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Ing. Guy Sela
Tecnologías innovadoras aplicadas para la gestión eficiente del riego y fertiriego
Algunos hechos sobre el agua
La demanda global de agua está aumentando drásticamente.
1 de cada 9 personas no tiene acceso al agua potable.
Son alrededor de 800 millones personas sin acceso al agua potable.
El cambio de clima empeora la situación.
El impacto de agua de mala calidad
• En 2018, murieron 200 personas, cada hora, como resultado directo de contaminación de agua.
• Según un informe de la ONU - 2.000 hectáreas de cultivo se arruinan diariamente debido a la degradación por sales.
• US $27,3 mil millones se perdieron debido a la pérdida de producción de cultivos.
Los usos del agua
Mundo Países desarrollados Países en desarrollo
Agricultura 70 30 82
Industria 22 59 10
Doméstico 8 11 8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
%
Distribución del uso de agua
El crisis de agua en Israel
Desde 1986 Israel implemento un recorte en las asignaciones del agua para la agricultura.
El recorte llego hasta un 75% para ciertos cultivos. El nivel de agua en el recurso más importante de agua en
Israel – Lago Kinneret
Salinidad el agua en el
Kinneret
Agua “Reclamada” enIsrael
• Unos 2.1 mil millones metros cúbicos de agua por año son aguas tratadas
• Aguas residuales recicladas
• Agua desalinizada
• Un 31% del agua para riego son aguas residuales tratadas
• Israel recicla un 75% de los aguas residuales – la mayor tasa en el mundo.
• 60-80% del agua municipal es agua desalinizada
Ventajas y desventajas del uso de aguas residuales
tartadas
Ventajas:
• Minimiza la polución del ambiente y de fuentes de agua naturales.
• Contiene nutrientes vegetales – p.ej. Nitrógeno, fósforo, potasio, boro, manganeso, zinc.
• Ahorra agua dulce.
Desventajas:
Disminución en la calidad de agua para riego
Posible disminución en el rendimiento
Agua dulceAguas residuales Parámetro
Ventajas y desventajas del uso
de agua desalinizada
Ventajas:
• Menor concentración de sales
• Mejora la calidad de las aguas residuales tratadas.
Desventajas:
• Falta de nutrientes esenciales
• Efectos en la salud humana
• Precio
Cl (mg/l)
El manejo de riego y fertilización está en las manos de los agricultores
El riego y la fertilización son dos prácticas principales que afectan el rendimiento de los cultivos
Nuevas tecnologías de riego y fertilización brindan la oportunidad de lograr mayor precisión y mayores rendimientos.
Nuevas oportunidades
• El fertiriego – ventajas y retos
• Sistemas avanzados de fertiriego
• Sensores de suelo
• Sensores de plantas
• Utilización de satélites y drones
• Inteligencia artificial
Fertirriego
La aplicación de fertilizantes a través del agua de riego.
• No es una nueva tecnología.
• Herramienta clave en la actual era de la agricultura de precisión.
¿Por qué fertirriego?
Riego por goteo – el agua y los fertilizantes se aplican directamente al sistema radicular de la planta.
¿Por qué fertirriego?
• El uso de riego por goteo ahorra entre el 30% y 60% de agua.
¿Por qué fertirriego?
Nutrición exacta.
Permite aplicar los nutrientes en el momento que el cultivo los necesita.
DDT
Ab
sorc
ión
¿Por qué fertirriego?
Minimiza pérdidas de nutrientes.
• La lixiviación y otras pérdidas
potenciales reducen la disponibilidad
de nutrientes.
• El nutriente más susceptible a pérdidas
por lixiviación - Nitrógeno en forma de
nitrato NO3-.
0
1
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9
10
N K P
Movilidad relativa de nutrientes en el suelo
Otros motivos para fraccionar la aplicación de nutrientes:• En caso de un evento inesperado que reduce el potencial del
rendimiento.
• Plagas/enfermedades
• Cambio en la demanda o en los precios del mercado
• El clima – lluvia, granizo, escarcha, sequilla
• Evitar daños por salinidad
Precisión en la aplicación de agua y nutrientes:
Sistemas avanzados de fertirriego
• Permiten controlar la CE y el pH
• Precisión en la aplicación de
nutrientes
• Muy eficiente para cultivos sin suelo o
en suelos arenosos.
Sistemas de fertigación controladaSistemas automatizados
Sistemas automatizados
• Permiten aplicar diferentes dosis de fertilizantes y agua a diferentes lotes, utilizando un solo sistema.
• Permiten una mayor precisión dentro del campo.
• El campo se puede dividir según el tipo de suelo, cultivos, etapas de crecimiento etc.
Retos
• Obstrucciones en el sistema de riego
• Solubilidad en fertilizantes
• Compatibilidad
• Las reacciones con elementos en el agua
• Requiere calibración frecuente
• Requiere mantenimiento y soporte
• Relativamente costoso
• Requiere conocimiento
Nuevas oportunidadesLa tecnología de agricultura de precisión brinda oportunidades para mejorar la eficiencia del riego y fertilización.
