Agricultura de precisão para suporte da    nutrição – experiência no Chile                    Rodrigo Ortega Blu          ...
Introdução• Agricultura de precisão: com a  biotecnologia é um dos novos paradigmas  na agricultura.• Seu uso em fruticult...
Porque AP em fruticultura?• Culturas de alto valor.• Rendimento e qualidade são muito importantes.• A produção deve ser su...
Medidas de eficiencia de uso de los           nutrientes.       Término                      Cálculo       FPP - Factor de...
Ejemplo de eficiencia:Fertilización N
ObjetivoPresentar algunas herramientas deagricultura de precisión que pueden serusadas como soporte a la nutrición enfruti...
Agricultura de Precisión• “La aplicación de manejos agronómicos  adecuados en el tiempo y lugar indicados,  con la ayuda d...
Agricultura de Precisión en el mundo• Explosivo desarrollo en los últimos 20 años,  particularmente en EEUU, Europa y Aust...
Tendencias en costos de equipos e            insumos.                        Fuente: AgLeader
Tecnologías y herramientas de AP.•   Sistemas de posicionamiento global (GPS)•   Sistemas de información geográfica (SIG)•...
Tecnologías base para AP.GPS           SIG     Sensores Remotos
Sistema de información SMS avanzado para empresas.
Fruticultura de precisión y manejo sitio-               específico.                      Recolección                      ...
Dominio geográfico de la recomendación.               Grandes áreas                geográficas              Zonas dentro d...
Variabilidad espacial en manzano
Variabilidad espacial en vid vinífera
Clases texturales en distintos predios                                 100                                 90             ...
Variabilidad espacial de propiedades              del suelo.Arena (%) 65.7 to 78.8 64.6 to 65.7 63.2 to 64.6 60.6 to 63.2 ...
Variabilidad espacial del K extractable         en un cuartel de 3 ha.
Variación en los contenidos de materia               orgánica        22.3 ha                          5.5 ha              ...
Variabilidad espacial de lafertilidad de suelos en frutales
Variabilidad espacial de los niveles       foliares en manzano.
Variabilidad espacial en calidad de               fruta.                      Fuente: Ortega y Esser, 2003
Producción frutalRendimiento,Calidad = f(suelo,clima,manejo,genética)Manejo = f(información)ej.Fertilización = f(análisis ...
Agricultura de precisión y ley del mínimo• Nivel de rendimiento y calidad  definidos por el factor más  limitante.• Agricu...
Variabilidad espacial del PCD.Sensor Specterra, 0,5 m resolución.
INDICES DE VEGETACIÓN-VIGOR-TIPO DE SUELO.
Prácticas de Agricultura de Precisión en               frutales.• Mapas de elevación digital.• Mapeo de suelos a plantació...
Mapa de elevación digital.
Zonas de manejo homogéneo en base      a la posición topográfica.                             RR                          ...
Variabilidad espacial.
Sensores para estudio de suelos.
Arreglo de sensores de pH y conductividad eléctrica.
Uso de sensores de inducción      electromagnética (Veris, EM38)• Usada como método de zonificación• Buena correlación con...
Mapeo de CEaSupuesto: A>CEa>Arcilla
Evaluación de zonas de manejo           homogéneo (ZMH)• Análisis de varianza (AOV)• Varianza relativa                    ...
Uso de sensores de conductividad eléctrica               (Veris, EM38)Tabla 1. Varianza relativa para la zonificación en t...
Estudio de calicatas georeferenciadas
Calicatas
Variograma            0.055            0.050            0.045unidades2            0.040            0.035            0.030 ...
Muestreo y mapeo de propiedades de              interés.
INTENSIDAD DE MUESTREO - RESOLUCION                             0 - 90 cm                                    0 - 90 cm    ...
Optimización de las formas de los cuarteles según variabilidad.
Aplicación de fertilizantes y       enmiendas.
Usos de la percepción remota.COSECHA DIFERENCIAL         MUESTREOS DIRIGIDOS                 CATASTRO             MANEJOS ...
