Pilares de la competitividad lechera: Manejo eficiente del riego
A juicio de los expertos de Agrospace, para un correcto diseño y planificación de riego, es fundamental realizar una caracterización física de suelo para determinar los parámetros hídricos.
Somos una empresa de innovación tecnológica enfocada en el procesamiento de Big Data y desarrollo de algoritmos de Data Science focalizados en impactar positivamente los flujos financieros de la industria.
Como especialistas en riego y monitoreo remoto de cultivos y praderas, en esta oportunidad les entregamos un artículo técnico con una mirada crítica sobre el riego en praderas, que permita mejorar la eficiencia de los procesos productivos y disminuir los costos tomando buenas decisiones.
De acuerdo a nuestros expertos «son diversos los equipos de riego que se han incorporado al manejo de praderas como una herramienta destinada a aumentar la biomasa o mitigar la disminución de precipitación producto del cambio climático. Y, si bien ha existido un alza en la superficie irrigada, el manejo del riego en praderas aún es muy incipiente».
A su juicio, «en este nuevo escenario se han evidenciado importantes brechas como la falta de información y acompañamiento para tomar decisiones, además del desconocimiento de herramientas tecnológicas que permiten adaptarse a las nuevas condiciones realizando un uso más eficiente del agua».
Visión Integral
Para los profesionales de Agrospace «la gestión del riego no puede quedar solo en un aumento en la eficiencia del equipo, debe tener una visión integral que considere el sistema Suelo-Clima-Planta. En este sentido, una de las particularidades que se debe considerar para la planificación del riego es el tipo de suelo, donde en la zona sur del país predominan los suelos Andisoles, originados a partir de cenizas volcánicas y con una alta productividad. Estos suelos poseen una alta capacidad de retención de agua, con alto contenido de materia orgánica y baja densidad aparente (<= 0.9 g/cm3), lo que provoca que el espacio poroso sea mayor (espacio que almacena agua y aire). Sin embargo, presentan una alta capacidad de contracción, aspecto negativo que afecta la estructura cuando el suelo pasa mucho tiempo seco».
Es por esto que para un correcto diseño y planificación de riego, en Agrospace consideran que es fundamental realizar una caracterización física de suelo para determinar los parámetros hídricos. «Si bien en general estos suelos no tienden a presentar cambios abruptos dentro del predio, es importante muestrear zonas representativas para definir la retención total de agua», indicaron.
Por esto, se llevó a cabo un caso de estudio en las regiones de Los Ríos y Los Lagos, en tres predios con praderas que pertenecen a la Serie “Osorno”. Uno de ellos presentaba rasgos de ser un trumao degradado, por la menor porosidad y mayor densidad aparente que los demás, provocando una capacidad de retención menor.
En base a esto, se realizó una comparación entre el diseño en base a información bibliográfica versus un diseño real con valores in situ derivados de un análisis de laboratorio. Los resultados muestran diferencias importantes y que afectan la productividad de la pradera. Por ejemplo, se encontraron valores de retención de agua más baja a la diseñada. De hecho, en uno de los suelos solo el 30% del total del agua regada se retiene, mientras que existe un 45% de exceso que se pierde al quedar retenida fuera de la zona de raíces o percola hacia horizontes más profundos.
¿Qué consecuencias puede traer consigo? Que la planta pueda tener signos de estrés por sobre-riego al saturar la zona radical y un gasto de energía innecesario al no estar utilizando el agua en exceso.
En Agrospace abordaron esta problemática, ya que en los diseños de riego normalmente se utiliza información dada por bibliografía que no siempre refleja la realidad actual del campo. Además, resaltaron que «el estudio de suelo debe adecuarse a las necesidades y limitaciones del sistema de riego a utilizar».
