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

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un gemelo digital suelo-planta-atmósfera que represente con precisión el estado hídrico del cultivo de tomate. Busca estimar en tiempo real las necesidades de riego, aplicando solo el agua necesaria en cada etapa del desarrollo. Persigue mejorar la eficiencia hídrica, evitando estrés o exceso de agua y aumentando la productividad y la calidad del fruto. Finalmente, aspira a integrar la gestión del nitrógeno para avanzar hacia un sistema completo de riego y fertirrigación de precisión.

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: DESARROLLO DE GEMELOS DIGITALES PARA RIEGO DE PRECISIÓN

ACTIVIDAD:1.4 y 1.5: Asimilación de datos de cultivo y datos espaciales.

Esta actividad conlleva el procesado de los indicadores de vigor del cultivo y del estado hídrico del mismo. Para ello, se ha realizado un seguimiento regular de la cubierta vegetal mediante imágenes satelitales, imágenes de dron, imágenes con cámara fotográfica a pie del terreno y posterior procesado mediante el programa de manipulación de imágenes GIMP 2.8 (determinación del porcentaje de cobertura del cultivo) .Se ha determinado así, el porcentaje de suelo sombreado, índice NDVI y la temperatura de cubierta. Para ellos se realizaron vuelos por parte de la empresa Greenfield (empresa de agricultura de precisión) en tres ocasiones: 29/05/2023,26/06/2023 y 5/07/2023. La radiación fotosintéticamente activa interceptada por el cultivo (FIPAR) se ha determinado en la parcela lisimétrica de pesada con la utilización del sensor Accupar LP-80. La radiación fotosintéticamente activa se define como la radiación de onda corta comprendida entre 400 -700 nm de longitud de onda, la cual es absorbida por las plantas que y es transformada a través de sus sistemas fotosintéticos. La PAR captada por un vegetal determina la capacidad de producir fotoasimilados influyendo en el crecimiento, la productividad y las características de los frutos. La radiación fotosintéticamente activa interceptada por el cultivo (FIPAR) proporciona energía necesaria para que se produzca el proceso de transpiración. Así, en el cultivo del tomate se ha utilizado la fracción de FIPAR para ajustar la programación de riego, esta medida se utiliza como un índice de estado hídrico.

Del procesado de los datos obtenidos relativos al vigor del cultivo del tomate de industria se han obtenido las correlaciones: FIPAR y porcentaje de suelo sombreado (%) con un R² de 0,99, siendo un resultado que indica que el cultivo del tomate capta casi la totalidad de la radiación disponible, cuando el desarrollo del área foliar está completo coincidiendo con los valores máximos de suelo sombreado (%) (Fig.1)

Con el valor de NDVI recogido se ha obtenido una correlación con el % de suelo sombreado R² de 0,9225 . Esta relación nos indica que están estrechente relacionadas las dos variables, así, los valores de indice de NDVI próximos a 1 indican que el desarrollo foliar del cultivo es máximo correspondiendo con los valores máximos de porcentaje de suelo sombreado. El Los datos recogidos relativos al vigor del cultivo en función de estado fenológico del mismo han sido necesarios para su implementación en Irri_Desk. Así en la parcela comercial y en la parcela lisimétrica de pesada se midió el NDVI así como el suelo sombreado semanalmente.

En condiciones óptimas de PAR, el cultivo del tomate utiliza el agua de manera más eficiente. A mayor cantidad de radiación, más energía tiene la planta para procesar los recursos disponibles y favorece que las plantas crezcan mejor con una cantidad limitada de agua. Un manejo adecuado de la PAR junto con un manejo eficiente del riego (como el riego por goteo) puede asegurar que el tomate de industria reciba suficiente agua para cubrir sus necesidades siendo más eficiente en el uso del agua.

