Una vegada s’arriba a la conclusió que la variabilitat d’una parcel·la justifica agronòmicament i econòmica l’aplicació variable d’un determinat recurs, és el moment d’aplicar-lo al camp.

Si el patró espacial de la variabilitat ho permet, es podrà realitzar l’aplicació de fertilitzant o fitosanitaris o la sembra de llavor modificant la regulació d’equips convencionals. Si, per contra, la variabilitat és tal que fa inviable la utilització dels equips convencionals, serà necessari utilitzar maquinària equipada amb tecnologies d’aplicació variable.

Ja sigui en Agricultura de Precisió basada en mapes o bé en temps real, les tecnologies d’aplicació variable permeten dos tipus d’aplicacions:

• Aplicació selectiva
• Dosificació variable

Aplicació selectiva

En les aplicacions selectives, els equips només poden fer dos actuacions: aplicar el recurs o no aplicar-lo. Aquesta actuació pot estar basada en un mapa de prescripció prèviament carregat a l’equip o bé es pot tractar d’un equip que treballi en temps real a partir de les lectures de determinats sensors. En qualsevol dels casos, en les zones del camp que no s’hagi d’aplicar cap producte o no s’hagi de sembrar, l’equip no farà res però en aquells punts en que calgui aplicar producte o sembrar, l’equip aplicarà o sembrarà el 100 % de la dosi. Es tracta, doncs, d’una actuació binària, tot/res, ON/OFF, 0/1, sí o no. És a dir o s’aplica una dosi del 0 % o s’aplica una dosi del 100 %. No hi ha terme mig.

Un exemple d’aplicació selectiva és l’aplicació selectiva d’herbicides. Aquest tipus d’aplicació es pot realitzar en base a mapes de presència de males herbes o en base a sensors en temps real com el WeedSeeker o el WEED-IT (Figura 1). En tots dos casos només s’aplicarà herbicida en presència de males herbes i la dosi serà única.

En aquest tipus d’aplicacions, els actuadors de l’equip són de tipus binari. Si es tracta de vàlvules que deixen passar herbicida, la vàlvula només podrà estar o completament oberta o completament tancada. No podrà estar en cap altra posició. I, normalment, el controlador electrònic de l’equip només podrà emetre senyals de control binari del tipus Obert/Tancat.

Figura 1. Aplicació selectiva amb el sistema WEED-IT. Font: croplands.com/au/products/weed-it-optical-spot-spraying/.

Dosificació variable

Alternativament, quan a més a més d’aplicar o no aplicar també es desitja modificar la dosi aplicada, caldrà realitzar una dosificació variable. En aquest cas, els actuadors podran estar oberts o tancats però també podran estar en posicions intermèdies. I aquestes posicions intermèdies podran ser de tipus discret (només en determinades posicions) o bé de tipus continu (en qualsevol posició). Així una electrovàlvula variable discreta podria estar oberta o tancada i, en cas d’estar oberta podria estar-ho, per exemple, en un 25 %, en un 50 %, en un 75 % i en un 100 %. Si, per contra, la vàlvula pot estar obert en qualsevol posició, per exemple, en un 37 % o en un 87,5 %, aquesta electrovàlvula és variable de tipus continu. El mateix es pot aplicar al funcionament de motors o de cilindres hidràulics o elèctrics, a l’obertura de comportes, etc.

L’important, en aquest cas, és que si l’aplicació es fa en base a un mapa de prescripció, el mapa ha d’incloure les zones d’obertura i tancament i també la dosi a aplicar en cada zona. Si es tracta d’aplicacions en temps real, el sensor que es faci servir haurà de facilitar dades suficients al controlador per a que pugui decidir la dosi a aplicar.

A continuació es descriuen diversos exemples d’aplicacions amb dosificació variable que es poden trobar actualment al mercat:

1. Sembra amb dosificació variable: en aquest cas, la sembradora pot modificar la quantitat de llavor dipositada i, per tant, variar la dosi de sembra. Això es pot fer en base a un mapa de prescripció o en base a sensors embarcats a la sembradora que en temps real prenen mesures de la humitat del sòl o de la matèria orgànica. Les sembradores que incorporen aquesta tecnologia poden ser sembradores a raig, o en fileres, i en sembradores monogrà i la regulació acostuma a ser de tipus continu.
2. Aplicació de productes fitosanitaris amb dosificació variable: en aquest cas, el polvoritzador pot disposar de sistemes discrets de variació del cabal o bé de broquets que pugin modificar el seu cabal de manera contínua. En el primer cas, el polvoritzador va equipat amb portabroquets múltiples que poden controla l’obertura i tancament de cadascun dels broquets. Així, si un portabroquets disposa de 4 broquets, es poden arribar a aplicar fins a 5 dosis diferents, 0 %, 25 %, 50 %, 75 % i 100 %, només obrint o tancant els diferents broquets. En canvi, si es vol modificar el cabal de manera contínua, o bé s’actua sobre el regulador de pressió del circuit hidràulic o bé s’equipa cada broquet amb una vàlvula polsant del tipus PWM.
3. Aplicació de fertilitzant amb dosificació variable: els equips encarregats aplicar fertilitzant mineral són les adobadores. El sistema de regulació bàsic d’aquests equips consisteix en deixar caure més o menys cabal d’adob als discos de distribució. La variació del cabal de caiguda es fa modificant la secció oberta de l’orifici del fons de la tremuja. En els equips convencionals, aquesta regulació es fa amb una palanca manual però si es substitueix aquesta palanca per un cilindre elèctric, l’obertura, el tancament i les posicions intermèdies es poden aconseguir a partir dels senyals elèctrics del controlador de l’equip, que respondrà les consignes del mapa de prescripció o als sensors embarcats a l’equip que treballin en temps real.
4. Reg amb dosificació variable: en aquest cas, es poden fer servir els pivots de reg per a aplicar dosis de reg diferents a cada zona del camp. Per a fer-ho, cal equipar el braç del pivot amb electrovàlvules ja siguin per seccions o, fins i tot, situades abans de cada emissor. Jugant amb el temps d’obertura de les vàlvules i amb la velocitat d’avanç del braç es poden aconseguir aplicacions variables amb més o menys resolució, discretes o contínues.

