VEGSYSTUP
Resumen
La producción hortícola intensiva está asociada a pérdidas por lixiviación de nitrógeno (N) como consecuencia de una baja eficiencia de la fertilización nitrogenada a los cultivos que, junto con un exceso de riego causan la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales. En este sentido, ajustar la cantidad requerida de este elemento mineral esencial a lo largo del ciclo de cultivo es crucial tanto para garantizar la productividad y calidad en los frutos, como para prevenir la contaminación al medio ambiente por nitratos. Los sistemas de apoyo a la decisión (DSS) basados en modelos de simulación que proporcionan recomendaciones de riego y fertilización de N son una potente herramienta para el cálculo de las necesidades hídricas y nutricionales de los cultivos. VegSyst-DSS, basado en el modelo VegSyst destinado en su origen a cultivos de invernadero y adaptado posteriormente a cultivos al aire libre, tiene como objetivo proporcionar a los técnicos y agricultores recomendaciones diarias de riego y fertilización de N en cultivos al aire libre entre los que se incluye el tomate y el pimiento de industria. La aceptación del funcionamiento del modelo requiere dos fases: la primera basada en un ajuste y la validación del modelo VegSyst en parcelas experimentales y, otra segunda que comprende la ratificación en parcelas comerciales. En este trabajo se presenta la evaluación y valorización de la programación del abonado nitrogenado en distintas parcelas comerciales de tomate y de pimiento de industria a través de la simulación de VegSyst-DSS, frente a la estrategia de fertilización nitrogenada empleada por los productores. Aunque la aplicación de N en las distintas parcelas comerciales de tomate y pimiento de industria se mantuvo por debajo de la aplicación máxima permitida en Zonas Vulnerables por la contaminación de nitratos (200 UF), en todos los casos la simulación propuesta por el modelo VegSyst-DSS recomendó 60 UF de N menos de la empleada por los agricultores. El objetivo de este trabajo es realizar una prueba de concepto del sistema VegSyst-DSS suite desarrollado en el proyecto RTI2018-095298, en los cultivos de tomate y pimiento de industria al aire libre, calculándose los coeficientes de calibración para estas especies, a fin de realizar una valorización del DSS como herramienta para la gestión del riego y fertilización en explotaciones hortícolas al aire libre para facilitar un mejor uso del agua de riego y la fertilización nitrogenada en regadío e incrementar la base de datos de cultivos con la que cuenta el sistema. En este proyecto se realizaron ensayos durante dos años. En el año 2022 se instauraron en la finca experimental de La Orden y en el año 2023 se llevaron a cabo en fincas colaboradoras.
Investigador responsable
Carlos Campillo Torres
Equipo de trabajo
Maria del Henar Prieto Losada
Valme González García
Eugenio Márquez Rámirez
Jose María Vadillo Hurtado (Personal contratado)
Marta Rosario Ramírez (Personal Contratado)
Jacinto Crisostomo Miranda (Personal Contratado)
Objetivo principal
Objetivo general de esta prueba de concepto es la puesta a punto del sistema VegSystDSS para su aplicación en parcelas comerciales en cultivos hortícolas al aire libre como una herramienta accesible a agricultores y técnicos que facilite un mejor uso del agua de riego y de la fertilización nitrogenada en los regadíos Objetivos específicos
OS1. Evaluación y valorización de la aplicación del sistema VegSyst-DSS para la programación estacional del riego y abonado nitrogenado en parcelas comerciales de tomate de industria, pimiento de industria y brócoli al aire libre.
OS2. Identificación de las debilidades y fortalezas en comparación con las prácticas habituales.
OS3. Incorporar técnicas de evaluación rápida del estado nutricional e hídrico para el seguimiento y corrección de programaciones de riego y abonado
OS4. Proponer estrategias para considerar la variabilidad espacial de las parcelas en la toma de decisiones del VegSyst-DSS
OS5. Identificar los parámetros necesarios para la adaptación del VegSys-DSS a la nueva normativa del RD de fertilización, para que se considere uno de los sistemas de referencia para cumplir los requisitos del Rela Decreto de nutrición sostenible.
OS6. Mejorar los aspectos que faciliten la adopción, incluyendo la formación de los técnicos y agricultores para la adopción de técnicas que mejoren la eficiencia en el uso del agua y el nitrógeno en cultivos hortícolas. .