Uno de los indicadores relativos al estado hídrico  del cultivo, ha sido el potencial hídrico de hoja, así como la temperatura de cubierta, tomados en las tres parcelas de ensayo. La medida de potencial hídrico se ha realizado mediante bomba de presión PUMP UP en la parcela comercial y mediante cámara de presión SCHOLANDER, en las parcelas lisimétricas con frecuencia semanal a lo largo de toda la campaña. La temperatura de cubierta se ha determinado con el sensor térmico Apogge SI411(Decagon Device, Inc, Pulman, USA) en los puntos de control fijados en las parcelas.

Las figuras muestran la evolución del potencia hídrico de hoja en la tres parcelas de ensayo del proyecto durante la campaña 2023 según zonas de manejo: a) en la parcela comercial se establecieron las zonas : agricultor , Irri_Desk , y manejo según una empresa de agricultura de precisión b) Lisimetro drenaje: Riego control y ciclos de secado c) Lisimetro pesada: Riego control, riego deficitario controlado y zona Lisímetro pesada

Miembros participantes: Carlos Campillo; Valme González; Cristina Montesinos

ACTIVIDAD:1.6: Integración de parámetros necesarios para realizar un balance de nitrógeno automático.

La variabilidad espacial del suelo se ha estudiado realizando un muestreo de tierra en 63 puntos en la parcela comercial(ALDEA DEL CONDE)(a) y 43 puntos en una segunda parcela comercial de la misma finca (b) en los que se han determinado los porcentajes de arena, limo y arcilla relativo a la textura, el contenido de nitrógeno(Kg/Ha) inicial(previo a la plantación) y Nfinal(Kg/Ha) (posterior a recolección), así como el contenido de Potasio(mg/kg), Fósforo(ppm), Magnesio(mg/kg) ,Sodio(mg/kg) , Calcio(mg/kg) , % Materia orgánica, ph, así como la conductividad eléctrica aparente(dS/m) a dos profundidades: 0.30m y 1.20m. La toma de medidas se ha realizado a 30 cm de profundidad.

Muestreo realizado en las parcelas comerciales A y B, pertenecientes a la finca Aldea del Conde (Talavera la Real)

Se realizó la determinación de la textura mediante el método Bouyoucos. El estudio de variabilidad espacial se completó con el uso del sensor DUALEM-1S para realizar una caracterización de la parcela en función de la conductividad aparente del suelo que se realizó a dos profundidades: 30 a 120cm.Posteriormente con los datos obtenidos del muestreo de los 63 puntos georreferenciados de: textura de suelo y CE aparente, contenido en nitrógeno(inicial y final), potasio, fósforo , calcio, sodio , magnesio, ph y materia orgánica (M.O) se llevó a cabo un análisis descriptivo con el software estadístico IBM SPSS Statistics versión 24.0 para Windows (IBM Corp. Released 2016. IBM SPSS Statistics for Windows, Version 24.0, Armonk, NY: IBM Corp). Adicionalmente, se empleó el programa ArcMap con la herramienta Geoestatistical Analyst y el método de Krigeado ordinario y se realizó un análisis de la variabilidad espacial de las propiedades químicas del suelo, materia orgánica (MO), nitrógeno total (Nt), fósforo disponible (P–Olsen) y potasio intercambiable (K), permitió la elaboración de mapas temáticos individuales para cada una de las variables , así como mapas de producción correspondientes a ambas campañas. La elaboración de los mapas proporcionó la información necesaria para establecer las tres zonas de manejo en la parcela se fijaron los tres sectores de manejo con riego diferencial. La zona más heterogénea se consideró para el sector de Irri_Desk (plataforma de riego automático) en la zona centro de la parcela. El sector con la gestión propia del agricultor se asignó al este de la zona gestionada por Irri_Desk y al oeste de ésta, se asignó la zona gestionada por la empresa Greenfield(empresa agricultura de precisión).

a) % de arena en suelo parcela comercial, b) % arcilla en suelo, c) CE superficial(mS/m) en suelo

a) Contenido nitrógeno inicial (Kg/ha) en parcela comercial, b) % de M.O en suelo, c) Contenido P(ppm)en suelo

a) Contenido de K(mg/Kg) en parcela comercial, b) Contenido Ca(mg/Kg) en suelo c) Contenido Na(mg/Kg) en suelo y d) Mg(mg/Kg)

Los datos de variabilidad espacial obtenidos anteriormente se completaron con los obtenidos por los equipos HYPROP y WP4, con las muestras recogidas (21/11/2023)en 20 puntos de la parcela comercial A. Con estos datos se determinó el valor de suelo a capacidad de campo(CC) y el punto de marchitez permanente(PMP).