Catherine Vargas – Project Manager Unidad de Riego Lucas Amézquita – CFO
El uso eficiente del aguadesde varios años ya que va tomando un papel prioritario en las discusiones de cómo queremos que sea nuestro futuro, el año 2018 fue escogido por la ONU como el año del agua, por lo que es un aspecto imprescindible al momento de establecer metas de desarrollo, al proyectar el crecimiento económico y favorecer la transición hacia economías verdes, entre otros aspectos. A nivel mundial, la agricultura es la actividad económica que más agua utiliza (cerca del 70% del total a nivel mundial), siendo el sustento de toda la producción de alimentos y el motor del crecimiento económico de diversas industrias.
Esta intensificación en la competencia por este recurso natural entre los distintos sectores productivos, genera para el mundo agrícola una atención preponderante al momento de hablar del manejo del recurso hídrico bajo una condición de escasez situada bajo el contexto de cambio climático, lo que plantea varios desafíos para un uso eficiente sin disminuir los niveles de producción.
Incluso, en las nuevas metas de desarrollo sostenible, se plantean exclusivamente objetivos y metas para lograr la sostenibilidad de los sistemas de producción de alimentos, donde se abordan áreas como el manejo sustentable del suelo y el riego para agricultura. En consecuencia, la demanda de agua para fines de riego aumenta progresivamente, lo que bajo el contexto climático actual del país se hace ambientalmente insostenible.
Situación en Chile
En Chile estas metas se abordan a partir de mejorar la disponibilidad de agua de riego, considerándola como un aspecto fundamental para la sostenibilidad agrícola, permitiendo una mejor adaptación de los sistemas agrícolas al cambio climático y disminuyendo su vulnerabilidad. Sin embargo, también es necesaria la implementación de prácticas que aumenten la eficiencia del agua de riego, por lo que las capacitaciones y acompañamiento por parte de expertos es fundamental para hacer un buen uso del recurso, no solo implementando nueva tecnología, sino que también utilizándola de la manera correcta.
Riego tecnificado y eficiencia hídrica
Con el objetivo de enfrentar los efectos del déficit hídrico en gran parte de Chile, diferentes organismos estatales han impulsado la adaptación e innovación en el agro para la permanencia de las actividades productivas aumentando el presupuesto para proyectos de riego, obras de acumulación de agua y mejorar la distribución en los predios.
La adopción al riego tecnificado ha ido en un aumento progresivo durante el último tiempo, no obstante, aún existen brechas importantes para definir correctamente las estrategias de riego adecuadas. Habitualmente se establecen criterios de riego según experiencias previas o adoptando estrategias de riego fijas, sin calcular correctamente los parámetros de riego asociados a las características reales del suelo y de la demanda del cultivo, obteniendo bajas eficiencias de irrigación.
Para aumentar la eficiencia de riego y reducir su impacto en los costos, es fundamental contar con una planificación basada en la capacidad de almacenamiento de agua del suelo y requerimientos específicos del cultivo, lo que permite ahorrar hasta un 40% de agua gracias al manejo específico. Además, una mantención deficiente de los equipos y una disminución en la eficiencia por fallas en el sistema, provoca un aumento de hasta un 30% en los costos, sin considerar los gastos en reparaciones que pueden alcanzar hasta un 10% de los costos totales dependiendo de su gravedad. Además, esta variabilidad en el agua aplicada se manifiesta afectando la producción como una desuniformidad en el vigor de las plantas, impactando el rendimiento obtenido pudiendo disminuir hasta en un 20% en sectores que reciben menos agua de la requerida (INIA, 2017).
¿Quiénes entregan este servicio en Chile?
En AgroSpace, contamos con un servicio integral que aborda desde el análisis de la estructura física del suelo, monitoreo semanal de las condiciones ambientales que impactan en la demanda hídrica, y por supuesto, la planificación de riego como acompañamiento con nuestros expertos en riego. De esta forma, queremos ser considerados como parte del equipo con los productores, entendiendo las situaciones particulares y aplicando tecnología de punta para entregar la mejor información disponible. Conoce nuestros servicios, contáctanos y agendamos una reunión.
