesidades en esa época.

26 16/7/2012 Riego 84% Riego 100% Ndvi Kc=1,38 Kc=100% Riego 92% Ndvi Kc=1,33 Kc=96% Ndvi Kc=1,31 Kc=95%

27 Aplicación de las imágenes en la recomendación de riego El ndvi y su correspondiente Kc parecen disminuir conforme disminuye la aplicación de agua de riego aunque no en la misma proporción. Da la impresión de que a partir de cierta cobertura y desarrollo del cultivo las imágenes proporcionan índices muy altos en todos los casos.

28 DETALLES Y COMENTARIOS RESPECTO A LA FALTA DE HOMOGENEIDAD EN EL CULTIVO

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34 Aplicación de las imágenes en la recomendación de riego Las imágenes multiespectrales y de infrarrojos detectan las zonas en las que el cultivo está en peor estado y con menos temperatura, respectivamente. Las zonas mal regadas por defectos en la instalación se detectan perfectamente en las imágenes.

35 RELACIÓN RIEGO-PRODUCCIÓN

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37 sector superficie cosechada (m2) Cosecha (Kg) Humedad (%) Kg/ha a 14% S2 (COOP) , S3 (100%) , S4 (100%) , S5 (90%) , S6 (80%) , S7 (70%) ,

38 LIFE AGUAS ENSAYO H COSECHA-RIEGO Kg/ha a 14% riego (m3/ha) S2 (COOP) S3 (100%) S4 (100%) S5 (90%) S6 (80%) S7 (70%)

39 Campaña 2013

40 TUDELA MONTES DE CIERZO TRES TRATAMIENTOS DE RIEGO: 100%, 75% Y 60% DE LAS NECESIDADES ARTAJONA SECTOR II-2 DOS TRATAMIENTOS DE RIEGO: CALCULO CON AGROASESOR CALCULO INTIA

41 DATOS DE PARCELA LIFE AGUAS CAMPAÑA 2013 DATOS VUELOS OBJETIVOS Tudela-Montes Cierzo Riego aplicado 100% RR Riego aplicado 75% RR Riego aplicado 60% RR NDVI Imagen GEO Kc (NDVI) Conocer las aplicaciones de los índices de vegetación en las necesidades hídricas y manejo del riego Artajona Riego aplicado 100% RR Riego aplicado 100% HDR Estado humedad suelo Comparar Kc y valorar aplicación en la toma de decisiones Kc tabulado RR Kc fenología campo Kc IT

42 TUDELA MONTES DE CIERZO TRES TRATAMIENTOS DE RIEGO: 100%, 75% Y 60% DE LAS NECESIDADES

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48 IMÁGENES TUDELA julio agosto agosto septiembre septiembre 2013

49 0,90 0,89 0,81 0,85

50 este índice mide vigor y densidad de todas las plantas de un punto, sin diferenciar especies. Es decir que una zona con muchas malezas es interpretada como una zona de alta actividad fotosintética

51 El índice no parece discriminar entre cultivo y malas hierbas y tampoco entre vegetación con diferente altura. Aparentemente una vez que la vegetación cubre la totalidad del suelo parece no importar la altura sino solamente el color. La vegetación existente por debajo de las hojas superiores que cubren el cultivo no parece afectar al índice por lo que cultivos con alguna deficiencia que haya afectado al porte mostrarán un índice similar a otros en condiciones óptimas

52 En las zonas de borde el cultivo recibe menos cantidad de agua de riego debido al menor número de aspersores y a la incidencia del viento. En este caso se aprecia claramente que el color varía en función de los círculos de riego de los aspersores que están colocados al tresbolillo Como resultado de un riego escaso la vegetación resulta menos vigorosa y se refleja en el índice. En el sector analizado el valor promedio del NVDI en la zona central es de 0,921 frente a estas zonas de borde en las cuales es 0,672.