Actualmente en Irri_Desk se recogen datos: agrometeorológicos, datos relativos al cultivo, se introduce el plan de riego estacional del cultivo en cuestión, datos de textura de suelo, profundidad de raíces según cultivo, contenido de materia orgánica presente en el suelo, fecha de realización del trasplante, duración del ciclo del cultivo y datos relativos a la densidad de plantación. Toda esta información, junto con la proporcionada por los sensores instalados en campo que indican la dinámica de agua en el suelo , el modelo la utiliza para ajustar la dosis hídrica diaria necesaria para el cultivo.

Del muestreo realizado en las parcelas comerciales se determinó el contenido de nitrógeno inicial (antes del inicio de campaña) y el contenido de nitrógeno final una vez finalizada la campaña. Así, el contenido de nitrógeno, medido como N-NO3- y N-NH4+ se determinó mediante espectrofotometría (espectrofotómetro Thermo Evolution 201) según el método Sempere et al. (1993) en el caso de los nitratos y por el descrito por Rhine et al. (1998) en el caso de los amonios. En las distintas parcelas se recogieron muestras de suelo en los primeros 40 cm, se guardaron en bolsas de plástico cerradas hasta llegar al laboratorio de Agronomía de CICYTEX donde se procesaron. Antes de secar las muestras para las distintas determinaciones, se pesaron 10 gramos de muestra fresca y se metieron en estufa de ventilación forzada a 65oC hasta peso constante para la determinación de la humedad de la muestra. Por otro lado, el resto de la muestra de suelo fresca se secó al aire. Una vez secas las muestras se pasaron por un tamiz de malla de 2 mm, utilizando para el análisis la parte de muestra que atravesó el tamiz. Según la metodología descrita anteriormente, para la determinación del contenido de nitratos son necesarios 10 gramos de suelo seco, y para la determinación de los amonios 5 gramos. Las extracciones se realizan en solución saturada de sulfato cálcico para los nitratos y en cloruro potásico 1M para los amonios. Una vez realizada la extracción de los nitratos, se mide mediante la segunda derivada en el espectrofotómetro UV el sobrenadante y, se toma nota del valor a 227nm. Este valor se introduce en una recta patrón y nos permite conocer la concentración de nitratos de la muestra. Para la determinación del amonio, una vez hecha la extracción, se recoge 1 ml de la muestra y se incuba durante 45 minutos con citrato trisódico, agua destilada, sal sódica tetrahidrato del 2-fenil fenolato, nitroprusiato sódico, e hipoclorito tamponado. Transcurrido ese tiempo se mide en el espectrofotómetro UV a 660 nm. De igual forma que para los nitratos, el valor resultante hay que pasarlo por una recta patrón para conocer la concentración de amonio de la muestra. Mediante el procedimiento anteriormente descrito se determinó el contenido total de Nitrógeno inicial (previo al inicio de campaña), posteriormente a recolección se realizó el mismo muestreo obteniendo el valor del Nfinal (post recolección) para analizar el consumo de nitrógeno por el cultivo a lo largo de la campaña. En la segunda parcela comercial se hizo un seguimiento de la fertilización, con tres tratamientos: 1) fertilización según modelo Vegsyt ,2) fertilización tradicional agricultor y 3) subparcela con nitrógeno 0(no se aportó nitrógeno extra). Se realizó un muestreo inicial de tierra en 48 puntos georrefrenciados al igual que en la parcela 1 y se determinó el nitrógeno inicial presente en la parcela antes de inicio de campaña, además del contenido de Mg,K,Na,P, Ca, %Materia orgánic y % de arena, limo y arcilla. Se realizó muestreo foliar semanal en parcela comercial(fig.30) y posterior determinación del contenido de nitrato (NO3) en savia con el dispositivo portátil LAQUAtwin.