A la secció Actuació al camp s’hi aniran penjant les fitxes dels diferents equips comercials que incorporin tecnologies d’actuació o dosificació variable.

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional
(CC BY-NC-SA 4.0)

Què és?

PWM és l’acrònim anglès per a referir-se a Pulse Width Modulation o modulació de l’amplada de pols, en català. Aquesta tècnica permet modificar el comportament de sistemes analògics a partir d’un senyal digital binari periòdic al que se li modifica la relació entre el temps que està en un voltatge alt i el temps que està en un voltatge baix. Aquest concepte té una infinitat d’aplicacions. En el cas concret d’aquesta fitxa, es fa servir el PWM per a modificar el cabal emès pels broquets d’un polvoritzador. Aquesta és una alternativa molt interessant a la variació del cabal tradicional en broquets hidràulics, que implica la modificació de la pressió de treball. A més pressió del circuit hidràulic abans del broquet, més cabal i a menys pressió, menys cabal, amb una relació quadràtica entre ambdós variables: Q = K·P^0,5. Tanmateix, modificar la pressió per a obtenir variacions de cabal afecta de manera important a la mida de les gotes produïdes, un paràmetre de summa importància en la polvorització. Increments de pressió impliquen una reducció de la mida de les gotes i a l’inrevés.

Característiques generals

Per a aconseguir una variació del cabal polvoritzat sense modificar la pressió de treball es pot fer anar el PWM, que consisteix en dotar el broquet d’una electrovàlvula que produeix pulsacions contínues amb una freqüència determinada que pot ser de 5 hertzos (5 Hz) quan fa 5 pulsacions per segon, 10 Hz quan ho fa 10 vegades per segon o 30 Hz quan ho fa 30 vegades per segon. En el cas d’una vàlvula pulsant de 10 Hz, cal imaginar que el broquet polvoritzarà i deixarà de fer-ho 10 vegades cada segon. Per tant, el cicle d’aquest conjunt vàlvula+broquet tindrà un temps de durada o període de 100 mil·lisegons (ms) i se sol anomenar cicle de treball. Si durant aquests 100 ms, el que dura en aquest cas el cicle de treball, la meitat del temps (50 ms) la vàlvula està oberta i l’altra meitat del temps està tancada, el cabal que haurà emès el broquet durant 1 minut serà exactament la meitat que si hagués estat tota l’estona polvoritzant. La diferència és que la meitat del cabal l’ha polvoritzat repartit en el temps, cada 50 ms en comptes de fer-ho seguit.

Si en comptes d’estar polvoritzant 50 ms dels 100 ms que dura el cicle, el broquet només en polvoritza 25 ms, el cabal emès serà una quarta part (25 %) del cabal emès de forma contínua. Si el temps en que està actiu el broquet és de 75 ms, el cabal obtingut serà el 75 % (Figura 1). En el cas extrem que el broquet estigui polvoritzant els 100 ms que dura el cicle de treball, el broquet no s’arribarà a tancar mai i polvoritzarà el cabal que li correspongui segons el model que sigui i la pressió de treball. Igualment, si el temps en que el broquet està actiu és de 0 ms, el broquet no polvoritzarà gens de cabal. El temps en que l’electrovàlvula està oberta i el broquet actiu s’anomena amplada de pols i, per tal de modificar el cabal polvoritzat cal modificar o modular l’amplada de pols.

Figura 1. Exemple de senyal PWM amb modulació de l’amplada de pols del 50 %, 75 % i 25 % del cicle de treball. Autoria: Thewrightstuff - Own work, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=72876123

Aplicacions en AP

Habitualment, es poden trobar sistemes basats en PWM en polvoritzadors per a conreus baixos però també hi ha polvoritzadors per a fruiters comercials equipats amb aquesta tecnologia. En equips dissenyats per a aplicacions convencionals, els sistemes basats en PWM estan pensats per a ajustar el cabal polvoritzat pels broquets a les variacions de velocitat dels polvoritzadors. Si es vol mantenir una dosi constant a tot el camp, com més lent vagi un polvoritzador, menys cabal s’haurà de polvoritzar i a l’inrevés. Alguns equips per a conreus baixos més avançats, fins i tot són capaços de no polvoritzar sobre llocs que ja s’han tractat prèviament amb una resolució de broquet a broquet i també de modificar els cabals emesos per cada broquet per tal d’aconseguir una dosi constant fins i tot en trajectòries curvilínies.

En Agricultura de Precisió, aquests equips també es poden fer anar per a modificar la dosi aplicada en cada punt del camp ja sigui a partir d’un mapa de prescripció, en AP basada en mapes, ja sigui a partir de mesures fetes en temps real, en AP en temps real. Un aspecte interessant és que el temps de reacció d’aquests sistemes és molt curt i, per tant, poden canviar de dosi en molt poca distància avançada pel polvoritzador.