Sensor OptRx
Muestreo de tejidos en manzano.• Época: Enero y Febrero• Tejido: Hoja de dardo nuevo de la periferia, sin fruto• Cantidad:...
Efecto muestreo      3     2.5      2%N     1.5      1                                    Muestreo tradicional            ...
Efecto dilución/concentración        3                                            14000       2.5                         ...
Determinación del número de muestras         en función del CV.         160                   y = 0.0381x 2 + 0.0098x + 2....
Estaciones de muestreo
Índices nutricionales
Cálculo del N metabolizadoAnálisis              Valor   N total = N metabolizado + N extractableN (%)                 1,74...
Análisis de fruta• Evaluar potencial de post cosecha• Dos tipos de análisis  – Totales  – Solubles• Diferencia corresponde...
Nutrientes ligados en uva de mesa
Aplicación variable de fertilizantes             foliares.               boquilla
Muestreo en riego por Goteo                 ZONA DE                  RAÍCES
Efecto de la posición de la muestra     sobre el nivel de fertilidad                                  5.8                 ...
pH     6.196     5.865     5.786     5.713     5.32
Dosis de Cal                             ( pH final − pH inicial )Dosis CaCO3 (ton / ha ) =                               ...
Materia Orgánica (%)   16.9   11.5   10.6    9.7    5.4
P Olsen (ppm)    28    16.1    13.9    12.2     5.5
K extractable (ppm)    426    308    259    198     85
Dosis de Nitrógeno                    Demanda − suministroDosis de N(kg/ha) =                        EficienciaDemanda (kg...
Variabilidad espacial de lamineralización de N en vid vinífera.                       Site     Statistic   1            2 ...
Frecuencias para N mineralizable y dosis   de N para 50 ton/ha en manzano.
Efecto de la eficiencia de recuperación sobre la                    dosis de N.                         900               ...
Fertilizantes con inhibidor de                 nitrificación                       INNH4+   •Nitrosomonas       •AMO      ...
Dosis de nutrientes• Nitrógeno: Balance entre demanda y  suministro.• Fósforo     y    potasio:  construcción   +  mantenc...
Dosis de corrección de P (0-20 cm).• Ejemplo: suelo=15 ppm.• Target: 30 ppm.• CP=12 kg P/ha/ppm• Dosis de P2O5 =(30 ppm-15...
Dosis de corrección de K (0-20 cm).• Ejemplo:• NC=250 ppm• Análisis de suelo= 150 ppm• Delta K= 250-150=100 ppm• kg/ha (0-...
Demanda y extracción de      nutrientes en manzano.                   N     P2O5     K2O    Mg                           k...
Dosis de P (kg P2O5/ha)   143   108    98    88    64
Modelo de recomendación                            Na                                              Pa          {     [ Min...
Mezcla óptima y dosis variables
Marco conceptual para el análisis             económico.             Información                               Manejo unif...
Valor de la información sitio-específica. VI SE = π MSE − π MU
Identificación de zonas de alta            calidad
VISE por cosecha diferencial en            viñedos Estadístico           US $/ha Promedio                195 Desviación es...
Rentabilidad
Fertilizante de liberación controlada                   CRF
Humus liquido
Te de compost
Variation of Water soluble Carbon (WSC) as function of C rate applied as:         A) Compost and B) Liquid humus (Martínez...
Root density as function of C rate from compost    (C) in presence or absence of chemical       fertilization (F) and inoc...
Comentarios finales• Existen varias prácticas de AP que pueden  ser utilizadas directamente en apoyo a la  generación de p...
¿Cómo se puede partir?• Georreferenciación de predios y lotes.• Georreferenciación de árboles.• Mapeo de suelos para ferti...
