En la actualidad son varias las empresas que en Chile ofrecen el servicio de monitoreo de humedad del suelo -para control del riego- mediante sondas capacitivas o FDR.

Las etapas del continuo avance de las tecnologías para control del riego se pueden esquematizar de la siguiente forma: sensibilidad a través del tacto del suelo, muestreo gravimétrico, los tensiómetros, las sondas de neutrones (...), hasta llegar a las sondas que determinan la humedad por Reflectometría en el Dominio del Tiempo o TDR (Time Domain Reflectometry), aparecidas en la década de los 80. Más recientemente se comenzaron a utilizar con éxito en agricultura los métodos capacitivos o FDR: Reflectometría en el Dominio de la Frecuencia (Frequency Domain Reflectometry).

Según el Dr. Juan Vera (del CSIC de Murcia), investigador español con amplia experiencia en monitoreo de humedad: “La medida continua de las variaciones del contenido de agua en el suelo es un medio esencial de monitoreo del agua consumida por las plantas y esencial para la programación del riego y su eficiencia. Muchas veces estos estudios requieren mediciones en un lugar determinado durante días, semanas o incluso durante varias temporadas. En los últimos años, las sondas capacitivas o FDR han dado excelentes resultados en cuanto a su precisión, facilidad de calibración e instalación, facilidad de interpretación y transmisión de datos“.

Entre las empresas que ofrecen el servicio en nuestro país se dan diferentes estrategias de servicio, desde el personalizado -en que un operario recolecta los datos de manera periódica-, servicio que es descrito como una “visita médica”. Hasta empresas que desarrollaron sus propios sistemas de transmisión y centralización de los datos, los que pueden ser accedidos desde cualquier computador, gracias a una plataforma informática montada en Internet. En este último sistema, el monitoreo es permanente (prácticamente en tiempo real) y los datos pueden ser consultados en línea por los productores, los asesores o los prestadores del servicio.

En varios de los casos, los que ofrecen el servicio son también agricultores, quienes luego de aplicar el sistema en sus huertos, de acumular experiencia y de comprobar sus beneficios, hoy ofrecen el monitoreo de humedad de suelo como un servicio externo, que le evita a sus clientes el comprar las sondas o contar con personal especializado para realizar las lecturas y, lo que más importante, su posterior interpretación.

“Entre los 30 cm y 1 m hay bastante asfixia radicular”

Rodrigo Ariztía es agricultor y lleva 5 temporadas utilizando monitoreo por sondas FDR en sus huertos de uva de mesa, kiwi, duraznos, nectarinos, ciruelas, llegando a ahorros de agua del 40%: “Los kiwis, que antes regábamos con cerca de 20.000 m3/año, hoy los regamos con 12.000, y con un 50% más de productividad. Eso se ha repetido en los otros frutales, con distintos porcentajes de ahorro de agua y de aumentos de productividad. Además se incrementó el porcentaje de fruta exportable que va a programas de fruta de calidad superior, la que se paga mejor. Calculo un retorno mayor de hasta US$ 2.000/ha”.

Desde hace dos años, una vez dominada la tecnología, comenzó a prestar servicio de monitoreo de riego a otros agricultores. En el caso de Ariztía el servicio se presta a través de visitas periódicas a los huertos, no hay transmisión de datos, y la frecuencia de las visitas depende del momento en la temporada. “Es como la visita de tu doctor personal, dice Aristía, entregamos un diagnóstico de la situación y una pauta de riego: cuándo y cuanto tiempo regar. Hacemos un trabajo minucioso para determinar los tiempos y la frecuencia”. En principio los resultados se contrastan con calicatas para hacer los ajustes necesarios.

Afirma Ariztía que no se debe aplicar el mismo Coeficiente de Cultivo, por igual, en todos los tipos de suelo: “Cambia completamente cuando el mismo cultivo está arena o arcilla, ya que la capacidad de retención de la arcilla es 10 veces superior a la arena, y por lo tanto la frecuencia y tiempo de riego son diferentes. Durante estos 5 años me ha tocado ver muchas calicatas en diversos predios de clientes y se repite el tener muy bien regado los primeros 30 cm, y entre los 30 y 1 m, saturado de agua. Con bastante asfixia radicular”.      

En una primera etapa definen el tiempo de riego de modo que el agua llegue hasta la profundidad deseada. En una segunda etapa definen la frecuencia, la que estará determinada por la disminución de agua desde el 100% de capacidad de campo, hasta el 25% de humedad aprovechable.

En invierno miden 1 vez cada 15 días y en la temporada de riego 3 veces a la semana. En invierno, cuando está recién llovido el suelo, es el momento ideal para chequear las Capacidades de Campo reales de cada sector: “Hacemos mediciones cada dos días y la curva resultante muestra el consumo de la planta en ese lapso. Cuando se hace un seguimiento, tres días, una semana o todo el período de riego, nos damos cuenta de que las frecuencias son similares dentro de un mismo perfil de suelo”. A parte de los frutales, este año Ariztía comenzó con un programa en 500 ha de maíz para grano, el que es regado por pivote.
  
