Guía del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI)
Una de las formas de medir el éxito de sus prácticas de gestión agrícola es utilizar el Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI). NDVI es una excelente herramienta para medir la salud y el vigor de su cultivo y detectar cambios sutiles en la salud de la planta. Los cambios porcentuales inesperados en el NDVI pueden indicar problemas con su cosecha, y los cambios esperados pueden informar la ocurrencia de prácticas de manejo esenciales.
Hay muchas aplicaciones para NDVI, en particular:
- Monitoreo del crecimiento del dosel, fenología del cultivo y estrés de la planta
- Predicciones de la etapa de crecimiento
- Programación del riego
¿Qué és el NDVI?
El índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) es un método comúnmente utilizado en la agricultura de precisión para evaluar la biomasa verde viva; un NDVI más alto es indicativo de una mayor biomasa de cultivos. Esta medida se basa en cómo la planta refleja y absorbe la luz en longitudes de onda específicas. Las plantas sanas absorben más radiación en el espectro rojo de la luz y reflejan más radiación cercana al infrarrojo.
Las plantas absorben longitudes de onda de luz en el espectro rojo pero no en el espectro infrarrojo cercano. ¿Por qué? Pues bien, la frecuencia de las longitudes de onda corresponde a la cantidad de energía contenida en las partículas de luz (fotones).
Não seria eficiente se as plantas tentassem absorver todas essas diferentes intensidades de energia (imagine tentar pegar uma bola curva, uma bola rápida e uma bola lenta ao mesmo Tempo), então elas se especializaram em absorver apenas as partes azuis e vermelhas do espectro visível. O solo, entretanto, é muito bom em absorver energia NIR. Portanto, quanto mais as plantas crescem e bloqueiam o solo, mais NIR é refletido e mais alto é o NDVI.
Por que medir NDVI é importante?
Un agricultor experimentado desarrolla un ojo agudo para los cambios en sus plantas. Visitar su campo y comprobar la salud y el vigor de plantas, y que su tamaño, forma y color se ajusten a lo que deberían ser en ese momento de la temporada, es una parte esencial para asegurarse de que su cosecha producirá cuando y como sea necesario.
Este índice de vegetación es tanto un indicador del estado de los cultivos como una herramienta de toma de decisiones. Las gráficas de NDVI representan visualmente el crecimiento del cultivo y permiten comparar rápidamente los valores de NDVI entre campos y entre temporadas para asegurarse de que su cultivo esté sano y alcance la tasa de crecimiento que espera durante la temporada.
¿Cómo Arable mide el NDVI?
El Arable Mark 2 cuenta con un radiómetro orientado hacia arriba y un espectrómetro orientado hacia abajo para medir la radiación entrante y reflejada de rangos específicos de luz. Estos rangos de luz (bandas de ondas) serán absorbidos o reflejados según la cantidad de dosel verde presente bajo el espectrómetro.
Un índice es una ratio o coeficiente que cuantifica la relación que existe entre dos valores. En el caso del NDVI, se trata en realidad de una ratio de ratios.
El primer índice que calculamos es la reflectancia (ρ), que es la cantidad de luz que sale de la planta (flujo ascendente, medida por la lente orientada hacia abajo) dividida por la cantidad de luz que ingresa a la planta (flujo descendente, medida por la lente orientada hacia arriba). Para el NDVI, calculamos las reflectancias de las longitudes de onda (λ) del rojo y del infrarrojo cercano (NIR). Así sabemos qué cantidad de luz roja y NIR “toman” y “rechazan” los pigmentos de las plantas.
El NDVI se calcula entonces como la relación entre la diferencia de la reflectancia de las bandas NIR y roja y la suma de la reflectancia de las mismas bandas:
Arable también utiliza el NDVI para proporcionar tasas de evapotranspiración de cultivo (ETc) diarias para el cultivo en cuestión basadas en el coeficiente de cultivo (KcNDVI). El KcNDVI es un factor que tiene en cuenta la superficie foliar de la planta y, por tanto, su demanda de evaporación: a mayor superficie foliar, más aportes de agua requerirá el cultivo. Utilizamos el KcNDVI para convertir una evapotranspiración de campo (ETf), que se basa en las condiciones climáticas, en la ETc específica del cultivo.
