AgriSat Iberia participa en el proyecto EFFIREM coordinado por AIMCRA, proporcionando estimaciones de necesidades hídricas de los cultivos con una semana de antelación a través de su servicio IRRIMAPS.

La metodología de AgriSat se basa en determinar las necesidades hídricas netas de los cultivos o evapotranspiración (ET) mediante la metodología descrita en el manual FAO 56 (Allen et al., 1998), denominada de “dos pasos” a partir de la determinación del coeficiente de cultivo (Kc) y la demanda evaporativa de la atmósfera o evapotranspiración de referencia (ETo), ecuación 1. Esta metodología es la habitual para determinar las necesidades de agua de los cultivos, ya que es la más ampliamente aceptada a nivel mundial y, por tanto, está validada sobradamente. Esta metodología está validada y es ampliamente utilizada para la estimación de las necesidades de agua de la cubierta vegetal.  (Calera, et al 2016)

ET=Kc*ETo    (Ecuación 1)

A diferencia de la metodología clásica en la que se obtiene el Kc a partir del estado fenológico en el que se encuentra el cultivo, el servicio IRRIMAPS® de AgriSat determina el Kc a partir de la reflectividad espectral de la cubierta por medio de imágenes de satélite. La aproximación más común para estimar esta reflectividad de la cubierta es por medio de índices de vegetación, siendo el más utilizado el NDVI (índice de vegetación de diferencia normalizada). Las relaciones entre Kc-NDVI están ampliamente validadas en múltiples cultivos y cubiertas vegetales desde sus inicios en los años 80 del pasado siglo (Villodre Carrilero, 2019).

Figura 1. Ejemplo de cultivo en el mismo estado fenológico pero con una biomasa muy diferente y, por tanto, con unas necesidades hídricas distintas. Estas diferencias son captadas por el satélite, lo que permite una mejor determinación de las necesidades hídricas de los cultivos en relación con la metodología clásica basada únicamente en la fenología. 

El uso del satélite permite adaptar el Kc a las condiciones reales de desarrollo de la vegetación y su dinámica temporal. De esta forma se puede realizar una determinación precisa de las necesidades hídricas del cultivo a lo largo de su ciclo de crecimiento, ya que es habitual que las plantas, a pesar de tener una fenología similar, presenten una biomasa distinta y, por tanto, requieran unas necesidades hídricas diferentes, véase figura 1. De esta forma el servicio IRRIMAPS®  de AgriSat calcula de forma operativa las necesidades hídricas en el tiempo y el espacio, ajustándolas a la mínima unidad de manejo hídrico. Esto permite aplicar un riego variable adaptándose al desarrollo del cultivo en cada zona de la parcela. Como ejemplo de esta aplicación ya se está aplicando de forma operativa el riego variable durante todo el periodo de crecimiento y desarrollo del cultivo en pívots gracias al fruto de un trabajo conjunto entre AgriSat y ACOEMAN. En los pívot se divide la superficie regable hasta en 36 sectores de 10º cada uno, gracias a la instalación de un equipo auxiliar autómata (Sico-P) que permite variar y ajustar el caudal de agua en cada sector virtual de riego en cualquier pívot  (https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2020EGUGA..2222463C/doi:10.5194/egusphere-egu2020-22463), véase figura 2.

Figura 2. Izquierda, ejemplo de informe del servicio Irrimaps enviado al usuario cada semana a lo largo del ciclo de crecimiento y desarrollo de los cultivos de la explotación. El rotulo numérico dentro de cada parcela indica las necesidades hídricas netas de los cultivos para los próximos 7 días. Derecha, ejemplo real de aplicación de riego variable en varios pívots mediante la metodología de Irrimaps (AgriSat) y la tecnología SicoP de la compañía ACOEMAN.  

