El agua aplicada  al  cultivo  en  la  labor  del  riego  infiltra  en  el  suelo  reponiendo  el  agua  en  el  perfil  que  se  ha  perdido  por  la  absorción  de  las  raíces  del  cultivo.  El  exceso  de  agua  aplicada  puede  escurrir  superficialmente  o  infiltrar  más  allá  de  la  zona  de  raíces,  con  pérdidas  conocidas  como  Escorrentía  Superficial  (ES)  y  Percolación  Profunda  (PP).  El  agua  almacenada  en  la  zona  de  raíces  se  utiliza  en  la  evapotranspiración  (ET)  que  es  el  resultado  de  la  combinación  de  los  procesos  de  transpiración  (T)  y  evaporación  (E)  del  agua  del  suelo.  La  transpiración  es  esencial  para  las  plantas,  correlacionándose  directamente  con  fotosíntesis  y  con  la  producción  de  biomasa.  El  agua  que  evapora  directamente  desde  la  superficie  del  suelo,  no  contribuye  al  rendimiento  del  cultivo.  De  acuerdo  a  Klocke  et  al  (2009),  luego  del  mojamiento,  la  tasa  de  E  desde  el  suelo  desnudo  depende  de  la  cantidad  de  energía  que  recibe  la  superficie  del  suelo  y  de  la  tasa  de  movimiento  del  vapor  de  agua  desde  el  suelo  a  la  superficie.  La  reducción  en  el  sombreamiento  de  la  superficie  influye  en  la  partición  entre  E  y  T,  que  se  afecta  con  el  aumento  del  déficit  hídrico  en  el  suelo.

En  el  país  se  han  realizado  esfuerzos  en  investigación  y  desarrollo  destinados  al  mejoramiento  de  la  eficiencia  de  riego,  pero  muy  pocos  se  han  enfocado al  mejoramiento  de  la  eficacia  del  agua  aplicada.  Ésta  se  refiere  a  un  conjunto  de  técnicas  que  logren  la  incorporación  del  agua  aplicada  a  la  corriente  transpiratoria,  minimizando  las  pérdidas  por  E,  ES  y  PP,  permitiendo  una  mejor  conversión  de  agua  de  riego  en  materia  seca  (m³ de  agua  aplicada/kg  de  materia  seca  producida).  Selles  et  al  (2013)  estima  que  las  pérdidas  por  E  en  un  parronal,  que  no  contribuyen  a  rendimiento,  se  encuentran  en  un  rango  entre  20%  y  40%  en  vides  de  mesa.    Lo  cual  es  similar  a  lo  encontrado  por  Gonzalez-Dugo  et  al  que  indica  que  en  espaldera  en  vides  viníferas  la  E  llega  alrededor  de  un  30%.

Pérdida de agua

Para  reducir  las  pérdidas  en  esta  fase,  se  han  reportado  una  serie  de  técnicas  que  reducirían  esta  pérdida  de  agua.  En  Chile,  a  nivel  de  extensión  se  ha  reportado  que  el  uso  de  mulchs  prolonga  crecimiento  radical  (verano-otoño),  resulta  en  aumentos  de  hasta  12%  de  calibre  y  de  16%  de  cantidad  total  de  fruta  en  vides,  promueve  la  conservación  de  la  humedad  del  suelo,  disminuye  las  variaciones  de  la  temperatura  del  suelo  y  el  escurrimiento  superficial.  Finalmente,  Haddad  et  al  (1988)  afirman  que  con  el  uso  de  acolchado  plástico  se  logró  distanciar  los  riegos  a  una  vez  cada  quince  días,  en  lugares  donde  se  regaba  dos  veces  por  semana.

Por  otra  parte,  trabajos  realizados  por  Ferreyra  et  al  2007  muestran  que  con  microaspersión  se  observa  una  mayor  pérdida  de  agua,  al  compararlo  con  un  riego  por  goteo  en  paltos.  La  eficiencia  de  aplicación  de  agua  (Efa)  en  microaspersión  llega  solo  a  66,4%  (Efa).  Esta  menor  Efa  se  debe  a  que  parte  de  agua  de  riego  se  pierde  al  quedar  fuera  de  la  zona  de  raíces  y  por  E  directa  del  suelo.

Efectos de las cubiertas plásticas

En  investigaciones  realizadas  en  Chile  y  el  extranjero  se  ha  podido  comprobar  que  en  cultivos  hortícolas  bajo  plástico  se  disminuye  en  forma  significativa  (40%  o  más)  la  ET.  Este  se  debe  al  cambio  en  la  demanda  hídrica  de  la  atmosfera  (ETo)  que  depende  de  la  radiación,  humedad  relativa,  viento  y  temperatura.  Trabajos  realizados  por  Selles  et  al  2013  muestran  que  en  uva  de  mesa  la  ETo  en  un  cultivo  de  uva  de  mesa  disminuyó  en  un  32%. Estos  datos  corresponden  a  un  parrón  español  bajo  plástico  en  Copiapó.