53 Esto significa que las imágenes pueden tener una excelente aplicación en conocer la uniformidad de riego y los defectos existentes en la aplicación del riego. Como la información está georreferenciada, es posible determinar las coordenadas de un sitio y dirigirse a él para identificar las causas de la diferencia de vigor, y poder así decidir las normas de manejo a aplicar.

54 NDVI NDVI NDVI fecha Sector 100% Sector 75% Sector 60% 30-jul 0,937 0,952 0,93 14-ago 0,911 0,921 0, ago 0,908 0,926 0, sep 0,882 0,907 0, sep 0,818 0,83 0,811 Se puede observar que existe poca diferencia en el valor del NDVI entre los sectores de riego y evoluciona de la misma manera en las distintas épocas. Esto puede ser debido, como se indica anteriormente, a que la eficiencia de riego en los sectores es más alta que la aplicada en los cálculos de la recomendación de riego (Ef=85%) y esto tiene como resultado que se anulan en parte las diferencias de riego neto aplicado entre sectores.

55 Se observa que el Kc estimado en función del NDVI es superior al tabulado en FAO y en INTIA en la fase de mediados del cultivo y además el Kc NDVI parece indicar que el final de esta fase se desplaza en el tiempo con respecto a los valores tabulados.

56 El estado fenológico comprobado en campo apunta en la misma dirección que el Kc NDVI puesto que con fecha 25/9 el estado es 83-85, es decir, que todavía está el cultivo aproximadamente en el final de la fase de mediados

57 CONCLUSIONES EN LA PARCELA DE MONTES DE CIERZO Poca diferencia en el valor del NDVI entre los sectores de riego. Una vez que el maíz está desarrollado parece que las diferencias en el tamaño de las plantas no afectan al índice salvo que éstas sean considerables. Una vez que la vegetación cubre la totalidad del suelo parece no importar la altura sino solamente el color El índice mide vigor y densidad de todas las plantas de un punto, sin diferenciar especies. Es decir que una zona con muchas malezas, es interpretada como una zona de alta actividad fotosintética. En zonas de borde el cultivo recibe menos cantidad de agua de riego, tiene menos vigor y es detectado por el índice por lo que éste puede tener una excelente aplicación en conocer la uniformidad de riego y los defectos existentes en la aplicación del riego. Pregunta: regar más o menos? Kc estimados en función del NDVI son superiores a los tabulados en FAO y en INTIA en la fase de mediados del cultivo Kc estimados en función del NDVI indica que la fase de mediados se prolonga en el tiempo con respecto a los valores tabulados (idem estado fenológico). Aplicación de Kc más reales que tabulados. Pendiente ajustar algoritmo de cálculo a condiciones locales

58 ARTAJONA SECTOR II-2 DOS TRATAMIENTOS DE RIEGO: CALCULO CON AGROASESOR CALCULO INTIA

59 Plano de la instalación de riego en parcela

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61 El sector regado con el cálculo de SIGAgroasesor ha recibido mayor dosis de riego y ha mantenido la humedad del suelo generalmente por encima de la capacidad de campo, hecho que se comprobó durante las visitas a campo en las que se apreciaba que el suelo estaba muy húmedo

62 El sector regado con el método de recomendaciones de riego INTIA recibió menos dosis de riego y además el terreno se compactó de tal manera que el agua tenía dificultades para penetrar en profundidad. La humedad del suelo estaba generalmente por debajo de la capacidad de campo e incluso llegando al límite del NAP.

63 Dado la heterogeneidad del cultivo se han seleccionado 8 áreas en todas las imágenes para el cálculo del promedio de NDVI y ver su evolución.

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65 La heterogeneidad en el cultivo tiene como consecuencia promedios de índices que van desde 0,22 en las zonas con vegetación escasa hasta 0,855 en las zonas con el cultivo en buenas condiciones. 16 julio 2013

66 31 julio 2013 zonas en las que el cultivo de maíz cubre la totalidad de la superficie los promedios del índice NDVI están en el entorno de 0,9 y persisten zonas en las que el cultivo sigue con problemas de crecimiento en las cuales los promedios están entre 0,3 y 0,7.

