EMPLEO DE SENSORES DE HUMEDAD PARA CARACTERIZAR LA DINÁMICA DE FLUJO DE AGUA DE RIEGO EN CULTIVO DE FRESA

EMPLEO DE SENSORES DE HUMEDAD PARA CARACTERIZAR LA DINÁMICA DE FLUJO DE AGUA DE RIEGO EN CULTIVO DE FRESA

1. Resumen.

2. Introducción.

3. Material y métodos.

3.1. Características de la parcela y diseño experimental.

3.2. Ensayo de calibración de los sensores.

3.3. Análisis de los datos. Objetivo: ¿Dónde colocamos el sensor?

4. Resultados y discusión.

4.1. Resultados de la calibración del sensor para suelo arenoso.

4.2. Análisis exploratorio de los datos. ¿Cómo evoluciona la humedad en el lomo?

4.3. Persistencia de patrones espaciales con variaciones estables de humedad en el tiempo. ¿Dónde hemos de colocar el sensor en el lomo?

5. Conclusiones y recomendaciones.

6. Agradecimientos.

7. Bibliografía.

1. RESUMEN

La mejora de la aplicación del riego requiere de un conocimiento detallado de la dinámica del agua en el suelo, lo que puede conseguirse con el empleo de sensores automatizados de humedad. No obstante pese a la aplicabilidad de éstos es necesario elaborar protocolos de instalación en campo que determinen entre otros su localización. En este trabajo se dan los primeros resultados de la monitorización de un lomo de cultivo de fresa con el fin de establecer pautas de uso e instalación de sensores de humedad de bajo coste de la familia ECH2O. Los resultados pusieron de manifiesto que dicha instrumentación permite evaluar eficazmente las fluctuaciones de la humedad y se indica la localización más apropiada. Por otro lado es posible disminuir el aporte de agua atendiendo a la capacidad de retención de este suelo.

2. INTRODUCCCIÓN

La agricultura de regadío es una fuente de riqueza importante para Andalucía tanto social como económicamente al representar el 26% de la superficie agraria andaluza, el 62% de la tasa de empleo agrícola y suponer el 56% del valor de la producción agraria. El cultivo de fresa es la tercera hortaliza en importancia económica en la región andaluza, y Andalucía es el mayor productor de la Unión y del mundo. El enclave del cultivo en torno al Parque Nacional de Doñana y la situación actual de tendencias de precios de la fresa a la baja hacen necesario realizar una buena gestión del riego para evitar la contaminación y sobreexplotación de los acuíferos así como reducir los gastos asociados a aportes de agua más allá de los necesarios, medidas que se contemplan en la futura pero cercana aplicación de las Directiva Marco de Suelo y Aguas.

Fotografía 1: Fruto de fresa.

El empleo de sensores que miden la humedad del suelo es una técnica emergente con numerosas aplicaciones agroambientales como el apoyo a la programación del riego. De estos, los sensores electromagnéticos como los de la familia ECH2O se caracterizan por su bajo coste, funcionan bien en diferentes ambientes y son relativamente fáciles de usar. No obstante es necesario elaborar protocolos de instalación en campo que potencien su uso de manera eficiente y práctica para el agricultor, y se responda a cuestiones como cuántos sensores emplear, o dónde se deben instalar en la parcela.

El objetivo principal de este trabajo ha sido evaluar las fuentes de variabilidad espacio temporal de la humedad del suelo como base para elaborar protocolos de instalación de sensores de humedad en campo potenciando su desarrollo en este sector.

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1. Características de la parcela y diseño experimental

El estudio se realizó durante 2008 en una parcela comercial de fresa situada en Palos de la Frontera (Huelva), con coordenadas 37º 11´14´´ N, 6º 52´41´´ W. La fotografía 2 representa las condiciones del cultivo en las cuales se realizó el ensayo, entre las que son más relevantes las siguientes: el sistema de cultivo es alomado-acolchado bajo plástico tipo túnel donde hay 6 lomos en cada túnel.

Fotografía 2: Vista del túnel de fresa. Trabajadores levantando plásticos manualmente para favorecer la ventilación.

Las dimensiones del lomo son de 65 cm de anchura en su base y 50 cm en la cresta, y la altura de 30 cm. La separación entre plántulas es 24 cm, disponiéndose dos filas sobre el mismo lomo, y la densidad es de 60.000 plantas/ha (fotografía 3). El sistema de riego, empleado también para fertirrigación, es goteo con sistema de cinta perforada con una línea portagoteros en cada lomo inserto bajo el acolchado, y separados los emisores longitudinalmente cada 20 cm.

Fotografía 3: Sistema de plantación de la fresa (2 hileras/lomo).

El suelo es de textura arenosa: 90% de arena, 7% de limo y 3% de arcilla, y la densidad aparente del lomo es de 1.60 g cm-3 aumentando en la base del mismo. La curva de retención de agua característica del suelo muestra que el valor de capacidad de campo es 0.13 m3 m-3 para un valor de tensión de 33 kPa.

En estas condiciones en el lomo central del túnel se ha instalado una malla de 38 sensores de la familia ECH2O modelo EC-20 (Decagon Devices, Inc. 2006) para medir la humedad del lomo (fotografía 4 y 5), 2 pluviómetros automatizados modelos ECRN para monitorizar el riego (fotografía 6), y una estación climatológica que mide la humedad relativa del aire, velocidad y dirección del viento (fotografía 7). Los sensores EC-20 se han conectado a un registrador de datos modelo Campbell CR1000 y los sensores EC-20 y los pluviómetros se han conectado a un datalogger modelo Decagon EM50, registrando datos cada 5 minutos en ambos casos, y en el caso de la estación almacenando datos horarios. Los sensores se han instalado en dos secciones transversales al lomo. En una de ellas los sensores se han instalado justo debajo del gotero (sección I), y en la sección II se han instalado entre dos goteros.

Fotografía 4: Inserción del sensor EC-20 en el suelo. Fotografía 5: Red de medida para evaluar la humedad del lomo.

Fotografía 6: Detalle de instalación de minipluviómetros modelo ECRN para la monitorización automatizada del riego.

Fotografía 7: Conjunto de instrumentación usada y ubicación en la parcela.

3.2. Ensayo de calibración de los sensores

Los sensores usados han sido calibrados en laboratorio con una muestra de suelo tomada previamente en campo con la finalidad de comparar la medida que estos proporcionan con la humedad real del suelo. El ensayo de calibración consta de un cilindro de PVC con suelo donde verticalmente se insertan dos sensores y de un sistema de pesada automatizado (imagen 8). El cilindro se satura de agua y se deja secar libremente en un estufa a 30ºC, almacenándose por un lado los datos medidos por el sensor y la humedad real obtenida por pesada, la que es convertida a volumetría

...