El mundo agrícola, en conjunto con el Estado, han determinado que se requiere implementar cambios tecnológicos a la brevedad a nivel intrapredial, siendo fundamental el fortalecimiento del trabajo público-privada para generar paquetes tecnológicos (PT) que promuevan un manejo eficiente del riego.

Los PT se definen como un conjunto de conocimientos de prácticas agrícolas provenientes de la investigación pero validados en terreno, pero en la agricultura hay que tener conciencia de que, a pesar de una amplia oferta y formato de tecnologías para optimizar la toma de decisiones, la aceptación a nivel mundial es decepcionantemente baja, y lo mismo ocurre en Chile.

Si bien en la actualidad existen innumerables avances y/o herramientas tecnológicas en la agricultura, esto no equivale a señalar que los agricultores gozan de nuevos PT. En otras palabras, la existencia de múltiples tecnologías por separado sin una integración lógica y eficaz, no puede ser denominado PT. Una vez integradas las tecnologías, esta nueva propuesta debe estar probada en terreno y validada a través del incremento de la productividad y la seguridad alimentaria.

Un nuevo PT debe poseer las siguientes características: A) integral y no una suma de partes individuales, B) creado y validado a nivel predial, C) no desechar lo que el agricultor tiene y sabe y D) ser introducido paulatinamente, mostrando mejoras de acciones positivas. Normalmente los PT deben desagregarse en sub-paquetes para facilitar su adopción, sobre todo entre pequeños productores. Por último, hay que hacer un gran esfuerzo en la promoción del PT y evaluar reiteradamente su adopción y resultados efectivos.

ETAPA 1: SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS Y CONFORMACIÓN DE SUB-PAQUETES

• Sondas de capacitancia FDR y plataformas de gestión

Gracias al trabajo en conjunto con el Dr. Juan Vera, SEBAS-CSIC Murcia, España, se definió optar por la sonda de capacitancia FDR, complementadas con las plataformas de gestión: a) IrriMAX Software (Sentek) para PC, dado el gran potencial de administración de datos y generación de información a partir de ellos, b) IrriMAXLive (Sentek), para un trabajo más simple en la nube, y c) DropControl (Wiseconn), plataforma web de fácil manejo en la que se pueden ejecutar otras tareas, tales como riegos y fertirrigación, siendo esencial para ejecutar ensayos en terreno.

Las sondas FDR se instalaron de acuerdo a los protocolos y criterios de Sentek (2021), evitando la generación de flujos preferenciales de agua. Ya instaladas, se debe esperar un periodo de “estabilización de la variabilidad de las lecturas”, donde se evalúa el comportamiento de los sensores y el sistema de transferencia de datos, corroborando su óptimo funcionamiento, continuidad en las lecturas y la ausencia de anomalías.

• Definición de la frecuencia de riego: se debe generar el gráfico conocido como “gráfico sumatoria” (Figura 1, inferior), donde se integran los datos provenientes de todos los sensores, con la excepción del más profundo, que no debiera mostrar actividad o dinámica (agotamiento evidente entre riegos por consumo de las raíces). En algunas ocasiones, cuando los suelos no son profundos y se observa una importante actividad en el último sensor, este debe ser considerado en el gráfico sumatoria.
• Definición del tiempo de riego. En el gráfico “apilado” (Figura 1, superior) se muestran los registros de todos los sensores por separado. Con esta información se puede definir a qué profundidad se encuentra la mayor cantidad de raíces absorbentes (20 cm), esto quiere decir, mayor actividad del sistema radical (mayor agotamiento diario del agua). La profundidad del último sensor debe ser aquella donde no se observan raíces de manera evidente, permitiendo definir el tiempo de riego cuando el frente de agua llega a esa profundidad (sensor 4, 80 cm de profundidad), lo que se manifiesta en un ligero incremento del contenido de agua.

– Líneas de Gestión (LG). En el gráfico sumatoria es fundamental generar puntos de referencia, denominados “líneas de gestión” del riego, que facilitan la ejecución del riego en la práctica para la correcta toma de decisiones. Las más comunes son:

a) Nivel de Lleno (NLL) o full point. Es la máxima cantidad de agua que puede contener el suelo sin que se produzca percolación profunda.

b) Capacidad de Campo sonda (CC_S) o refill point 1. Es la CC, pero determinado con la sonda. En el gráfico apilado de la Figura 1, en la base de la franja verde se observa el momento en que se estabiliza la pérdida de agua una vez que se cortó el riego.

c) Punto de Recarga (PR) u onset of stress. Conocido como umbral de riego, que define la frecuencia del riego. Es el punto donde la caída diaria del contenido de agua, evaluada por los sensores superiores a una máxima demanda atmosférica y constante (ETo), comienza a disminuir producto de la reducción del contenido de agua en el suelo (aumento de la tensión de retención), dificultando la absorción del agua por parte de la planta.

