icon-category icon-close icon-closequote icon-down icon-download icon-evento icon-facebook icon-instagram icon-lang icon-linkedin icon-lupa icon-menu icon-next icon-openquote icon-paper icon-pluma icon-popular icon-prev icon-send icon-share icon-twitter icon-ultimo icon-video icon-youtube share-facebook share-gplus share-linkedin share-mail share-twitter

Mayo 2017 | Riego

Aporte tecnológico

Lo que se vio y se supo en Irrigation Australia y Agritech

El agua es el mayor factor limitante para la producción de cultivos en Australia. Ello explica la importancia de asistir a un evento como Irrigation Australia, ya que muchas de las nuevas tecnologías de programación del riego vienen de allí. El artículo resalta tres temas: la comparación del impacto en el cambio climático entre el riego por surcos y por pivote, el uso de plásticos biodegradables para incrementar la eficiencia del uso del agua y el aprovechamiento de sensores satelitales para programar el riego.

PIVOTE VERSUS SURCOS EN ALGODÓN, ¿CUÁL ES MÁS SUSTENTABLE?

El riego presurizado consume menos agua que las tecnologías convencionales, lo cual lo convierte en un mecanismo atractivo para maximizar la producción por unidad de agua utilizada. Sin embargo, existe cierta preocupación respecto del impacto del riego presurizado sobre el cambio climático (CC) en el ciclo de vida de los cultivos. Mehdi Hedayati, directivo de investigación en análisis del ciclo de vida* para el Departamento de Industrias Primarias de Nueva Gales del Sur (NGS), presentó una comparación de la incidencia sobre el cambio climático entre riego por surcos y por pivote.

La evaluación de Hedayati incluye el consumo de agua, requerimiento de energía y efecto sobre el cambio climático durante las temporadas de riego entre 2011 y 2014 en algodón en la región de NGS, Australia. La metodología ciclo de vida calcula las emisiones de gases con efecto invernadero (GEI) en la etapa previa a campo (producción y transporte de insumos, tales como fertilizantes, agroquímicos, petróleo y electricidad), en la fase predial (prácticas de manejo, incluyendo siembra, aplicaciones de fertilizantes, riego, cosecha, uso de fertilizantes nitrogenados, transporte del algodón a la planta desmotadora) y en la poscosecha (desmote y transporte a puerto).

Otros datos claves: 255 kg N/ha, 67% a partir de urea y 33% de amoníaco anhidro; rendimiento promedio de 10,5 fardos/ha (un fardo = 277 kg). El rendimiento del desmote era 42% de fibra, 49% de semilla y 9% de desperdicios, con un 86% de los ingresos/ha provenientes de la fibra y un 14% de la semilla.

Con riego por pivote se aplicaron 2.790 m3/ha a lo largo del ciclo del cultivo, contra 4.250 m3/ha en surcos (cuadro 1) y el número de fardos producido/ha fue de 11,6 y 10,6, respectivamente. El índice de consumo de agua resultó un 66% superior en pivote.

El consumo total de energía llegó a 8.234 MJ/ha en pivote y 3.473 MJ/ha en surcos, lo cual representa un 137% más de consumo de energía en el primero (cuadro 2). Este estudio no analiza la eficiencia energética de la instalación.

En el análisis del ciclo de vida los pivotes tienen un 18% más de impacto en el CC, ya que se midieron 1.927 kg de CO2 equivalente por tonelada de fibra por pivote, versus 1.630 de los surcos. Nuevamente cabe señalar que esta investigación no incluye aspectos económicos, sociales y técnicos. Pero esta unidad de medida de kg de CO2e/t de producto es nueva y será usada con mayor frecuencia en el benchmarking (comparación de procesos empresariales) de la sostenibilidad de las prácticas agrícolas. Yendo más allá en la evaluación con la sensibilidad del análisis, resulta interesante ver que el impacto del pivote en kg de CO2e puede ser compensado por otras variables productivas, como el incremento de rendimiento y la reducción en dosis de N (ver recuadro).