El parque nacional Torres del Paine sufrió uno de los más graves incendios en su historia a finales del 2011, donde un turista israelí generó un fuego descontrolado que terminó con casi 20 mil hectáreas incendiadas de bosque nativo con diverso grado de severidad. Sin embargo, antes del inicio del fuego, el Parque Nacional había pasado por una fuerte ola de calor, 14 días sin lluvias, altas temperaturas del aire y superficie, así como fuertes velocidades de viento. La zona tenía un alto potencial radiativo del fuego, variable determinante al momento de iniciar un siniestro de esa naturaleza con un alto grado expansivo.
Figura 2. Estimación del Área quemada sobre una imagen falso color correspondiente a enero del 2005 (a) y febrero del 2012 (b). Se muestran además fotografías in-situ correspondientes a los distintos sitios siniestrados en c, d y e. (1) http://www.aet.org.es/revistas/revista38/Numero38_04.pdf
A finales del 2016 y principios del 2017, en la zona centro sur de Chile, ocurrió un Mega Incendio totalizando casi 600 mil hectáreas consumidas donde comunas como Empedrado fueron completamente arrasadas por el fuego. En este incendio se suman diversos patrones como la combustibilidad de la vegetación y la extensión de plantaciones forestales. Sin embargo, las altas temperaturas, fuertes vientos y largos periodos de ausencia de lluvias, precedieron a esta catástrofe.
Figura 3. Ubicación comuna de Empedrado. (3)
Figura 4. Área afectada por el incendio en la comuna de Empedrado. (3)
Figura 5. Clasificación de severidad de daño según el índice dNBR y los criterios de Key y Benson (2006), el índice RdNBR y los criterios de Miller y Thode (2007) y el índice RBR y los criterios de Parks et al. (2014). (3)
Desde diciembre del 2022 que se están detectando diversos incendios en la zona centro sur de Chile. Si bien es cierto, se habla de focos aislados y controlados, hoy en día, esta zona muestra imágenes de llamas que afectan centros poblados, cultivos, plantaciones y diversos ecosistemas. ¿Qué rol juega la percepción remota y el monitoreo satelital como agente preventivo?
La mayor parte de las misiones espaciales permiten detectar incendios activos, dispersión de contaminantes y contrastar el antes y después de un incendio generando índices de severidad. Además, las imágenes pueden ser combinadas con modelos de dispersión de incendios utilizando datos meteorológicos como información complementaria. Sin embargo, toda esta información que habitualmente vemos en las redes sociales y en los medios de prensa, aparece una vez decretado el incendio, sub-utilizando la herramienta preventiva que pueden dar las imágenes satelitales y los monitoreos operacionales.
Figura 6. Recuentos de píxeles de incendios activos durante la noche detectados en celdas de cuadrícula de 0,1◦ en enero de 2019 de (a) Sentinel3B SLSTR y (b) Terra MODIS. (4)
Desde la década de los años 80’ que los satélites geoestacionarios se han utilizado para la detección y seguimiento de incendios debido a su gran resolución temporal (una imagen cada 15 ó 30 min), a pesar de su baja resolución espacial (3- 5 km), los incendios de gran envergadura espacial como en el Amazonas o en Estados Unidos, podían ser seguidos con suficiente detalle y posterior cuantificación. Posteriormente, la constelación NOAA con su sensor AVHRR generó una nueva capa de conocimiento al integrar bandas espectrales capaces de detectar la vegetación quemada y bandas térmicas que permitían identificar los focos de incendio. Sin embargo, durante el año 2000 comienza el real impacto de los sensores remotos sobre incendios con el sensor TERRA-AQUA y la apertura de los datos provenientes del legado Landsat (5 – 7), generando diversas aplicaciones para la identificación y cuantificación de superficie quemada.