Principales resultados
Actividad 1.1. Recopilación de la información previa de las parcelas, prácticas culturales y sistema de seguimiento y supervisión de la marcha de los cultivos. Durante el desarrollo del proyecto se han tomado datos tanto de empresas lideres en los cultivos de tomate de industria como es CONESA y de pimiento y brocolí como es MONLIZ, se han mantenido diferentes reuniones con los técnicos de ambas empresas para conocer sus impresiones sobre el modelo, las posibilidades de mejora y de adaptación a las situaciones especificas de cada cultivo y explotaciones. Se han obtenido datos de diferentes explotaciones en relación con el abonado nitrogenado y riego aplicado y relación con la producción obtenida. Estos datos han sido comparados con las producciones obtenidas y el desarrollo del cultivo en cada una de las parcelas con el análisis del índice NDVI. Además, el sistema ha sido probado en las parcelas pertenecientes a agricultores del programa de jóvenes agricultores como formación para un manejo más eficiente de la fertilización en el cultivo del tomate de industria.
Actividad 1.2. Formación de los técnicos supervisores para el uso del Vegsyst DSS y para el uso de los métodos rápidos de análisis hídrico y nutricional Actividad 1.3. Caracterización de las parcelas y establecimiento de las zonas representativas. Los técnicos de CONESA y MONLIZ ha participado activamente en la toma de datos con sensores de medida de estado hídrico y nutricional tanto en el cultivo de tomate como en el caso del cultivo de pimiento. Se ha procedido a una formación inicial en la utilización de sensor de refectancia Apogee 710, con el objetivo de determinar las deficiencias de nitrógeno. Para la toma de datos se realizó un análisis de la textura de suelo existente en la parcela para localizar los puntos iniciales de muestreo buscando las diferencias en estado nutricional en función de las diferencias o variabilidad espacial encontrada en la finca. Esta variabilidad espacial fue determinada con la medida masiva de sensor de conductividad eléctrica de suelo (CEA) a dos profundidades; Superficial (0-50 cm) y profunda (0-150 cm) el pase del sensor por las parcelas de evaluación fue realizado por la empresa Greenfield además se realizó un seguimiento del cultivo con imágenes térmicas y multiespectrales realizadas con drone. El desarrollo de cultivo se caracterizó en las diferentes zonas con imágenes satelitales sentinel 2. Para el seguimiento del estado hídrico del cultivo se instalaron sensores de medida continua de humedad en el suelo y se realizó la medida de potencial hídrico en los puntos seleccionados como control con una Cámara de presión portátil PUMP-UP.
Actividad 1.4. Evaluación del Sistema VegSyst-DSS en parcelas comerciales de tomate de industria
Durante la campaña 2022 se evaluó el sistema Vegsyst-DSS en 2 parcelas comerciales y 2023 se evaluaron 13 parcelas comerciales en tomate de industria.
Los datos obtenidos en los ensayos de sistema Vegsyst-DSS indica una menor aplicación de fertilizantes en las primeras fases del cultivo debido a una menor demanda de nitrógeno por la poca biomasa generada que al inicio. El agricultor aplica grandes cantidades de fertilizantes al inicio del ciclo cuando el cultivo no es capaz todavía de absorber esos nutrientes.
En el rendimiento obtenido en los ensayos en tomate se demuestra que no se consigue mayor rendimiento por aportar más Nitrógeno una vez cubiertas las necesidades del cultivo. En los tratamientos con abonado convencional se consiguen rendimientos similares a los abonados con las recomendaciones del modelo. Con lo que en la validación del modelo para el cultivo de tomate al aire libre comprobamos que con una reducción de un 30% en las unidades de Nitrógeno conseguimos producciones similares.
En el ensayo de tomate en el año 2023 en el tratamiento N2 que se abonó según el sistema VegSyst-DSS con 200 UF de Nitrógeno se consiguió una producción de 155 t. ha-1, prácticamente la misma producción que en el tratamiento N1 con 159 t. ha-1 que se abonó según un plan de abonado convencional con 346 UF de Nitrógeno, superando la dosis de abonado nitrogenado al recomendado por el modelo en 146 UF de Nitrógeno.
