Sensorización y riego inteligente de BrioAgro para la mejora en la eficiencia del uso del agua en un cultivo de cebolla

El agua es un factor limitante de la producción en los cultivos agrícolas (Pomares et al., 2007). La agricultura consume más de dos tercios del agua dulce total del planeta. 

En los últimos años, la escasez de agua dulce se está convirtiendo en un problema importante, especialmente en zonas áridas, aumentando la competencia por el agua entre los consumidores agrícolas, industriales y urbanos (Chai et al., 2016). 

Las necesidades hídricas de la agricultura son consideradas muy elevadas en relación con los otros sectores (Bessembinder et al., 2005) y el rápido crecimiento de la población, la mayor incidencia de la sequía causada por el cambio climático y las diferentes actividades humanas son factores que han aumentado este problema (World Bank, 2006). 

Las limitaciones generalizadas de agua para la agricultura han generado una fuerte necesidad de crear estrategias orientadas a mejorar la eficiencia de su uso, lo que será de gran importancia para poder competir con la demanda de agua de otros sectores (Fereres, 2008).

La eficiencia en el uso del agua puede mejorarse mediante el empleo de sensores que, conectados a una plataforma en la nube, permitan al usuario tomar decisiones para realizar un manejo adecuado del riego, evitando posible pérdida de agua y fertilizantes en profundidad.

El objetivo del ensayo fue evaluar y validar la tecnología inteligente de BrioAgro, con sensorización y automatización del riego frente a un riego que denominamos “criterio agronómico”, basado en la experiencia de riego en este cultivo del personal del Centro de Experiencias Cajamar y riego siguiendo la fórmula FAO.

La sensorización de BrioAgro utiliza la última tecnología en sensores de suelo y satélite conectados a internet, junto a la inteligencia artificial procesada desde Google cloud platform. Se colocó el dispositivo VITA 7, alimentado por un panel solar y con dos sensores capacitivos, el primero en la zona radicular, a 10 cm de profundidad, el cual midió humedad del suelo, temperatura y conductividad eléctrica, y un segundo sensor de humedad, colocado en la zona de drenaje, a 20 cm de profundidad. 

Este dispositivo tras ser calibrado, teniendo en cuenta analítica de suelo y Kc del cultivo, estima cual es el nivel de capacidad de campo, el agua fácilmente disponible y el punto de marchitez, con los que se basa para desarrollar un riego óptimo.

Para ello el sensor transmite datos de humedad del suelo cada 10 minutos siendo visibles mediante gráficas en la app móvil de BrioAgro, tablet o PC, pudiendo así llevar un control preciso del estado de la humedad del cultivo teniendo en cuenta no solo el agua aplicada por riego sino la de las precipitaciones.

El gráfico de humedad del suelo nos permite observar como el riego recarga el perfil que tenemos monitorizado. 

Sin embargo, para interpretar los datos hay que familiarizarse con conceptos como: 

• Capacidad de campo (CC): hace referencia a la cantidad máxima de agua retenida en el suelo, medida un par de días. 
• Agua Fácilmente disponible (AFD): siendo esta la cantidad de agua de la que pueden disponer las plantas entre la Capacidad de Campo (CC) y el Punto de Marchitez Permanente (PMP). 
• Estrés Hídrico leve: hace referencia a los valores que están por debajo del valor de agotamiento permisible para el cultivo de cebolla el rango es 70 %. 
• Punto de marchitamiento permanente (PMP): es el punto en el que el agua ya no está disponible para la planta.

Se instaló el dispositivo 'Aqua Power' en el programador de riego (se encarga de manera autónoma de realizar los aportes al cultivo cuando lo necesita) y vía telefónica recibió las órdenes de la plataforma de BrioAgro según las directrices marcadas por el equipo técnico. 

Mediante este dispositivo se consiguió una automatización inteligente del riego, de manera que cuando el sensor superficial detectaba una disminución en el nivel de humedad por debajo del predeterminado, el cultivo se regaba automáticamente. 

