IRTA – Programa Uso Eficiente del Agua en Agricultura
Joaquim [email protected]
León, 13 Febrero 2019
Nuevas aplicaciones de Teledetección para estimar el consumo de agua de los cultivos
Transpiración (T)
Evaporación (E)
Riego + Precipitación
Ascensocapilar
Escorrentia
Drenaje
Intentamos responder a “Cuánta agua es usada/se necessita”?
Kc = ETc / ETo
Agua suelo
0
5
10
15
20
25
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Evapotranspiració (mm)
Pro
du
cció
(tm
/ha)
blat de moro
Funciones de Producción
Evapotranspiración (mm)
Pro
du
cció
n (
tm/h
a)
Maíz
Evapotranspiración de referencia o potencial (ETo)
Evapotranspiración potencial de un cultivo (ETp)
Evapotranspiración real de un cultivo (ETr)
Evapotranspiración potencial / màxima que puede tener el cultivo cuando NO está bajo estrés hídrico.
La tasa de evapotranspiración de una superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de agua, se conoce como evapotranspiración del cultivo de referencia, y se denomina ETo. La superficie de referencia corresponde a un cultivo hipotético de pasto con características específicas.
- Penman-Monteith (FAO) → Estaciones climáticas
Evapotranspiración real que tiene el cultivo / estado hídrico
- Coeficientes de cultivo; relaciones LAI vs. Kc- Shuttleworth and Wallace -> LAI
- Ratio entre ETr/ETp- Crop Water Stress Index (CWSI) -> empírico i balance energético
Fotogrametría
- Fotogrametria y imágenes multiespectrales a alta resolución- Técnicas de segmentación de objetos
Parámetros biofísicos de la vegetación
Índice Área Foliar (LAI) / Fracción de Radiación Interceptada por el cultivo (FIPAR)
Fotogrametría
- Fotogrametria y imágenes multiespectrales a alta resolución- Técnicas de segmentación de objetos
Parámetros biofísicos de la vegetación
Índice Área Foliar (LAI) / Fracción de Radiación Interceptada por el cultivo (FIPAR)
ÁREA COPA ÁRBOLALTURA NDVI
Fotogrametría
- Fotogrametria y imágenes multiespectrales a alta resolución- Técnicas de segmentación de objetos
Parámetros biofísicos de la vegetación
Índice Área Foliar (LAI) / Fracción de Radiación Interceptada por el cultivo (FIPAR)
ÁREA COPA ÁRBOLALTURA NDVI
Fraction crown area x NDVI
0.0 0.2 0.4 0.6
Daily
fIP
AR
(%
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pistachio
Descargar imágenes Índice de Área Foliar (LAI)
Temperatura hoja como indicador de estrés hídrico
• Cierre estomático → Disminución
de la tasa transpiratoria y de
absorción de CO2
• Disminución de la fotosíntesis
• Estrés hídrico
Aumento de temperatura
(Tanner, 1963; Fuchs & Tanner, 1966; Idso et al., 1978; Idso et al., 1981; Jackson et al., 1977a; Jackson et al.,
1977b; Jackson et al., 1981; Jackson, 1982)-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0:00 6:00 12:00 18:00 0:00
Tc –
Ta (
ºC)
Sin Estrés
Estrés
Píxels puro de vegetación
Mosaicos térmicos
20-30 cm de píxel
Relaciones entre CWSI y Potencial hídrico hoja
Fase II Fase III Post-cosecha
CWSI
Po
ten
cial
híd
rco
ho
ja (
MP
a)
Bellvert et al. 2014, 2016
Relaciones entre CWSI y Potencial hídrico hoja
f (Tc, Ta, DPV)
Ytallo
Definir estrategia de riego
Cultivo, variedad ...