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68 14 Agosto 2013 cultivo normal muestra índices superiores a 0,9 y las zonas con cultivo deficiente continúan con índices bajos entre 0,4 y 0,7.

69 aunque persisten diferencias en al mismo los índices son muy altos, desde 0,7 hasta 0,95. En esta imagen no sería posible distinguir las zonas de cultivo deficiente de las zonas de monte bajo excluidas. 3 Septiembre 2013

70 30 Septiembre 2013 el cultivo está comenzando la senescencia y los índices han comenzado a disminuir respecto a la imagen anterior.

71 En las zonas con el cultivo en buen estado el NDVI es homogéneo y con valores cercanos a 1. En las zonas con el cultivo deficiente el índice presenta mayor dispersión. En general la heterogeneidad de los datos de la parcela hace difícil el análisis y la definición una estrategia concreta respecto al riego.

72 tres zonas seleccionadas con el cultivo en peor estado (zonas 4, 5 y 6) KC 1,60 1,40 1,20 Kc RR 1,00 Kc f(ndvi) Z4 0,80 0,60 Kc f(ndvi) Z5 0,40 0,20 0,00 3-oct 26-sep 19-sep 12-sep 5-sep 29-ago 22-ago 15-ago 8-ago 1-ago 25-jul 18-jul 11-jul 4-jul 27-jun 20-jun 13-jun 6-jun 30-may 23-may 16-may Kc estimado con NDVI está muy por debajo del Kc tabulado excepto al final del ciclo Kc Kc f(ndvi) Z6

73 zonas seleccionadas en las que el cultivo estaba normal (zonas 1, 2, 3, 7 y 8) 1,60 KC 1,40 Kc 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Kc RR Kc f(ndvi) Z1 Kc f(ndvi) Z2 Kc f(ndvi) Z3 Kc f(ndvi) Z7 Kc f(ndvi) Z8 3-oct 26-sep 19-sep 12-sep 5-sep 29-ago 22-ago 15-ago 8-ago 1-ago 25-jul 18-jul 11-jul 4-jul 27-jun 20-jun 13-jun 6-jun 30-may 23-may 16-may Kc estimado con NDVI es superior a los Kc utilizados en los cálculos de las necesidades

74 1,60 KC 1,40 Kc 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Kc RR Kc agroasesor Kc f(ndvi) Z1 Kc f(ndvi) Z2 Kc f(ndvi) Z3 Kc f(ndvi) Z7 Kc f(ndvi) Z8 Kc IT 3-oct 26-sep 19-sep 12-sep 5-sep 29-ago 22-ago 15-ago 8-ago 1-ago 25-jul 18-jul 11-jul 4-jul 27-jun 20-jun 13-jun 6-jun 30-may 23-may 16-may Se puede concluir que los valores de Kc en función de NDVI, IT y Agroasesor son más altos que los tabulados en RR. En fase de senescencia los Kc tabulados de la RR comienzan a descender antes y más rápidamente lo cual puede ser indicativo de que el riego se corta demasiado pronto. El Kc=f(ndvi) refleja las condiciones actuales de crecimiento del cultivo

75 DETALLES Y COMENTARIOS RESPECTO A LA FALTA DE HOMOGENEIDAD EN EL CULTIVO

76 En zonas marcadas cuyo cultivo está mucho menos vigoroso que el resto de la parcela los valores de NDVI a su vez también son más bajos que el resto

77 En zonas marcadas cuyo cultivo está mucho menos vigoroso que el resto de la parcela los valores de NDVI a su vez también son más bajos que el resto

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79 Los problemas en el sector 7 son de encharcamiento debido al tipo de terreno y a los desniveles que producen escorrentías y acumulación de agua en ciertas zonas en las que el cultivo sufre asfixia radicular. Incluso parte del valor del índice no es debido al cultivo sino a las malas hierbas que ocupan su lugar

80 En esta zona del sector 14 del H 78C el problema del poco vigor es consecuencia de la falta de permeabilidad del terreno debido a la compactación del mismo. Debido a esto el riego era poco eficiente y evitó el desarrollo normal del cultivo.

