Medición de la evapotranspiración y el coeficiente de cultivo: Una guía completa

El agua y la agricultura están indisolublemente unidas. Una variable significativa que puede afectar la producción de cultivos es la evapotranspiración (ET). Sin comprender la importancia de esta variable en la producción de cultivos, los rendimientos pueden verse afectados significativamente. De hecho, en estaciones secas y períodos afectados por la escasez de agua, puede hacer o deshacer una cosecha. Pero cuando la evapotranspiración se mide y analiza de manera eficiente, los planes de gestión del riesgo pueden beneficiarse de muchas formas.

En este artículo, exploraremos el uso de la evapotranspiración y el coeficiente de cultivo (Kc_NDVI). También exploraremos formas de medir estas variables y algunos ejemplos específicos.

¿Qué es evapotranspiración?

La evapotranspiración (ET) es la medida de la cantidad de agua que pierde una planta en un día. Es la pérdida combinada de agua por los procesos de evaporación (el movimiento del agua desde las superficies o cuerpos de agua hacia el aire) y transpiración (la pérdida de vapor de agua a través de los estomas de la planta hacia la atmósfera).

Dado que la cantidad real de agua que se pierde por transpiración depende de la especie vegetal y de la fase de crecimiento de la planta, una medición de campo más precisa que tiene en cuenta la cubierta del dosel es la evapotranspiración del dosel (ET_c).

Hay muchas aplicaciones para la evapotranspiración, como la programación del riego, el control del estrés de las plantas, la eficiencia en el uso del agua y la protección de cultivos.

¿Por qué medimos la evapotranspiración?

La tendencia a regar en exceso un campo es muy común porque el riesgo de no regar bien es muy grande. Sin embargo, el riego excesivo tiene muchos riesgos asociados, como la inoculación de enfermedades, la lixiviación de nutrientes y la erosión del suelo. Además, la eficiencia del uso del agua (EUA) en la agricultura es un concepto cada vez más importante, ya que las sequías, el aumento del CO₂ atmosférico y las plantaciones más densas exigen un mayor consumo de agua y el agotamiento de las aguas subterráneas.

Al monitorear la ET_c de un campo, podemos presupuestar adecuadamente los insumos de riego en función de nuestros planes de gestión, por ejemplo, reemplazando solo el agua que se perdió desde el último riego, o agregando solo lo que podemos determinar que una planta necesita en un momento dado. Este es el enfoque más práctico, económico y sostenible para el manejo del riego, y es crucial para cualquiera que necesite cumplir con las regulaciones de riego como la Ley de Gestión Sostenible del Suelo de California (SGMA).

Medición de la evapotranspiración

Determinar cuánta agua está perdiendo un campo específico en tiempo real puede ser difícil, pero no imposible. En cuanto algunos métodos diferentes para medir la evapotranspiración, debe tener en cuenta la salud de las plantas, el fenotipo y otras condiciones ambientales:

Medición de la etapa de crecimiento y fenología del cultivo

• Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI)
• Temperatura del aire y del dosel (T)
• Coeficiente de cultivo (Kc_NDVI)

Condiciones ambientales

• Humedad relativa (RH)
• Presión de vapor saturado (e_sat)
• Presión de vapor real (e_a)
• Déficit de presión de vapor (e_sat – e_a)
• Radiación neta (R_n)
• Precipitación (Precip)
• Velocidad del viento (wind_speed)

El enfoque de Arable incluye un proceso de tres pasos que aprovecha las mediciones del coeficiente de cultivo:

1. Obtenemos la evapotranspiración de campo (ET_f), que es similar a la evapotranspiración de referencia (ET_o) o la evapotranspiración hipotética bajo una superficie de referencia de césped. La ETf es una tasa de evapotranspiración de referencia (no específica para cada especie) basada en las condiciones meteorológicas reales de su campo en un área homogénea. Disponer de datos meteorológicos en el campo es fundamental para calcular un valor preciso de (ET_f) , ya que cuantifica el poder de evaporación de la atmósfera. Pero su uso para el riego es arriesgado porque puede cambiar en función de las características y la fisiología de los cultivos.
2. Para evitarlo, medimos el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), que cuantifica la salud y la fase de crecimiento del cultivo, para calcular el coeficiente del cultivo (Kc_NDVI) mediante el método de regresión lineal desarrollado por Kamble et al. (2013). El NDVI es una medida del “verdor” de una planta basada en la reflectancia de la luz en el dosel. El Kc depende de la especie y cambia a lo largo de la temporada de crecimiento.
   Kc_NDVI = 1.457 x NDVI – 0.1725
3. Finalmente, multiplicamos la ET_f de su campo por el Kc de sus plantas para obtener un valor de ET_c único para sus plantas en su campo. Puede utilizar este valor para diseñar un plan de riego preciso.
   ET_c = ET_f x Kc_NDVI

Gestión del riego y métodos de medición de la evapotranspiración

Como cualquier agricultor sabe, hay muchas formas diferentes de enfocar la gestión del riego y el método de Arable es único en dos sentidos.

En primer lugar, el dispositivo todo en uno de Arable incluye un conjunto de sensores espectrales que calculan un índice de vegetación diferencial normalizado (NDVI) para aproximarse al crecimiento de los cultivos a lo largo del tiempo. Al no depender de tablas Kc_NDVI preestablecidas, Arable puede aplicar un coeficiente dinámico de cultivo (Kc) a su ET a medida que se desarrolla el cultivo, un enfoque que incorpora una comprensión en tiempo real de exactamente cómo está creciendo el cultivo para calcular Kc_NDVI como discutido anteriormente.

En segundo lugar, el enfoque de Arable incorpora mediciones directas desde el campo mediante el cálculo de un ET_f hiperlocal basado en las condiciones climáticas alrededor de Arable Mark en lugar de utilizar una estación meteorológica remota. The Arable Mark recopila datos meteorológicos que incluyen temperatura, humedad y radiación solar, así como el viento, un componente clave de la ET y una medición crítica que permite a Arable lograr una precisión un 15 % mayor que utilizando únicamente datos meteorológicos en el campo. Esto proporciona un valor más preciso de la evapotranspiración que es altamente representativo de las condiciones en su área de manejo.

Otras consideraciones sobre su sistema de riego, como el tipo de suelo, el tamaño del campo, el caudal y la eficiencia, dictarán el momento exacto y la cantidad de agua aplicada. Al comenzar con CWD, puede asegurarse de no sobreestimar ni subestimar la cantidad de agua necesaria para mantener sus plantas saludables.

URC = P – ETc

Ejemplos de casos de uso

En el ejemplo que se muestra a continuación, un Mark en Australia informó una entrada total de 12,44 mm de lluvia durante la semana pasada. El mismo Mark informó una ETc de 4,83 mm. Dado que la precipitación (el aporte) excede la cantidad de agua perdida por evapotranspiración, sabemos que no es necesario regar en este momento.

 

Por otro lado, un campo en California reportó precipitaciones de 7,62 mm y una ETc de 17,27 mm para la misma semana. Hay un déficit de 9,65 mm  de agua (CWD = 7,62 mm Precip – 17,27 mm ETc), lo que significa que el campo necesita 9,65 mm de riego para reponer las pérdidas de esa semana.

Poniéndolo en práctica

Sus próximos pasos para la programación del riego pueden incluir calcular las ineficiencias en el sistema y determinar el tiempo. Estos se basan en su configuración específica, como su sistema de riego, la cantidad de líneas por fila y la tasa de flujo.

En Arable, nos especializamos en brindar soluciones que ayudan a aprovechar los datos para generar resultados sostenibles y rentables. Con un rico conjunto de datos sobre las plantas y el clima dentro del campo, puede elaborar un programa basado en evidencia que le ayude a definir y alcanzar los objetivos en cada etapa de la temporada de cultivo.

 

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