Las  cubiertas  plásticas  son  films  de  polietileno  de  baja  densidad  (LDPE).  El  polietileno  es  un  polímero  simple,  altamente  producido  a  nivel  mundial,  que  se  deriva  de  la  polimerización  del  etileno.  Estos  filmes  deben  asegurar  el  paso  de  la  luz  (transparencia  >  80-90%)  y  el  espesor  de  las  láminas  va  a  depender  del  objetivo  buscado,  siendo  por  lo  general  de  70  a  150  micras.  La  utilización  del  filme  plástico  produce  modificaciones  en  el  microambiente  de  cultivo  que  pueden  afectar  las  condiciones  de  la  planta,  entre  estas  destacan:  a)  modificaciones  ambientales  en  factores  como  el  viento,  la  luminosidad,  la  radiación,  la  temperatura  y  la  humedad  relativa,  modificando  la  evapotranspiración  del  cultivo;  b)  modificaciones  de  los  estados  fenológicos  del  cultivo.  Debido  a  cambios  en  la  temperatura  ambiental,  se  produce  una  modificación  en  la  acumulación  térmica  lo  que  modifica  los  estados  fenológicos,  pudiendo  adelantar  las  fechas  de  cosecha  respecto  de  situaciones  al  aire  libre.

Cubrir  el  dosel  del  cultivo  con  films  de  polietileno  visualmente  genera  la  sensación  de  encontrarse  bajo  un  invernadero  abierto.  Esto  crea  la  incertidumbre  sobre  si  esta  estructura  incrementará  las  temperaturas  y  aumentará  la  humedad  relativa,  al  igual  que  un  efecto  invernadero.  Moller  y  Assouline  (2007)  observaron  que  los  cultivos  bajo  mallas  no  alteraban  significativamente  la  temperatura  máxima  del  aire  ni  el  déficit  de  presión  de  vapor.

Esto  indica  que  el  cultivo  no  estaría  sometido  a  un  sobrecalentamiento  que  pueda  dañar  la  fruta.  Sin  embargo,  existe  una  modificación  de  la  temperatura  bajo  el  plástico,  según  lo  observado  por  Junior  et  al  (2011)  dado  que  en  días  soleados  se  producen  algunas  diferencias  de  temperatura  entre  cultivos  cubiertos  y  descubiertos,  pero  donde  más  se  observan  diferencias  es  en  la  humedad  relativa  presente  dentro  del  sistema  cubierto.

Por  otra  parte,  Rana  et  al  (2004)  determinaron  que,  para  las  condiciones  climáticas  de  Italia,  la  temperatura  de  los racimos  de  uva  no  cubiertos  era  un  grado  mayor  que  aquellos  racimos  que  fueron  mantenidos  bajo  cobertura  plástica.  Los  mismos  autores,  además,  determinaron  que  la  evapotranspiración  del  cultivo  bajo  plástico  fue  menor,  pudiendo hacer  las  plantas  un  mejor  uso  de  la  humedad  disponible  en  el  suelo.  Asimismo,  los  valores  de  conductancia  estomática  evidenciaron  mayor  apertura  de  estomas  en  condiciones  bajo  plástico  que  al  aire  libre.  Otras  experiencias  han  observado  que  el  plástico  podría  reducir  la  humedad  del  ambiente.  Esto,  debido  principalmente  a  que  se  disminuye  la  evaporación  directa  del  agua  de  riego  aplicada.

Modificaciones microclimáticas  

La  base  del  proceso  productivo  de  las  plantas  está  dada  por  la  fotosíntesis,  es  decir  la  conversión  de  energía  lumínica  en  energía  química.  La  energía  solar  produce  varios  cambios  fisiológicos  que  se  manifiestan  mediante  apertura  estomática,  temprano  en  la  mañana,  asociada  a  una  pérdida  de  agua  en  forma  de  vapor  desde  la  planta  (transpiración)  y  desde  el  entorno  (evaporación).  Asimismo,  se  produce  un  ingreso  de  CO²,  vía  estomática  que,  al  final  del  proceso  fotosintético,  se  convertirá  en  azúcares  (asimilados).  Estos  foto-asimilados  serán  repartidos  entre  los  distintos  puntos  de  crecimiento  de  la  planta  y  son  esenciales  para  el  desarrollo  y  calidad  de  la  fruta.

Las  modificaciones  microclimáticas  que  producen  las  cubiertas  plásticas  alteran  el  balance  de  energía  del  sistema  productivo,  pudiendo  reducir  el  componente  evapotranspirativo  sin  afectar  la  fotosíntesis,  mejorando  la  eficacia  del  uso  del  agua  por  parte  de  la  planta  (Kg  de  MSS/  Kg  agua  transpirada),  lo  que  se  reflejaría  en  una  mayor  producción  por  volumen  de  agua  aplicado.  Estudios  realizados  en  Argentina  por  Novello  y  Pugliese  (2012),  utilizando  mallas  blancas  y  negras,  mostraron  que  esta  modificación  microclimática  disminuyó  la  velocidad  del  viento  en  un  85%,  bajando  en  un  30%  la  evapotranspiración  de  referencia.

Del  mismo  modo,  Moller  y  Assouline  (2007),  señalan  que  bajo  cubiertas  la  radiación  global  (Rg)  se  puede reducir  en  un  40%,  y  la  velocidad  del  viento  en  magnitudes  cercanas  al  50%,  respecto  de  situación  al  aire  libre,  lo  que  tendría  un  impacto  significativo  en  el  consumo  de  agua  de  las  plantas.