Limitacions

La limitació principal d’aquests sistemes és que cal dotar cada broquet de la seva corresponent electrovàlcula PWM i això encareix i complica els equips. Una altra limitació és la pressió de treball d’aquestes vàlvules. Mentre que les pressions de treball habituals són adequades per a aplicacions en conreus baixos (de 2 a 5 bar), en conreus arboris les pressions es podrien quedar una mica curtes respecte de les pressions que habitualment es fan servir per a aconseguir gotes més petites amb un millor recobriment de les fulles i millor penetració al dosser foliar.

Referències

• John Deere ExactApply:
  • deere.com/en/technology-products/precision-ag-technology/performance-upgrade-kits/sprayer-upgrades/exactapply-performance-upgrades/
  • youtube.com/watch?v=MtWbUeQAJNc&t=10s
• Raven HawkEye:
  • com/products/applications-booms/hawkeye
  • youtube.com/watch?v=1N8SqbVP_Og
• Capstan Pinpoint II:
  • com/pinpoint-ii/
  • youtube.com/watch?v=IU08pIafNCs
• Smart Apply:
  • smartapply.com
  • smartapply.com/videos

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional(CC BY-NC-SA 4.0)

Introducció

La conductivitat elèctrica aparent (CEa) del sòl és una mesura ràpida i es pot adquirir en multitud de punts dins d'una parcel·la amb una alta resolució espacial. A partir d'aquí, mitjançant interpolació, es poden generar mapes continus amb l'estimació del valor de la CEa a cada punt de la parcel·la. Això pot servir per conèixer com és el camp quant a la variabilitat de les propietats del sòl, obtenint amb això una informació complementària a la proporcionada pels mapes de vigor o els de rendiment. I és que aquests mapes (vigor i/o rendiment) no proporcionen per ells mateixos tota la informació necessària per al coneixement de les causes de la variabilitat dels cultius ni per conèixer les possibles actuacions de millora. En altres casos, els mapes de CEa poden posar de manifest una variabilitat induïda per accions antròpiques, que no són fàcilment detectables per altres mitjans.

A continuació, s'exposen diversos casos d'aplicació en cultius extensius, en què els autors han treballat en diversos projectes de recerca i estudis duts a terme pel Grup de Recerca en AgròTICa i Agricultura de Precisió de la Universitat de Lleida / Agrotecnio-CERCA Center.

Coneixement de les causes de la variabilitat i relació amb el rendiment del cultiu

Moltes de les parcel·les actuals provenen de les transformacions de terres i reparcel·lacions que van tenir lloc des de la segona meitat del segle XX per tal de facilitar la mecanització de les tasques agrícoles. S'han creat parcel·les de majors dimensions en base a moviments de terres i anivellacions, alterant les característiques inicials i induint una major variabilitat en les propietats dels sòls a les parcel·les resultants. Això, alhora, produeix un comportament desigual en el desenvolupament dels cultius i els seus rendiments.

Tenir coneixement de les propietats dels sòls i la seva variabilitat espacial és clau per millorar-ne els rendiments i també la qualitat de la producció, però també per millorar l'eficiència en l'ús d'insums. Un exemple de l'aplicació de la mesura de la CEa a parcel·les de cultius extensius és el que es mostra a la Figura 1. Aquesta figura mostra una parcel·la, d'aproximadament 100 ha, que va ser creada a partir de la transformació de terres realitzada durant la dècada de 1980, passant de nombroses parcel·les més petites, separades per marges i bancals, a l'actual de més extensió (Figura 1.1 i 1.2). El mostreig de la CEa amb el sensor Veris 3100 va mostrar un rang de valors molt variable, de 6 a 211 mS/m, amb un patró de variabilitat espacial que mostra diferents zones amb valors baixos, mitjos i alts (Figura 1.3). A més, també es mostra el mapa de collita (rendiment) de blat de moro a la parcel·la (Figura 1.4).

Figura 1. Ortofotografia de la zona d'estudi a finals de la dècada de 1940 (Vol Americà Sèrie A 1946-47), on s'observa la parcel·lació existent a l'època. S'hi aprecia la disposició de les parcel·les, que s'adaptaven a la morfologia del terreny. 2) Parcel·la resultant de la transformació de terres duta a terme a la zona a la dècada de 1980. S'observa com, aparentment, la parcel·la és força homogènia. 3) Mapa de la CEa profunda (0-90 cm) obtingut a partir de la interpolació de dades adquirides amb el sensor Veris 3100. S'observa una gran variabilitat en els valors a diferents zones de la parcel·la. 4) Mapa de rendiment del blat de moro obtingut mitjançant interpolació a partir de les dades d'un monitor de rendiment FMX de Trimble instal·lat en una recol·lectora Fendt 6335 CPL. Les diferents zones marcades amb lletres s'expliquen al text. Font: elaboració pròpia a partir d'ortofotos a la pàgina web del Pla Nacional d'Ortofotografia Aèria (https://pnoa.ign.es/) i dades d'estudis desenvolupats pels autors.

La Figura 1 mostra la importància de disposar de mapes de CEa per al coneixement de les causes de la variabilitat de la collita. En primer lloc, si només disposéssim de l'ortofoto de la Figura 1.2, es podria arribar a pensar que, després de la transformació de terres realitzada, la parcel·la és homogènia. Això no obstant, el mapa de collita de la Figura 1.4 demostra que no és així, sinó que hi ha una variabilitat considerable. Amb el mapa de collita es poden conèixer les zones on hi ha més o menys rendiment, o un rendiment mitjà, però no les causes de la variabilitat.

Què vol dir això?

