Sensores aplicables al riego de apoyo en viña

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Sensores y equipos que nos pueden ayudar a hacer una gestión más eficiente del uso del agua de riago en viñedo

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  • 1. Uso práctico de sensores de planta y de humedad del suelo en viña Uso práctico de sensores de planta y de humedad del suelo en viña SENSORES APLICABLES AL RIEGO DE SO S C S GO APOYO EN VIÑA Gema Rodrigo Dr Ingeniero Agrónomo
  • 2. Asignar el agua d f Ai l de forma óptima en el marco de un objetivo productivo y de manejo específico EL AGUA ES UN RECURSO EL AGUA ES UN RECURSO  ÚNICO, PERO ES UN RECURSO  ESCASO
  • 3. VIÑA, características del cultivo asociadas al riego – Ciclo vegetativo en los meses de máxima evaporación potencial (ETP 50 ‐70%) 70% – LAI (promedio) 1,5 – 2,5 – Kc 0,7 – 1,3 – En zonas mediterráneas puede llegar a consumir 2500 y 3750 m3/ha, se cultiva tradicionalmente en secano pudiendo completar su ciclo con disponibilidad hídrica inferior (< 25%) 25%
  • 4. Conjunto de procedimientos técnicos desarrollados para establecer CUÁNDO y en d ll d bl Á ocasiones CUÁNTO regar, basados en: en:  Medidas en el cultivo  Medidas en el suelo  Medida de parámetros ambientales Seminario CIDA ‐ Logroño ‐ 07/06/2010
  • 5.  Potencial Hídrico,  Potencial Hídrico,   Cámara de Presión  Higrómetro de tallo Higrómetro de tallo  Conductancia Estomática Porómetro  Métodos Térmicos  Sensores de Flujo de savia S Sensores de Infrarrojos d I f j  Variaciones del diámetro de algunos órganos de la planta tallos ‐Dendrómetros‐ y frutos Dendrómetros‐
  • 6. Basado en la aplicación de presión en el limbo de la hoja, mide la succión de los vasos del xilema Muy extendido, medidas de referencia Decidir momento riego (Umbral) pero NO la dosis g Umbral) p Portátil Seminario CIDA ‐ Logroño ‐ 07/06/2010
  • 7.  Destructivo  No indica la respuesta fisiológica del cultivo  Problemas de técnica, afectado por: manipulación y por: elección de la muestra, tiempo desde el ultimo evento de riego o lluvia, las condiciones climatológicas …  Evolución del a lo largo del día, medidas de
  • 8. VALORES RECOMENDADOS (Ojeda, 2007) Estados hídricos óptimos (zonas en verde), desfavorables (amarillo) y perjudiciales (rojo) en función del estado vegetativo del viñedo
  • 9. EJEMPLOS DE LA EVOLUCIÓN COMERCIALES (Ojeda, 2007) 2007) EN VIÑEDOS Estados hídricos óptimos (zonas en verde), desfavorables (amarillo) y perjudiciales (rojo) en función del estado vegetativo del viñedo
  • 10.  Intervalo : – 0,1MPa y ‐10MPa  Intervalo  0,1MPa y ‐ g continuo del   Registro continuo del   Caros Caros   Diámetro mínimo del tallo, 5 ‐ 7 mm del tallo, 5 ‐  Necesitan calibración, mantenimiento y formación
  • 11. 2 time   MPa °C 4/07/2005 19:40:00 1.321 14.178 1,8 4/07/2005 19:50:00 1.033 13.928 1,6 4/07/2005 20:00:00 1.19 1 19 13.82 13 82 1,4 4/07/2005 20:10:00 1.269 13.798 4/07/2005 20:20:00 1.426 13.794 4/07/2005 20:30:00 1.203 13.678 4/07/2005 20:40:00 0.994 13.576 4/07/2005 20:50:00 0.902 13.43 4/07/2005 21:00:00 0.916 13.258 4/07/2005 / / 21:10:00 0.942 13.17 4/07/2005 21:20:00 1.086 13.11 4/07/2005 21:30:00 1.059 13.128 P o t e n cial (M P a) 14,5 14 1,2 13,5 1 0,8 13 0,6 0,4 12,5 12 5 0,2 0 19:40:00 12 20:00:00 20:20:00 20:40:00 21:00:00 Hora Potencial Seminario CIDA ‐ Logroño ‐ 07/06/2010 Temperatura 21:20:00 T T (º C ) date  