Según  la  norma  general,  una  especie  frutal  requiere  de  500  –  800  μmol  fotones  m-²s-1  para  lograr  una  fotosíntesis  máxima.  En  la  zona  central  de  Chile  la  intensidad  lumínica  durante  los  meses  de  verano  puede  alcanzar  valores  entre  2000-2200  μmol  fotones  m-²s-1.  Ante  esto,  la  reducción  de  la  radiación  producto  del  uso  de  cubiertas  plásticas  de  espesores  definidos  no  afectaría  la  fotosíntesis.  La  magnitud  de  disminución  de  la  Rg  depende  del  espesor  y  tipo  de  plástico,  pudiendo  variar  entre  20  y  40%.  En  ciertas  circunstancias,  esta  reducción  sería  favorable,  ya  que  excesos  de  luz  (estrés  lumínico)  puede  generar  disminución  de  la  capacidad  fotosintética  y  finalmente  mermar  la  producción  de  la  planta.

Consecuencias productivas

La  cubierta  plástica,  según  los  antecedentes  mencionados  podrían  reducir el  consumo  de  agua  de  las  plantas,  con  muy  poco  efecto  sobre  la  fotosíntesis,  mejorando  la  eficacia  del  uso  del  agua  y  la  huella  hídrica  del  cultivo  (litros/kg  de  fruta  producida).  Sin  embargo,  hay  que  tomar  en  cuenta  que  la  disminución  de  la  tasa  transpiratoria  puede  tener  efectos  relacionados  con  el  flujo  de  nutrientes,  principalmente  aquellos  compuestos  que  se  mueven  por  flujo  de  masas  en  el  xilema.  Un  ejemplo  de  esto  es  el  calcio,  que  tiene  un  rol  estructural  en  la  pared  celular  y  juega  un  papel  fundamental  en  la  firmeza  de  las  bayas,  característica  de  calidad  en  uva  de  mesa,  situación  que  hay  que  aclarar  al  utilizar  esta  tecnología  productiva.

Novello  y  De  Palma  (2008),  indican  que  las  cubiertas  plásticas,  pueden  ser  utilizadas  tanto  para  adelantar  como  para  atrasar  la  cosecha,  dependiendo  de  la  fecha  de  colocación  de  estas.  La  cosecha  puede  ser  adelantada,  induciendo  una  brotación  más  temprana,  si  las  cubiertas  se  colocan  temprano  en  primavera  ya  que  permiten  mayor  acumulación  de  días  grado.

La  colocación  de  cubiertas  plásticas  tempranas  puede  significar  una  maduración  anticipada  de  la  fruta  de  entre  10  a  40  días,  respecto  a  la  situación  de  aire  libre,  dependiendo  de  la  fecha  de  cobertura  y  de  las  condiciones  ambientales.  El  objetivo  de  implementar  el  cultivo  forzado,  con  la  utilización  de  cubiertas  plásticas,  permite  acelerar  el  desarrollo  del  cultivo,  cuando  las  condiciones  al  aire  libre  no  son  las  más  adecuadas  (Alonso  et  al,  2004),  en  particular  con  temperaturas  bajas.  Un  estudio  realizado  por  la  Universidad  de  Almería  y  la  estación  experimental  Cajamar,  en  Flame  seedless  bajo  cubiertas  plásticas,  se  observó  un  adelanto  en  la  maduración  debido  a  la  cubierta  plástica  de  28  días.  Este  desarrollo  acelerado  se  debió  principalmente  a  la  anticipación  de  la  floración.

Por  otra  parte,  trabajos  realizados  en  Turquía  indican  anticipación  de  cosecha  del  orden  de  18  días  en  condiciones  bajo  plástico.  Sin  embargo,  no  observaron  diferencia  en  el  tamaño  de  los  racimos  y  bayas  bajo  cubierta  respecto  a  aquellos  que  se  desarrollaron  al  aire  libre.

Según  lo  descrito  por  Novello  et  al  (2000),  las  condiciones  ambientales  generadas  bajo  cubierta  plástica  producen  una  mayor  elongación  de  los  brotes  e  incrementos  en  el  número  de  hojas  y  el  área  foliar  respecto  a  la  condición  natural.  Asimismo,  describe  que  bajo  las  condiciones  ambientales  de  Apulia,  Italia,  se  ha  observado  un  incremento  en  la  productividad  y  la  calidad  de  la  fruta  bajo  cubiertas  plásticas.

