Hacia el riego de precision en el cultivo de la fresa

Las circunstancias productivas y de mercado de este cultivo requieren un uso eficiente del agua, de forma que cada planta reciba la cantidad que necesita en el momento adecuado. Para ello es necesario disponer de un sistema de riego de precision que aplique el agua de forma uniforme en toda la parcela, mediante pulsos de riego de duracion variable a lo largo de la campaña, de modo que el agua se mantenga en los primeros 30 cm del suelo, evitando la percolacion. Para asegurar un uso eficiente del agua en la fresa, se ha diseñado un protocolo que incluye la monitorizacion del uso del agua de riego en las explotaciones mediante indicadores de gestion, tecnicas de modelizacion del movimiento del agua en el suelo, para detectar la duracion optima de los pulsos de riego, y la instalacion de sistemas de riego de precision.

El sistema de riego de precision esta compuesto por una red de emisores autocompensantes (antisuccion y antidrenantes), contadores inteligentes, valvula reguladora de presion en cada sector y sondas para la medida de la humedad en el suelo. Mediante un programador de riego se corrige a escala (diaria o semanal) la duracion y el numero de pulsos de riego en funcion de la informacion climatica, de las necesidades de fertilizacion y de los registros de los sensores de humedad. Gracias a una aplicacion ad hoc (para diferentes tipos de soporte (PC, movil, tableta) el agricultor recibira las recomendaciones de riego.

Introduccion

El cultivo intensivo de fresa, que se desarrolla en macrotuneles de plastico sobre lomos acolchados, demanda volumenes importantes de agua para satisfacer las necesidades hidricas del cultivo asi como para labores de preparacion del suelo o alomado y riego de apoyo en la fase de plantacion. Esta actividad agraria intensiva aparte de sus incuestionables beneficios economicos y sociales en su entorno, provoca importantes impactos medioambientales que se agravan en casos de zonas ambientalmente sensibles como el Parque Nacional de Doñana, siendo el agua el principal recurso afectado por la interaccion cultivo-entorno natural.

El objetivo principal de este trabajo es desarrollar un sistema integral de riego de precision para el cultivo de fresa que permita aplicar el volumen de agua necesario en el momento adecuado, disminuyendo de esta forma tanto el volumen de las extracciones de agua como de retornos contaminados a los acuiferos.

Materiales y metodos

El sistema diseñado (Fig. 1), contempla la monitorizacion del uso del agua de riego en las explotaciones mediante indicadores de gestion, tecnicas de modelizacion del movimiento del agua en el suelo para detectar la duracion optima de los pulsos de riego (pulso efectivo), y la instalacion de nuevas tecnologias aplicadas al riego.

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Fig. 1: Esquema del sistema integral de riego de precision.

Indicadores de gestion

La aplicacion de indicadores de gestion permite evaluar el manejo del agua de riego llevado a cabo en cada finca y conocer el impacto de las medidas de mejora implementadas. Mediante el uso de indicadores especificos como el Suministro Relativo de Agua (RIS), agua aplicada y consumida en m3/ha, huella hidrica (agua usada en la produccion en m3/kg), entre otros (Malano y Burton, 2001; Rodriguez Diaz, 2003) se pueden identificar las buenas practicas de riego asi como detectar ineficiencias en el riego.

Programacion del riego

Para mejorar el manejo de agua de riego, es necesario conocer los requerimientos de agua del cultivo y el movimiento del agua a traves del lomo. Los suelos dedicados a fresa son suelos con mas de un 85% de arena lo que dificulta el manejo del riego. Por ello es recomendable que el riego se aplique en pulsos, aunque la duracion de los mismos esta basada unicamente en la experiencia del agricultor. Las simulaciones llevadas a cabo mediante un modelo suelo-planta-agua permitiran definir la duracion optima de los pulsos de riego para cada tipo de suelo y definir una programacion optima del riego. La idoneidad del diseño hidraulico se evalua con Epanet (simulador de redes de riego a presion) (Rossman, 2000).