Que potser no totes les zones amb un mateix color al mapa (p.e., tonalitats taronges a la Figura 1.4, que indica baix rendiment) han de tenir el mateix problema o causa per a aquest baix rendiment. Si es compara el mapa de collita (Figura 1.4) amb el mapa de la CEa (Figura 1.3), a les zones indicades amb les lletres A, B i C, es veu que hi ha un baix rendiment del cultiu, però a la Figura 1.3 els valors de la CEa són molt diferents (alts a la zona A i baixos a la zona C). Això indica que les causes de la variabilitat són diferents, i que el baix rendiment que es dóna a les dues zones no té la mateixa causa.

En el cas de l'exemple de la Figura 1, mitjançant observacions de camp i anàlisi de sòls a les zones indicades, es va poder determinar que els problemes a les zones A i B són deguts a la salinitat, que causa la dràstica disminució del rendiment del blat de moro , així com el mal drenatge. Això es posa de manifest al mapa de CEa amb els valors més elevats de la conductivitat elèctrica aparent (majors de 80-100 mS/m). No obstant això, el baix rendiment a la zona C es deu a la textura sorrenca i la baixa profunditat del sòl per un contacte paralític (roca gres). Això es posa de manifest en els valors baixos de CEa en aquesta zona (menors de 20 mS/m), traduint-se en una baixa fertilitat del sòl i menor capacitat de retenció d'humitat, cosa que repercuteix també en el rendiment del blat de moro. La zona D, amb valors intermedis de CEa que es corresponen amb terres de textures més equilibrades sense presència de salinitat, és on es donen els rendiments més elevats.

Tot i això, és cert també que hi ha informació que el mapa de CEa no aporta i sí en canvi el mapa de collita (com també podrien fer-ho els mapes de vigor obtinguts a partir d'imatges de satèl·lit o altres mitjans al llarg del cicle del cultiu), i per això la importància de combinar la informació de diferents fonts. Per exemple, aquest és el cas del canvi brusc de rendiment que s'observa sobre la zona D i sota la zona C (Figura 1.4) i que no s'observa al mapa de CEa (Figura 1.3). En aquest cas, l'origen d'aquesta discontinuïtat en els valors del rendiment no és degut a la variabilitat de les propietats del sòl, sinó al sistema de reg, que estaria indicant que en les cobertures d'aspersors (cantons de la parcel·la) es pot estar aplicant dosis inferiors a què aporta el pivot central.

Mostreig dirigit de sòls i zonificació per al maneig diferenciat de les parcel·les

Un altre exemple d'utilització de mapes de CEa és el que es mostra a la Figura 2. S'hi mostra la situació anterior a una reparcel·lació duta a terme a final de la dècada de 1990 (Figura 2.1) i el resultat de la transformació de terres duta a terme (Figura 2.2). A la situació prèvia, s'observa com dins del recinte de la parcel·la actual hi havia una bassa de reg i també travessava un camí. A més, la zona estava dividida en 4 parcel·les o parts. El mapa de CEa generat a partir de dades del sensor Veris 3100 (Figura 2.3) va posar de manifest l'estructura lineal del camí soterrat, així com valors molt elevats de CEa a la zona de l'antiga bassa, que va ser emplenada amb materials de zones adjacents on afloraven lutites amb alt contingut en sals. A partir del mapa de CEa es va dirigir un mostreig de terres a dues profunditats (0-30 cm i 30-60 cm) per tal d'establir la correspondència entre la CEa i les propietats dels terres.

El mostreig dut a terme (Figura 2.3) va posar de manifest que els terres de la parcel·la són, en general, poc profunds. A la major part dels punts mostrejats, el material originari (lutites) apareixia entre 30 i 45 cm, constituint en molts casos l'horitzó cultivat. Aquest material lutític és ric en sals i té una textura franc argil·lollimosa o franc llimosa, amb un contingut mitjà d'argila del 25%. En particular, a la zona de CEa alta (Figura 2.4) es van registrar nivells de sodi molt elevats, la qual cosa feia recomanable eliminar l'excés de sodi al complex de canvi mitjançant una esmena calcària, com per exemple amb l'aportació de guix. També, a aquesta zona es van detectar continguts de nitrats molt elevats, atès que els cultius no es desenvolupen i no es consumeix el nitrogen aportat, ni s'elimina pel mal drenatge d'aquests sòls.

Aquesta informació és de gran interès per a la gestió diferenciada de l'aportació d'insums a la parcel·la, ja que si no es milloren les condicions del sòl (i això, en aquest cas particular, pot ser a llarg termini), hi ha zones a la parcel·la amb un potencial productiu molt baix on, per molt fertilitzant que s'aporti, el cultiu no ho aprofitarà.

Figura 2. Exemple de mapa de CEa i la seva zonificació en tres zones sobre la base de la reclassificació dels valors, a fi d'establir recomanacions de maneig diferenciat en cultius extensius. 1) Parcel·lació el 1997. 2) Parcel·lació actual. 3) Mapa de la CEa superficial i punts de mostreig per a la caracterització dels sòls. 4) Mapa de zones de maneig diferenciat. Font: elaboració pròpia a partir de dades de CEa adquirides amb el sensor Veris 3100 en estudis realitzats pels autors i ortofotos històriques d'IDEARAGON (Infraestructura de Datos Espaciales de Aragón).

Crèdits

La informació aquí descrita està publicada a: Martínez-Casasnovas, J.A., Arnó, J., Escolà, A., 2022. Sensores de conductividad eléctrica aparente parra el análisis de la variabilidad del suelo ne Agricultura de Precisión. En: A. Namesny, C. Conesa, L. Martín, P. Papasseit (Eds.), Tecnología Hortícola Mediterránea. Evolución y futuro: viveros, frutales, hortalizas y ornamentales. Biblioteca de Horticultura, SPE3 S.L., Valencia, España. 1077 pp. ISBN: 978-84-16909-46-9. https://issuu.com/horticulturaposcosecha/docs/tecnologia_horticola_mediterranea , pag 775-796.