Referencias poco acertadas

Las  necesidades  hídricas  de  las  plantas  (ETc)  se  determinan  a  partir  de  la  evapotranspiración  de  referencia  (ETo)  y  el  coeficiente  de  cultivo  (Kc).  Si  bien  existe  información  de  este  coeficiente  para  diferentes  especies,  su  valor  depende  de  varios  factores:  características  propias  de  la  especie  (densidad  estomática),  el  área  foliar,  la  arquitectura  de  la  planta,  entre  otros.  Varios  de  estos  parámetros pueden  ser  alterados  por  el  manejo  agronómico  en  el  cultivo  que  afectan  el  porcentaje  de  radiación  solar  interceptado  por  la  planta.  El  Kc  también  puede  variar  con  el  vigor  de  la  planta.  Plantas  poco  vigorosas  que  intercepten  una  menor  cantidad  de  energía  consumen  menos  agua  que  plantas  vigorosas.  Diversos  estudios  en  especies  frutales  indican  que  los  Kc  determinados  localmente  no  tienen  relación  con  los  publicados  por  Allen  en  1998.  Estos  son  los  casos  de  cítricos  (Castel,  1997;  García  Petillo  y  Castel,  2007),  damascos  (Paço,  2004),  peras  (Conceição,  2008),  kiwi  (Silva  2008)  y  uva  de  mesa  (Villagra  2014).  Además,  para  manejar  el  riego  se  utilizan  Kc  que  no  están  relacionados  con  el  vigor  de  las  plantas  del  huerto,  por  lo  cual  las  aplicaciones  excesivas  de  agua  son  una  práctica  corriente.

El  disponer  de  Kc  que  puedan  ajustarse  con  el  vigor  de  las  plantas  es  también  un  paso  para  aumentar  la  eficiencia  del  uso  del  agua.  Es  posible  que  los  programas  de  riego  actuales  estén  subestimando  o  sobrestimando  la  evaporación  del  cultivo  ya  que  utilizan  Kc  referenciales,  aunque  estos  varían  de  un  huerto  a  otro.

Escrito por: Raúl Ferreyra Espada, Ingeniero Agrónomo de INIA La Cruz.

El riego ha sido decisivo en el aumento de la producción de alimentos para sostener a una población que crece dramáticamente. En la actualidad, el 70% del alimento mundial -300 millones de hectáreas- es producido por la agricultura de riego. Por supuesto, estas hectáreas representan una amplia gama de situaciones de suelos, climas y cultivos, además de distintos niveles de disponibilidad de agua, de situaciones culturales y de sistemas de riego.

Todo esto ha llevado al desarrollo de un sinnúmero de tecnologías de riego, concepto que agrupa a todas aquellas herramientas o prácticas de manejo que nos ayudan a hacer un mejor uso del agua. Estas tecnologías han permitido aumentar los rendimientos y la eficiencia de nuestros sistemas de regadío y es probable que nuestra habilidad para crear nuevas tecnologías definirá la rapidez con la que podremos adaptarnos al cambio climático.

En este artículo, las tecnologías de riego fueron divididas en dos grandes grupos: (1) Sensores y sistemas de monitoreo capaces de proporcionar información sobre los requerimientos hídricos de los cultivos para una toma de decisión informada, y (2) tecnologías inalámbricas que persiguen mejorar la conectividad en el campo para permitir la adquisición de datos en tiempo real y/o el control remoto de válvulas.

La evolución de los sensores

La industria de los sensores es dinámica y diversa. En los últimos años, su crecimiento ha sido impulsado por disminución de costos, reducción en tamaño y facilidad de uso. En paralelo, los sensores se han vuelto más precisos, inteligentes y conectados al mundo. Existe un enorme potencial en mejorar prácticas agrícolas gracias al empleo de información proporcionada por sensores, la cual debe ser procesada e integrada a sistemas de soporte de decisión, para entregar al agricultor información en forma amigable y oportuna.

En general, las tecnologías que buscan determinar el requerimiento hídrico de cultivos han seguido dos tendencias, aquellas que se basan en el balance hídrico del sistema suelo-planta y el estado hídrico de las plantas.

En el primer caso, se considera que el sistema está compuesto por entradas de agua (riego o lluvia), un reservorio donde se acumula (suelo) y salidas de agua (evapotranspiración, escorrentía superficial, percolación profunda, etc.). En la actualidad, existen sensores y modelos que pueden ayudarnos a determinar cada uno de los componentes de este balance.

Por ejemplo, caudalímetros o pluviómetros monitorean las entradas; sensores de humedad de suelo, el agua acumulada, y modelos de evapotranspiración basados en el balance de energía, las salidas. En este último caso, los requerimientos hídricos pueden ser obtenidos monitoreando la evapotranspiración (reponiéndola a través del riego) o el contenido de agua en el suelo (manteniéndolo en un nivel deseado).

Sin embargo, ninguno de estos métodos considera el estrés hídrico de la planta en forma directa, aun cuando hay evidencia que señala que éstas pueden regular el flujo de agua en situaciones de estrés. Es por esto que también existe interés en determinar los requerimientos de agua por medio del estado hídrico de las plantas.

Contenido de agua del suelo

Las técnicas más comunes para determinar el contenido de agua en el suelo están basadas en el contenido gravimétrico, las propiedades eléctricas del suelo, el potencial del agua en el suelo y los métodos radioactivos.

Si bien las técnicas gravimétricas suelen ser consideradas el estándar, su uso requiere de tiempo y trabajo, ya que para determinar el contenido de agua se deben pesar muestras de suelo antes y después de ser secadas en un horno. Para suplir esta deficiencia, varios sensores capaces de medir el contenido de agua del suelo in situ han sido incorporados en el mercado.

Los sensores basados en las propiedades eléctricas del suelo son los más comunes debido a su bajo costo, facilidad de uso y capacidad de adquirir datos en forma continua. Un ejemplo son los sensores de capacitancia, que poseen dos electrodos que detectan la constante dieléctrica del suelo (foto 1a).