Proceso de extracción de savia peciolar y determinación del contenido de nitrato (NO3)con el dispositivo portátil Laquatwin

La realización del balance de nitrógeno requiere de la implementación en el modelo IRRIDESK los siguientes datos: nitrógeno inicial antes de inicio de campaña, fertilizante de fondo aplicado, especificando: tipo, volumen aplicado y fecha de aplicación.

Miembros participantes: Valme González, Eugenio Márquez, Jose María Vadillo, Manuela Lavado, Maria del Henar Prieto.

WP2: DESCUBRIMIENTO DE CONOCIMIENTO EN UNA COLECCIÓN DE ESCENARIOS DE MÚLTIPLES SITIOS

ACTIVIDAD:2.2. Análisis de la función de productividad del agua y nutrición

El objetivo de este apartado era desarrollar una curva de predicción de rendimiento en tiempo real con la relación entre FIPAR y la acumulación de biomasa. Dicha curva de acumulación de biomasa de tomate de industria se estimaría con el software Vegsyt-DSS , desarrollado y calibrado para tomate de industria en el proyecto RTI2018-095298. La curva obtenida se muestra en la figura adjunta.

Relación obtenida: Fipar-Producción de materia seca

Se fijaron 20 puntos más de los ya marcados como control y seguimiento, de 9 m² de superficie para el seguimiento de producción en la parcela comercial 1. Además, en ellos se ha realizado un seguimiento a lo largo de la campaña de la evolución del índice NDVI (Sentinel 2), valor con el que se obtenía información sobre el desarrollo del cultivo según etapa fenológica. Mediante los datos obtenidos, se ha buscado poder monitorizar la generación de biomasa del cultivo, sus extracciones y poder dar recomendaciones de fertilización. El objetivo es poder integrar toda esta información recogida, en IRRI_Desk.

Puntos de seguimiento de la producción, por sectores de manejo diferencial de riego en parcela comercial A b) Evolución NDVI por sector

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

El seguimiento de manchas contrastadas en campos heterogéneos se ha realizado en las dos parcelas comerciales A y B anteriormente descritas, pertenecientes a la finca Aldea del Conde en el municipio de Talavera la Real. En ambas parcelas se realizó previo a siembra un mapeo con el sensor Dualem 1S con la finalidad de determinar la conductividad eléctrica aparente del suelo, tanto superficial (30cm)como profunda(120cm) .Dicho parámetro sirvió para conocer la heterogeneidad de la parcela y poder establecer así los tres sectores de riego diferencial: sector gestionado por GREENFIELD(empresa agricultura de precisión), sector gestionado por IRRI_Desk y sector gestionado por el Agricultor. En ambas parcelas se realizó un muestreo de tierra a 30cm antes de campaña y al finalizar ésta y se midió el contenido de nitrógeno en suelo inicial y final. Procedimientos descritos y detallados en la actividad 1.5. En la parcela comercial B una vez analizada la CEa del suelo se establecieron tres tratamientos de fertilización o zonas de actuación: 1º fertilización según el agricultor, 2º fertilización según el modelo VEGSYT y 3º en la que la aplicación de nitrógeno fue N= 0. Se establecieron puntos de control en los tratamientos de cada parcela en los que se instalaron: 3 sondas de humedad, 1 sensor que media temperatura de cubierta: apogge S411 y un contador de agua. En las parcelas anteriormente descritas 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 Irri_Desk y en la parcela comercial b, se realizó el muestreo semanal de hojas midiendo el contenido de nitrógeno en savia mediante el dispositivo portátil LAQUATWIN(descrito en la actividad 1.6).