Referències

Fridgen, J.J., Kitchen, N.R., Sudduth, K.A., Drummond, S.T., Wiebold, W.J., Fraisse, C.W. (2004). Management Zone Analyst (MZA). Agronomy Journal, 96: 100-108.

Monteiro Santos, F.A., Triantafilis, J., Taylor, R., Holladay, S., Bruzgulis, K.E. (2010). Inversion of conductivity profiles from EM using full solution and a 1-D laterally constrained algorithm. Journal of Engineering and Environmental Geophysics, 15: 163-174.

Uribeetxebarria, A., Daniele, E., Escolà, A., Arnó, J., Martínez-Casasnovass, J.A. (2018a). Spatial variability in orchards after land transformation: Consequences for precision agriculture practices. Science of the Total Environment, 635: 343–352.

Uribeetxebarria, A., Arnó, J., Escolà, A., Martínez-Casasnovas, J.A. (2018b). Apparent electrical conductivity and multivariate analysis of soil properties to assess soil constraints in orchards affected by previous parcelling. Geoderma, 319:185–193.

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional(CC BY-NC-SA 4.0)

Introducció

La conductivitat elèctrica aparent (CEa) del sòl és una mesura ràpida i es pot adquirir en multitud de punts dins d'una parcel·la amb una alta resolució espacial. A partir d'aquí, mitjançant interpolació, es poden generar mapes continus amb l'estimació del valor de la CEa a cada punt de la parcel·la. Això pot servir per conèixer com és el camp quant a la variabilitat de les propietats del sòl, obtenint amb això una informació complementària a la proporcionada pels mapes de vigor o els de rendiment. I és que aquests mapes (vigor i/o rendiment) no proporcionen per ells mateixos tota la informació necessària per al coneixement de les causes de la variabilitat dels cultius ni per conèixer les possibles actuacions de millora. En altres casos, els mapes de CEa poden posar de manifest una variabilitat induïda per accions antròpiques, que no són fàcilment detectables per altres mitjans.

A continuació, s'exposen diversos casos d'aplicació en cultius arboris, en què els autors han treballat en diversos projectes de recerca i estudis duts a terme pel Grup de Recerca en AgròTICa i Agricultura de Precisió de la Universitat de Lleida / Agrotecnio-CERCA Center.

Relació entre la CEa, les propietats dels sòls i el vigor del cultiu

El canvi de l'agricultura tradicional a una de més mecanitzada ha afectat també les plantacions fructícoles. Els efectes produïts sobre la variabilitat del sòl en aquestes plantacions i sobre la variabilitat induïda no han estat prou estudiats. Un exemple d’això és l’estudi realitzat per Uribeetxebarria et al. (2018a) en una plantació de nectarines localitzada al terme municipal d'Aitona (Lleida). En aquest cas, la transformació de terres realitzada a la dècada de 1980 va quedar palesa al mapa de la CEa obtingut mitjançant el sensor Veris 3100. La Figura 1 il·lustra la situació anterior a la transformació i el posterior efecte sobre la variabilitat de la CEa.

Tal com mostra la Figura 1.1, antigament el cultiu tradicional eren arbres de secà (olivera o ametller) organitzats en feixes per adaptar-se millor a la morfologia del terreny. D´aquesta manera, s´evitava l´erosió i s´afavoria l´emmagatzematge d´aigua, molt important en condicions de secà. Amb la transformació realitzada per a la creació de plantacions intensives de fruiters, es van eliminar els bancals, amb conseqüències per a la continuïtat de les propietats dels sòls. Això queda clarament reflectit a les zones A i B de la Figura 1.2, on es mostra la discontinuïtat que va quedar a terra després dels moviments de terra per eliminar els bancals. En particular, a la zona B, la baixa CEa és conseqüència dels elements gruixuts de roques calcàries amb baixa CEa i nul·la fertilitat fisicoquímica que van fer aflorar els moviments de terres. Els valors de CEa a la zona A es corresponen amb una profunditat més baixa del sòl, cosa que explica el menor desenvolupament dels arbres (Figura 1.3). La zona C presenta valors més grans de CEa, que indiquen presència de salinitat. Tot i això, el vigor dels fruiters tant a la zona C com a la B és millor, contrastant amb les propietats del sòl inferides a partir de la CEa.

Figura 1. Comparació de la situació anterior a una transformació de terres i cultius a una zona del municipi d'Aitona (Lleida). 1) Ortofotografia de la zona d'estudi a finals de la dècada de 1940 (Vol Americà Sèrie A 1946-47) que mostra la situació anterior a la transformació de terres on s'aprecia el cultiu d'ametllers i oliveres en secà. 2) Mapa de la CEa (transformada a valors de CE en unitats de dS/m a 25ºC) on s'aprecia la disposició de les antigues feixes que van ser eliminades per a la creació de noves parcel·les més fàcilment mecanitzables. 3) Mapa de l'NDVI interpolat a partir de l'NDVI mitjana de cada arbre de la plantació de nectarines obtingut d'una imatge multiespectral de 0,25 m/píxel adquirida des d'avioneta. Font: adaptat d'Uribeetxebarria et al. (2018a), projecte AgVANCE (AGL2013-48297-C2-2-R).

