En una parcela comercial de cítricos de variedad Navelina, se ha seguido la evolución del estado hídrico de los árboles mediante el potencial hídrico en tallo (Ψmd) y del contenido de humedad en el suelo, mediante sondas FDR (Frecuency Domain Reflectometry).

 UTILIZACIÓN DE LAS SONDAS FDR COMO HERRAMIENTA DE APOYO PARA LA GESTIÓN DEL RIEGO Granero, B.1, Gasque, M.2, Martí, P.1, Turégano, J.V.1, González-Altozano, P.1 1 Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n 46022 Valencia. Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. 2 Departamento de Física Aplicada. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n 46022 Valencia. Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

Resumen

Las sondas FDR han respondido rápidamente a las variaciones del contenido de humedad del suelo, reflejando el impacto tanto de las precipitaciones como del agua de riego en el contenido de la humedad del suelo

Estas sondas, han permitido detectar situaciones de déficit y exceso de agua en el perfil del suelo. El seguimiento de dicha evolución, sirve de apoyo en el conocimiento de las necesidades hídricas de la planta, lo que permite una programación del riego más eficiente. La relación entre el potencial hídrico en tallo y la humedad en el suelo obtenida con estas sondas hace pensar en la posibilidad de utilizarlas para conocer el estado hídrico de las plantas.

Todo indica que estas sondas, son una buena herramienta de apoyo para la toma de decisiones en instalaciones de riego por goteo, permitiendo prever situaciones de déficit que pueden repercutir negativamente en el cultivo.

Palabras clave: Sondas FDR, potencial hídrico en tallo, riego por goteo

1.- Introducción y Objetivos

Las sondas FDR (Frecuency Domain Reflectometry) permiten la medida de forma continua del contenido de humedad en el suelo, el seguimiento de su evolución en el tiempo y comprobar el efecto que produce en ella, la aplicación del riego. Estas sondas son de tipo capacitivo, y permiten determinar el contenido de agua a partir de la medida de la capacitancia eléctrica del suelo, que varía fundamentalmente en función de la humedad y que se determina por la variación que produce en la frecuencia de una onda previamente emitida, de ahí su nombre Frecuency Domain Reflectometry.

Este tipo de sistemas de medida tiene muchas ventajas respecto a otros métodos, como por ejemplo el obtener un gran número de medidas de forma continuada y sin afectar el perfil del suelo. Sin embargo, uno de sus inconvenientes es el escaso volumen de suelo al que vienen referidas las medidas, lo cual implica que pequeñas variaciones en el medio como la existencia de grietas o una cierta pedregosidad, pueden influir decisivamente en los valores obtenidos, siendo necesaria una cuidadosa instalación.

Con este dispositivo es posible obtener, en tiempo real, el contenido de humedad en una ubicación determinada a diferentes profundidades y detectar las pérdidas de agua por percolación profunda fuera de la zona donde se encuentra la mayor parte del sistema radicular y las posibles discordancias entre el volumen de agua aplicada y el consumo del cultivo.

El parámetro mejor relacionado con el estado hídrico de la planta, es el potencial hídrico foliar (Ψ), aunque en numerosos trabajos proponen como alternativa a éste, el potencial hídrico en tallo (Ψmd). Éste parámetro, con el que se puede obervar las reacciones de la planta, ante un exceso o déficit de humedad, se define como el potencial de hojas no transpirantes y en equilibrio con el xilema tras llevar 2-3 horas embolsadas. Las ventajas son que tiene una menor variabilidad y está bien relacionado con el crecimiento del árbol, en un amplio rango de suelos y de sistemas de riego.

El objetivo principal del presente trabajo ha sido relacionar las variaciones del contenido de humedad del suelo en tres tratamientos de riego (un tratamiento Control y dos tratamientos RDC), en función del riego o precipitación, con el estado hídrico de las plantas.

2.- Materiales y Métodos

El ensayo fue realizado en 2009 y 2010 en una parcela comercial de 1 ha de superficie, que pertenece a la comunidad de regantes de Senyera, la cual es gestionada por la empresa TECVASA. Los árboles son cítricos de la variedad Navelina sobre Cleopatra plantados en 1982 con un marco de 5 x 5 m2. Los árboles se riegan por goteo, con 8 goteros por árbol de 8 L/h cada uno.