Tienen la ventaja de ser económicos, pero dependen del tipo de suelo (requieren de calibraciones en terreno) y presentan un volumen de influencia pequeño, por lo que tienen el riesgo de que sus mediciones no sean representativas, lo que es especialmente importante en cultivos con gran desarrollo radicular.

Los sensores TDR (Time-Domain Reflectometry) también se basan en la constante dieléctrica del suelo y se caracterizan por tener mediciones independientes de la textura y la temperatura. Sin embargo, su costo inicial suele ser más alto que los sensores de capacitancia.

También han sido ampliamente usados sensores basados en la resistencia eléctrica (foto 1b), la que puede ser determinada directamente en el suelo o en un material que está en equilibrio con éste, como yeso o cerámica. El costo de esta tecnología suele ser bajo y su volumen de influencia amplio, ya que muchos de estos sensores basan sus mediciones en el potencial del agua que se encuentra en equilibrio con el medio. Sus desventajas son que requieren de calibraciones individuales y en el caso de los sensores que miden potencial, también de información adicional para convertir sus valores en contenido volumétrico de agua.

Otra alternativa son las técnicas radiactivas, como la dispersión de neutrones, cuyas mediciones son consideradas precisas, pero con un alto costo inicial.

Evapotranspiración del cultivo

Los métodos basados en la estimación de evapotranspiración son probablemente los que presentan un mayor grado de aceptación en la actualidad. Tradicionalmente, la evapotranspiración (ET) ha sido calculada usando estimaciones de evapotranspiración de referencia (ET0), que corresponde a la evapotranspiración de un pastizal con características específicas, el cual se corrige usando un coeficiente de cultivo (Kc) para estimar la evapotranspiración del cultivo (ETc). Sin embargo, los valores de Kc han sido cuestionados, ya que dependen de la localidad y del manejo. A esto se suma que las estaciones meteorológicas no son siempre bien mantenidas, por lo que los valores de ET0 pueden no ser confiables.

La evapotranspiración del cultivo, también puede ser obtenida directamente mediante técnicas como el Surface Renewal, considerada como una alternativa interesante debido a su bajo costo en relación con otras técnicas similares, como el Eddy Covariance o el lisímetro.

Surface Renewal estima ET analizando el balance energético de parcelas de aire que se mueven al interior de la canopia por flujo turbulento. Una termocupla es usada para obtener el flujo de calor sensible; luego esta información junto con valores de radiación neta y flujo calor del suelo son usados para determinar ET (foto 2). Combinando los valores estimados por Surface Renewal y por las estaciones de evapotranspiración de referencia, los coeficientes de cultivos pueden ser estimados para diferentes condiciones de pendiente, exposición, orientación, etc.

Ha habido interés además por desarrollar técnicas basadas en percepción remota por medio de imágenes satelitales o aéreas. Estas generalmente se basan en modelos de balance de energía y radiación neta. Liou and Kar (2014) revisaron distintas técnicas para estimar ET y concluyeron que las precisiones obtenidas varían dependiendo del modelo ocupado y de la escala temporal y espacial utilizada. Adicionalmente, las herramientas de percepción remota pueden ser usadas en conjunto con mediciones de terreno para crear zonas de manejo y definir la posición de sensores o de estaciones de monitoreo.

El centro de innovación UC Davis Chile está liderando en nuestro país las investigaciones relacionadas con la estimación de evapotranspiración. Actualmente, desarrolla un proyecto con VSPT Wine Group, en el cual investigadores de UC Davis (Estados Unidos), con el apoyo de las universidades de Talca y de Tarapacá, están usando estaciones de Surface Renewalpara determinar los requerimientos hídricos de la vid bajo distintos niveles de producción, sistemas de conducción y variedades. El propósito de esta iniciativa es usar la información generada por las estaciones para desarrollar herramientas que permitan mejorar el manejo del riego en la viña.

Estado hídrico de la planta  

El Riego Deficitario Regulado (RDR) busca aumentar la eficiencia en el uso del agua aplicando un riego inferior al requerido para el crecimiento óptimo del cultivo. Este método ha sido sugerido para lugares con escasez de agua, aunque también puede ser usado para mejorar la calidad en cultivos como la vid. El éxito de implementar RDR dependerá de nuestra capacidad para evaluar el estado hídrico de las plantas, ya que el estrés debe mantenerse en un nivel que no genere pérdidas excesivas en la producción.

Métodos basados en el balance hídrico no se relacionan directamente con el estrés hídrico. Esto, debido a que las plantas tienen la capacidad de desarrollar estrategias para tolerar o evitar el estrés, por lo que estas técnicas por sí solas no proporcionan la información necesaria para implementar RDR. Por esta razón, se han hecho esfuerzos por desarrollar sistemas que permitan medir alguna respuesta fisiológica de la planta al estrés.

En la práctica, el éxito del RDR también dependerá de si los agricultores pueden disponer de información sobre el estado hídrico de las plantas en forma oportuna. Actualmente, el estándar para medirlo es la cámara de presión (foto 3b). Sin embargo, esta tecnología no ha sido ampliamente adoptada por los agricultores debido a que sus mediciones requieren de considerable tiempo y trabajo.