En el cas d’aquest exemple els resultats van suggerir diverses estratègies de maneig variable de la plantació. Una estratègia estaria basada a establir zones de maneig en base a classes de CEa que servirien, principalment, per incrementar les dosis de reg als punts amb CEa més elevada i així afavorir el rentat de sals i ampliar els bulbs lliures de sals. Actualment, aquesta recomanació no seria fàcil d'implementar, ja que el sistema de reg consta d'un sol sector, ja que va ser dissenyat per fer regs uniformes sense tenir en compte la variabilitat espacial del sòl. Això no obstant, podria ser possible actuar augmentant el nombre d'emissors per arbre en aquelles zones d'alta CEa. Una segona estratègia seria delinear zones de maneig segons classes de NDVI, que servirien de referència per regular el vigor dels arbres i el seu rendiment a través de diferents accions de maneig com poden ser la poda, l'aplicació de reguladors del creixement o l'aclarida de fruits.

Crèdits

La informació aquí descrita està publicada a: Martínez-Casasnovas, J.A., Arnó, J., Escolà, A., 2022. Sensores de conductividad eléctrica aparente parra el análisis de la variabilidad del suelo ne Agricultura de Precisión. En: A. Namesny, C. Conesa, L. Martín, P. Papasseit (Eds.), Tecnología Hortícola Mediterránea. Evolución y futuro: viveros, frutales, hortalizas y ornamentales. Biblioteca de Horticultura, SPE3 S.L., Valencia, España. 1077 pp. ISBN: 978-84-16909-46-9. https://issuu.com/horticulturaposcosecha/docs/tecnologia_horticola_mediterranea , pag 775-796.

Referències

Fridgen, J.J., Kitchen, N.R., Sudduth, K.A., Drummond, S.T., Wiebold, W.J., Fraisse, C.W. (2004). Management Zone Analyst (MZA). Agronomy Journal, 96: 100-108.

Monteiro Santos, F.A., Triantafilis, J., Taylor, R., Holladay, S., Bruzgulis, K.E. (2010). Inversion of conductivity profiles from EM using full solution and a 1-D laterally constrained algorithm. Journal of Engineering and Environmental Geophysics, 15: 163-174.

Uribeetxebarria, A., Daniele, E., Escolà, A., Arnó, J., Martínez-Casasnovass, J.A. (2018a). Spatial variability in orchards after land transformation: Consequences for precision agriculture practices. Science of the Total Environment, 635: 343–352.

Uribeetxebarria, A., Arnó, J., Escolà, A., Martínez-Casasnovas, J.A. (2018b). Apparent electrical conductivity and multivariate analysis of soil properties to assess soil constraints in orchards affected by previous parcelling. Geoderma, 319:185–193.

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional(CC BY-NC-SA 4.0)

Introducció

La conductivitat elèctrica aparent (CEa) del sòl és una mesura ràpida i es pot adquirir en multitud de punts dins d'una parcel·la amb una alta resolució espacial. A partir d'aquí, mitjançant interpolació, es poden generar mapes continus amb l'estimació del valor de la CEa a cada punt de la parcel·la. Això pot servir per conèixer com és el camp quant a la variabilitat de les propietats del sòl, obtenint amb això una informació complementària a la proporcionada pels mapes de vigor o els de rendiment. I és que aquests mapes (vigor i/o rendiment) no proporcionen per ells mateixos tota la informació necessària per al coneixement de les causes de la variabilitat dels cultius ni per conèixer les possibles actuacions de millora. En altres casos, els mapes de CEa poden posar de manifest una variabilitat induïda per accions antròpiques, que no són fàcilment detectables per altres mitjans.

A continuació, s'exposen casos d'aplicació en cultius arboris, en què els autors han treballat en diversos projectes de recerca i estudis duts a terme pel Grup de Recerca en AgròTICa i Agricultura de Precisió de la Universitat de Lleida / Agrotecnio-CERCA Center.

 Mapes de CEa per a la sectorització òptima dels sistemes de reg

Com s’ha vist a l'exemple del vigor, el disseny del reg abans d'establir una plantació és fonamental per poder ajustar les dosis de reg segons la variabilitat de les propietats dels sòls. Així, la sectorització òptima hauria de basar-se en l'anàlisi prèvia de la variabilitat espacial dels sòls i la seva correcta interpretació, per a això els mapes de CEa són una bona eina per a aquest propòsit.

Per tant, i com a pas previ a la instal·lació d'un reg, seria molt important disposar prèviament de la informació sobre la variabilitat dels sòls perquè, abans de dissenyar el reg agronòmica i hidràulicament, fos possible: i) sectoritzar el sistema de reg de manera que s'adaptés a la variabilitat espacial del sòl, ii) determinar el nombre de sensors d'humitat que caldria instal·lar a la parcel·la (possiblement, lligat a la sectorització) i, iii) decidir quin seria l'emplaçament més adequat d'aquests sensors d'humitat per obtenir dades representatives, en què basar els moments de reg i la recomanació de dosis.

Un exemple d'aplicació de sensors de CEa per a aquest propòsit és el desenvolupat pel Grup de Recerca en AgròTICa i Agricultura de Precisió de la Universitat de Lleida/Agrotecnio-CERCA Center al projecte LISA (Low Input Sustainable Agriculture, www.lisaproject.cat ). En aquest projecte, un dels objectius va consistir en la proposta de zonificació d'una parcel·la propera a plantar-se amb vinya per a la sectorització del reg, per tal que fos possible aplicar dosis diferents d'aigua i fertilitzants segons la variabilitat de les propietats dels sòls.