El suelo es franco-arenoso con gran cantidad de cantos rodados de procedencia aluvial, a partir de de los 50 cm de profundidad. Los datos climáticos fueron proporcionados por la estación meteorológica que el Servicio de Tecnología del Riego (STR) del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA), dispone en Villanueva de Castellón, ubicada a una distancia inferior a 1000 m de la parcela de ensayo.

Se aplicaron tres tratamientos de riego, consistentes en un tratamiento control, y dos tratamientos deficitarios. Los tratamientos de riego establecidos, dosis aplicada y duración de los mismos, se resumen en la Tabla 1.  

sondas fdr riego

El agua de riego aplicada se estableció en base a la Evapotranspiración del cultivo (ETc) para riego localizado a partir de la ETo (determinada según Penman Monteith), y la Precipitación. La Dosis de riego (Dr) se determinó semanalmente mediante la expresión: Dr = ETc Pe = ETo * Kc P * f , siendo Kc, el coeficiente de cultivo para cítricos obtenido por Castel (2001) en función del porcentaje de área sombreada (%As), Pe la precipitación efectiva, P la precipitación y f, el factor de corrección cuyo valor estimado es de 0.25 por recomendación del STR.

A partir de la lectura semanal de los contadores en cada tratamiento, se determinó la dosis de riego realmente aplicada (Dra).

Con el fin de obtener una relación entre el estado hídrico de la planta y el contenido de humedad en el suelo, estos parámetros se determinaron de la forma que se detalla a continuación.

La evolución del estado hídrico, se midió mediante el potencial hídrico en tallo a mediodía (ψmd) alrededor de las 12 h solar, con una cámara de presión en 2 hojas previamente embolsadas por árbol, con frecuencia semanal antes, durante y después del periodo de reducción del riego y con menor frecuencia en invierno. La evolución del contenido de humedad del suelo, se determinó cada 30 minutos mediante sondas de humedad de tipo FDR para hacer posible el seguimiento, en tiempo real, de la evolución del contenido de agua en un punto determinado de la parcela a diferentes profundidades.

Se instalaron 3 sondas EnviroScan de Sentek Sensor Technologies, una en cada tratamiento, con 4 sensores cada una distribuidos a distintas profundidades. La orientación de las sondas, la ubicación y profundidad de cada sensor se muestran en la Tabla 2.

Las sondas se instalaron a unos 25 cm del gotero, en el interior de un tubo de PVC, en la parte externa de calle. Los datos obtenidos a las diferentes profundidades se almacenan en un datalogger, y son transmitidos vía GPRS, a un servidor.  

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3.- Resultados y discusión

En los cítricos regados por goteo, el sistema radicular se desarrolla principalmente en los primeros 50 cm de profundidad, por lo que los tres primeros sensores de cada una de las sondas reflejan el contenido de agua en el suelo en la zona explorada por la mayor parte del sistema radicular. El 4º sensor de cada sonda, instalado a una mayor profundidad, fuera de esta zona, se utiliza para evaluar las pérdidas de agua por percolación profunda.

En la Figura 1 se muestra la evolución de la humedad en el suelo registrada por las sondas instaladas en cada tratamiento, en el periodo comprendido entre el 27 de Julio de 2009 y el 15 de Febrero de 2011. En los tratamientos deficitarios (T1 y T2), se observó como los árboles extrajeron el agua del perfil del suelo conforme los periodos de reducción del riego avanzaban, siendo más acusado en la restricción del año 2010. Tras la restricción del año 2009 (13 de septiembre), una vez se reanudó el riego a dosis normal, y coincidiendo con unas lluvias importantes (250 mm/semana aprox.) se observó una rápida recuperación de la humedad en el perfil del suelo en los tratamientos deficitarios, que se mantuvo en un nivel constante hasta Julio de 2010, en que vuelve a aplicarse restricción hídrica. Por el contrario, una vez finalizó la restricción del año 2010 (30 agosto), no se produjo esa recuperación del contenido de humedad del suelo. La mayor reducción de agua de riego aplicada en este periodo en 2010 provocó que, en los tratamientos deficitarios se alcanzaran niveles de humedad más bajos que los registrados durante el periodo de restricción del año anterior. El riego inadecuado tras este periodo de déficit, impidió que se recuperara el nivel de humedad del suelo anterior al mismo, dado que, la mayor reducción hídrica había disminuido en mayor medida las reservas hídricas del suelo en los tratamientos de riego de 2010.