En los ensayos realizados en el año 2024 en tomate, las Unidades Fertilizantes (UF) de nitrógeno estimadas por el modelo indicaron una reducción de 62,86 UF en comparación con las aplicadas con el plan de abonado de los agricultores en las diferentes parcelas comerciales de tomate. Consiguiéndose producciones similares en los dos tratamientos, con y sin reducción de Nitrógeno. No se observó ninguna relación entre la producción y la cantidad de Nitrógeno aplicada.
En el tratamiento Vegsyst-DSS en tomate en el año 2024 se llevó a cabo una gestión según las recomendaciones del sistema tomando como dato la media de los 13 ensayos, se aplicaron 127,02 UF de Nitrógeno y en el tratamiento Agricultor en tomate se aplicaron 189,88 UF de Nitrógeno, y además se llevó una gestión tradicional del riego. Esto significa una reducción de 62,86 UF de Nitrógeno que supone un 32,74 % menos de Nitrógeno. Por tanto, el sistema recomendó un 67,26% de las aplicación convencional, sin generar diferencias de producción entre los tratamientos siendo, siendo esta 101,75 t.ha-1
Actividad 1.5. Evaluación del Sistema VegSyst-DSS en parcelas comerciales de pimiento de industria. En el rendimiento obtenido en los ensayos en pimiento se demuestra que no se consigue mayor rendimiento por aportar más Nitrógeno una vez cubiertas las necesidades del cultivo. En los tratamientos con abonado convencional se consiguen rendimientos similares a los abonados con las recomendaciones del modelo. Con lo que en la validación del modelo para el cultivo de pimiento al aire libre comprobamos que con una reducción de un 30% en las unidades de Nitrógeno conseguimos producciones similares. El ensayo de pimiento en el año 2023 el tratamiento N2 se abonó según el sistema VegSyst-DSS con 200 UF de Nitrógeno se consiguió una producción de 78 t.ha-1, superando en 3 toneladas al tratamiento N1 que se abonó según un plan de abonado convencional con 317 UF de Nitrógeno, con una dosis de abonado superior la recomendado por el sistema en 117 UF de Nitrógeno. En las parcelas de pimiento en 2023 la recomendación del sistema fue superior a la fertilización nitrogenada que utiliza en agricultor en práctica habitual. En estos ensayos tomando como media de los tres ensayos el modelo recomendó 38,93 UF de Nitrógeno más que el plan de abonado del agricultor con 206,84 UF de Nitrógeno. Los agricultores al recibir recomendaciones de Nitrógeno más bajas de lo habitual fueron reacios a ponerlas en práctica por temor de sufrir mermas de producción. La producción final del ensayo fue de 31,10 t.ha-1 En la forma de aplicación el fertilizante nitrogenado la diferencia más notable entre un abonado convencional y el modelo, es que en el modelo hasta el día 25 ddt no proporciona la primera recomendación de aplicación de abonado nitrogenado y se mantiene hasta el día 120 ddt y el abonado convencional empieza el día del trasplante y sobre mitad de ciclo, 70 ddt empieza a reducir el aporte de Nitrógeno.. Es destacable que los cultivos hortícolas al aire libre, como el tomate y el pimiento, abonados según las recomendaciones del sistema se mantienen en mejores condiciones nutricionales más tiempo que los abonados de forma convencional, con lo cual no se agostan tan pronto. Esto es un factor muy importante de cara a la recolección mecanizada que descuadra que unas plantaciones maduren antes o después de lo esperado en función del momento y la forma en que se aplique la fertilización nitrogenada. El modelo, basado en los parámetros iniciales que introducimos al cargar la parcela, genera una recomendación. En algunos casos, como en los ensayos de pimiento de 2024, esta recomendación es mayor que la dosis que el agricultor suele aplicar. Sin embargo, esto no significa que esa sea la práctica común, ya que, generalmente, ocurre lo contrario: la aplicación del agricultor tiende a ser superior a la recomendada por el sistema.