81 falta de vigor se debe a a baja pluviometría del sistema de riego.

82 En esta imagen del sector 7 se ha calculado el promedio NDVI de dos zonas con diferente estado vegetativo. Existe una diferencia de un 15% en el valor del Kc estimado en función del NDVI pero resultaría imposible aplicar distinta dosis de riego a no ser que se efectuase una modificación en la instalación (cambios de boquillas, etc.).

83 CONCLUSIONES EN LA PARCELA DE ARTAJONA las zonas con el cultivo en buen estado el NDVI es homogéneo y con valores cercanos a 1. En las zonas con el cultivo deficiente el índice presenta mayor dispersión con valores entre 0,4 y 0,7 según la época. La heterogeneidad de los datos de la parcela hace que resulte difícil el análisis y la definición de una estrategia concreta respecto al riego Este problema se acrecienta si tenemos en cuenta que si en un mismo sector de riego existe gran variabilidad de valores NDVI resulta imposible realizar aplicaciones diferenciadas de riego dentro del mismo. Los datos pueden servir para que se acometan modificaciones en la instalación de riego. Los valores de Kc en función de NDVI son más altos que los tabulados en RR. En fase de senescencia los Kc tabulados de la RR comienzan a descender antes y más rápidamente lo cual puede ser indicativo de que el riego se corta demasiado pronto. Estas diferencias en los Kc deben ser motivo de análisis y estudios para ajustar tanto la función Kc=f(ndvi) como los Kc tabulados, en su caso.

84 CONCLUSIONES EN LA PARCELA DE ARTAJONA Las zonas en las que el cultivo ha estado poco vigoroso el Kc estimado con NDVI está muy por debajo del Kc utilizado en los cálculos. Esto nos indica que el cultivo necesita menor cantidad de agua porque no sería capaz de transpirar la dosis normal. El índice por sí solo no es suficiente para tomar decisiones respecto al riego porque en unos casos esa falta de vigor es debido a un exceso de agua por acumulación de escorrentías en algunas zonas y por defecto de agua en otras en las que la compactación del suelo impide la penetración del agua de riego aplicada. En otros casos la falta de vigor es debida a un tercer factor relacionado con el riego que es la falta de algún aspersor que reduce considerablemente la pluviometría con lo que la dosis aplicada es mucho menor de la necesaria y el cultivo no se desarrolla con normalidad. Por tanto las acciones a realizar una vez conocido el dato NDVI se deberían decidir contrastando otros datos disponibles de la finca o con visitas a campo.

85 Interpretación de los valores NDVI Respecto al valor del índice NDVI se concluye que las zonas con el cultivo en buen estado el NDVI es homogéneo y con valores cercanos a 1. En las zonas con el cultivo deficiente el índice presenta mayor dispersión con valores entre 0,4 y 0,7 según la época. Si existe heterogeneidad en los datos de una parcela resulta difícil el análisis y la definición de una estrategia concreta respecto al riego.

86 Aplicación de las imágenes en el manejo del riego Esta herramienta se muestra sumamente útil para detectar con gran detalle y en tiempo real, cualquier anomalía en el desarrollo vegetativo del cultivo. No obstante, parece claro que estas anomalías deben ser interpretadas bajo un prisma agronómico multidisciplinar, ya que un mismo valor anormalmente bajo del NDVI puede deberse a déficit de agua de riego por fallos del sistema, a encharcamiento del suelo, o a excesiva compactación del mismo, como se ha podido apreciar en la parcela de Artajona. En otros casos estos problemas de vigor podrían deberse a factores ajenos al riego como pueden ser problemas sanitarios o de fertilización. A destacar la gran ventaja que supone detectar los posibles problemas casi en el mismo momento en que ocurren, de forma que probablemente estemos todavía a tiempo de actuar para corregirlos. Las imágenes pueden tener una excelente aplicación en conocer la uniformidad de riego y los defectos existentes en la aplicación del riego.