La Figura 2, muestra la evolución de la humedad en el suelo en el sensor más profundo de cada una de las sondas. En los periodos de restricción la pauta fue similar a la obtenida por el conjunto de sensores (Figura 1), mostrando en el periodo de déficit, una disminución rápida de la humedad a esa profundidad, tanto mayor cuanto mayor era la restricción y mucho más drástica en el periodo de déficit hídrico de 2010. Todo indica que cuando los árboles padecen déficit hídrico, tienden a buscar el agua a mayor profundidad, tanto más cuanto mayor es el nivel de estrés.

En general, no se observaron pérdidas por percolación profunda, ya que el último sensor mostró una pauta plana en periodos de riego normal, salvo en circunstancias puntuales con lluvias importantes (sept-oct de 2009), donde sí se detectó una saturación del suelo que dió lugar a ciertas pérdidas. 

En la Figura 3, se muestra la evolución del potencial hídrico en tallo al mediodía solar, la evolución del contenido de humedad en los primeros 60 cm de suelo, así como en la capa 60-80 cm registrados por las sondas de cada tratamiento en el año 2010. En dicha figura también se muestra la precipitacion y el exceso o déficit de agua de riego aplicado en ese periodo, calculado como la diferencia entre la dosis de riego realmente aplicada (Dra) y la dosis de riego (Dr). Durante toda la temporada, en el tratamiento control se obtuvieron valores de potencial hídrico en torno a -1 MPa, aunque puntualmente se llegaron a alcanzar valores de hasta -1.56 MPa, posiblemente debido a la reducción de riego aplicada del 20% en este tratamiento, en 2010 respecto al año anterior. Aunque en los tratamientos RDC se obtuvieron valores de ψmd similares a los del control previamente a la restricción, al finalizar ésta, se llegaron a alcanzar valores de - 2.5 y -2.1 MPa en el T1 y T2 respectivamente.

Los tratamientos deficitarios mostraron desde el inicio de la restricción una rápida y paulatina disminución en el contenido de humedad en el suelo, en consonancia con la evolución del potencial hídrico en tallo. El bajo contenido de humedad alcanzado al final de verano se prolongó hasta final de temporada. Esto fue debido a un riego escaso desde principios de septiembre hasta final de año, que no afectó tanto al ψmd como al contenido de humedad en el suelo. Esta tendencia fue más acusada cuanto mayor fue la restricción aplicada, pero afectando también al tratamiento control. Esta misma pauta también se observó en la humedad registrada por el 4º sensor.

A finales de octubre, con la aplicación correcta del riego y debido a la menor demanda del cultivo, todos los tratamientos habían recuperado un buen estado hídrico, aunque no fue suficiente para que el suelo recuperase los niveles de humedad previos al periodo de restricción.

Debido al riego inadecuado tras el periodo de deficit de 2010, todos los tratamientos, recibieron menos agua de la que realmente requerían (Figura 3A), situación que se prolongó hasta el final de la campaña, tal como refleja el contenido de humedad en el suelo determinado por las sondas de humedad.

Este riego inadecuado fue consecuencia de una práctica habitual de los agricultores de la zona que cortan el riego cuando llueve en otoño aunque la lluvia sea insuficiente para suplir la falta de riego. Esta práctica dificulta la aplicación correcta del RDC en verano, que requiere tras el periodo de déficit un riego conforme a las necesidades del cultivo para no producir mermas en la producción ni en la calidad de la cosecha.

Esta incidencia ha repercutido en un menor tamaño y contenido de zumo del fruto (resultados no incluidos en este trabajo), lo cual muestra que el bajo contenido de agua detectado por las sondas FDR en el periodo septiembre-recolección es indicativo de una situación indeseable lo que constata la utilidad de estas sondas para prever situaciones de déficit que puedan repercutir negativamente en el cultivo. 

