DIGISPAC
Evaluación del paradigma del gemelo digital aplicado a la fertiirrigación de precisión " DIGISPAC TED2021-131237B-C22
Resumen
Investigador responsable
Carlos Campillo Torres
Equipo de trabajo
Henar prieto Losada
Cristina Montesinos Barrios
Valme González García
Eugenio Márquez Rámirez
Jose María Vadillo Hurtado (Personal contratado)
Manuela Lavado Sanchez (Personal Contratado)
Objetivo principal
Explorar el potencial de la teledetección en la estimación de la ET en cultivos heterogéneos en sistema de regadío en hileras y cómo estas tecnologías, pueden ser utilizadas para optimizar el riego de precisión, desarrollando sistemas de alerta temprana que proporcionen información sobre el estado de sequía de los cultivos.
OS1. Definir un sistema de gemelos digitales SPAC dirigido a soportar los requerimientos de riego de precisión.
OS2. Desarrollar y validar los procedimientos adecuados para obtener una representación fiable y precisa del estado del suelo y del cultivo en parcelas de regadío, mediante la asimilación de sensores locales y datos de observación de la Tierra en los gemelos digitales
OS3. Evaluar la idoneidad del enfoque del gemelo digital para analizar las funciones de productividad del agua del procesamiento de tomate
OS4. Evaluar la factibilidad del control del riego de precisión en ensayos de campo basados en estimaciones de potencial hídrico de tallo por el gemelo digital.
OS5.Evaluar la viabilidad del control dinámico de la fertirrigación en ensayos de campo en función del crecimiento del cultivo pronosticado por el gemelo digital
Principales resultados
WP1: EVALUACION DE SEQUIA MEDIANTE TELEDETECCION
ACTIVIDAD:1.4 y 1.5: Asimilación de datos de cultivo y datos espaciales.
Se realizó un estudio experimental orientado a la evaluación de estrategias de riego y fertilización, así como a la integración de información ecofisiológica y edáfica para la gestión agronómica de precisión. El trabajo se desarrolló en dos parcelas experimentales y dos parcelas comerciales. Las parcelas experimentales estuvieron instrumentadas con lisímetros de pesada y de drenaje, donde se compararon tratamientos de riego control (100%ETc), riego deficitario controlado y ciclos de sequía. En las parcelas comerciales se analizaron diferentes estrategias de manejo del riego (agricultura tradicional, sistema de apoyo a la decisión IrriDesk y agricultura de precisión) y de fertilización (manejo convencional, Vegsyt y sin nitrógeno). El estado hídrico y vigor se monitorizaron mediante teledetección (imágenes satelitales y de dron) y mediciones de campo. La medida de FIPAR, mostró una alta correlación con %SS y NDVI, y se utilizó para el ajuste del riego en IrriDesk. El estado hídrico se complementó con medidas de potencial hídrico foliar y temperatura de cubierta vegetal. Asimismo, se evaluó la variabilidad espacial del suelo mediante muestreo intensivo y análisis físico-químicos y geoestadísticos, permitiendo la delimitación de zonas de manejo y la definición de sectores de riego diferencial, incorporando propiedades hidráulicas del suelo determinadas mediante HYPROP y WP4.
Miembros participantes: Carlos Campillo; Valme González; Cristina Montesinos
ACTIVIDAD:1.6: Integración de parámetros necesarios para realizar un balance de nitrógeno automático.