Aquesta investigació es va dur a terme a Raimat (Lleida), en una parcel·la de 14,5 ha (Figura 1). La parcel·la presentava un relleu ondulat (pendent mitjana del 8,1%), amb un fons de vall al centre i més pendent a les zones nord i sud. Aquesta parcel·la havia estat plantada anteriorment amb vinya de la varietat Ull de Llebre, amb reg localitzat. L'heterogeneïtat del vigor, el rendiment dels ceps i la qualitat del raïm del cultiu anterior va portar a pensar en la sectorització del reg adaptada a la variabilitat del sòl, per tal d'intentar homogeneïtzar tant el desenvolupament del cultiu com la qualitat del raïm a la nova plantació.

La Figura 1.1 mostra el resultat de la cartografia de la CEa profunda (0-90 cm) mitjançant el sensor Veris 3100, on amb passades cada 15 m es va aconseguir una densitat de 435 punts/ha. A partir d'aquests punts, i mitjançant interpolació geoestadística, es va crear el mapa de distribució contínua de la CEa que es mostra a la Figura 1.2. S'hi aprecia com els valors més baixos es concentraven a les zones nord i sud de la parcel·la, que és on es donaven els pendents més elevats i on coincidia una menor profunditat de sòl. Els valors més alts es van donar a la part central, que corresponia amb el fons de vall, és a dir, amb la zona on s'acumulaven les partícules més fines i on els sòls eren més profunds i humits.

El mostreig i l'anàlisi tradicional de sòls segons un patró regular, en un marc de 50 x 50 m (Figura 1.3), van posar de manifest una correlació significativa entre la CEa i el pH, la CE 1:5, la capacitat de retenció d'aigua disponible per a les plantes (CRAD) i capacitat d'intercanvi catiònic. Analitzades conjuntament, aquestes propietats del terra explicaven el 90% de la variabilitat de la CEa. Això no obstant, com que l'interès se centrava a zonificar la parcel·la per poder dissenyar els sectors de reg de forma eficient, es va dur a terme una anàlisi de conglomerats (anàlisi clúster) utilitzant el programa Management Zone Analyst (MZA, Fridgen et al., 2004) ). El resultat per a dues classes (clústers) va ser el que es mostra a la Figura 11.3. En aquest cas, la classificació (Figura 1.3) i la zonificació posterior realitzada (Figura 1.4) van corroborar la relació de la CEa amb la capacitat de retenció d'humitat i el contingut d'argila. Ambdues propietats van ser significativament més grans a la zona 2 de la Figura 4.4 (24,3 % d'humitat a -33 kPa i 26,7 % d'argila), en comparació de la zona 1 (21,7 % d'humitat a -33 kPa i 21,1% d'argila).

Figura Figura 1. Exemple d'aplicació de la CEa a la zonificació dels sectors de reg en una parcel·la propera a plantar amb vinya. 1) Punts de mostreig de CEa profunda adquirits pel sensor Veris 3100. 2) Mapa que mostra la continuïtat de la CEa profunda obtingut a partir de la interpolació geoestadística dels punts mostrejats. 3) Mapa de 2 classes de CEa (baixa i alta) obtinguda mitjançant anàlisi de conglomerats (anàlisi clúster) amb el programa MZA. També es mostren els punts de mostreig tradicional del terra. 4) Mapa de zones recomanades per a la delineació dels sectors de reg. També es mostren les dues localitzacions representatives de cada zona i recomanades per a la instal·lació de les sondes (sensors) d'humitat. Font: elaboració pròpia a partir de dades del projecte LISA (Low Input Sustainable Agriculture).

La relació entre la CEa i les propietats que determinen la capacitat de retenció d‟aigua del sòl, com és el contingut d‟argila, van indicar que les zones de CEa establertes podien servir de suport per a la delineació dels sectors de reg (Figura 4.4). La localització dels punts on col·locar les sondes d'humitat (o punts de seguiment per al control del reg) és més difícil d'objectivar. Normalment, la localització d'aquests punts de control sol decidir-la el mateix tècnic de la finca sobre la base de la seva experiència i intuïció. Tot i això, aprofitant les 39 mostres de sòl que s'havien dut a terme, va ser possible optimitzar l'emplaçament de les sondes d'humitat aplicant un mostreig intencionat (purposive sampling, en la denominació anglesa).

De manera resumida, el mostreig intencionat busca triar aquells punts dins de la parcel·la, en aquest cas dins de cada zona de reg, que millor representin les característiques del sòl de cada zona en qüestió. Sent el contingut d'argila significativament diferent entre les zones 1 i 2 (Figura 4.4), es tractava d'escollir aquells punts el contingut dels quals s'allunyés el mínim possible dels valors que s'obtindrien d'aquesta mateixa propietat una vegada mesurada en les altres localitzacions dins de la classe o zona respectiva.

Crèdits

La informació aquí descrita està publicada a: Martínez-Casasnovas, J.A., Arnó, J., Escolà, A., 2022. Sensores de conductividad eléctrica aparente parra el análisis de la variabilidad del suelo ne Agricultura de Precisión. En: A. Namesny, C. Conesa, L. Martín, P. Papasseit (Eds.), Tecnología Hortícola Mediterránea. Evolución y futuro: viveros, frutales, hortalizas y ornamentales. Biblioteca de Horticultura, SPE3 S.L., Valencia, España. 1077 pp. ISBN: 978-84-16909-46-9. https://issuu.com/horticulturaposcosecha/docs/tecnologia_horticola_mediterranea , pag 775-796.

Referències

Fridgen, J.J., Kitchen, N.R., Sudduth, K.A., Drummond, S.T., Wiebold, W.J., Fraisse, C.W. (2004). Management Zone Analyst (MZA). Agronomy Journal, 96: 100-108.

Monteiro Santos, F.A., Triantafilis, J., Taylor, R., Holladay, S., Bruzgulis, K.E. (2010). Inversion of conductivity profiles from EM using full solution and a 1-D laterally constrained algorithm. Journal of Engineering and Environmental Geophysics, 15: 163-174.