• Equipos complementarios
• Estaciones meteorológicas: En la determinación del riego, mediante sondas de capacitancia, es importante obtener datos de evapotranspiración potencial (ETo) del lugar, idealmente a nivel diario.

– Bomba de Presión tipo Scholander: Se seleccionó la cámara Scholander modelo Pump-up (PMS Instrument Company, Oregon, EEUU), diseñada por el Dr. Ken Shackel, que sirve para evaluar el potencial hídrico xilemático a mediodía (Yxm) en la gran mayoría de los frutales bajo riego.

– Sensor TDR para evaluaciones en calicatas o desde la superficie del suelo: Para evaluaciones discontinuas del contenido de agua en el suelo se eligió el sensor TDR100, que evolucionó al TDR150 (Spectrum Technologies Inc., Illinois, EEUU), el cual además entrega valores de temperatura y conductividad eléctrica. Los datos pueden ser gestionados en SigmaPlot (Systat Software Inc.) para facilitar el manejo de la información, por ejemplo, calcular promedios por profundidad o realizar gráficos 2D de distribución del agua en torno a la zona de riego.

– Uso de imágenes satelitales: Se utiliza principalmente el índice espectral de vigor fotosintético de la vegetación NDVI (Índice de vegetación de diferencia normalizada), obtenido de imágenes satelitales (10 m x 10 m) del sensor MSI de Sentinel 2, agrupando las zonas a través del estadístico de agrupación espacio-temporal multivariante K-MEANS, ampliamente utilizado para la realización de análisis de clúster o análisis de conglomerados (Kassambara, 2015) y en la clasificación no supervisada de imágenes satelitales.

ETAPA 2. PROPUESTA DE PAQUETE TECNOLÓGICO, ESTRATEGIAS Y EXPLICACIÓN DEL ROL O FUNCIÓN DE CADA SUB-PAQUETE.

• Criterios para la instalación de las sondas: La unidad básica es el “Sector de Riego”. A continuación se mencionan los pasos:

1. Determinación de un sector representativo, donde se elegirá la planta indicadora para instalar la sonda. Para esto utilizamos las imágenes satelitales con el objetivo de definir la variabilidad temporal (temporadas anteriores) y espacial del vigor de los huertos (Figura 2). Lo esperable, si la plantación se hizo correctamente, es que la mayor superficie del huerto presente condición vegetativa similar y con altos valores. Se aconseja complementar esta información con el servicio de mapeo georreferenciado de suelo de la empresa Agroprecisión.  

2. Caracterización del bulbo de mojamiento y observación de la presencia de raíces. Se recomienda tomar una muestra de suelo del sector de mayor presencia de raíces (15 a 60 cm de suelo) y mandarla a laboratorio para un análisis textural, pudiendo usar el software Spaw (USDA) para su interpretación. En las mismas calicatas, se procederá a evaluar con el equipo TDR150 y cada 20 x 20 cm, el contenido volumétrico de agua en el suelo para determinar la conformación del bulbo húmedo; observando la abertura hacia la lateral o entre hilera (ancho) y si el tiempo de riego permite humedecer la profundidad de suelo deseada para la especie frutal (Figura 3A) y dejar constancia con fotografías (Figura 3C). En suelos salinos o salinos sódicos, se debe registrar adicionalmente la conductividad eléctrica (CE, dS·m^-1) con el mismo equipo (Figura 3B).

3. Elección de planta indicadora y validación de un buen sistema radical. Del sector definido se eligen cinco plantas sanas y se procede a evaluar con la Bomba de Scholander el comportamiento del Yxm durante días continuos, para ratificar la adecuada presencia de raíces en el bulbo de mojamiento a partir de la reacción de las plantas a los ciclos de riego. Se busca que la velocidad de absorción de agua esté equilibrada con la velocidad de pérdida por transpiración de la parte aérea de las plantas, de manera de trabajar con un bulbo húmedo activo (con raíces).

Por lo tanto, se propone evaluar después de un riego, esperando registrar un alto Yxm (ejemplo en vides de mesa: -0,35 MPa), procediendo a realizar un seguimiento de la caída diaria del potencial hídrico hasta el próximo riego, recomendándose usar en este caso un umbral de riego ideal para la especie (ejemplo: entre -0,68 a -0,7 MPa). Posterior al riego, se vuelve a verificar el Yxm, de manera de ratificar la capacidad de rehidratación de las plantas. Valores normales de Yxm y una evolución lógica entre riegos ratifican que pueden ser plantas indicadoras.

4. Ratificación de LG, tiempo y frecuencia. Instalada la sonda en la planta indicadora, se procede a validar la frecuencia y tiempo de riego. Para esto, se procede a evaluar en diferentes ciclos de riego definidos por la sonda, los valores de Yxm registrados en el PR. Se eligen plantas al azar dentro del sector de riego, procediendo a ratificar que las plantas se encuentran en un rango óptimo de Yxm o estatus hídrico. De esta forma se soluciona el gran desafío que tenía la operación del riego y que es la gran falencia de los sistemas de control tradicionales: cómo definir el umbral de riego, para cada suelo y especie frutal, de acuerdo al concepto de nivel de agotamiento permisible.

