Investigadores de EE. UU. proponen optimizar los populares sistemas de riego por pivote para ahorrar agua y obtener datos de salud del campo más rápido
Un grupo de expertos de la Universidad de Nebraska-Lincoln (Sandeep Bhatti, Derek Heren, Steve Melvin, Trenton E. Franz, Eric Wilkening, Christopher Neal) hablaron sobre un nuevo enfoque para el uso de sistemas de riego en un artículo en cropwatch.unl .edu.
“La irrigación en los EE. UU. está en gran parte mecanizada, con más del 57 % de la tierra irrigada equipada con pivotes centrales. Los campos de Nebraska representan el 14,9 % del total de tierras de regadío en EE. UU., y el estado utiliza aproximadamente el 90 % de su agua para riego, con más de 80 000 pivotes centrales.
Si bien estos sistemas mecanizados son muy eficientes, deben optimizarse para la planificación del riego y el cálculo preciso de los requisitos de agua de cultivo para diferentes partes del campo. Si cada campo pudiera reducir el riego estacional unos pocos centímetros, esto tendría un impacto positivo significativo en los recursos hídricos.
Desafortunadamente, la tasa de implementación de los métodos de planificación del riego es bastante lenta. Por ejemplo, los sensores de humedad del suelo se usan solo en el 7-12 % de los campos en Nebraska, ya que los agricultores confían en la apariencia de las plantas y en la verificación manual de la sequedad del suelo para tomar sus decisiones. Sin embargo, dicho diagnóstico a menudo genera dudas sobre si hay suficiente agua para el cultivo y si los agricultores riegan adicionalmente para fines de seguro.
Las principales barreras para la introducción de nuevas tecnologías en el riego incluyen el costo y la facilidad de uso. Aunque el monitoreo de la humedad del suelo está bien establecido en el contexto de la planificación del riego, los costos de equipo y mano de obra limitan este método.
Por lo tanto, la investigación aún se centra en el desarrollo de métodos de programación de riego de bajo costo. Dado que los fabricantes no tienen tiempo para manejar grandes cantidades de datos en detalle, facilitar la automatización del monitoreo puede ser un verdadero incentivo.
Un enfoque para la recopilación de datos es que el pivote central en sí se puede usar como plataforma para montar sensores de condición del dosel.
A medida que el círculo se mueve por el campo, los sensores rastrearán el cultivo y recopilarán datos de campo importantes.
Además, ahora están disponibles en el mercado pivotes centrales de alta velocidad que pueden moverse por el campo en aproximadamente cuatro horas (en comparación con las más de ocho horas de los sistemas tradicionales).
La alta velocidad permite recopilar todos los datos de campo durante las horas pico del día (11:00 a. m. a 4:00 p. m.), cuando es más probable que el cultivo esté bajo estrés por sequía. El sistema de resumen se puede automatizar para operar sin suministro de agua para la recopilación de datos. Esto elimina la necesidad de mano de obra adicional y ahorra tiempo.
Según los datos recopilados, los cálculos se pueden programar para proporcionar recomendaciones de riego.
Para ayudar a avanzar en esta tecnología de programación de riego en particular, llevamos a cabo un estudio sobre la gestión del riego de maíz y soja en un campo experimental en el Centro de Investigación, Información y Educación del Este de Nebraska. El estudio incluyó imágenes térmicas infrarrojas (IRT) y sensores multiespectrales montados en una bisagra central. El proyecto utilizó una herramienta de gestión del riego, el sistema de recopilación de datos y vigilancia de la planificación del riego (ISSCADA), desarrollado por el Servicio de Investigación Agrícola del USDA. Esta herramienta automatiza la recopilación de datos, interpreta los datos recopilados por los sensores rotatorios IRT y proporciona recomendaciones de riego.
Un proyecto financiado por el Irrigation Innovation Consortium, el Daugherty Global Food Water Institute de la Universidad de Nebraska y Valmont Industries comparó varios métodos de programación de riego basados en sensores con la «práctica común» de verificar la humedad del suelo manualmente. Los resultados se compararon para diferentes niveles de aporte de humedad: 0% (secano), 50% (déficit), 100% (lleno) y 150% (exceso de riego).
Descubrimos que los sensores articulados tienen una alta correlación y errores medios bajos en comparación con los sensores estacionarios montados en postes en el campo.
Los sensores multiespectrales articulados pudieron detectar diferencias en el desarrollo de los cultivos entre los cultivos de secano y los de regadío a medida que las plantas se acercaban a la madurez.
Las parcelas de secano sin riego presentaron el mayor estrés hídrico. Por tanto, no es de extrañar que en 2020 los cultivos de secano hayan tenido un rendimiento significativamente reducido en comparación con los cultivos de regadío. Así, la falta de riego provocó una pérdida del 5% en la cosecha de maíz en comparación con el riego completo en 2020.
El encharcamiento tampoco es deseable: tres o cuatro días después del exceso de riego, los cultivos mostraron estrés. Al mismo tiempo, los sensores infrarrojos en los niveles de riego total y excesivo detectaron el estrés hídrico del cultivo durante varios días después del encharcamiento y prescribieron una cantidad reducida de riego. En la misma situación, según el antiguo método manual de comprobación de la sequedad de la capa superficial del suelo, fue necesario volver a regar profundamente en tres de cada cuatro casos.
Se necesita más investigación para concluir si la detección térmica por sí sola es suficiente para la gestión del riego. Además, es necesario realizar más investigaciones en diferentes regiones y climas para garantizar que estos sistemas estén optimizados para diferentes condiciones climáticas y de campo. El desarrollo de umbrales para clima, ubicación y cultivos específicos (para índices de calor) hará que el sistema sea más adaptable a nuevas ubicaciones.
De cara al futuro, podemos decir que la instalación de sensores en el eje central puede ser un componente importante de la automatización del riego.
Los sensores de pivote utilizados en este estudio determinaron con precisión el estrés hídrico del cultivo en varios niveles de riego utilizando el sistema ISSCADA. La instalación de sensores en los ejes ha funcionado bien para el control del riego, y se pueden instalar tipos adicionales de sensores/escáneres para proporcionar datos específicos relacionados con los cultivos.
El uso de sensores articulados para otros aspectos de la producción de cultivos (p. ej., manejo de nutrientes, detección de malezas/enfermedades/plagas) también agregará valor al sistema.
En general, dos IRT en los dos tramos exteriores del giroscopio serán suficientes para el monitoreo de campo. Dado que la mayoría de los sistemas de pivote central varían el riego mediante control de tasa o control de zona, el nuevo método de programación de riego es adecuado para un riego de tasa variable eficiente a gran escala. En este estudio, el método de programación de riego con sensor redujo la cantidad de agua con beneficios potenciales para la calidad del agua al reducir la lixiviación de nitratos”.
(Fuente: cropwatch.unl.edu. Captura de pantalla del video de la Facultad de Ingeniería del Instituto de Agricultura y Recursos Naturales de la Universidad de Nebraska-Lincoln ).