Uribeetxebarria, A., Daniele, E., Escolà, A., Arnó, J., Martínez-Casasnovass, J.A. (2018a). Spatial variability in orchards after land transformation: Consequences for precision agriculture practices. Science of the Total Environment, 635: 343–352.

Uribeetxebarria, A., Arnó, J., Escolà, A., Martínez-Casasnovas, J.A. (2018b). Apparent electrical conductivity and multivariate analysis of soil properties to assess soil constraints in orchards affected by previous parcelling. Geoderma, 319:185–193.

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional(CC BY-NC-SA 4.0)

Introducció

Els mapes de prescripció de productes fitosanitaris (PF) basats en el vigor o desenvolupament del dosser foliar dels cultius estan començant a utilitzar-se per a l'aplicació de PF en cultius arboris. La variabilitat dins del camp és habitual en aquests cultius. De fet, molts factors, com ara les característiques del sòl, la topografia i el microclima, tenen un paper important en l'heterogeneïtat del vigor. S'han utilitzat sensors pròxims i remots per caracteritzar el vigor dels cultius i obtenir mapes de volum del dosser foliar i/o mapes d'índex de vegetació. Posteriorment, aplicant algorismes de classificació adequats, els mapes es converteixen en mapes de prescripció diferenciant 2 o 3 classes de maneig.

A continuació es presenta un treball que va tenir com objectiu validar, tant tècnicament com biològicament, l'aplicació de productes fitosanitaris a partir de mapes de vigor en vinya.  

Materials i mètodes

Es van dur a terme dos tests contra àcar groc (Eotetranychus carpini). En el primer, Test 1, es va aplicar un producte a base d'abamectina (Apache®), i en el segon, Test 2, un fortificant vegetal amb acció acaricida (Boundary®). A més a més, es va realitzar un assaig, Test 3, per controlar el mosquit verd (Empoasca vitis i Jacobiasca lybica) amb un producte a base de piretrines naturals (Pirecris®). En tots els casos, la decisió d’aplicar PF es va realitzar d’acord amb el principis de la gestió integrada de plagues, un cop es va sobrepassar el llindar econòmic de danys almenys en un dels vigors.

Figura 1. Símptomes d’ àcar groc amb detall d’individus adults (Font: INRA) i símptomes de mosquit verd amb detall de nimfa i adult (Font: Joan Reyes).

En tots els tests, la variabilitat dins de les vinyes es va classificar en termes de vigor, baix i alt, i, després, es va ajustar la dosi per a cada classe de vigor mitjançant el sistema de suport a la decisió DOSA3D (Figura 2). Els criteris de validació van consistir en avaluar la deposició sobre les fulles, així com l'eficàcia biològica per a cada prova de camp i classe de vigor. A partir del volum recomanat es va calcular la dosi dels productes (Taula 1).

Figura 2. Mapes de prescripció.

Taula 1. Tests, productes fitosanitaris i dosi utilitzades.

Resultats

L’anàlisi de les deposicions sobre les fulles va determinar que l’aplicació va ser similar tant a l’alt com al baix vigor, per la qual cosa es podia esperar una eficàcia similar (Figura 3).

Figura 3. Distribució del PF sobre les fulles de vinya de cada vigor als tres tests presentats.

 Quant a l’eficàcia biològica dels productes contra àcar groc, en ambdós tests es va trobar una relació entre el vigor de la planta i el nombre de fulles ocupades per àcars. La densitat de la plaga va ser sempre més alta a les zones d’alt vigor. A més a més, la reducció de fulles ocupades després dels tractaments va ser sempre del mateix ordre de magnitud (entre el 68 % i el 82 %). En els casos estudiats, el nivell de la població de plaga van caure per sota del llindar de dany econòmic després del tractament (Figura 4).

Figura 4. Percentatge de fulles ocupades amb àcar groc abans i després dels tractaments en funció del vigor per als tests 1 y 2. El llindar econòmic de danys està marcat com a línia discontínua i es situa al 20 %.

Finalment, quant al control de mosquit verd, abans del tractament únicament es sobrepassava el llindar econòmic de danys a les zones d’alt vigor. Com es veu a la Figura 5, el tractament va aconseguir baixar la densitat de plaga sota del llindar.

Figura 5. Densitat de mosquit verd (individus) per fulla abans i després del tractament en funció del vigor per al test 3. El llindar econòmic de danys està marcat com a línia discontínua i es 0,5 individus per fulla.

Estalvis

Els estalvis aconseguits amb l’aplicació de PF en base a mapes depenen directament de la heterogeneïtat de la parcel·la. A més diferència entre alt i baix vigor més rendible serà el tractament. A la Taula  2 es mostra l’estalvi aconseguir en cada test. També es pot concloure que la utilització d’aquesta tecnologia és més rendible quan s’apliquen PF més cars.

Taula 2. Estudi econòmic dels estalvis aconseguits amb l’aplicació zonal en base a mapes.

Conclusió

Amb aplicacions basades en mapes s’aconsegueix una deposició de PF a la vegetació més homogènia a cada classe de vigor i una bona eficàcia mentre es redueixen riscos i costos.

+INFO: Aquest document és un resum de l’article:

Román, C., Arnó, J., Planas, S. (2021). Map-based zonal dosage strategy to control yellow spider mite (Eotetranychus carpini) and leafhoppers (Empoasca vitis & Jacobiasca lybica) in vineyards. Crop Protection, 147, 105690. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2021.105690

Aquesta obra està sota una llicència de Creative Commons Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional(CC BY-NC-SA 4.0)