• Sensores de suelo
• Sensores de plantas
• Sensores del ambiente
• Detección remota – Satélites, drones, aviones
• Uso de Big Data y inteligencia artificial
Tipos de tecnologías
Sensores de suelo
Uso:Ayudan a tomar mejores decisiones de riego y fertilización:
• La cantidad adecuada de agua y fertilizantes
• El momento adecuado de aplicación
• Minimiza pérdida de agua por escorrentía, lixiviación
Tipos
Sensores volumétricos – miden el volumen total de
humedad en %.
Tensiómetros – miden la tensión del agua en el suelo
• El sensor de CropX mide la humedad del suelo, su temperaturey conductividad eléctrica a 3 profundidades.
• Ayuda en manejar el riego deficitario controlado
El principio El contenido volumétrico de agua es la relación entre el volumen de agua en el suelo y el volumen de suelo.
θ = Vagua / Vsólidos
Suelos con textura fina pueden retener más agua, pero solo una parte del agua es
disponible para la planta.
¿Por qué?
¿Cuál es la diferencia?
El agua es retenida en el suelo debido a las fuerzas capilares.
Los poros pequeños retienen el agua con mayor fuerza que los poros más grandes – los poros más grandes drenan primero.
Para absorber el agua – la planta debe superar las fuerzas de retención.
Los poros en suelos de textura fina son más pequeños.
Se determina el momento de riego según la tensión del agua en el suelo.
Se mide con tensiómetros.
Sensores de medición volumétrica - deben ser calibrados según el tipo específico del suelo, para obtener el valor de tensión.
Ψ (bar)
Indica el agua disponible para el
cultivo. “Cuando” regar.
“Cuanto” regar.
Sensores de suelo
Sensores que miden múltiples parámetros:
• Temperatura y humedad del ambiente
• Evapotranspiración
• Tensión/Humedad volumétrica del suelo
• Temperatura del suelo
• Conductividad eléctrica del suelo
• Medición en múltiples profundidades
Detección remota
El coeficiente del cultivo
En la agricultura convencional se usa datos de la literatura y de estaciones meteorológicas.
La evapotranspiración del cultivo se puede calcular usando la relación
ETc= Kc X ET0
• Kc – el coeficiente del cultivo. Varía durante el desarrollo del cultivo
• ET0 – evapotranspiración de un cultivo de referencia
Evaluación del estado del cultivo desde el
aire o el espacio y en tiempo real.
• Satélites o drones montados con
cámaras y sensores que pueden
detectar diferentes longitudes de honda de luz.
Proporcionan varios índices de vegetación.
Lo más común: NDVI
Satélites, aeronaves, drones
Detección remota
NDVI
NDVI = Índice de vegetación de
diferencia normalizada
Una vegetación sana:
• Refleja más luz infrarroja cercana (NIR) y luz verde.
• Absorbe más luz roja y azul (valor menor de LR)
NDVI = 𝑁𝐼𝑅 −𝐿𝑅
𝑁𝐼𝑅+𝐿𝑅
• Los valores de NDVI son entre -1 y +1.
• -1 – 0 – agua o superficie de suelo.
• +1 – vegetación densa.
Se utiliza para evaluar el estado del cultivo:
• Evaluar la necesidad denutrientes
• Evaluar el rendimiento esperado
• Detectar estrés de agua
• Evaluar las necesidades de agua
Detección remota
De tablas a satelites
• Hoy se puede saber el Kc en tiempo real, usando satélites y drones.
• Se han desarrollado modelos que relacionan el NDVI con el Kc.
Sensores de plantas
Sensores de plantas
Dendrómetros• Los dendrómetros miden las variaciones
en el diámetro del tallo y frutas.
• Indican el estado del agua del cultivo en
tiempo real.
Dendrómetros
El tronco de un árbol se expande durante el día
como respuesta a la disminución en el
contenido de agua.
Usando algoritmos, se puede traducir los
cambios en el diámetro del tronco a un nivel de
estrés de agua.
Una aplicación envía alertas al agricultor.
Mantiene el balance entre la
expansión del tronco y el
diámetro del fruto.
¿Que Sigue? Big Data e Inteligencia Artificial
El uso IoT (internet de las cosas) - brinda la oportunidad de obtener una cantidad muy grande de datos y desarrollar tecnologías de inteligencia artificial.
Datos que pueden ser recopilados:
• Parámetros de clima y parámetros vegetales (por ej. DGA – Días Grados Acumulados, NDVI)
• Parámetros del suelo.
• Calidad del agua.
• Dosis de aplicación de fertilizantes.
• Tasas de riego.
• Humedad del suelo.
• Concentración de nitrógeno en la solución de suelo.
y mas…
Inteligencia artificial Big Data
La inteligencia artificial y Big Data – El futuro de la agricultura
Consumo de agua en Israel
Uso doméstico 800 millones m3
Agricultura 730 millones m3
Industria 120 millones m3
Exportación 130 millones m3
Total 1780 millones m3
Aguas naturales39%
Agua desalinizada24%
Aguas residuales26%
Otras fuentes11%
Sales