La consideración de tendencias globales –como la significativa mayor demanda de alimentos derivada del crecimiento poblacional, que deberá ser satisfecha con menos insumos y recursos naturales, y la presión de la opinión pública para limitar el cambio climático– permite suponer que la sustentabilidad de las prácticas de riego será objeto de fuerte escrutinio. Las regulaciones, muy probablemente, también influirán. Al mismo tiempo, las tecnologías se vuelven más abordables para incrementar la sostenibilidad de las prácticas agrícolas (GPS, sensores remotos, sensores sitio-específicos, dosificación variable, 4Rs, …) en tanto se reducen los costos de insumos (fertilizantes, energía, protección vegetal) y los kg de CO2e. En pivotes, de manera específica, hay muchas áreas donde optimizar, como el impacto del diseño de implementación principalmente en los costos energéticos y uniformidad del agua (bombas con eficiencia energética, diámetro de las tuberías, uso de bombas auxiliares para el cañón, tipo de boquillas, reguladores de presión). Los pivotes asimismo hacen posible la adopción de tecnología gracias a su compatibilidad con GPS, riego a tasas variables, control y monitoreo remoto, sensores de humedad de suelo, estaciones meteorológicas, aplicación variable de fertilizantes, y fertirrigación.

Los desafíos actuales muestran la ruta para reconsiderar los costos productivos y justificar la adopción de equipos eficientes, insumos y prácticas de manejo para producir más con menos CO2e.

PLÁSTICOS BIODEGRADABLES PARA AUMENTAR LA EFICIENCIA DE USO DEL AGUA

El ‘mulch’ de polietileno se utiliza ampliamente en los cultivos. Controla malezas, conserva la humedad del suelo, aumenta su temperatura, mejora los rendimientos y la calidad de la cosecha. No obstante, los plásticos usados tienen inconvenientes significativos, como el volumen de deshechos generado y el correspondiente costo para recuperarlos del campo y desecharlos en vertederos; la quema tiene consecuencias ambientales indeseables porque libera GEI, dioxina y otros contaminantes del aire. El Dr. Keith Bristow, líder del equipo de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), presentó los últimos desarrollos australianos al respecto.

El CSIRO, investiga nuevas formulaciones de polímeros para reemplazar al ‘mulch’ de polietileno. De hecho, la demanda mundial por ‘mulch’ plástico pasó de 536.000 t/año a 1.430.000 t/año entre 2001 y 2007. El reciclaje de esos materiales no es práctico (la remoción se estima en 16 horas/ha) y genera contaminación por acumulación en los suelos. Los polímeros biodegradables (PB) han sido empleados crecientemente como substitutos del plástico en varias aplicaciones en el agro. Los PB, dispuestos en ambientes bio activos, se degradan por la acción enzimática de microorganismos, como bacterias, hongos y algas, y sus cadenas poliméricas también pueden ser separadas por procesos no enzimáticos, como la hidrólisis química. Candidatos convenientes para tales aplicaciones son polímeros naturales como agar, almidones, alginatos, pectinas y derivados de la celulosa, así como polímeros biodegradables, tales como policaprolactona y polilactida. La nueva membrana de polímero tiene el potencial de disminuir la evaporación del suelo, lo cual ayuda al manejo de agua y nutrientes en los sistemas irrigados. Las propiedades claves de la nueva membrana PB incluye una formulación hidrosoluble, pulverización con maquinaria, buena estabilidad en el almacenamiento, mínima absorción de humedad en todo tipo de suelos, buena formación de filme (en diferentes superficies de terreno), ausencia de olor o toxicidad residual, baja tasa de transmisión de vapor de agua, y biodegradabilidad controlada en el campo.

Los cultivos irrigados tienen pérdidas de agua producto de la transpiración de las plantas, evaporación desde la superficie del suelo, drenaje en profundidad y lixiviación. La evaporación del suelo contribuye significativamente a la pérdida de agua de los sistemas regados, de un 30 a un 65% de la evapotranspiración (ET). Los sistemas de filmes pulverizables en el suelo para prevenir pérdidas de humedad han recibido una atención creciente como la próxima generación de alternativas al uso de filmes preformados. Las emulsiones de polímeros testeadas tienen un 40% de contenido sólido, con tamaños de partículas en el rango de los 100-500 micrones, y su viscosidad es de 400±70 mPa. Son estables a temperatura ambiente y se pueden pulverizar usando equipos agrícolas estándares. Ensayos a escala de macetero indican una reducción de 10 a 50% en la evaporación en variados tipos de suelos.