La relación entre el contenido de humedad en el suelo (0-80 cm de profundidad) y el potencial hídrico en tallo (ψmd), se muestra en la Figura 4 para el conjunto de los 3 tratamientos y en la Figura 5 para el tratamiento T1. La mejor relación se obtuvo en el T1, en el que hubo mayor rango de variación en ambas variables. Una relación similar entre el contenido de humedad y el potencial hídrico fue obtenida por Nortes (2008) en almendro.

Con estos datos, se puede decir que a medida que la humedad en el suelo disminuye también lo hace el potencial hídrico en tallo y cuanto menor es el contenido de humedad del suelo, también lo es el potencial hídrico de la planta. Los ajustes obtenidos indican que hay otros factores que influyen en el contenido de humedad en el suelo, como pueden ser las condiciones de instalación de la sonda, la proximidad al gotero, condiciones climáticas, etc.

Considerando estudios previos en cítricos, donde se estableció un umbral máximo de ψmd = -1.9 MPa (Gonzalez Altozano y Castel, 2000, Gasqué et al, 2010), el cual no se debe sobrepasar en verano para no producir mermas en la producción, se podría decir que en este caso, el límite para no producir mermas en la producción durante el periodo de restricción se sitúa en torno a los 70 mm de agua en 80 cm de profundidad en verano. En otoño, al finalizar la restricción es importante elevar el nivel de humedad en el perfil del suelo hasta unos 100-110 mm de agua en 80 cm de profundidad para evitar efectos indeseables en la producción.

De todo lo anterior, se puede concluir que las sondas FDR, pueden ser útiles como herramienta de apoyo en la programación del riego, ya que son un buen indicador del estado hídrico de la planta, sensible al estrés y permiten detectar posibles pérdidas por percolación profunda y problemas de riego en la instalación que pueden ser corregidas a tiempo. Todas estas cualidades, permiten pensar en su utilización para la automatización del riego.  

4.- Conclusiones

Los ajustes obtenidos entre el ψmd y el contenido de humedad del suelo, aunque están influenciados por otras variables, permiten observar que a menor contenido de humedad del suelo, menor es el potencial hídrico de la planta.

Se puede decir que en este caso, el límite para no producir mermas en la producción durante el periodo de restricción se sitúa en torno a los 70 mm de agua en 80 cm de profundidad en verano. En otoño, al finalizar la restricción es importante elevar el nivel de humedad en el perfil del suelo hasta unos 100-110 mm de agua en 80 cm de profundidad para evitar efectos indeseables en la producción.

Agradecimientos

Este ensayo ha sido financiado por la empresa Técnicas Valencianas del Agua S.A. (TECVASA), que ha obtenido una subvención de la Consellería de Agricultura, Pesca y Alimentación de la Generalitat Valenciana para este fin (DOCV 5493, de 19 de abril de 2007, nº exp.: 2007TAHAVAL00018).

Referencias

Castel, J.R., 2001. Consumo de agua por plantaciones de cítricos en Valencia. Fruticultura Profesional 1, 27-32.

Gasque M., Granero, B., Turegano, J.V., González-Altozano, P. (2010). Regulated deficit irrigation effects on yield, fruit quality and vegetative growth of ‘Navelina’ citrus trees. Span J. Agric Res (2010) 8(S2), S40-S51.

González-Altozano, P.; Castel, J.R (2000). Regulated Deficit Irrigation in ‘Clementina de Nules’ citrus trees. II. Vegetative effects. Journal of Horticultural Science & Biotechnology 75(4): 388-392.

Nortes, 2008. Respuesta agronómica y fisiológica del Almendro al Riego Deficitario. Indicadores de Estrés Hídrico. Tesis doctoral. Universidad de Cartagena.  

 


Fuente: XXIX Congreso Nacional de Riegos - Córdoba - España - 7 - 8 de junio de 2011
UTILIZACIÓN DE LAS SONDAS FDR COMO HERRAMIENTA DE APOYO PARA LA GESTIÓN DEL RIEGO Granero, B., Gasque, M.2, Martí, P., Turégano, J.V.1, González-Altozano, P. - Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n 46022 Valencia. Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. - Departamento de Física Aplicada. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n 46022 Valencia. Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. 


Utilización de las sondas FDR como herramienta de apoyo para la gestión del riego