Marco plantación
Umbrales estacionales de potencial hídrico
Interfície web
RDC 1
RDC 2
CONTROL 1
CONTROL 2
Definición Estrategia de Riego
Fenología
Programación de riego en teledetección térmica
Ejemplo en melocotonero
03/07 16/07 31/07 12/08
-0.94
-0.91
-0.96
-1.08
-0.89
-0.93
-0.93
-1.00
-1.70
-1.30
-1.26
-1.74
-1.45
-1.08
-1.10
-1.48
07/05 13/05 04/06 11/06 25/06
-0.89
-0.86
-0.95
-0.91
-0.78
-0.70
-0.65
-0.64
-1.20
-1.11
-1.07
-1.19
-1.23
-1.21
-1.19
-1.29
-1.35
-0.98
-1.22
-1.02
Fase IIFase I
Post-cosecha
Fase III
Sentinel 2 Sentinel 3 Landsat 8
Resolución (m) 10-20 1000 30-100
Frecuencia (d) 5 1 16
Información VisibleInfrarrojo
VisibleInfrarrojoTérmico
VisibleInfrarrojoTérmico
Productosintermedios
LAI/FAPARAlbedoClorofila
Temperaturaterrestre
LAI/FAPARAlbedoTemperatura
Producto final ET potencial ET realStress hídrico
ET potencialET realStress hídrico
Satélites (Open source)
Sentinel 3 vs. Landsat 8Temperatura Superficie
Sentinel 31 km
Landsat 8100 m
Modelización de la Evapotranspiración
Rn
Flujo de calor en el suelo
GHRE ne −−ET intenta responder a “Cuántaagua es usada/se necesita?”
•Propiedades biofísicas del cultivo (LAI, albedo, rugosidad, etc.) determinanla ET potencial
•Tranporte de calor realizadopor un gradiente de temperatura -> stress hídrico
Calor latente => ET
G
ET Transpiración Evaporación
W m
-2
El modelo permite estimar ET potencial, ET real y separar la evaporación del suelo de la transpiración de la planta
SENTINELS FOR EVAPOTRANSPIRATIONhttp://www.esa-sen4et.org/
Guzinski and Nieto (2019)
Modelosde Balance Energético (TSEB)
Fusionado Sentinel 2+3, para tener mayor resolución de ET
Sentinel 3. Térmico1 Km / diario
Sentinel 2. Multispectral20 m / cada 5 dias
Estimación ET20 m / diario
• INDICE DE AREA FOLIAR
Frecuencia 5 días
Resolucion 20 m
Definición Superficie foliar por unidad superficial de terreno
Unidades m2 / m2
Utilidad Vigor vegetativoDesarrollo fenológicoConsumo potencial de agua
• EVAPOTRANSPIRACIÓN
Frecuencia 5 días
Resolución 20 m
Definición Agua evaporada y transpirada por la superficie
Unidades mm / día
Utilidad Consumo real de agua
• ESTRÉS HÍDRICO DEL CULTIVO
Frecuencia 5 días
Resolucion 20 m
Definición Cociente entre la transpiración y la transpiración potencial
Unidades -
Utilidad Valores cercanos a 0 indican estrés. Valores entorno a 1 indican condiciones óptimas
• RELACION ET real y ET potencial
Frecuencia 5 días
Resolucion 20 m
Definición Cociente entre la ET y la ET potencial
Unidades -
Utilidad 0 → estrés1 → óptimo> 1 → exceso de agua consumida:consultar mapa de eficiencia de riego
• EFICIENCIA DEL RIEGO
Frecuencia 5 días
Resolucion 20 m
Definición Cociente entre la transpiración y la evapotranspiración
Unidades 0 – 1
Utilidad Evaluación de la eficiencia de riego:Cuanto más cerca de 1 menos agua por evaporación del suelo es perdida
Perspectivas de futuro para el riego de precisión
Predicciones de demanda de agua
IRTA – Programa Uso Eficiente del Agua en Agricultura
Joaquim [email protected]
León, 13 Febrero 2019
Nuevas aplicacions de Teledetección para estimar el consumo de agua de los cultivos
Preguntas?