Figura 7. Ejemplo de (a) actividad de incendios históricos y (b) eventos incendiarios extremos registrados en las provincias del sur de Canadá, como se muestra a través del análisis de datos AVHRR GAC. (a) Serie de tiempo de detección de AF derivada usando datos GAC nocturnos de 1985 a 2016. (b) Ejemplo de imagen AVHRR GAC del 24 de julio de 1989 (09:00 UTC) tomada durante la temporada extrema de incendios de Manitoba de 1989. (4)
Con la puesta en marcha de Copernicus – Sentinel las aplicaciones satelitales en el monitoreo de incendios son cada vez más específicas orientando los esfuerzos en la prevención más que en la detección o identificación de zonas quemadas. Son numerosas las publicaciones que hablan de la sinergia MODIS, Sentinel (1,2,3), Landsat (8 – 9 ) y en algunos casos, con constelaciones privadas. No obstante, el monitoreo no puede ser referenciado una vez que el incendio ha sido declarado.
El monitoreo satelital es capaz de identificar las zonas con mayor potencial radiativo del fuego, basado en firmas espectrales, índices de humedad, temperatura de la superficie y por cierto, complementarlas con datos meteorológicos de radiación solar global, viento (Velocidad y magnitud) y temperaturas del aire. Nuestro monitoreo debe focalizarse en la identificación de esas zonas y dirigir los esfuerzos hacia una prevención de focos de incendio de forma mucho más activa que al control de incendio. De la misma forma en que la Corporación Nacional Forestal (CONAF) cierra Parques y Reservas por peligro de incendios, es crítico y necesario publicar un mapa de riesgo potencial de incendio, de forma geolocalizada, con áreas de influencia y alertar a la población de una posible propagación del incendio en caso de que en esas zonas comience un siniestro.
Después de 40 años de percepción remota y con la enorme disposición de imágenes satelitales gratuitas y productos derivados para la identificación de fuegos activos y potenciales de fuego, se hace obligatorio utilizar esta tecnología de forma preventiva, para evitar ser testigos de cómo cientos de miles de hectáreas se queman cada verano generando pérdidas humanas, materiales y ecosistémicas irreversibles.
Mattar, C., Santamaría-Artigas, A. & Durán-Alarcón, C. 2012. Estimación del área quemada en el Parque Nacional Torres del Paine utilizando datos de teledetección. Revista Española de Teledetección, 38, 36 – 50.
Rivera, Mattar, C, C., Durán-Alarcón, C. 2017. Tendencia de la cobertura vegetacional afectada por incendios en el Parque Nacional Torres del Paine. Revista Española de Teledetección,50,71-87.
Campo, F. Evaluación del cambio de vigor de la vegetación afectada por el Mega-incendio de 2017 en la comuna de Empedrado, Región del Maule. Prof. Guía. Dr. Cristian Mattar .
Wooster, M.J. et al. 2021. Satellite remote sensing of active fires: History and current status, applications and future requirements. Remote Sensing of Environment. 267, 112694
Hace 10 años atrás, la Big Data satelital comenzaba un proceso de masificación a través de la plataforma Google Earth Engine, generando una estructura para el análisis de datos geoespaciales novedosa. Hoy en día, los conceptos de NDVI, NDVI mejorado, índices de vegetación, multi o hiperespectral, son constantemente citados por varios de los agricultores de Chile, ¿pero en qué consisten estos índices y para qué realmente es necesario un monitoreo satelital?.
Una imagen satelital está dividida en canales o bandas, cada una entrega información diferente, tal cual las frecuencias del dial en AM ó FM. Hay ciertas frecuencias que entregan música, noticias, publicidad, religión, entre otras. En las imágenes satelitales es lo mismo, hay bandas que entregan información del agua que está contenida en la planta, la clorofila, lignina/celulosa, entre otras variables. Sin embargo, para no analizar cada una de las bandas, los índices de vegetación agrupan ciertas bandas que caracterizan y resumen de mejor forma el estado de una planta. Por ejemplo, el Índice normalizado de Vegetación ó NDVI por sus siglas en Inglés (Normalized Difference Vegetation Index).