Actividad 1.6: Integración de parámetros necesarios para realizar un balance de nitrógeno automático Análisis exhaustivo de los parámetros requeridos por el sistema de soporte a la decisión Vegsyst-DSS y de su potencial integración dentro de la arquitectura de la plataforma IrriDesk, con especial énfasis en la identificación de aquellas variables consideradas críticas para la correcta ejecución del balance de nitrógeno. A partir del muestreo edáfico realizado en las parcelas experimentales y comerciales, se determinó el contenido de nitrógeno mineral (N-NO₃⁻ y N-NH₄⁺), permitiendo estimar el nitrógeno total disponible en el suelo al inicio de la campaña de cultivo. En la parcela comercial B se establecieron tres tratamientos de fertilización nitrogenada (modelo Vegsyst, manejo tradicional del agricultor y tratamiento control sin aporte de N). La estimación del estado nutricional se realizó mediante la monitorización semanal del contenido de nitrato en peciolo complementándose con la caracterización físico-química del suelo en diferentes momentos del ciclo. Adicionalmente, se desarrolló un ensayo en invernadero con distintas dosis de fertilización NPK. Este ensayo permitió evaluar la respuesta de sensores de planta y sensores de suelo para NPK basados en tecnología LoRaWAN de bajo coste, analizando su viabilidad para su integración en IrriDesk. Los resultados mostraron altas correlaciones en tratamientos con contrastes extremos de fertilización. Se identificó como requisito indispensable para la automatización del balance de nitrógeno en IrriDesk la incorporación de los parámetros de nitrógeno inicial del suelo y de la fertilización de fondo aplicada (tipo, dosis y fecha), permitiendo así un ajuste dinámico y preciso de las dosis nitrogenadas a lo largo del ciclo del cultivo.
Miembros participantes: Valme González, Eugenio Márquez, Jose María Vadillo, Manuela Lavado, Maria del Henar Prieto.
WP2: MEJORA DE LOS MODELOS DE ESTIMACION DEL FRACCIONAMIENTO DE LA ET
ACTIVIDAD:2.2. Análisis de la función de productividad del agua y nutrición
Actividad 2.2: Análisis de la función de productividad del agua y nutrición El objetivo de este apartado fue desarrollar un modelo de predicción del rendimiento en tiempo casi real, basado en la relación funcional entre la fracción de radiación fotosintéticamente activa interceptada (FIPAR) y la acumulación de biomasa en tomate de industria. La curva de acumulación de biomasa se estimó mediante el sistema de soporte a la decisión Vegsyt-DSS, desarrollado y calibrado específicamente para este cultivo en el marco del proyecto RTI2018-095298. Para el seguimiento de la producción, en la parcela comercial A se establecieron 31 puntos de muestreo de 9 m², distribuidos entre las tres zonas de manejo de riego. En la parcela experimental con lisímetro de pesada se definieron 18 puntos (seis por tratamiento de riego), mientras que en la parcela con lisímetros de drenaje se seleccionaron cuatro puntos por tratamiento. En todos los casos se realizó un seguimiento continuo a lo largo de la campaña de NDVI, obtenido a partir de imágenes dron y satélite, puntos de seguimiento fenológico y puntos de estimación de producción. El NDVI mostró una elevada correlación con el porcentaje de suelo sombreado (%SS), con un coeficiente de determinación R² de 0,92, evidenciando la estrecha relación entre ambos indicadores. Asimismo, las relaciones previamente establecidas entre FIPAR y %SS permitieron vincular el NDVI con la acumulación de biomasa. La curva resultante que relaciona FIPAR y materia seca presentó un R² de 0,88, confirmando una alta capacidad predictiva. Estos resultados permiten integrar el NDVI como variable de entrada en IrriDesk para la estimación dinámica de biomasa, extracciones de nutrientes y recomendaciones de fertilización.
Miembros participantes: Carlos Campillo, Valme González, Cristina Montesinos, Manuela Lavado, Maria del Henar Prieto.
WP3: VALIDACION DE DATOS OBTENIDOS
ACTIVIDAD:3.1. Monitoreo de la dinámica hídrica del suelo bajo ciclos leves de sequía
En la parcela lisimétrica de drenaje se ensayaron cuatro estrategias de riego, incluyendo ciclos de secado con suspensión temporal del riego. Estos generaron estrés hídrico leve en el cultivo de tomate, evaluado mediante potencial hídrico de hoja, conductancia estomática, temperatura de cubierta y humedad del suelo. El potencial hídrico mostró valores más negativos tras los cortes, recuperándose con el riego. La conductancia estomática, descendió en los días de estrés reflejando el cierre estomático ante la escasez de agua. La temperatura de cubierta aumentó con el estrés y los sensores de suelo detectaron descenso de humedad en la zona radicular. Estos indicadores confirmaron la respuesta fisiológica de la planta a la falta de agua. A pesar del estrés inducido, los ciclos de secado no causaron pérdidas significativas de rendimiento (13% menos que el riego controlado), lo que demuestra que es una estrategia viable para optimizar el uso del agua.