Mapa de conductividad eléctrica aparente del suelo obtenidos con el dispositivo DUALEM en las parcelas comerciales A y B, b) tratamientos de fertilización establecidos en campaña 2023 en la parcela comercial B

Miembros participantes: Valme González, Cristina Montesinos

ACTIVIDAD:3.4 y 3.5. Control del riego mediante variables simuladas y control autónomo a escala comercial

Esta actividad se llevó a cabo en la parcela lisimétrica de pesada de CICYTEX.Se determinó la conductividad eléctrica aparente del suelo con el sensor DULEM 1S y se dividió en tres zonas de manejo de riego la parcela: Lisímetro (T1: LIS), riego control (T2:RC), riego deficitario controlado (T3: RDC). Se fijaron los puntos de control y monitorización para la campaña. La gestión del riego en la parcela lisimétrica de pesada se realizó como se describe a continuación: en el tratamiento T2 y T3, se establecieron puntos de control para llevar a cabo el riego automático de precisión. En el tratamiento T1, donde se encuentra el lisímetro de pesada el aporte hídrico era 100% las necesidades hídricas del cultivo. Inicialmente en la plataforma Irri_DesK se introdujo un plan de campaña en el cual se indicaba que la cantidad aportada al cultivo debía ser 500 mm y se introdujeron los volúmenes máximos y mínimos de agua a aplicar durante todo el ciclo de cultivo(fig35b). Estos valores permiten que el usuario incorpore los límites de agua mínimos y máximos deseados, para que el sistema ajuste el riego en función de las condiciones específicas de cada punto de control en campo. En cada punto de control manejado por Irri_DesK se monitorizó el contenido de agua en el suelo con tres sondas de capacitancia Teros 10. Para caracterizar el bulbo húmedo en el entorno de influencia del gotero, se colocaron los tres sensores a 20 cm de profundidad y separados 10 cm del gotero en posición horizontal hacia la cama. Los volúmenes de riego se registraron diariamente mediante medidores digitales de agua instalados en cada tratamiento de riego. Además, se instaló en cada punto de control un sensor térmico apogee SI411. En la Tabla1 se refleja la cantidad de agua finalmente aplicada a cada uno de los tratamientos de riego en la campaña de riego 2023. La cantidad de agua aplicada por Irri_DesK (tratamiento T2 y T3) fue menor que en el tratamiento T1 e inferior a 500 mm, que era el límite máximo establecido inicialmente en el plan de campaña, lo que indica que el sistema respondió de forma satisfactoria a la imposición previa establecida, permitiendo los sensores instalados en los puntos de control ajustar las dosis de agua por debajo del límite máximo establecido inicialmente en el plan de campaña. En el caso del tratamiento donde no existió ningún tipo de restricciones de agua, la cantidad de agua aplicada por el tratamiento T1 fue 586 mm, un 32% superior al T2(400mm) y de un 48% en el caso de T3(304mm). La tabla muestra la producción comercial en cada uno de los tratamientos del ensayo. Todos los tratamientos se cosecharon con un porcentaje de frutos rojos entorno al 90%. Se observa que la producción en el tratamiento T1 es aproximadamente 135 toneladas por hectárea (T/ha) muy superior al tratamiento T2 y T3, esto puede ser debido a que en la zona donde se encuentra ubicada el tratamiento T1 es donde mayor contenido en arcilla tiene unido a que se aplicó mayor contenido de agua que en el resto de los tratamientos. Se observa que en todo caso los tratamientos T2 y T3 mantienen una producción media superior a la media de la zona.

Tabla 1 Producción total de tomate (Tn) parcela lisimétrica drenaje , calidad (ºBrix) y volumen de agua aportado en campaña.

La gestión del riego en la parcela lisimétrica de drenaje se realizó como se describe a continuación: 4 tratamientos con 4 subparcelas cada una: 1) Riego deficitario controlado, 2) Riego control 3) Ciclos de secado y 4) Modelo de fertilización Vegsyt. En los lisímetros de drenaje había instalados multisensores drill and drop, conectados a una Campbell Scientific con la que se seguía la dinámica de agua en el suelo. Los dos tratamientos primeros eran controlados por IRRI_DESK. Lo que se observó es q la diferencia de producción tanto en los ciclos de secado como en el riego deficitario controlado no supuso un descenso sustancial de la producción. (Tabla 2)

Tabla 2Producción total de tomate (Tn) parcela lisimétrica drenaje , calidad (ºBrix) y volumen de agua aportado en campaña.