  • 12. El grado de apertura estomática es un indicativo del estado hídrico de la planta (apertura de los estomas para transpirar) p )  Medidas de referencia, el umbral crítico íti que nunca debe d b sobrepasarse para no inhibir la cadena fotosintética (Flexas et al. 2005) al. 2005)  Decidir momento riego (Umbral) Umbral) pero NO la dosis. dosis.  Portátil  Medida indirecta de la fotosíntesis
  • 13.   Problemas manipulación y elección de la muestra Afectada por factores externos e internos: Radiación, p , Temperatura, HR, Concentración externa e interna de CO2 Unidades en  confort Situación  media estrés estrés  ligero Estrés  excesivo Valores óptimos (zonas en verde), medios (amarillo) y perjudiciales (rojo) en función del estado vegetativo del viñedo
  • 14. Basados en la disipación del calor, miden la variación de la temperatura en las proximidades de una fuente de calor constante. constante. El flujo de savia presenta una evolución típica: valor máximo al medio típica: día (máxima radiación) y mínimo por la noche h Medida directa de la transpiración Medidas continuas y en tiempo real p
  • 15. Imagen Jose Enrique Fernández IRNASE – CSIC Sevilla  Caros  Información previa, ya que la radiación solar y el déficit de Presión de vapor influyen en la tasa de transpiración  No informan sobre la dosis
  • 16. La temperatura es un índice cualitativo valorable para determinar el régimen hídrico de las plantas. g p plantas. Imágenes José Enrique Fernández, IRNASE – CSIC Sevilla
  • 17. (II) Como índice de estrés se puede usar la medida de la temperatura d l vegetación respecto a muestras bi de la ió bien regadas, o la diferencia entre la temperatura de la vegetación y la del aire (la más usada) Gran potencial, desarrollo de sensores y nuevos métodos que permitan la detección remota de estrés no detectable de forma visual a partir de la interacción de la radiación con la vegetación
  • 18. Dendrómetros Diámetro de frutos Diámetro de frutos  Medidas no destructivas y en continuo Medidas no destructivas y en continuo
  • 19.  Proporcionan información específica para cada especie y estado de desarrollo, por lo que las recomendaciones de riego son específicas de esa especie y estado f i t d fenológico ló i  Las series de datos que proporcionan son complejas por la superposición de 2 componentes difíciles de separar: la variación debida a los cambios en el estatus hídrico de la planta y la componente de crecimiento
  • 20.  Necesario ensayos previos para buscar unos valores de referencia antes de poder aplicarlos  Falta de O2 y CE elevada producen contracciones diurnas similares a las asociadas a una falta de agua  Caros  Instalación complicada y Necesitan mantenimiento  N i f No informan sobre l d i b la dosis
  • 21. MEDIDAS EN EL SUELO (Charlesworth, 2005) (Charlesworth, 2005)  Método táctil  Contenido de agua en el suelo GRAVIMÉTRICO É  Potencial de agua en el suelo (Ψ)  Tensiómetros ió  Bloques de yeso S Sensores Watermark™ W t k™  Sensores MPS‐1 Sensores MPS‐  Contenido de agua en el suelo VOLUMÉTRICO (VWC) θ m3/m3  Sonda de Neutrones  Medidas de la constante dieléctrica (TDR y FDR) FullStop Detector del frente de humectación Seminario CIDA ‐ Logroño ‐ 07/06/2010