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Agricultura de precisão para suporte da nutrição – experiência no Chile
Rodrigo Ortega Blu
Ing. Agrónomo, MS, PhD
Centro Avanzado de Tecnología para la Agricultura (CATA)
Universidad Técnica Federico Santa María

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Ap brasil ortega_2012

  1. 1. Agricultura de precisão para suporte da nutrição – experiência no Chile Rodrigo Ortega Blu Ing. Agrónomo, MS, PhD Centro Avanzado de Tecnología para la Agricultura (CATA) Universidad Técnica Federico Santa María
  2. 2. Introdução• Agricultura de precisão: com a biotecnologia é um dos novos paradigmas na agricultura.• Seu uso em fruticultura pode: – Melhorar a tomada de decisão – Aumento da produtividade – Aumentar a eficiência da produção – Reduzir o impacto ambiental – Ajudar a cumprir os requisitos de rastreabilidade
  3. 3. Porque AP em fruticultura?• Culturas de alto valor.• Rendimento e qualidade são muito importantes.• A produção deve ser sustentável e de baixo impacto.• Variabilidade espacial e temporal, de rendimentos e os fatores que as determinam.• Requisitos da rastreabilidade.• Muito espaço para melhorar a eficiência da produção.
  4. 4. Medidas de eficiencia de uso de los nutrientes. Término Cálculo FPP - Factor de R/F productividad parcial EA - Eficiencia (R-R0)/F Agronómica BPN - Balance parcial de AC/F nutrientes ER – Eficiencia de (A-A0)/F recuperación del nutriente aplicado. Adaptado de IPNI
  5. 5. Ejemplo de eficiencia:Fertilización N
  6. 6. ObjetivoPresentar algunas herramientas deagricultura de precisión que pueden serusadas como soporte a la nutrición enfruticultura.
  7. 7. Agricultura de Precisión• “La aplicación de manejos agronómicos adecuados en el tiempo y lugar indicados, con la ayuda de herramientas basadas en las llamadas tecnologías de información y comunicación (TICs)”.• Definición también incluye el monitoreo y automatización de procesos.
  8. 8. Agricultura de Precisión en el mundo• Explosivo desarrollo en los últimos 20 años, particularmente en EEUU, Europa y Australia.• Gran desarrollo en Argentina y Brasil.• Incipiente desarrollo en Centro y Sudamérica (con la excepción de Argentina y Brasil).• En Chile, desarrollo tiene 15 años – A diferencia de otros países ha ocurrido principalmente en uva vinífera (viticultura de precisión) y frutales. – Menor desarrollo en cultivos y praderas. – Mercado en pleno crecimiento.• A nivel mundial mayor impacto a través de empresas especializadas en AP.
  9. 9. Tendencias en costos de equipos e insumos. Fuente: AgLeader
  10. 10. Tecnologías y herramientas de AP.• Sistemas de posicionamiento global (GPS)• Sistemas de información geográfica (SIG)• Sensores directos y remotos• Maquinaria y equipos especializados• Análisis espacial cuantitativo (geoestadística)
  11. 11. Tecnologías base para AP.GPS SIG Sensores Remotos
  12. 12. Sistema de información SMS avanzado para empresas.
  13. 13. Fruticultura de precisión y manejo sitio- específico. Recolección de datos en terreno Acción Análisis de sobre el datos cultivo
  14. 14. Dominio geográfico de la recomendación. Grandes áreas geográficas Zonas dentro de áreas geográficas Grupo de lotes o cuarteles lote o cuartel Sectores dentro de lotes o cuarteles m2
  15. 15. Variabilidad espacial en manzano
  16. 16. Variabilidad espacial en vid vinífera
  17. 17. Clases texturales en distintos predios 100 90 80 70 60 % arcilla 50 arcilloso arcilloso limoso arcillo 40 arenoso franco arcillo limoso franco arcilloso 30 franco arcillo arenoso 20 FRANCO 10 franco limoso franco arenoso arenoso limoso franco arenoso 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % arena 1200 ha 22 ha
  18. 18. Variabilidad espacial de propiedades del suelo.Arena (%) 65.7 to 78.8 64.6 to 65.7 63.2 to 64.6 60.6 to 63.2 47.3 to 60.6
  19. 19. Variabilidad espacial del K extractable en un cuartel de 3 ha.