Miembros participantes: Eugenio Márquez, Cristina Montesinos

WP3: PRUEBAS DE CAMPO

ACTIVIDAD:4.2. y 4.3. Evaluación del ajuste con las pruebas de campo

Los ensayos se realizaron en una finca de las Vegas Bajas del Guadiana, analizando imágenes SENTINEL-2 y tres vuelos con cámaras multiespectral y térmica. Se estudiaron Parámetros biofísicos como el desarrollo de la cubierta y el dosel, la actividad fotosintética y la temperatura del cultivo. En el vuelo del 29/05/2023 predominaron valores NDVI de 0.70–0.80, indicando un estado inicial del cultivo con cobertura homogénea y saludable. El 26/06/2023 aumentaron los valores altos (0.75–0.85), reflejando un desarrollo vigoroso, aunque aparecieron zonas con menor actividad que sugerían estrés localizado. En el vuelo del 05/07/2023, aunque se mantuvieron valores altos, surgieron más áreas con NDVI reducido (0.60–0.75), señalando un incremento del estrés moderado a severo. Las zonas más afectadas se localizaron en el suroeste y el borde este de la parcela. La evolución observada indica una ligera disminución de la actividad fotosintética respecto al vuelo anterior. La combinación de datos sugiere el inicio de la senescencia natural del cultivo. También podrían existir problemas puntuales de riego, nutrición, enfermedades o compactación del suelo. En conjunto, la monitorización permitió detectar la variabilidad espacial del estado del cultivo a lo largo del ciclo.

a) NDVI absoluto 29/05/2023, b) NDVI absoluto 26/06/2023, c) NDVI absoluto 5/07/2023

Los mapas térmicos del vuelo del 29/05/2023 mostraron un gradiente claro, con temperaturas altas en la zona oeste que indican estrés térmico, mientras que el centro y este presentaron valores frescos favorables para el tomate. Estas diferencias podrían deberse a variaciones en cobertura vegetal, disponibilidad de agua o topografía. En el vuelo del 26/06/2023 predominan temperaturas de 30–35 °C en casi toda la parcela, asociadas a una buena cobertura vegetal y un cultivo en fase III con aproximadamente 80% de suelo cubierto. Aparecieron puntos aislados de 45–55 °C que podrían revelar estrés hídrico o menor cobertura. El vuelo del 05/07/2023 mostró temperaturas mayoritariamente entre 25–35 °C, indicando baja presencia de áreas con estrés térmico. Este patrón sugiere que la cobertura vegetal se volvió más densa y eficiente conforme avanzó el ciclo del cultivo. La reducción del estrés térmico hacia julio apunta a un adecuado desarrollo vegetativo y un riego efectivo. Las zonas que superan los 40 °C podrían indicar problemas de riego, enfermedades o compactación del suelo. La temperatura de cubierta se confirma como un indicador indirecto del vigor y de la actividad transpiratoria del cultivo. En conjunto, los vuelos proporcionaron información clave para evaluar el estado del cultivo y detectar zonas problemáticas en cada etapa fenológica.

a) Temperatura absoluta de cubierta de cultivo 29/05/2023, b) Temperatura absoluta de cubierta de cultivo 26/06/2023 c) Temperatura absoluta de cubierta de cultivo 5/07/2023