  • 22. Barato Rápido Poca infraestructura Muchas aplicaciones
  • 23. Proporciona un conocimiento indirecto del suelo: suelo:  Evaluar la variabilidad interna de los suelos de una unidad parcelaria o de gestión. gestión.  Evaluar las propiedades del suelo con mayor impacto en el manejo del riego: riego: granulometría, profundidad, pedregosidad, pedregosidad, drenaje interno ...  Otras propiedades del suelo vinculadas con el riego son: pendiente, abancalamiento, son: abancalamiento, compacidad, compacidad capacidad de infiltración nivel infiltración, de materia orgánica (que afecta a la estructuración del suelo) ... Toda esta información se obtiene in situ
  • 24. Muestra  1. Pesar 2. Secar (150ºC) 3. Pesar  Muy extendido – REFERENCIA Muy extendido – Muy extendido  REFERENCIA  Barato y sencillo Destructivo Mucha mano de obra Mucha mano de obra Mucho tiempo Elevado número muestras Elevado número muestras
  • 25. − Cerámica Porosa − Tubo de longitud variable − Reserva de agua − Registro Puntual  − Manómetro  − Lector portátil − Registro Continuo  Necesitan mantenimiento − Dataloggers  Puede haber infiltración Puede haber infiltración
  • 26. MEDIDA DEL  ∙ BLOQUES DE YESO, SENSORES WATERMARK™ Y MPS‐1 MPS‐ Watermark® W k Bloque de  yeso – 2 electrodos + matriz porosa p – Registros, puntual y continuo Sensor MPS‐ Sensor MPS‐1 – Intervalo de léctura – Watermark®, –10 a –200 kPa, suelos arenosos kPa, – Bloques, – 60 a –600 kPa, suelos arcillosos y arcillo limosos kPa, – MPS‐1, ‐10 a ‐500KPa MPS‐ 500KPa  Medidas rápidas  No están influidos por la CE del suelo  Baratos  Instalación fácil
  • 27. MEDIDA DEL  ∙ BLOQUES DE YESO, SENSORES WATERMARK™ Y MPS‐1 (II) MPS‐     Medidas afectadas por la Temperatura (Watermark) Tiempo de reacción bajo Puede haber infiltración Para saber Cuando regar, No Cuanto g , Intérvalo efectivo  de trabajo (kPa) de trabajo (kPa) Desventajas Bloques de Yeso 150‐600 150‐ Histéresis Watermark 50‐150 50‐ Histéresis 0‐80 Histéresis Tensiometros Capacidad de Campo= ‐33kPa Capacidad de Campo= ‐
  • 28. MEDIDAS EN EL SUELO (Charlesworth, 2005) (Charlesworth, 2005)  Contenido de agua en el suelo VOLUMÉTRICO (VWC) θ m3/m3 g ( )  Sonda de Neutrones  Medidas de la constante dieléctrica ∙ TDR  Medidas de la constante dieléctrica ∙ FDR
  • 29. MEDIDA DEL VWC ∙ SONDA DE NEUTRONES Elevada Precisión Portátil Necesitan Calibración Automatización no es  posible Cara  Instalación complicada p  Fuente de Radioactividad  PELIGROSO  Necesario autorización  
  • 30. MEDIDA DEL VWC ∙ SONDA DE NEUTRONES MEDIDA DEL VWC SONDA DE NEUTRONES Extracción de agua en Chardonay con la principal actividad radicular en los primeros 80 cm Extracción de agua de Cabernet Sauvignon con una actividad radicular en los primeros 60 cm La importancia de los gráficos de profundidad en la interpretación de las mediciones de la humedad del suelo. Ejemplos prácticos en la región de Riverland (Australia del Sur). 2007. Rius Garcia, X.; Ferrer Alegre, Francesc.; Rodrigo Villar, Gema.