Este índice ha sido ampliamente utilizado desde la década de los 80’ a la fecha, por que utiliza dos bandas genéricas -la banda roja e infrarroja-, entregando un estimativo de la cantidad de clorofila que puede poseer la vegetación que se encuentra en un determinado píxel medido por un sensor remoto. El lema del NDVI es relativamente simple, a mayor valor la planta se ve más verde, a menor NDVI, la planta se ve amarilla o sencillamente está muerta y se evidencia un suelo desnudo. Este índice ha sido modificado y utilizado para un sin número de aplicaciones que no tienen relación directa con la clorofila. Sin embargo, matemáticamente, el NDVI permite ser considerado para estimación de rendimientos, aplicación de dosis de agroquímicos, fertilizantes, irrigación, cambios de uso de suelo, incendios, deforestación, diferenciación socio-económica, entre una larga lista de aplicaciones. Pero ¿cuál es realmente la aplicación más directa que hoy en día se puede realizar con el NDVI?: es su rápida respuesta a cambios en la vegetación entregados por un sensor remoto.
El monitoreo satelital con NDVI para un determinado cultivo permite evidenciar el crecimiento de una planta a partir de su fenología y corregir rápidamente las zonas que no están generando un rápido reverdecimiento. Una imagen de NDVI semanalmente permite estimar la cantidad de materia seca que está en un determinado potrero, ó el efecto defoliador en alguna plantación de frutales. El NDVI te permite ver qué fechas claves en plantaciones de viñedos, cerezos, nogales, cerezos, kiwis, papas y una larga lista de cultivos que relacionan sus estados productivos con la fenología.
Aunque el NDVI es un índice ampliamente utilizado, la tecnología actual busca incorporar más bandas para la caracterización de los cultivos desde otra perspectiva utilizando sensores hiperespectrales. Normalmente, un sensor multiespectral hace referencia a una cantidad limitada de bandas espectrales entre 4 hasta 50 bandas o en algunos casos más, pero se encuentra lejos de sensores hiperespectrales que poseen varios cientos de bandas. Pero, ¿para qué necesitamos tantas bandas si el NDVI me dice dónde está verde y dónde no?. La tecnología hiperespectral permite determinar las causas de esa pérdida de vegetación, las deficiencias nutricionales, encontrar cambios fisiológicos en las plantas y realizar aplicaciones de precisión. La tecnología hiperespectral permite clasificar las bandas específicas de una contaminación por metales pesados, estrés hídrico de la vegetación sin presencia de bandas térmicas, entre un sinfín de otras aplicaciones que cada año permite ser utilizadas para mejores resultados en el manejo agronómico de un campo. Las imágenes hiperespectrales no habían sido masificadas por diversos factores ligados al tamaño del sensor, la dificultad de transportarlo a bordo de drones, el post-proceso, entre otras. Sin embargo, la tecnología computacional actual y el aumento de la carga de pago de drones, permite comenzar a analizar una nueva capa de conocimiento sobre el estado del cultivo.
El monitoreo satelital es una herramienta que permite determinar rápidamente los cambios en el cultivo producto del manejo agronómico o de eventos ambientales, sin embargo, el uso complementario de indicadores hiperespectrales es una capa complementaria que permite además encontrar las causas de los cambios y generar posibles soluciones, de forma eficiente y tecnológica.
10 utilidades del monitoreo satelital para tu campo:
Para monitorear la salud de las plantaciones.
Para detectar áreas de crecimiento insuficiente.
Para determinar la optimización de la aplicación de agua y fertilizantes.
Para monitorear la presencia de plagas y enfermedades.
Para predecir y mitigar el impacto de condiciones climáticas adversas.
Para optimizar la recolección y logística de cosecha.
Para evaluar la productividad a largo plazo.
Para identificar áreas potenciales de expansión.
Para mejorar la eficiencia en la toma de decisiones.
Para mantener una visibilidad constante y actualizada del campo.
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