  20. 20. Variación en los contenidos de materia orgánica 22.3 ha 5.5 ha Chile, V Región, 2004 Imagen Satelital 2.4 m QuickBird
  21. 21. Variabilidad espacial de lafertilidad de suelos en frutales
  22. 22. Variabilidad espacial de los niveles foliares en manzano.
  23. 23. Variabilidad espacial en calidad de fruta. Fuente: Ortega y Esser, 2003
  24. 24. Producción frutalRendimiento,Calidad = f(suelo,clima,manejo,genética)Manejo = f(información)ej.Fertilización = f(análisis de suelo, rendimiento,clima, cultivo)
  25. 25. Agricultura de precisión y ley del mínimo• Nivel de rendimiento y calidad definidos por el factor más limitante.• Agricultura de precisión permite identificar los factores limitantes.• Si factor limitante puede ser corregido, se corrige, si no se ajusta el manejo. Perdida de rendimiento
  26. 26. Variabilidad espacial del PCD.Sensor Specterra, 0,5 m resolución.
  27. 27. INDICES DE VEGETACIÓN-VIGOR-TIPO DE SUELO.
  28. 28. Prácticas de Agricultura de Precisión en frutales.• Mapas de elevación digital.• Mapeo de suelos a plantación.• Mapeo de fertilidad de suelo para. recomendación variable de fertilizantes.• Muestreo georreferenciado de suelos y plantas.• Uso de imágenes para determinación del vigor para distintos fines, incluyendo el desarrollo de índices nutricionales.• Predicción de rendimiento en base a muestreo georreferenciado y variables auxiliares.
  29. 29. Mapa de elevación digital.
  30. 30. Zonas de manejo homogéneo en base a la posición topográfica. RR Zona
  31. 31. Variabilidad espacial.
  32. 32. Sensores para estudio de suelos.
  33. 33. Arreglo de sensores de pH y conductividad eléctrica.
  34. 34. Uso de sensores de inducción electromagnética (Veris, EM38)• Usada como método de zonificación• Buena correlación con salinidad y humedad de suelos• Correlación con propiedades físicas de suelo no siempre es directa• Influenciada por otras variables• Solo recomendada como variable auxiliar o como técnica de estratificación del muestreo
  35. 35. Mapeo de CEaSupuesto: A>CEa>Arcilla
  36. 36. Evaluación de zonas de manejo homogéneo (ZMH)• Análisis de varianza (AOV)• Varianza relativa 2 S RV = 1 − w 2 S T S2w= Varianza de la variable de interés dentro de ZMH S2T= Varianza total de la variable de interés en el area completa.
  37. 37. Uso de sensores de conductividad eléctrica (Veris, EM38)Tabla 1. Varianza relativa para la zonificación en tres sectores en base a EcaSitio Arena Limo ArcillaSitio 1 0.10 0.07 0.06Franco arcillosoSitio 2 -0.01 -0.03 0.06Franco arenoso Fuente: Ortega y Santibánez, 2007
  38. 38. Estudio de calicatas georeferenciadas
  39. 39. Calicatas
  40. 40. Variograma 0.055 0.050 0.045unidades2 0.040 0.035 0.030 0 1000 2000 3000 Distancia (m) 1γ * (h) = N(h)∑i =1 [Z(i + h) − Zi ] N(h) 2 2
  41. 41. Muestreo y mapeo de propiedades de interés.
  42. 42. INTENSIDAD DE MUESTREO - RESOLUCION 0 - 90 cm 0 - 90 cm 90 - 180 cm 90 - 180 cmMAPA PROFUNDIDAD EFECTIVA MAPA PROFUNDIDAD EFECTIVAINTENSIDAD 1 CALICATA POR HECTAREA INTENSIDAD 0.5 CALICATA POR HECTAREA
  43. 43. Optimización de las formas de los cuarteles según variabilidad.
  44. 44. Aplicación de fertilizantes y enmiendas.