Una prueba de campo en un suelo franco Hanwood en Griffith (NGS, Australia) mostró que el tratamiento con la membrana de polímero mantuvo aproximadamente el mismo rendimiento del cultivo, comparado con el control, pero necesitó 28% menos de agua. Se encuentra en proceso el refinamiento de la membrana de polímeros paralelamente a pruebas de terreno. El cuadro 3 refleja un experimento de campo en melón Cantaloupe y muestra entre un 22 y un 32% de aumento en eficiencia de uso de agua con cubierta de polímero.

Después de un periodo de investigación e innovación, los filmes de polímero biodegradables para ‘mulch’ se consideran actualmente como una alternativa emergente respecto de los ampliamente usados polietilenos de baja densidad (LDPE), de alta densidad (HDPE) y lineales de alta densidad (LLDPE), que son contaminantes y no biodegradables, y otros plásticos asociados de uso en ‘mulch’ agrícola. Además, debido a cambios en la regulación para ir disminuyendo los polímeros no degradables, la demanda por filmes de polímeros biodegradables para ‘mulch’ va creciendo, y se están abriendo nichos de mercado significativos. Nuevas legislaciones en Europa Occidental y Japón, a favor del plástico biodegradable, están contribuyendo a aumentar la demanda, pero la dificultad de desarrollar estándares internacionales para estos nuevos materiales es aún uno de los obstáculos que frenan la comercialización y adopción. Se incentivan mayores inversiones y la colaboración internacional para reducir del tiempo que toma promocionar los filmes pulverizables y biodegradables para ‘mulch’ en el agro.

SENSORES SATELITALES EN LA PROGRAMACIÓN DEL RIEGO

La disponibilidad de agua se convierte en el factor más limitante de la producción en áreas semiáridas. Durante la década pasada, se realizó un esfuerzo notable en la optimización de la eficiencia de uso del agua (EUA) en agricultura. El profesor e investigador John Hornbuckle, de la Universidad de Deakin, Australia, presentó IrriSat. Ellos están desarrollando una aplicación en la nube que utiliza Google Earth para el manejo del riego e información de benchmarking proveniente de tecnologías de sensores remotos en superficies a gran escala.

Las técnicas de programación basadas en el clima aún no son ampliamente adoptadas en la industria del riego, debido a la dificultad de determinar coeficientes de cultivo (Kc) sitio-específicos. IrriSat calcula el Kc desde sensores satelitales midiendo datos del índice normalizado de diferencia de vegetación (NDVI) e integrando la evapotranspiración de referencia (ET0) medida desde estaciones meteorológicas locales en terreno.

La ecuación ETc (evapotranspiración del cultivo) = ET0 * Kc del cultivo, aporta la base para que IrriSat defina el Kc basándose en el NDVI. Varios autores han encontrado una fuerte relación entre el NDVI y la cobertura del follaje, en distintos cultivos en áreas semiáridas. Dado que la transpiración de la planta es proporcional a su volumen de follaje, resulta razonable relacionar el NDVI al valor del Kc y desarrollar un modelo analítico. Este enfoque permite calcular valores de NDVI y convertirlos en datos de Kc con referencias de geolocalización para permitir la producción de mapas de Kc.

El sensoramiento remoto de cultivos ha utilizado tradicionalmente satélites Landsat. Ahora, con la reciente introducción de la pareja de satélites Sentinel 2, IrriSat puede emplear imágenes gratuitas que tienen una apropiada resolución espectral, espacial y temporal. De manera constante entrega globalmente imágenes ópticas de alta resolución, de modo que provee con continuidad aumentada de datos SPOT y Landsat. La resolución espacial aumenta a 10-20 m y la frecuencia de revisita a 2-5 días. Sentinel 2 lleva 13 bandas espectrales, incluyendo tres dedicadas a correcciones atmosféricas y chequeo de nubosidad. Las 13 bandas también garantizan una serie consistente de tiempo, que muestra la variabilidad de las condiciones en la superficie del suelo y minimiza cualquier error introducido por las variaciones atmosféricas.