“El operador del sistema de riego sabe que será auditado”

“Llevamos más de seis años continuos de monitoreo de humedad del suelo, en diferentes situaciones de cultivo y suelo en Chile. Nuestro servicio permite detectar errores y fallas que muchas veces el usuario no percibe a través de sus propios métodos de control. El operador del sistema de riego del predio sabe que será auditado, lo que lo obliga a extremar sus cuidados y a participar de la gestión de la programación de riego”, dice Rodrigo Aravena, gerente de la empresa Atec, con base en Curicó.

Según Rodrigo Aravena, en muchas situaciones las mediciones en profundidad (de más de 1 m) han llevado a cambiar los regímenes de aplicación de agua para adaptarlos a los requerimientos momentáneos de un cultivo, y así mismo los tiempos de riego se han modificado, debido al conocimiento preciso de la dinámica del agua en un suelo determinado. “En nuestra experiencia hemos requerido de soluciones creativas como por ejemplo aumentar el tiempo de riego hasta 15 horas en riego tecnificado o 20 horas en riegos superficiales. Pero en situaciones en que la capacidad de retención de humedad del terreno es baja (suelos con depósitos aluviales gruesos, arena y piedras), en los períodos de alta demanda se llega a regar con frecuencia diaria”, señala Aravena.

También se han encontrado con suelos altamente estratificados, en los que la infiltración de agua es muy lenta, en donde los bruscos cambios texturales generan acumulaciones de humedad a profundidades dadas del perfil. Esto es posible de detectar mediante el monitoreo con sondas FDR. “Hemos encontrado graves problemas de uniformidad de los equipos de riego, por mal diseño del sistema o por variabilidad de caudal de los emisores. En un mismo sector de riego, es común encontrar condiciones de suelo variables que requerirían manejos hídricos diferentes y que al estar en un mismo paño de riego, no son posibles de diferenciar”, afirma el gerente de Atec. La situación descrita es nefasta ya que el diseño del sistema de riego es para toda la vida productiva del cultivo.

El Informe de Programación de Riego de Atec consiste en un calendario de riego semanal expresado en horas de riego acompañado de los gráficos de contenido de humedad de suelo de cada sitio monitoreado cada 30 cm de profundidad y hasta 120 cm. Usando una clave de acceso, el cliente puede revisar su programa de riego semanal y los gráficos de humedad de suelo en el sitio web de la empresa al día siguiente de la visita al predio. También el programa de riego semanal y los gráficos pueden ser recibidos por correo electrónico o fax, al día siguiente de la visita.

“Podemos ver si las raíces están absorbiendo agua”

La empresa Riego Chile, con casa matriz en Chillán, desarrolló un servicio de monitoreo en base a sondas FDR y estaciones agroclimáticas, las que trabajan en línea y cuyos datos y recomendaciones de riego pueden ser accesadas por Internet. “Nos costó 2 a 3 años desarrollar el sistema de comunicaciones. Pero ya el año pasado, cuando lo montamos, empezamos a hacer pruebas en un campo nuestro y en el campo de un cliente para conocer las ventajas reales. Tenemos nuestras estaciones de monitoreo instaladas fundamentalmente en arándanos”, explica Félix Valdés, Socio de Riego Chile y productor de arándanos en huertos de alto rendimiento.

El servicio se entrega a través de un Modem al que se puede conectar la cantidad de sondas que necesite el cultivo. Número que será definido por un estudio de suelo. “Nos quedamos con la tecnología de Modem para hacer más interactivo el sistema, conectar más equipos a un mismo Modem y una gama de otros instrumentos que pueden interactuar en el sistema”, señala Valdés.

Los de Riego Chile comenzaron aplicando el monitoreo de humedad por FDR y estaciones agroclimáticas en sus propios huertos de arándanos Rabbit Eye, ubicados en las cercanías de Chillán. Los resultados fueron espectaculares y por lo mismo de difícil asimilación. “Nosotros trabajábamos en base a algunos parámetros clásicos: coeficiente de cultivo, evapotranspiración, y de acuerdo a eso diseñábamos nuestros equipos y programas de riego. Así lo he hecho por 30-35 años y estábamos muy conformes con ese sistema. Cuando saltamos a las sondas de capacitancia, el impacto fue muy grande, porque vimos que la planta no responde a esos parámetros”, advierte Valdés.

En la temporada 2005-06, sin las sondas, comenzaron a dar riegos cortos diarios el 25 de septiembre y en noviembre ya llevaban 45 riegos. “Estábamos regando poco, con pequeños pulsos 2 o 3 veces al día, y las sondas me decían que estaba regando mal, que cortara el riego, pero siendo un cultivo de alta rentabilidad como el arándano, no me atrevía a hacerlo”. Al año siguiente, siguiendo a las sondas, en el mismo período habían dado sólo 4 riegos y el más largo de 45 minutos. “Comparé las cosechas y tuve un rendimiento mayor, por la mejor oxigenación de las raíces obtuve calibres más grandes. Además se provoca una economía brutal de agua y energía. Todas las tecnologías nuevas cuesta introducirlas y los asesores en general se preocupan de los rendimientos y no de bajar los costos. Ante la duda la gente se asegura y riega”. La tendencia es a sobre regar, pero cuando se aplica la tecnología FDR, según datos australianos, en promedio se disminuye el riego en un 30%.    