Dendrómetros (foto 3c), psicrómetros, porómetros de hoja y sensores de temperatura infrarrojos son tecnologías que pueden ser usadas para medir en parámetros fisiológicos, como la fluctuación diurna del diámetro del tronco (o la hoja), la presión de vapor de una pequeña cámara que se encuentra en equilibrio con el medio líquido al interior de la hoja, o la resistencia estomática.

La apertura estomática tiene además el efecto de enfriar la hoja por medio de la transpiración. Se ha observado que cuando existe estrés hídrico, los estomas se cierran, la transpiración cesa y la temperatura de la hoja tiende a equilibrarse con la temperatura del aire. Sin embargo, la temperatura de la hoja también depende de otras variables microclimáticas, como humedad, temperatura del aire, velocidad del viento y radiación solar. La contribución de estas variables también ha sido estudiada y sistemas compuestos por múltiples sensores han sido desarrollados para estimar el estado hídrico de las plantas (foto 3a).

Tecnologías inalámbricas

Los sensores proximales –que permiten el monitoreo continuo del estado hídrico de las plantas, humedad de suelo o evapotranspiración del cultivo- se han visto enormemente beneficiados por el desarrollo de las tecnologías inalámbricas, que permiten el acceso a la información en tiempo real.

Estos sistemas pueden estar conectados a redes locales, usando nodos inalámbricos de bajo costo y corto alcance, para establecer redes de comunicación, siendo las más comunes las de tipo mesh, en que varios nodos hablan entre ellos para aumentar el rango de alcance, o star, en el cual todos los nodos hablan con un nodo central para adquirir datos en una zona específica (Ver figura 1).

Usualmente, este tipo de redes tienen la capacidad de enviar la información a la web por medio de un computador con conexión a internet o de un módem con servicio habilitado para usar redes de celular.

Una ventaja de estos sistemas es que permiten conectar a varios sensores o válvulas a una misma red. De manera alternativa, cada sensor/válvula puede estar conectado directamente a una red de celular y enviar la información a la web sin la necesidad de estar conectado a una red local mesh o star. Esta opción puede ser una buena alternativa, puesto que es sencilla de instalar y mantener, pero puede ser más cara dependiendo de la cantidad de dispositivos que se quieran conectar y la distancia a la que se encuentren.

En Chile, el acceso a internet en zonas rurales aún es limitado. Habitualmente, las redes de celulares poseen mejor cobertura.

Sin embargo, hay zonas rurales en donde éstas tampoco llegan, pero en esos casos, aún es posible establecer redes locales para disponer de los datos offline u optar por comunicción satelital. Usando tecnologías inalámbricas, los agricultores pueden usar la información de sensores o estaciones de monitoreo para programar el riego, sin la necesidad de realizar labores intensas en terreno.

En cuanto al manejo de riego a distancia, una tecnología disponible son las válvulas solenoides de tipo latching (no requieren estar energizadas para mantenerse abiertas), las cuales son controladas mediante una corriente eléctrica que pasa a través de un solenoide, cuya polaridad determinará si la válvula se cierra o abre. Un ejemplo de una válvula solenoide de tipo latching integrada en una red meshse puede ver en la foto 4.

Esta tecnología tiene varias ventajas: no es necesario ir a terreno para operarla; facilita un mejor registro del agua ocupada, ya que la información sobre cuánto tiempo las válvulas estuvieron abiertas puede almacenarse en un computador o en la web (esto se puede complementar con la información de caudalímetros y/o sensores de presión); y permite la automatización del riego, debido a que un computador puede abrir y cerrar las válvulas a una hora determinada.

Finalmente, es importante destacar que es posible encontrar sinergias entre las tecnologías descritas en este artículo, las cuales pueden ser aprovechadas para desarrollar herramientas robustas que apunten a manejos eficientes en el uso del agua, como lo son el riego de precisión o el RDR.

Alianza UCDavis Chile + Mundoagro

UCDavis ha reconocido la necesidad de poner al servicio del agro no tan sólo conocimiento y capacidades, con el objetivo de desarrollar herramientas biotecnológicas que potencien la productividad y la competitividad de la agroindustria nacional de manera eficiente e innovadora.

Escrito por Francisco Rojo, Investigador Postdoctoral en Tecnologías Agroclimáticas U. de California, Davis en Chile.

En la presente temporada agrícola, el escenario hídrico nacional da cuenta de situaciones disímiles en la disponibilidad del agua de riego en las distintas zonas agrícolas del país. Particularmente, en la región del Maule la situación de escasez hídrica se ha prolongado durante los pasados seis años. Esta situación ha determinado un cambio en la estructura productiva agrícola de la región como mecanismo de reacción a la falta de agua.

La situación proyectada por las condiciones climáticas actuales demanda una respuesta adaptativa que permita mantener el potencial productivo del sector agrícola. Dicha respuesta debe considerar tanto factores de infraestructura, tecnología, como de capital humano capacitado. Es por esto que en conjunto con el aumento de la capacidad de reserva de agua y la capacitación a los usuarios, es clave sensibilizar a la comunidad de la urgente necesidad de aumentar la productividad del agua disponible y la diversificación de alternativas tecnológicas cuya implementación permitan optimizar los recursos a nivel de cuenca, considerando sus dimensiones productivas, humanas y ecológicas.