Esta actividad se llevó a cabo en la parcela lisimétrica de drenaje de CICYTEX: parcela de tomate de industria(Lycopersicum esculentum Mill) de la variedad H1015 situada en la finca experimental La Orden ,Guadajira(Badajoz) perteneciente al Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Junta de Extremadura(CICYTEX) fue trasplantada el 15 de mayo de 2023 . Parcela compuesta por 16 subparcelas elementales de 81m², en la que se establecieron manejos de riego diferenciales:4 subparcelas con manejo de riego al 100% ETc(Irri_Desk), 4 con riego deficitario controlado(Irri_DEsk), 4 con ciclo de secado y 4 con Vegsyt(modelo fertilización). En la citada parcela, de las 16 subparcelas , 12 contaban con lisímetros de drenaje. En ellos se establecieron puntos control en los que se instalaron : un multisensor capacitivo drill and droll(SENTEK)(60cm de longitud ,6 sensores y 10cm de distancia entre sensores)en cada lisímetro , un sensor térmico apogee SI411 y como complemento al seguimiento de la evolución de la cobertura vegetal del cultivo a lo largo de toda la campaña se instalaron dos sensores de medición de suelo sombreado en continuo: ARABLE MARK2, en la parcela. Se instaló un contador general para el registro de agua en la parcela .

a)Parcela lisimétrica de drenaje (CICYTEX):4 subparcelas CS(ciclo secado),4 subparcelas RDC(riego deficitario controlado,,4 subparcelads RC(riego control),4 subparcelas vs(VEGSYT). b)Lisimetro drenaje e instalación del multisensor dril land droll en parcela lisimétrica

En dicha se establecieron cuatro estrategias de riego, entre ellas los ciclos de secado, compuestos por cuatro subparcelas sometidas a supresiones de riego en dos momentos: 18/07/2023 y 08/08/2023. Estos ciclos consistieron en suspender el riego durante varios días para generar un estrés hídrico leve y posteriormente rehidratar el cultivo al reanudar el riego. El objetivo fue evaluar la respuesta del tomate mediante parámetros como potencial hídrico de hoja, conductancia estomática, temperatura de cubierta y humedad del suelo. El potencial hídrico de hoja mostró valores más negativos tras el primer corte (-1.30 cerca del 1/08) y volvió a aumentar tras reanudar el riego. Tras el segundo corte, los valores descendieron nuevamente (≈-0.90 entre el 11–12/08), reflejando menor disponibilidad de agua. Las mediciones de conductancia estomática, realizadas con un porómetro, indican estrés hídrico en los días 1/08 y 11/08. La supresión del riego provocó el descenso de la conductancia estomática al cerrarse los estomas para evitar la pérdida de agua. En condiciones adecuadas de humedad, los estomas permanecen más abiertos, lo que eleva la conductancia. Los valores mínimos obtenidos fueron 271,66 mmol m⁻² s⁻¹ (1/08) y 335,77 mmol m⁻² s⁻¹ (11/08). Tras la rehidratación, estos valores aumentaron nuevamente. La conductancia estomática se confirma como un indicador clave del equilibrio entre fotosíntesis y conservación de agua. La temperatura de cubierta medida con el sensor Apogee SI411 detectó los aumentos térmicos asociados al estrés por falta de riego. Los sensores DRILL & DROP registraron la disminución de humedad del suelo, especialmente en 15, 25 y 35 cm, profundidades efectivas del sistema radicular. El estrés hídrico moderado se manifestó tanto en la fisiología del cultivo como en la variación ambiental de temperatura y humedad. La respuesta de la planta incluyó cierre estomático y disminución de transpiración. Los datos muestran que estos ciclos de secado no comprometieron de manera sustancial la producción final. Las subparcelas sometidas a secado presentaron solo un 13% menos de rendimiento frente al riego control. El riego control obtuvo 8.68 Tn y el riego deficitario controlado 7.21 Tn. Los cortes de riego aplicados en momentos específicos resultan viables en el tomate de industria. Estos resultados confirman que un estrés hídrico leve y controlado puede aplicarse sin grandes pérdidas productivas.