Miembros participantes: Eugenio Marquez, Cristina Montesinos.
ACTIVIDAD:3.2. Seguimiento de manchas contrastadas en campos heterogéneos
Se realizó en las parcelas de ensayo anteriormente descritas: parcela lisimétrica de pesada y parcelas comerciales A y B, en las que previo a la siembra se realizó un mapeo con el sensor Dualem 1S, lo cual sirvió para conocer la heterogeneidad de la parcela y poder establecer así las distintas zonas de manejo de riego diferencial. Se establecieron puntos de control: 3 sondas de humedad, un sensor que media temperatura de cubierta y un contador de agua. En las parcelas se realizó un seguimiento semanal de potencial hídrico de hoja con la finalidad de evaluar el efecto de la variabilidad espacial con respecto a la información proporcionada por los sensores instalados en los puntos de control y las recomendaciones realizadas por IrriDesk. En la parcela lisimétrica de pesada se midió en continuo el FIPAR y en la parcela comercial B, se realizó el muestreo semanal de hojas midiendo el contenido de nitrógeno en savia.
Miembros participantes: Valme González, Cristina Montesinos
ACTIVIDAD:3.4 y 3.5. Control del riego mediante variables simuladas y control autónomo a escala comercial
Parcela lisimétrica de pesada se establecieron 3 estrategias de riego: T1 (lisímetro, 100%ETc), T2 (riego IrriDesk) y T3 (riego deficitario IrriDesk). IrriDesk ajustó el riego en función de sensores de humedad y temperatura, aplicando menos agua que el plan inicial (500 mm), con T1 recibiendo 586 mm, T2 400 mm y T3 304 mm. La producción fue mayor en T1 (135 t/ha), pero los ºBrix más altos se obtuvieron en T2 y T3 (5.98 frente a 4.96 en T1). En la parcela lisimétrica de drenaje se ensayaron cuatro tratamientos, incluyendo ciclos de secado y modelo Vegsyt.El riego se controló con sensores Drill & Drop conectados a una Campbell Scientific. Pese a aplicar menos agua, los ciclos de secado (7.55 t/ha) y el riego deficitario (7.21 t/ha) no redujeron significativamente la producción respecto al control (8.68 t/ha), y mejoraron notablemente la calidad del fruto (6.28 ºBrix vs 5.4 ºBrix).
Miembros participantes: Eugenio Márquez, Cristina Montesinos
WP3: VALIDACION DE DATOS OBTENIDOS
ACTIVIDAD:4.2. y 4.3. Evaluación del ajuste con las pruebas de campo
La actividad se desarrolló en una parcela comercial de 14,96 ha de tomate de industria. Al inicio del cultivo se analizó la variabilidad espacial, lo que permitió delimitar tres zonas homogéneas de manejo del riego: manejo tradicional del agricultor (4,34 ha), gestión mediante el sistema de soporte a la decisión IrriDesk (5,12 ha) y gestión por empresa de agricultura de precisión (E_AP) (5,50 ha). En cada zona se establecieron puntos de control representativos, con sensores de contenido de agua en suelo a distintas profundidades, sensores de temperatura de la cubierta vegetal y contadores. En total, se monitorizaron 31 puntos durante la campaña. En la zona gestionada con IrriDesk se implementó un plan estacional de riego, definiendo límites máximos y mínimos de dotación hídrica acumulada. Agua aplicada: 559 mm en el manejo tradicional, 487 mm en E_AP y 412 mm en IrriDesk, lo que supuso un ahorro hídrico del 26 % respecto al agricultor. Los rendimientos alcanzaron 148, 140 y 107 Tn ha⁻¹, respectivamente. A pesar de la menor dotación, IrriDesk mantuvo una producción comparable al manejo tradicional. La calidad del fruto, evaluada mediante °Brix, fue superior en E_AP (5,53), seguida de IrriDesk (5,42) y agricultor (5,15). Estos resultados evidencian la eficacia del riego deficitario controlado y el potencial de la agricultura de precisión para mejorar la eficiencia en el uso del agua.
Miembros participantes: Carlos Campillo, Cristina Montesinos
Transferencia
Organización de jornadas
Publicaciones
Participación en Jornadas y congresos
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