Situación actual

Desde fines de los ‘90, la obtención de información mediante redes de estaciones meteorológicas automáticas ha permitido optimizar las decisiones de riego basado en la cuantificación de variables agroclimáticas a nivel local. La validación de esta tecnología ha permitido su utilización en zonas geográficas de mayor amplitud, cuyo tamaño depende de la representatividad de las mediciones realizadas por estos equipos.

En la actualidad existe una amplia cobertura de redes de estaciones meteorológicas instaladas por el sector público y privado, las que actualmente abastecen de información en forma continua a la comunidad. Sin embargo, su operación y mantención representan desafíos técnicos y financieros que han limitado la utilidad de esta información en la toma de decisiones de riego, básicamente por el desconocimiento por parte de los usuarios de las condiciones en que han sido tomados dichos datos y de la forma en la cual interpretar la información para emplearla en la programación de los riegos.

Una respuesta alternativa la proporcionan la incorporación de imágenes satelitales al ámbito agrícola, lo que ha ampliado el abanico de aplicaciones tecnológicas en la esfera productiva y en materia de riego. El uso de estas técnicas está ampliamente difundido, sin embargo, en la región del Maule aún se debe trabajar y consolidar la oferta de servicios que proporcionen información e interpretación de estos datos.

Proyecto

En este escenario, el Gobierno Regional del Maule ha puesto como foco de atención la realización de iniciativas para la optimización del uso del agua de riego.

Desde el año 2015 la Universidad de Talca a través del Centro de Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología (CITRA), dirigido por el Dr. Samuel Ortega-Farias, se encuentra ejecutando el proyecto “Implementación de tecnología satelital y meteorológica para fortalecer la productividad, la eficiencia y la gestión del uso del agua en la agricultura de la región del Maule”, el que cuenta con el auspicio de la I. Municipalidad de Linares, SEREMI de Agricultura y la Corporación Regional de

Desarrollo Productivo de la Región del Maule. Particularmente este proyecto busca generar una herramienta de información que permita incrementar la eficiencia y gestión del uso del agua a nivel de cuenca hidrográfica, mediante la puesta en valor de investigación aplicada para estimar el balance hídrico de la zona de influencia del embalse Ancoa.

Para lograr una cobertura territorial, la iniciativa se está implementando en el área de proyección regable del embalse, que corresponde a una superficie de 36.974 hectáreas y comprende entre 2.500 a 3.000 usuarios potenciales. Este sector se encuentra circunscrito dentro de un polígono de 98.272 hectáreas y que considera las comunas de Yerbas Buenas, Longaví, Colbún y Linares. Así mismo estos lugares forman parte de las cuencas hidrográficas de los ríos Achibueno, Longaví y Putagán.

Información satelital

Valiéndose de tecnología meteorológica y satelital, se apunta a proporcionar información necesaria para mejorar la gestión del uso del agua, con innovaciones tecnológicas que paulatinamente han aumentado su aplicación en la agricultura. Este tipo de tecnología permite identificar en forma diferenciada aquellas zonas que emplean más o menos agua en grandes superficies agrícolas a un bajo costo. Esto combinado con la oferta y distribución de los requerimientos hídricos no solo permite establecer un balance hídrico en forma dinámica, sino que además potencialmente se podrán establecer parámetros de eficiencia del uso del agua desde un punto de vista productivo (huella hídrica).

Actualmente el proyecto ha desarrollado como elemento central una plataforma geo-informática que permite estimar el consumo hídrico de los cultivos (evapotranspiración) y los coeficientes de cultivos (Kc), basándose en el uso combinado de información meteorológica e imágenes satelitales de alta resolución. IrrigatiON-SAT (http://www.citrautalca.cl/irrigationsat/) es una herramienta on-line de fácil acceso para los usuarios, que tiene una historia de desarrollo y validación científica de más de seis años de antigüedad por parte del equipo de investigadores del centro tecnológico CITRA de la Universidad de Talca.

En ella se integra información capturada remotamente por los satélites Landsat 7 ETM+, Landsat 8 OLI-TIRS y Spot 6-7 con datos de uso de suelo y los diversos tipos de cultivo presentes en la zona en estudio, en un robusto modelo bio-matemático que permite observar la variabilidad espacial (intra-predial) y temporal (a través de la temporada agrícola) del consumo hídrico de los cultivos dentro de una amplia zona geográfica.

La plataforma proporciona información sectorizada de la demanda hídrica a nivel de cuenca en forma de mapas interactivos que son útiles para la toma de decisiones en la distribución del agua para riego, tanto para agricultores que ven la información de sus predios, como para las asociaciones de canalistas que pueden analizar las zonas con mayor o menor demanda hídrica durante una temporada agrícola. Así, IrrigatiON-SAT se enfoca en dos tipos de usuarios:

• Local: pequeños y medianos productores que dispongan de algún tipo de asesoría profesional Prodesal o INDAP-SAT.

• Global: asociaciones de riego, comunidades o juntas de vigilancia, de modo de entregarles un bien público que permita estimar presupuestos hídricos de las zonas de su interés.

Esto es de particular importancia ya que estas asociaciones tienen gran información respecto de la oferta de agua disponible (acumulación de sus embalses), no así tanta precisión respecto a la demanda de agua de los valles, pudiendo convertirse en un significativo insumo para la planificación anual y el conocimiento de déficit y superávit hídrico anual de la cuenca hidrográfica del Ancoa.