  • 31. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ TDR Time Domain Reflectrometry mide el tiempo que tarda un pulso electromagnético en recorrer la longitud de los electrodos de metal colocados en el suelo. suelo. Como este tiempo es función de la constante dieléctrica del suelo, es posible establecer relaciones entre este tiempo y el contenido de agua del suelo  Elevada precisión  No necesita calibración No necesita calibración
  • 32. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ TDR (II)  Caro  Problemas en suelos con alto contenido en MO y suelos de textura fi fina  Si que están afectadas por la salinidad (el tiempo de medida no, pero si la señal) TDR 100 Campbell 00 Ca pbe TRASE System 1 y  MiniTRASE TDR TDR 
  • 33. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ FDR Frecuency D F Domain R fl t i Reflectrometry, Reflectrometry, t o Sensores Capacitivos generan una señal electromagnética que se propaga en el suelo, parte de esta señal es devuelta y medida por el sensor C‐Probe
  • 34. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ FDR (II)  Buena repetibilidad  Medidas a distinta  profundidad al mismo  tiempo   Medidas muy sensibles a  la instalación del tubo de  acceso  Necesita formación  (manejo e interpretación)  Caras  EnviroSCAN, EnviroSMART, TriSCAN, Diviner EnviroSCAN EnviroSMART TriSCAN Diviner
  • 35. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ FDR (III) Sondas ECH O modelos 10HS,  2 EC‐5, 5‐TE y EC‐ EC‐5, 5‐TE y EC‐TM  Baratas  Escaso mantenimiento Escaso mantenimiento  Manejo fácil  Interpretación sencilla de los Interpretación sencilla de los  datos  Medidas afectadas por al  textura y la salinidad textura y la salinidad  Buen contacto suelo sensor Em50 Em5b
  • 36. Medidas del VWC ∙ Medida de la constante dieléctrica ∙ FDR (IV) Medidas de humedad del suelo con sondas ECH2O
  • 37. Interpretación de la humedad del suelo ∙ Premisas, prueba de CC y punto de recarga  Se hace un riego abundante  se satura  Se hace un riego abundante  el suelo  Se tapan los goteros  S d j Se deja secar el suelo l l  Se registran los datos y se interpretan los  resultados lt d
  • 38. 0,10 Data h D t i hora 10/6/05 23:04 10/6/05 18:04 3 0,32 10/6/05 13:04 10/6/05 8:03 10/6/05 3:03 9/6/05 22:03 9/6/05 17:03 9/6/05 12:02 9/6/05 7:02 9/6/05 2:02 8/6/05 21:02 8/6/05 16:01 8/6/05 11:01 8/6/05 6:01 8/6/05 1:01 7/6/05 20:00 7/6/05 15:00 7/6/05 10:00 7/6/05 5:00 7/6/05 0:00 3 0,30 0,28 Contingut d’Aigua (m) m /m Interpretación de la humedad del suelo ∙ Premisas, prueba de CC y PR (II) 0,36 0,34 10-15cm 20-25cm 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12
  • 39. FullStop Detector humectación Indicador superficial:  reposo Indicador profundo:  reposo Si los 2 indicadores  están en reposo la dosis  de riego es muy  pequeña y el frente de  humectación superficial  humectación superficial del frente Indicador superficial:  arriba Indicador profundo:  reposo El agua llega al detector  superficial, pero no al  más profundo  de Indicador superficial:  arriba Indicador profund:  arriba ib En este caso se ha  saturado el perfil has el  indicador profundo
  • 40. FullStop Detector humectación (II) del frente Se extrae con una jeringuilla una muestra del agua que ha infiltrado hasta el detector Saber si se aplica agua en exceso o defecto p g Ayuda a guiar las prácticas de fertilización Monitorizar el movimiento de sales en el prefil Indica situaciones de asfíxia radicular de
  • 41. Recomendaciones para instalar cualquier sonda, sensor, tensiómetro … en el suelo Conocer el tipo de suelo evitar instalar en zonas no suelo, representativas, con problemas de salinidad, piedras ..