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Riego de precision

La programacion del riego se basa en la serie de datos climaticos de la estacion meteorologica de la zona que se corrigen diariamente con los datos registrados por una parte, en la estacion agroclimatica instalada en una parcela de ensayo, compuesta de un piranometro de silicio que registra radiacion solar fuera y dentro del macrotunel y un sensor de temperatura dentro del tunel, y por otra con los datos de sondas de humedad capacitivas (FDR), instaladas a tres profundidades (12, 24 y 40 cm) para controlar el frente de humedad o bulbo humedo en el lomo). Los sensores de ambos equipos estan conectados a un datalogger que registra los datos cada 15 minutos (Fig. 2)

La dosis de agua se aplica mediante un sistema de riego de precision basado en un diseño hidraulico optimo de la red y la seleccion de los emisores mas adecuados, resultantes de la evaluacion en laboratorio, bajo condiciones controladas de presion, de un conjunto de emisores (cintas de riego de medio caudal y bajo caudal, goteros autocompensantes, antisuccion y antidrenantes) que se recogen en la Tabla1.

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Fig. 2: Elementos tecnologicos del sistema de riego de precision

Se ha diseñado un sector de riego para cada tipo de emisor controlado con una electrovalvula en cabecera con piloto de tres vias que permite reducir o mantener/aliviar la presion aguas abajo (Fig. 2). Las electrovalvulas estan conectadas a un programador de riego (permite el control del riego por tiempo o volumen, fertilizacion, pH, telegestion de datos via PC o telefono movil), que permite aplicar la dosis de riego establecida.

Cada sector dispone de un contador inteligente con sensor electronico que detecta el giro de la unica pieza movil (turbina) y envia la señal a un microprocesador que interpreta y comunica la informacion en formato digital. Esta informacion queda almacenada en la memoria del equipo indicando cuando y cuanta agua se consume en cada evento de riego.

Una aplicacion ad hoc (para diferentes tipos de soporte PC, movil, tableta) permitira al agricultor visualizar el funcionamiento del sistema o bien modificar alguno de sus parametros como duracion de pulso de riego, numero de pulsos, etc.

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Tabla 1: Emisores de agua seleccionados.

Resultados y discusion

El sistema de riego mas generalizado en las zonas productoras de fresa son las cintas de riego, dispositivos de riego no compensantes respecto a la presion. En condiciones de escaso control de presion y caudal, las cintas aplican volumenes de agua fuera del rango establecido por los fabricantes. Asi mismo, su propio diseño hidraulico provoca procesos de succion al final de cada evento de riego, favoreciendo el atascamiento de emisores y disminuyendo la uniformidad de la distribucion del agua y por tanto del rendimiento de aplicacion a lo largo de la campaña de riego (Burt et al., 1997). Para evaluar la influencia del atascamiento en la uniformidad y en el rendimiento de aplicacion, se ha simulado con EPANET un sector tipo con cinta de riego obteniendose, cuando estan atascados el 5% de los emisores, una uniformidad del 80% y un rendimiento de aplicacion del 60%, si el atascamiento alcanza el 10%, la uniformidad baja al 67,5% y el rendimiento baja hasta el 42% (Martin et al, 2012).

Asi mismo, las cintas se vacian al final de cada evento de riego por lo que siempre hay un volumen de agua no controlado. No son, por tanto, emisores adecuados para aplicar el riego por pulsos.

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Para evitar los problemas detectados en las cintas de riego se han seleccionado emisores de tipo autocompensante, antidrenantes y antisuccion, que aplican el caudal nominal en un amplio intervalo de presiones, asi como mantienen el sistema en carga y evitan procesos de succion y por tanto la acumulacion de elementos que atasquen los emisores. Por esta razon mantienen niveles adecuados de uniformidad y del rendimiento de aplicacion a lo largo de la campaña. Este tipo de emisores permite aplicar el volumen de agua deseado en el momento adecuado, por lo que resultan idoneos para el manejo de riego por pulsos. Sus caracteristicas principales se muestran en la tabla 1.

El sistema de riego de precision descrito en este trabajo aplica de forma integral diversas tecnologias relativas a la medicion de las variables del balance de humedad del suelo en tiempo real, con emisores de agua de precision y tecnologias de control del proceso de riego, de modelizacion del movimiento del agua en el suelo y del sistema de riego, con indicadores de gestion que evaluan el manejo del agua entre campañas, detectando problemas y cuantificando las mejoras.

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