La ET0 se calcula a partir de observaciones de una red de estaciones meteorológicas automáticas instaladas en la mayoría de las regiones algodoneras de Australia (ver imagen). IrriSat ofrece adicionalmente la opción de usar datos de ET0 disponibles en una grilla o cuadrícula de cobertura nacional. En Estados Unidos, IrriSat trabaja con información GridMET entregada por la Universidad de Idaho. Gracias a estos antecedentes es posible utilizar igualmente un pronóstico de la ET0 de siete días con datos satelitales de NDVI para predecir la necesidad semanal de uso de agua del cultivo.

La app IrriSat automatiza la entrega de información y el procesamiento de las imágenes del satélite, para aportar a la industria del riego una programación de la irrigación y benchmarking de la productividad de los cultivos. La app que integra el enfoque de IrriSat facilita la información a cualquier plataforma web habilitada, incluyendo ‘smartphones’, ‘tablets’ y computadores; una versión beta ya se encuentra disponible. Los predios se agregan como polígonos dibujados por los usuarios, quienes también pueden ingresar la frecuencia y la cantidad de riego y lluvia para llegar a un modelo de balance diario de agua. Las series de datos de campo en el tiempo se pueden bajar para hacer nuevos análisis o para compartirlos con un consultor o un tercero mediante autorización de acceso a la base de datos en la nube. Los antecedentes de uso de agua de IrriSat, sumados a los pronósticos climáticos y de la ETc, están permitiendo a los regantes y a las autoridades de las cuencas hidrográficas conocer los déficits de humedad del suelo y gestionar mejor los programas de riego sobre la base de las capacidades de infraestructura de campo y de distribución. El enfoque de IrriSat aporta una cobertura espacial completa. También posibilita diagnosticar la variabilidad de la EUA intrapredial y extrapredial (a un nivel de campo, valle o cuenca) al analizar el rendimiento versus el uso de agua y, pronto, versus el consumo de nitrógeno. El conocimiento de las variaciones en campo permite un mejor emplazamiento de los sensores de humedad de suelo en terreno. Es posible localizar y evaluar la ocurrencia de estreses hídricos y optimizar la frecuencia y volúmenes de los riegos. Al realzar la variabilidad, se puede también vigilar la aparición de plagas y enfermedades, evaluar la madurez del cultivo y determinar otros estreses.

Actualmente se están llevando a cabo modificaciones a la interface de IrriSat para hacer más amigable esta herramienta y también más compatible tanto con aplicaciones de benchmarking como con percepciones casi en tiempo real (24-36 horas). Esto incluye interfaces utilización simple, diseñadas para retroalimentar a los regantes. Además, se está desarrollando y debería hallarse disponible a futuro, la integración de datos de sensores remotos basados en drones e información de terreno en la ‘Internet de las cosas’ obtenida de mediciones sitio-específicas, tales como humedad de suelo. La integración operacional de tecnologías diferentes (imágenes satelitales y de drones, internet de las cosas, sensores de terreno) hará realidad innovaciones de riego aun más prácticas.

Así como vamos, el sensoramiento remoto proveerá una confiabilidad incluso mayor, a medida que la resolución de las imágenes y la periodicidad de visitas sigan mejorando. El enfoque integrado de tecnologías escalables de IrriSat ofrece buenas perspectivas para una mejor utilización de los recursos hídricos y un ahorro en los costos de operación (tarifas de riego, tiempo de operación de los equipos, energía de bombeo y consumo de fertilizantes). ¿Cuánto habrá que esperar para la adopción masiva de esta nueva fórmula en las áreas semiáridas de riego? ¿Cuáles son los mejores canales para emplear las tecnologías avanzadas, que requieren una capacitación de los operadores con el fin de obtener datos de calidad y entregar recomendaciones de riego óptimas en la condición de cada campo?

* Artículo publicado en NewAg International, revista asociada de Redagrícola.
www.newaginternational.com