  45. 45. Usos de la percepción remota.COSECHA DIFERENCIAL MUESTREOS DIRIGIDOS CATASTRO MANEJOS DIFERENCIALES SEGUIMIENTO
  46. 46. Sensor OptRx
  47. 47. Muestreo de tejidos en manzano.• Época: Enero y Febrero• Tejido: Hoja de dardo nuevo de la periferia, sin fruto• Cantidad: 100 hojas
  48. 48. Efecto muestreo 3 2.5 2%N 1.5 1 Muestreo tradicional Georreferenciado 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 Temporada
  49. 49. Efecto dilución/concentración 3 14000 2.5 12000 10000 2 8000 kg/ha %N 1.5 6000 1 %N 4000 0.5 Rend. 2000 0 0 0 1 2 3 4 5 6 Temporada
  50. 50. Determinación del número de muestras en función del CV. 160 y = 0.0381x 2 + 0.0098x + 2.5832 R2 = 0.9997 140 120 100 nº 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 CV (%)
  51. 51. Estaciones de muestreo
  52. 52. Índices nutricionales
  53. 53. Cálculo del N metabolizadoAnálisis Valor N total = N metabolizado + N extractableN (%) 1,74 N metabolizado = N total − N extractableN-NO3 (ppm) 7916 N metabolizado % N met. = • 100N-NH4 (ppm) 3938 N totalN-extractable (ppm) 11854 11854 N metabolizado (%) = 1,74 − ( ) = 0,55N-metabolizado (%) 32 10000 0,55 N metabolizado = *100 = 32% 1,74
  54. 54. Análisis de fruta• Evaluar potencial de post cosecha• Dos tipos de análisis – Totales – Solubles• Diferencia corresponde a lo que se denomina “ligado” o estructural.• Ca, Mg, K, N, B• A > cantidad de nutrientes “ligados” mejor calidad de fruta
  55. 55. Nutrientes ligados en uva de mesa
  56. 56. Aplicación variable de fertilizantes foliares. boquilla
  57. 57. Muestreo en riego por Goteo ZONA DE RAÍCES
  58. 58. Efecto de la posición de la muestra sobre el nivel de fertilidad 5.8 1400 5.6 Fertilizada Fertilizada Sin fertilizar 1200 Sin fertilizar 5.4 1000 5.2 pH del suelo 5.0 800 P (ppm) 4.8 600 4.6 400 4.4 4.2 200 4.0 0 3.8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 2.5 Fertilizada 5 Fertilizada Sin Fertilizar Sin fertilizar K intercambiable (Cmol(+)/kg) Al intercambiable(Cmol(+)/kg) 2.0 4 1.5 3 1.0 2 0.5 1 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Número de muestra Número de muestras
  59. 59. pH 6.196 5.865 5.786 5.713 5.32
  60. 60. Dosis de Cal ( pH final − pH inicial )Dosis CaCO3 (ton / ha ) = * capac. tampón 0,1 Ej. Suelo volcánico •pH inicial: 5,5 •pH final: 6,0 •Delta pH=0,5 •Cap. tampón=0,5 •Dosis=2,5 ton CaCO3/ha
  61. 61. Materia Orgánica (%) 16.9 11.5 10.6 9.7 5.4
  62. 62. P Olsen (ppm) 28 16.1 13.9 12.2 5.5
  63. 63. K extractable (ppm) 426 308 259 198 85
  64. 64. Dosis de Nitrógeno Demanda − suministroDosis de N(kg/ha) = EficienciaDemanda (kg/ha) = ton/ha ∗ kg N/tonSuministro (kg/ha) = N residual + N agua + N min
  65. 65. Variabilidad espacial de lamineralización de N en vid vinífera. Site Statistic 1 2 Average kg N ha-1 d-1 Average 0.5 0.3 0.5 Min 0.1 -0.1 0.1 Martinez, Ortega, Janssens, 2009 Max 1.5 1.2 1.5 CV (%) 68 100 68
  66. 66. Frecuencias para N mineralizable y dosis de N para 50 ton/ha en manzano.