5. Mantener la mayor densidad de raíces activas y un adecuado balance de agua y oxígeno en el bulbo de mojamiento. El riego inteligente considera dos aspectos centrales: a) que se permita la conjunción en un bulbo húmedo no compactado (suelo vivo), de una alta densidad de raíces con una adecuada dotación de agua de riego y un óptimo programa de fertilización, y b) el riego no es solo adicionar agua al suelo, sino que es fundamental mantener un óptimo balance de agua y oxígeno. Por lo tanto, un buen riego no se logra solo al aplicar agua antes de que se llegue al nivel de agotamiento admisible, sino asegurando tener un sistema radical denso, que crece activamente, sano y que permite que la velocidad de absorción de agua equilibre la velocidad de pérdida por transpiración de la parte aérea de las plantas.

El PT considera el uso permanente de sustancias orgánicas líquidas para promover una buena estructura de suelo y desarrollo de las raíces, de manera de incrementar la porosidad de aireación y la retención de agua aprovechable por la planta, además de disminuir la resistencia mecánica del suelo, por lo que son efectivas en mejorar las condiciones para una óptima exploración radical, incluso en condiciones de restricción hídrica, como estrategia de adaptación al cambio climático.

Una de las ventajas que tiene el uso de sondas de capacitancia bajo estos manejos es la posibilidad de evaluar año a año los cambios de la actividad (intensidad diaria de agotamiento de agua del suelo) o la presencia de raíces (profundidades en las cuales se verifican estos cambios), recomendándose comparar, para un mismo mes de años diferentes y en días de alta demanda climática (alta ETo o DPV), la caída diaria del contenido de agua en el suelo. Si hay mejores raíces, se observará una mayor expresión de los escalones de caída, sobre todo en la zona de mayor presencia de raíces, normalmente entre los 15 y 50 cm de profundidad.

6. Extrapolación de tiempo y frecuencia de riego a sectores sin sondas de capacitancia (Kcs).  La definición del riego con este PT y la información registrada, permite obtener el volumen de agua requerido por semana, mes o temporada, equivalente a la demanda bruta (Db), que multiplicado por la eficiencia del riego (Efa) permite determinar la evapotranspiración de cultivo (ETc). Ocupando la fórmula Kcs = (Db x Efa) / ETo, podemos determinar un factor que hemos denominado “coeficiente de cultivo sonda (Kcs)”, el cual permite extrapolar los resultados de un sector de riego con sondas a otro que no tiene los equipos.

Para esto, se requiere que este nuevo sector de riego sea vecino (igual condición climática), tenga un suelo similar, la misma especie y manejo, en plena producción y validando con las imágenes satelitales un comportamiento similar de la variabilidad espacial y temporal del índice de vigor. Cumpliendo con estas exigencias, se implementa el mismo programa de tiempo y frecuencia del sector con sondas y se verifica el comportamiento de las plantas frente a los ciclos de riego a través de la evaluación del Yxm con la Bomba de Scholander.

RETOS FUTUROS

Uno de los principales desafíos es que el Estado promueva la formación de cooperativas tecnológicas, para que los productores puedan abordar en conjunto el acceso a las nuevas tecnologías o PT, así como la capacitación que requieren tanto ellos como los técnicos/asesores. Además, debe fortalecerse el apoyo a los pequeños y medianos productores para facilitar las inversiones de nuevas tecnologías, dado que el ahorro de agua de riego que puede hacer la agricultura en un futuro de escasez hídrica, trae efectos positivos para toda la población del país.

Otro reto es hacer gestión de agua a nivel de cuencas, coordinando a los diversos actores, no sólo a los productores agrícolas. Básicamente el ahorro de agua que estamos generando no es sólo de seguridad de riego, sino que representa también un excedente para otros usos.

Cerca de veinte años de trabajo del equipo UchileCrea, investigando, probando en terreno y validando en conjunto con productores las nuevas tecnologías para el manejo del riego, han permitido generar un PT que puede definir el tiempo y frecuencia de riego en forma óptima con la capacidad de apoyar a los agricultores a distancia. Las tecnologías implementadas han permitido mantener o mejorar los rendimientos, ahorrar entre 20 a 40% del recurso hídrico utilizado, aumentar la EUAr y, en una similar proporción, la energía eléctrica. Adicionalmente, este PT permite tener un programa probado para enfrentar la escasez hídrica que vive el país, enmarcado en el proceso de cambio climático, con impactos positivos a nivel de cuencas.

AGRADECIMIENTO

El éxito de este PT no hubiera sido posible sin la ayuda de múltiples colaboradores y alumnos. También se agradece el financiamiento de proyectos de investigación y desarrollo en el país, en especial: INDAP, CORFO, FIA y FIC. Finalmente, un especial reconocimiento a los productores que han colaborado con sus campos y tiempo en la implementación de nuevas innovaciones en el mundo del agro.