El dispositivo VITA 7 además recogió información meteorológica geolocalizada y previsión a siete días vista, de humedad relativa, temperatura, nubosidad, velocidad y dirección del viento, horas de sol y previsión de lluvia.

El día 10 de noviembre de 2023 se realizó una plantación de cebolla, cv. Rocío (Seminis-Monsanto).

El marco de plantación empleado fue de 1,2 m entre banquetas, con 4 líneas de planta cada una de ellas y 0,11 m entre plantas (303.000 plantas ha^-1).

Resultados

- Tumbado de hoja (precocidad)

El inicio del tumbado de hoja (10 % de hoja tumbada), se produjo el 28 de marzo para la cebolla regada con el criterio agronómico y FAO, y 5 días más tarde para la regada con la sensorización de BrioAgro. 

El 50 % del tumbado de hoja se inició el 9 de abril para la regada siguiendo el método FAO, 3 días más tarde para la cebolla regada con criterio agronómico y el 15 de abril para la regada con la sensorización de BrioAgro.

- Recolección

La recolección se realizó unos 15 días tras el tumbado de hoja, el día 24 de abril de 2024 para la cebolla regada por el método FAO y 5 días más tarde se recolectaron los otros dos tratamientos.

La mayor producción comercial se obtuvo con el tratamiento de criterio agronómico, aunque sin detectar diferencias significativas a nivel estadístico respecto a los otros dos tratamientos. El destrío se separó por bulbos de pequeño tamaño, espigados y destrío total y no hubo tampoco diferencias entre los tres tratamientos.

El peso medio de los bulbos fue de 384 g cuando se regó con el método FAO, 357 g cuando se regó bajo criterio agronómico y 317 g con la sensorización de BrioAgro.

El consumo de agua de riego fue de 4.327 m³/ha para el tratamiento regado por el método FAO, 3.995 m³/ha el regado con criterio agronómico y de 3.266 m³/ha para la automatización con BrioAgro, lo que supuso un ahorro de agua respecto al método FAO de 24,5 %. La pluviometría acumulada a lo largo del ciclo de cultivo fue de 40,1 mm.

La mayor eficiencia de riego, obtenida como la división de la producción comercial por los metros cúbicos de agua de riego consumidos, se consiguió con la automatización de BrioAgro, con 25,3 kg/m³, frente al criterio agronómico que fue de 22,7 kg/m³, un 10,2 % menos de eficiencia de riego y cuando se regó aplicando la fórmula FAO se consiguieron 20,7 kg/m³, lo que supuso una reducción del 18 % en la eficiencia de riego respecto a la automatización de BrioAgro.

Teniendo en cuenta lo expuesto, la mayor eficiencia de riego con la automatización de BrioAgro se logró con la correcta interpretación de las lecturas de las gráficas de humedad del suelo y el ajuste del patrón programado que permitió mantener los siguientes umbrales:

OK umbrales: 56 % de lecturas dentro de los umbrales Capacidad de Campo (222 litros por m³ de suelo) y Agua Fácilmente Disponible para cebolla 70 % (193 litros por m³ de suelo).

Saturación: son los valores que están por encima de Capacidad de Campo (222 litros por m³ de suelo). Para el periodo monitorizado se registraron un 17 % de lecturas en saturación.

Estrés hídrico leve: valores registrados por debajo de Agua fácilmente disponible (< 125 litros por m³ de suelo). Registrando en el período monitorizado un 27 %.

Conclusiones

Con el riego siguiendo el criterio del método FAO, fue el que consumió más cantidad de agua, se consiguió una mayor precocidad y tamaño de los bulbos. Con la automatización del riego con BrioAgro se consiguió un ahorro importante del consumo de agua y una mayor eficiencia en el uso de agua de riego. 

Esta automatización permitió conocer en tiempo real el estado humedad del terreno, así como la detección de posibles fallos en el sistema de riego. 

Los resultados obtenidos de este ensayo, nos ha permitido al equipo técnico de BrioAgro ajustar aún más la línea AFD para el cultivo de la cebolla en las etapas de formación y crecimiento del bulbo.