Actividad 1.6. Evaluación del Sistema VegSyst-DSS en parcelas comerciales de brócoli ssdd
Actividad 2.1. Incorporar técnicas de evaluación rápida del estado nutricional e hídrico para el seguimiento y corrección de programaciones de riego y abonado. Actividad 2.2. Identificación de las ventajas y dificultades aplicación sistema Los técnicos de las empresas CONESA y MONLIZ responsables de cada uno de los campos de demostración como se ha comentado anteriormente realizaron medidas de estado hídrico y nutricional según los protocolos diseñados en la actividad 1.2. Los datos obtenidos en cada uno de los puntos de control fueron enviados semanal ente a los técnicos de CICYTEX encargados de la gestión del modelo para la interpretación de los datos y posibles ajustes en los datos de recomendaciones semanales realizadas por el modelo. Estos datos han permitido principalmente evaluar el mínimo de contenido de nitrógeno en el suelo que el sistema considera para volver a recomendar fertilización para rellenar el perfil del suelo. Estos datos han permitido ajustar este parámetro, principalmente en el punto de nitrógeno inicial en las primeras fases de cultivo donde la raíz es pequeña y se considera un contenido inicial muy pequeño dando lugar a fertilizaciones muy tempranas este parámetro fue modificado para que el nitrógeno inicial fuera contemplado al máximo de desarrollo de la raíz. Con respecto a las medidas de estado hídrico y de los sensores de humedad permitieron el ajuste de las dosis de riego de igual forma que en la fertilización para evitar situaciones de secado excesivo del suelo ajustando mejor los periodos entre riegos. Además, se evaluaron nuevos sensores para la determinación del nivel de NPK en suelo con tecnología de bajo costes LORAWAN. Para ello se estableció en primer lugar un ensayo en maceta con pimiento y tomate con diferentes niveles de N, P y K (0, 50, 100 y 150%) evaluándose los datos obtenidos por los sensores en ambos cultivos. Los datos obtenidos indican una fuerte relación más debida a las diferencias de humedad en el suelo que por el contenido de NPK en el suelo, además estos sensores se probaron en tomate y pimiento en parcela comercial.
Actividad 2.3. Analizar como considerar la variabilidad espacial de las parcelas en la toma de decisiones del Vegsyst-DSS Con los mapas de variabilidad espacial obtenidos en la actividad 1.2 se realizó un seguimiento inicial. Además de las medidas se tomaron 47 muestras de suelo a 20 cm al inicio y final del cultivo para caracterizar el contenido inicial y final de diferentes parámetros fisicoquímicos entre ellos el de Nitrógeno y la textura de suelo estois datos permtireron realizar mediante estudio geoestadistico de kriging mapas de distribución de nitrogeno inicial y final en el cultivo. Para selección de los puntos de muestreo se realizó un muestreo por rejilla utilizando la plataforma Auravant ®. El análisis del balance de nitrógeno obtenido en las diferentes zonas de la parcela indica que las necesidades de cobertera son negativas en muchas zonas y no mayores de 25 Kg/Ha en las zonas con mayores necesidades. El Nitrógeno inicial del suelo previo a la aplicación de abono de fondo indica que ya existe en gran parte de la parcela un 50% de las extracciones de cultivo (calculadas a partir de los estudios de Prieto et al, 2014) utilizando una imagen de desarrollo vegetativo (NDVI) de años anteriores para la estimación de las extracciones de cultivo. Al final de la campaña los datos obtenidos en los análisis muestran que casi un 20% de las aportaciones no son consumidas por el cultivo.
Actividad 2.4. Evaluar los cambios necesarios para la adaptación de modelo VegsystDSS al nuevo RD. Se ha mantenido reuniones en relación a la posibilidad de que este modelo fuera parte de los sistemas recomendados para realizar el balance de nitrógeno indicado en el RD. Para ello se organizó un foro con técnicos de campo, empresas de gestión de abonado y riego y desarrolladores de las aplicaciones REDAFEX (desarrollado por CTAEX para la junta de Extremadura), este sistema utiliza datos de nitrógeno inicial del suelo y estimaciones de consumo en función de una producción esperada, además incluye sistemas de DRIS para análisis foliares). Otro de los sistemas analizados en esta reunión fue FERTILICALC desarrollado por la universidad de Córdoba por el profesor Villalobos que presento el modelo. Este modelo ha sido considerado por el Ministerio para ser la base de las recomendaciones del RD, sin embargo, ambos modelos presentados son principalmente calculadoras de fertilización y no incluyen modelos de ajuste en tiempo real como es el caso de VEGSYSTDSS, sin embargo, a este le falta tener un gran numero de cultivos como tienen los otros sistemas. Esta es una debilidad que se ha evaluado durante el ultimo año del proyecto con la posibilidad de incorporar nuevos cultivos, aunque sea utilizando datos de curva critica a partir de bibliografía. Indicando que no esta calibrado el cultivo.
