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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

2

3

4

5

6

7

8

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

Graciasguy.sela@cropaia.com

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