“Podemos ver si las raíces están absorbiendo agua y también hasta que profundidad las raíces están trabajando ya que los sensores se ubican a diferentes profundidades. Es un cambio importante en las técnicas de riego y creo que va a impactar en el manejo de muchos cultivos, especialmente en frutales. Va a ser un cambio de paradigma que nos obligará a replantear conceptos que tenemos asumidos”.

La medición continua y con acceso en tiempo real del contenido de agua en el suelo permite controlar de forma precisa la lámina de agua en el perfil, para que la planta tenga en todo momento agua fácilmente disponible y un bajo nivel de estrés hídrico. Las sondas FDR han dado buenos resultados en la obtención de datos de humedad para control del riego y su transmisión vía radio facilita el análisis de la distribución del agua en el perfil de suelo.

¿Qué es una sonda capacitiva (FDR) y cómo funciona el sistema?

La sonda capacitiva está compuesta de una barra sobre la cual está impreso un circuito eléctrico que conecta todos los sensores. Estos se pueden montar cada 10 cm, hasta una profundidad de 1,5 m. Una estación de monitoreo puede constar de una, dos o hasta tres sondas: una en la hilera y una o dos en la entehilera. Lo anterior depende del cultivo y del servicio ofrecido.

La capasitancia eléctrica o FDR crea un campo eléctrico de alta frecuencia, emitido por sensores desde un tubo de acceso de PVC instalado en el suelo. La frecuencia eléctrica se modifica dependiendo del contenido de agua y de aire en el suelo y eso se extrapola a un valor volumétrico de lámina de agua en milímetros para cada 10 cm de suelo. Es una tecnología no-radiactiva y tiene una exactitud mayor que 1% del contenido volumétrico de agua en el suelo.

Cada sensor capacitivo consiste en dos anillos de bronce, de 50,5 mm de diámetro exterior y 25 mm de altura, anclados en una barra de plástico y con una separación de 12 mm. Los dos anillos forman las placas de un condensador conectado a un oscilador LC. El circuito emite un pulso de 0,5 segundos y contabiliza los pulsos del tensor para esa misma duración. Las empresas fabricantes proporcionan un software con las ecuaciones según las texturas de suelo, para ser usadas en caso de no disponer de una calibración local.

Este método incluye al suelo como parte de un condensador (“capacitor”), en el cual los dipolos permanentes del agua en un medio dieléctrico son alineados y polarizados por un campo eléctrico. Las variaciones en los valores de la constante dieléctrica del suelo son el resultado de las variaciones en el contenido de humedad de éste, debido a que el agua tiene una constante dieléctrica de 80, el suelo <1º y el aire 1. Por tanto, al aumentar el contenido de agua en el suelo la constante dieléctrica aumentará y en caso opuesto disminuirá.

La programación de riego se basa en cinco etapas:

1. Definir la capacidad de retención de humedad del suelo:
Se debe calcular la Capacidad de Campo (CDC), la que corresponde a la cantidad de agua que queda en el suelo después de un riego cuando ha drenado el agua libre a través de su textura. Es aconsejable ajustar la Capacidad de Campo en cada profundidad justo después del riego.

2. Definir la tasa de aplicación neta del sistema de riego
Es bastante simple establecer este valor en sistemas de riego tecnificado ya que la mayoría de los parámetros son constantes. Las posibles variaciones se deberán a cambios en el sistema de riego: cambios en los emisores, nueva sectorización, modificación de la presión de trabajo, etc.

3. Balance entre la capacidad de retención de humedad y la tasa de aplicación neta del sistema de riego
Este paso permite saber si el sistema de riego está bien diseñado para las condiciones de retención de humedad del terreno y demanda máxima del cultivo. Esto es importante ya que si el sistema no es capaz de reponer el agua necesaria en un tiempo determinado, durante el período de máxima demanda del cultivo, se afecta el rendimiento de éste.

4. Monitorear la humedad del suelo periódicamente
La experiencia indica que la clave en la precisión de un riego depende de su consistencia y perseverancia. Al monitorear el mismo día, todas las semanas, exactamente el mismo lugar y profundidad, permite conocer los cambios relativos en la humedad del suelo. Es así que los datos absolutos obtenidos por las mediciones, no son tan importantes como los cambios relativos entre una medición y otra.

5. Proyectar las necesidades de riego
La programación del riego se puede determinar y proyectar a través de los datos de evapotranspiración, los que pueden ser obtenidos a través de bandejas de evaporación tipo A, estaciones agroclimatológicas o por estadísticas del clima en la zona. Todos esos datos deben ser ajustados y corregidos según la demanda de cada cultivo. Los cultivos, dependiendo de su estado fenológico y de su desarrollo, demandarán regímenes de riego diferentes.



Artículo publicado en Chileriego Edición Nº 30, Agosto, 2007.