Transferencia tecnológica

Paralelamente se han realizado una cartera de talleres, cursos de capacitación y módulos demostrativos en riego, en los cuales se realiza transferencia directa con el agricultor en técnicas de riego para mejorar el uso del agua en sus cultivos. El bajo nivel de tecnificación de la superficie regada en la región hace necesario la promoción de técnicas sencillas para aumentar la eficiencia hídrica entre los agricultores (uso de mangas plásticas, monitores de humedad de suelo, entre otros).

Además, en el corto plazo, se contemplan capacitaciones a los equipos de profesionales de Prodesal, INDAP y SAT para que utilicen la información climática disponible, así como los valores de evapotranspiración y coeficientes de cultivo generados por IrrigatiON-SAT para asesorar con mayor precisión en programación del riego al pequeño agricultor.

Perspectivas futuras

Actualmente dentro de las comunidades de agua existe un control y distribución en el agua para riego deficientes, con lo que el recurso se ha transformado en un bien cada vez más escaso.

Habitualmente son los agricultores aguas arriba quienes disponen de mayores volúmenes de agua en contraparte a los regantes aguas abajo; no obstante, los primeros tienden a sobre regar sus cultivos por la falta de conocimientos técnicos en la programación del riego.

La teledetección satelital junto al establecimiento de redes de estaciones meteorológicas y la transferencia tecnológica, son herramientas valiosas con las que la presente iniciativa apoya el uso sustentable del recurso hídrico mediante la estimación del consumo de agua de los cultivos, frutales y vides. Empleando esta tecnología se espera que en el mediano plazo empresas y juntas de vigilancia puedan acceder al servicio de capacitación y plataforma web para evaluar la variabilidad espacial del consumo hídrico en superficies que pueden ir desde una hectárea hasta varios cientos o miles de hectáreas, con el fin de que tomen decisiones en pro de mejorar la gestión del recurso hídrico de forma equitativa y sustentable en la región del Maule, dentro de las limitaciones planteadas por la estructura de distribución de los derechos de aprovechamiento de agua actuales.

Desarrollar el cultivo de paltos bajo invernaderos, permite disminuir la evapotranspiración, modificando la temperatura, la humedad relativa, la radiación y el viento. Al estar los paltos bajo condiciones controladas de invernadero, se modifican las condiciones climáticas, permitiéndole al palto estar en condiciones  más parecidas a su origen subtropical.

Agrícola Lilenes se encuentra bajo la administración del ingeniero agrónomo Allent Vega, quien estableció una hectárea de palto bajo invernadero con el propósito de disminuir el consumo de agua y aumentar el rendimiento.

Raúl Ferreyra, especialista del INIA La Cruz indica “de acuerdo a las diferentes mediciones dentro del invernadero es posible bajar el consumo de agua en un 30 a 40%. Es una apuesta disminuir la pérdida de agua por evaporación. No sabemos si va a funcionar”.

El proyecto Se titula “Estrategias para disminuir los requerimientos de agua de riego en paltos como herramienta para enfrentar la escasez hídrica en la provincia de Petorca” y lo encabezan Alejandro Antúnez,  director responsable y Raúl Ferreyra Espada, codirector, junto a un equipo técnico que recorren cientos de kilómetros a lo menos dos veces por semana para realizar múltiples mediciones.

Actualmente el proyecto se encuentra en etapa experimental. Ferreyra indica “suponemos que va a ser rentable.  Todos los esfuerzos que ha hecho el país han sido en mejorar las pérdidas que son por percolación profunda o escurrimiento superficial a través del cambio de riego superficiales a sistemas localizados (goteo o microaspersión). Sin embargo, es posible aumentar la eficiencia del uso del agua al disminuir la evapotranspiración sin afectar los rendimientos al cambiar el microclima en las plantas”.

El uso de esta tecnología significa aumentar los costos de producción en aproximadamente 3 mil dólares anuales por hectárea. En palto ésta es una de las primeras iniciativas. Ferreyra “en uva de mesa existe a nivel de país alrededor de 400 hectáreas bajo plástico. También hay un incremento interesante de la superficie bajo plástico en cerezos y arándano”.

Se lleva un control de las variaciones microclimáticas, temperaturas, humedad relativa, viento radiación neta, déficit de presión de vapor, Eto (evapotranspiración del cultivo de referencia). También se lleva un control continuo de la humedad en el suelo cada 30 minutos, se hacen mediciones de caudales de la cantidad de agua que se está aplicando dentro y fuera del invernadero. Desarrollo vegetativo y la producción, balances de energía, entre radiación neta, calor latente, calor sensible y variación de energía en el suelo, de modo de conocer cuánto es  la evapotranspiración del palto.

En opinión del experto de INIA, existe una gran probabilidad que este proyecto sea exitoso en palto.  “Esta tecnología permitiría poner un segundo piso a nuestros campos ya que podríamos disminuir los requerimientos hídricos y aumentar el rendimiento”.

Sin duda, una apuesta novedosa que permitiría a la  industria aumentar la oferta ante un escenario de falta de recurso hídrico y con pocas áreas disponibles con condiciones climáticas ideales para producir esta especie.