Como se ha comentado anteriormente, las estimaciones de necesidades hídricas del servicio IRRIMAPS se hacen a futuro con una semana de antelación. Para ello, la ETo prevista para la próxima semana es obtenida a partir de diversas fuentes y servicios de predicción meteorológica, tanto nacionales como internacionales.  La estimación del Kc previsto se realiza a partir de la extrapolación del NDVI partiendo de la última imagen de satélite disponible de la parcela y la evolución temporal de NDVI obtenida de anteriores imágenes que describen el crecimiento y desarrollo del cultivo hasta ese momento. Con el fin de facilitar su uso, las estimaciones de necesidades hídricas se representan en un informe en formato de mapa, en el que figuran todas las parcelas que componen la explotación adoptando diferentes colores en función del cultivo sembrado o plantado. Dentro de cada parcela se indican las necesidades hídricas netas del cultivo para la próxima semana. De forma opcional, también se indica la desviación de las necesidades de la semana anterior, una vez se conoce el valor real observado de la ETo y el NDVI, véase figura 2. El informe se envía de forma personalizada mediante correo electrónico o whatsapp, según las preferencias del usuario final.

Los satélites más ampliamente utilizados en el servicio IRRIMAPS son los de la constelación Sentinel 2 (A y B) perteneciente al programa Copernicus de la Agencia Espacial Europea (ESA). La frecuencia mínima de obtención de imágenes es de 5 días, lo que se asegura tener una imagen semanal disponible de la parcela. Su resolución espacial es de 10 metros (tamaño de píxel), lo que permite realizar el seguimiento continuo de parcelas mayores a 0,1 ha.
En los periodos con una alta presencia de nubes que impiden obtener una imagen adecuada de la parcela se recurre a los satélites Landsat 8 y 9 de la NASA. La sincronía de paso de estos satélites proporciona una frecuenca de imágenes de 7 días y presentan una resolución espacial de 30×30 metros.

Además de las estimaciones de necesidades hídricas, el empleo del satélite también permite detectar problemas en los cultivos como una mala distribución del agua de riego por fallos en el propio sistema de riego, ataques de plagas o enfermedades, problemas de siembra o de aplicación de insumos, etc., cuya consecuencia puede ser un desarrollo diferente del cultivo en las distintas zonas de las parcelas. Gracias a este servicio personalizado, estas observaciones o recomendaciones son incluidas en el informe para su comprobación y determinación de posibles causas por parte del usuario mediante la necesaria visita de campo.

Figura 3. En la figura se muestran algunas de las incidencias observadas durante la campaña de 2022. (a) en la imagen NDVI del 15 de julio y en fechas posteriores se aprecia algún problema de homogeneidad en el riego en algunos sectores del pívot a lo largo de todo el ciclo del cultivo (marcas roja y azul), posiblemente por una menor cantidad de agua aportada por alteración de la carta de riego deducido por el patrón circular del NDVI en estas zonas. (b) y (c) se aprecia un diferente desarrollo de los cultivos (remolacha y trigo, respectivamente) en el desarrollo del cultivo (marcas roja, verde y azul). (d) La serie temporal del NDVI en la marca roja a lo largo del ciclo de cultivo permite estimar la fase de maduración del grano y, por tanto, el final del periodo de riego. Además, también se observa que hay zonas en la parcela en las que la serie temporal del NDVI alcanza valores mucho más bajos a lo largo de todo el ciclo del cultivo, lo que supone un menor rendimiento del cultivo en estas zonas. 

Bibliografía
Allen, R., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. In Irrigation and Drainage Paper No. 56 (FAO, Issue 56). FAO.
Calera, A., Campos, I., Garrido, J., Bodas, V. (2016). Manejo del agua en cultivos mediante teledetección: determinación de las necesidades de agua y de riego.

Villodre Carrilero, J. (2019). Estimación de la evapotranspiración y el estrés hídrico en la dehesa a alta resolución temporal y espacial mediante teledetección [Tesis Doctoral, Universidad de Castilla-La Mancha]. http://hdl.handle.net/10578/22271

Autor:
AGRISAT IBERIA
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El proyecto EFFIREM para la reducción del coste energético del riego en remolacha mediante eficiencia energética y reducción del consumo de agua ha sido subvencionado por la convocatoria 2020 de proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la asociación europea para la innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas (AEI-AGRI), en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020 en la submedida 16.2 y área focal 5ª con un presupuesto de 585.366,20 euros y una subvención de 540.166,20 euros, siendo el 80% cofinanciado por el Fondo Europeo Agrario de Desarrollo Rural y el 20% por la Administración General del Estado del Gobierno de España.

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