  • 42. Recomendaciones para instalar cualquier sonda, sensor, tensiómetro … en el suelo (II) Controlar un volumen de suelo representativo, que guiará el riego de la Unidad de Manejo Otras variables: pluviometría y T/HR aire variables: Frecuencia del registro de datos Mantener el punto de control Instalar caudalimetros
  • 43. Valores típicos de humedad del suelo LIMO ARENA ARCILLA Densidad aparente 1,65 g/cm3 Densidad aparente 1,55 g/cm3 Densidad aparente 1,3 g/cm3 G V Ψ G V Ψ G V Ψ Saturación 0,23 0,38 0 0,27 0,42 0 0,38 0,5 0 Capacidad de Campo 0,10 0,17 10-33 0,24 0,37 10-33 0,33 0,43 10-33 0,07 0,12 1500 0,15 0,23 1500 0,25 0,33 1500 Punto de Marchitez G, Gravimétrico (g/g) G G i ét i ( / ) V, Volumétrico (Soil Water Content –SWC- m3/m3) Ψ, Potencial (kPa) Charlesworth, 2005
  • 44. Algunos intervalos de trabajo de los sistemas de medida del Ψ del suelo Cultivos Horticolas Bien Regados e egados Riego Deficitario  Controlado, límite Co o ado, e Punto de  Marchitez  ac e Sensor de Pulso de Calor 1500 Equitensiometro 1000 Sensor de Matriz Granular 10 30 Tensiometro 1500 Bloques de yeso 1500 200 80 Charlesworth, 2005 0                      10                                     100                                   1000                      10000   Potencial de agua en el  Potencial de agua en el suelo en kPa (escala logarítmica)
  • 45. Medidas de parámetros climáticos Medidas de parámetros climáticos Los Servicios de Asesoramiento de Riegos (SAR) o de Aviso al Regante constituyen uno de los más importantes g y p instrumentos de gestión para conseguir una mejor eficiencia en el uso del agua de riego. riego. Estos servicios disponen de estaciones agrometeorológicas que recogen, almacenan y transmiten, de forma automática, los datos registrados por un conjunto de sensores que miden variables medioambientales Así es se puede disponer de información en “tiempo real” y permitir el acceso a multitud d profesionales. ltit d de profesionales. f i l
  • 46. Servicio de  Servicio de Información  Agroclimática  Agroclimática (SIAR)  de La Rioja
  • 47. SIAR (II)
  • 48. SIAR (III) Indispensable ir al campo
  • 49.  ¿Qué se va a medir? Tener en cuenta una serie de factores para hacer la elección más correcta  Medida: Medida:  ¿Planta? ¿suelo? ¿Ambientales?  Representatividad y fiabilidad de las medidas, por ejemplo: ejemplo: número de repeticiones, número de puntos de control ...  P i Precio  Dificultad para registrar y adquirir la información  Complejidad del procesado y Acceso a los datos (intermedios o procesados)
  • 50.  ¿Para qué se puede emplear esta medida?  ¿Qué es lo que significa en términos de manejo del riego? j g HAY QUE APRENDER A MANEJARLOS DE FORMA INDEPENDIENTE E INTEGRARLOS PARA SABER DONDE, CUANDO Y COMO UTILIZARLOS
  • 51. Referencias  Girona J., Mata M., del Campo J., Arbonés A., Barta E., Marsal J. 2006. The use of midday 2006. leaf water potential for scheduling deficit irrigation in vinyeards. Irrigation Science, 24:115‐ vinyeards. Science, 24:115‐ 127  Lissarrague J.R., Junquera P., Sánchez de Miguel P., Baeza P. 2007. estrategias de gestión del 2007. agua en el viñedo de vinificación. Agricultura, 893:122‐130 vinificación. 893:122‐  Santesteban L. G., Miranda C., Royo J. B. 2006. Modelo de respuesta al estrés hídrico de la 2006. variedad Tempranillo cultivada en climas semiáridos. Implicaciones para la gestión del riego. semiáridos. riego. Viticultura enología profesional, 102:31‐42 102:31‐  Van L V Leeuwen C., T é t O., Ch é X., G dillè Trégoat Choné Gaudillère J.‐P., Pernet D. 2007. Diff P t 2007. Different t environmental conditions, different results: the role of controlled environmental stress on results: grape quality potential and the way to monitor it. PROCEEDINGS 13th AUSTRALIAN WINE it. INDUSTRY TECHNICAL CONFERENCE  Flexas J., Galmes J,, Ribas‐Carbo M., Medrano H. (2005) The effects of water stress on plant Ribas‐ 2005) respiration. respiration. In H. Lambers, M. Ribas‐Carbo, eds, Plant Respiration: from cell to ecosystem. Lambers, Ribas‐Carbo, eds, Respiration: ecosystem. Chapter 6, Vol 18 Advances in Photosynthesis and Respiration Series, Springer, Dordrecht, Springer, Dordrecht, The Netherlands, pp 85‐94 Netherlands, 85‐  www.conclivit. www.conclivit.com  www.sowacs. www.sowacs.com
  • 52. gracias i