A)Promedio de conductancia estomática en ciclo de secado B) Temperatura de cubierta del cultivo medida con el sensor APOGEE SI411

Producción obtenida en parcela lisimétrica de drenaje. RC (riego control), RDC (riego deficitario controlado), CS (ciclo de secado

En la parcela comercial A de la finca Aldea del Conde, se llevó a cabo un control del riego utilizando el sistema Irri_Desk. En la siguiente tabla se presentan los datos finales de agua aplicada a lo largo de la campaña en dicha parcela. Se observa que en el sector de riego gestionado por el Agricultor se aplicaron 559 mm de agua, en el sector Greenfield(Empresa de agricultura de precisión que gestionó el riego según la plataforma smart4crops) se aplicaron 487 mm y en el sector gestionado por Irri_Desk se aplicaron 412 mm. Esto representa un ahorro del 26% de agua en comparación con el volumen aplicado en el sector del Agricultor. En la parcela se instalaron tres sensores de humedad, un sensor de temperatura de cubierta y se midieron quincenalmente los potenciales hídricos de las hojas, así como el suelo sombreado Así, toda la información recogida se introdujo en el modelo de Irri_Desk, el cual ajustó la dosis diaria de agua a aplicar. La producción (kg/ha) obtenida con la gestión de riego mediante Irri_Desk fue muy similar a la obtenida por el Agricultor, habiendo utilizado un 26% menos de agua. Sin embargo, la calidad del tomate obtenido fue superior. Se puede decir que los grados Brix representan el contenido de azúcar soluble en un líquido, y en el caso de los tomates, un mayor grado Brix indica un tomate más dulce y, generalmente, de mejor calidad. Así económicamente, los grados Brix son una medida importante para la recepción de tomates en la industria afectando directamente la calidad del producto final y la economía tanto para procesadores como para agricultores. Los tomates con mayor grado Brix tienen menos contenido de agua relativa, lo que significa que se necesita menos procesamiento para concentrar los sólidos solubles. Esto puede resultar en menores costos de procesamiento, ya que hay menos necesidad de evaporación y reducción de volumen. La producción de tomates con mayor grado Brix pueden obtener precios más altos, esto compensa los costes adicionales de cultivo, con el uso de riego controlado.

a)Parcela comercial b) producción total (Kg/ha) y y volumen de agua aportado por zona en campaña 2023

En la figura adjunta se puede observar como la calidad obtenida en los tomates recogidos en la parte de IRRI_Desk presentan una concentración de °BRIX (5.42) superior a la obtenida en la parte del agricultor (5.15) de la que se obtuvo una producción muy ligeramente superior. Siendo este incremento debido al menor aporte de agua. El otro sector de riego Greenfiel obtuvo mejor calidad (5.53) pero con una producción muy por debajo de los resultados de las otras dos zonas de gestión de riego. En cuanto al ph, no se aprecian diferencias

a)Producción (Kg/ha) obtenida por sector de riego b) °Brix y ph obtenido de la producción recogida

Así se puede decir respecto a la Producción Total y Agua Aplicada: AGRI tiene la mayor producción total con 148,596.74 kg/ha, lo que también coincide con la mayor cantidad de agua aplicada (559 mm). Irri_DesK presenta una producción relativamente alta de 140,058.15 kg/ha, pero con una menor cantidad de agua aplicada (413 mm) y GF tiene la producción más baja (106,954.81 kg/ha) y una cantidad de agua aplicada (487 mm) intermedia. Respecto a la eficiencia hídrica :Irri_DesK parece ser el más eficiente en términos de producción por milímetro de agua aplicado, ya que logra una producción alta con menos agua. AGRI aunque tiene la mayor producción, requiere significativamente más agua, lo que sugiere una menor eficiencia hídrica en comparación con Irri_DesK y GF tiene tanto la menor producción como un consumo intermedio de agua, lo que indica una eficiencia hídrica inferior. En cuanto al balance entre Producción y Consumo de Agua: AGRI parece priorizar la maximización de la producción, lo cual podría ser adecuado en situaciones donde el agua no es un recurso limitado. Irri_DesK podría ser la mejor opción en áreas con disponibilidad limitada de agua, ya que logra una producción casi tan alta como AGRI, pero con un uso de agua considerablemente menor. GF podría necesitar una revisión de su método o técnica para mejorar tanto en producción como en eficiencia hídrica.

Miembros participantes: Carlos Campillo, Cristina Montesinos

Transferencia

Organización de jornadas

Publicaciones

Participación en Jornadas y congresos

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Financiación