¿Cómo analizamos los datos del NDVI?
El NDVI es una medida en el rango de -1 a 1. Se puede ver cómo aumentan los valores a medida que se desarrolla el dosel. A continuación se muestra un ejemplo de dos campos de arroz en California con dos tratamientos de fertilización diferentes. Ambos campos se plantaron al mismo tiempo, pero los cultivos con mayor aporte de nitrógeno muestran valores de NDVI más altos en comparación con los cultivos que reciben menos fertilizante.
¿Cómo se puede utilizar el NDVI?
Es de esperar que los valores de NDVI se reduzcan cuando los campos empiecen a tener un aspecto verde menos uniforme o haya algún indicio de clorosis*. Si sus plantas se encuentran en las primeras etapas de crecimiento, el NDVI debería aumentar continuamente hasta que alcancen la madurez del cultivo, después de lo cual los valores comenzarán a disminuir indicando otras etapas fenológicas y senescencia del dosel**. Una disminución inesperada del NDVI durante el desarrollo del dosel podría ser un indicador de estrés de la planta, enfermedad de la planta, deficiencia de nutrientes o mala gestión del dosel.
Ejemplo de uso
Dado que los valores del NDVI brindan información detallada sobre la fenología de su cultivo y el vigor del dosel, también pueden utilizarse para programar tareas de manejo del cultivo. Puede imaginarse el aumento de la curva NDVI como el desarrollo del dosel, y cuando la planta comience a producir frutos, la curva alcanzará los valores máximos antes de que comience un lento descenso impulsado por la maduración de los frutos.
El NDVI puede ayudar a determinar el momento óptimo para comenzar el riego deficitario en el
cultivo de tomate. Varios estudios indican que el inicio del riego deficitario en la fase de frutos rosados puede mantener o incluso aumentar la productividad. Dado que el NDVI es un factor clave para determinar la fecha de inicio del riego deficitario regulado (RDI), es vital hacer un seguimiento a medida que se acerca la etapa de crecimiento de la fruta.
Un pequeño cambio porcentual negativo dentro del rango de NDVI para los días siguientes significa que es muy probable que esté viendo el cambio de color de sus cultivos a medida que el fruto madura. Alineado con las unidades de grado día (GDU), que es un indicador directo del desarrollo de los cultivos, un cambio de NDVI como éste es un indicador de que es momento de implementar el RDI.
Consideraciones finales
El NDVI es una gran herramienta para visualizar la salud y el vigor de su cultivo y detectar cambios sutiles en la cobertura del dosel. Los cambios porcentuales inesperados en el NDVI pueden ser indicativos de problemas en su cultivo y los cambios esperados pueden informar de la implementación de importantes prácticas de manejo.
En Arable, estamos aquí para ayudarlo a que sus prácticas agrícolas sean lo más exitosas posible. Nuestro análisis lo ayuda a aprovechar el poder de sus datos para tomar mejores decisiones.
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*La clorosis es la pérdida de clorofila en la planta que se presenta como un aclaramiento del verde o amarilleamiento de los tejidos de la hoja. Dado que el contenido de nitrógeno y clorofila están estrechamente relacionados, también es sinónimo de déficit de nitrógeno.
**La senescencia es el proceso de envejecimiento debido a factores de estrés o al paso adecuado del tiempo. Los síntomas son causados por una reducción del vigor celular y de la replicación saludable, y suelen aparecen como un oscurecimiento severo (en el caso de muerte celular), coloración amarillenta de los tejidos (en el caso de pérdida de clorofila) o pérdida de la integridad estructural.