Actividad 3.1. Formación de técnicos, agricultores y empresas de servicio para el uso del modelo Vegsyst-DSS. Actividad 3.2. Acciones de transferencia presentación de resultados prueba concepto Durante el proyecto se realizaron diferentes reuniones con técnicos de asesoramiento al abonado como la empresa AbonaGlobal, técnicos de empresas de producción CONESA, AGRAZ y MONLIZ, y empresas de servicios como GREENFIELD, RIEGOS MONTERO, AQUAGREEN y TEPRO e investigadores relacionados con la fertilización de la Universidad de Córdoba y CTAEX. Se realizarón dos talleres de manejo de VegsystDSS en una de las ferias agroganaderas más importantes a nivel nacional como es AGROEXPO. Además se realizaron unas jornadas finales del proyecto en dos sesiones una en vegas Bajas y otra en Vegas Altas para facilitar la asistencia de los usuarios.
Actividad 3.3. Mantenimiento y estabilización del modelo Vegsyst-DSS. Durante el proyecto se ha visto realmente la situación en la que estaba el modelo. El modelo estaba desarrollado por una empresa privada HISPATEC la cual tenia el modelo desplegado en su servidor WEB, esto provocó que las mejoras a realizar tuvieran que ser realizadas por los técnicos de la empresa. Se tuvieron que hacer algunas modificaciones importantes sobre todo a la hora de poder introducir las dosis de abonado y riego en una fecha diferente a la actual, además problemas con la base de datos de las estaciones agrometeorológicas y algunos parámetros de calculo que necesitaron su corrección tuvieron que ser realizados durante el desarrollo del proyecto. Se solicitó que la empresa HISPÂTEC un servicio para los cambios necesarios y para poder trasladar el sistema vegsystDSS de su servidor a un nuevo servidor alquilado por CICYTEX para poder alojar el modelo. Ya que la estructura y necesidades del modelo como estaba desarrollado impedían poder ponerlo en un servidor de la Junta de Extremadura. Parte del modelo en su versión de tiempo real necesitaba obtener los datos de la base de datos propiedad de HISPATEC a través de su servicio Margaret con el consiguiente coste de cuota para ello se necesitó el servicio de un informático para poder replicar esa base de datos y crearla dentro del nuevo servidor del modelo y eliminar esta dependencia. Además, se adquirió los nombres de dominio para el modelo. Actualmente el sistema funciona perfectamente y esta alojada en www.vegsystdss.es/web
Transferencia
Organización de jornadas
- Jornada de uso de VegsystDSS para la gestión de la fertilización nitrogenada en cultivos hortícolas.
Uso sostenible de la fertilización. Proyecto VegSystUP
Evaluación del modelo vegsyst-dss en explotaciones comerciales de tomate y pimiento
Publicaciones
-
Vadillo, J.M., Cerasola, V., Gonzalez, V. Prieto, M.H., Campillo, C.. (2025) Image-based production prediction analysis and monitoring of processing tomato vegetative development. Acta Horticulturae (In Press).
-
Vadillo, J.M., Campillo, C, Giménez, C., González, V., Prieto, M.H. (2025). Adaptation of the VegSyst model to outdoor conditions for sweet pepper. Acta Horticulturae (In Press).
-
José María Vadillo, Eugenio Márquez, Valme González García, Carlos M. Campillo Torres. 2024. Sistema VegSyst-DSS suite para la gestión eficiente del fertirriego nitrogenado. Vida Rural nº 559 24-28 pp
-
José María Vadillo, Francisco Huertas, María Henar Prieto Losada, Carlos M. Campillo Torres, Carmen Giménez Padilla, Marisa Gallardo, Elisa Suárez. 2022. Los sistemas de apoyo a la toma de decisiones para el manejo de cultivos hortícolas. Vida rural nº 515 30-35 pp.
-
Eugenio Márquez, José María Vadillo, Valme González García, María Belén Peña, María Henar Prieto Losada, Carlos M. Campillo Torres. 2023. Diferentes estrategias de fertilización nitrogenada en tomate de industria. Vida rural nº 532 40-45 pp.
-
Mercedes Romero Gámez, José María Vadillo, Elisa M. Suárez Rey. 2023. La huella de carbono del cultivo de pimiento. Vida rural nº 532 46-50 pp
Participación en Jornadas y congresos
Financiación