  67. 67. Efecto de la eficiencia de recuperación sobre la dosis de N. 900 800 N Urea 700 Dosis (kg/ha) 600 500 400 300 200 100 0 30 40 50 60 70 80 Eficiencia (%)
  68. 68. Fertilizantes con inhibidor de nitrificación INNH4+ •Nitrosomonas •AMO NO2- •Nitrobacter NO3- •Lixiviación •Desnitrificación
  69. 69. Dosis de nutrientes• Nitrógeno: Balance entre demanda y suministro.• Fósforo y potasio: construcción + mantención• Magnesio: análisis de suelo, saturación de Mg, indexado al K.• Micronutrientes: aplicar o no aplicar según análisis de suelo.
  70. 70. Dosis de corrección de P (0-20 cm).• Ejemplo: suelo=15 ppm.• Target: 30 ppm.• CP=12 kg P/ha/ppm• Dosis de P2O5 =(30 ppm-15 ppm)*12 kg P/ha/ppm *2.29 kg P2O5/kg P =412 kg P2O5/ha.• P se puede corregir de una vez antes de plantación o en una estrategia de varios años.• Se debe ajustar la dosis a la superficie explorada por las raíces.
  71. 71. Dosis de corrección de K (0-20 cm).• Ejemplo:• NC=250 ppm• Análisis de suelo= 150 ppm• Delta K= 250-150=100 ppm• kg/ha (0-20 cm)=100*2= 200 kg K/ha*1,2 = 240 kg K2O/ha• Se debe ajustar la dosis a la superficie explorada por las raíces.
  72. 72. Demanda y extracción de nutrientes en manzano. N P2O5 K2O Mg kg/ton FF Demanda 1,5 0,5 3,0 0,5 Extracción 0,3 1,5 0,3 San Joaquin SC 0,23 1,2 0,05Gala/M26 Cornell 1,0 0,4 2,2 0,2
  73. 73. Dosis de P (kg P2O5/ha) 143 108 98 88 64
  74. 74. Modelo de recomendación Na Pa { [ Min β ∑ δ N ((α N + σ N z0 )mij − N ij ) 2 + δ P ((α P + σ P z0 )m ij − Pij ) 2mij ,λl ≥ 0  ] + δ K ((α K + σ K z0 )mij − K ij ) + (1 − β )∑ mij  2 i, j  Ka 16 14 Z0=DISTR.NORM.ESTAND.INV(1-t) 12 10 Frequency 8 Z_N Si t=0.5 Z0=1 Z_P2O5 6 Z_K2O 4 Si t=0.9 Z0=-1.28 2 0 -2 -1 1 3 4 -2
  75. 75. Mezcla óptima y dosis variables
  76. 76. Marco conceptual para el análisis económico. Información Manejo uniforme promedioProductor Información Manejo sitio-específica sitio-específico
  77. 77. Valor de la información sitio-específica. VI SE = π MSE − π MU
  78. 78. Identificación de zonas de alta calidad
  79. 79. VISE por cosecha diferencial en viñedos Estadístico US $/ha Promedio 195 Desviación estándar 80
  80. 80. Rentabilidad
  81. 81. Fertilizante de liberación controlada CRF
  82. 82. Humus liquido
  83. 83. Te de compost
  84. 84. Variation of Water soluble Carbon (WSC) as function of C rate applied as: A) Compost and B) Liquid humus (Martínez et al., 2012)
  85. 85. Root density as function of C rate from compost (C) in presence or absence of chemical fertilization (F) and inoculant (I) (Martínez et al., 2012)
  86. 86. Comentarios finales• Existen varias prácticas de AP que pueden ser utilizadas directamente en apoyo a la generación de programas sitio-específicos de nutrición y su correspondiente seguimiento.• El nivel de sitio-especificidad requerido dependerá del sistema de riego y la forma de aplicación de los fertilizantes.
  87. 87. ¿Cómo se puede partir?• Georreferenciación de predios y lotes.• Georreferenciación de árboles.• Mapeo de suelos para fertilización y enmiendas.• Muestreo georreferenciado de suelo y tejidos.• Uso de imágenes multiespectrales.
  88. 88. http://www.compost-for-horticulture.com/

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