El mero hecho de remover la tierra en primavera y suponer que hay suficiente humedad en el suelo no significa que no se tenga ni idea de lo que ocurre realmente hasta que se excava y se echa un vistazo (lo que lleva tiempo) o se utiliza la tecnología IoT (método más sencillo) para saber lo que se tiene. Aquí entra en juego la predicción del rendimiento.

Predicción de rendimientos - ¿Lo pillas?

En el segunda entrega de Farm Weather Talkdebatimos las ventajas de previsiones meteorológicas específicas para cada lugar y por qué son imprescindible para su integración en todas las herramientas de ayuda a la toma de decisiones en el campo, ya que forman parte de la solución para reducir el "Riesgo incontrolable" al que se enfrentan los agricultores día a día. En esta entrega, vamos a profundizar en cómo un estación meteorológica o dispositivo IoT con un previsión puede utilizarse para hacer predicciones de rendimiento a la fecha actual, pero también a vencimiento.

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El mero hecho de patear un poco el suelo en primavera y suponer que tiene suficiente humedad, en realidad no tiene ni idea de lo que realmente está pasando hasta que cava y echa un vistazo (lo que lleva tiempo) o utiliza la tecnología IoT (enfoque más fácil) para saber lo que tiene. Los datos específicos del tipo de suelo se pueden recopilar y traducir en exactamente dónde se encuentra en términos de humedad del suelo en un rendimiento de cultivo impulsado por el agua y proporcionar una muy buena respuesta a un problema particular, como la nutrición. Si usted sabe que sólo tiene cinco pulgadas de agua almacenada frente a nueve pulgadas de agua almacenada en un perfil de suelo diferente, usted va a manejar los nutrientes y el cultivo de manera diferente.

Predicción de rendimientos Antecedentes

El rendimiento de cualquier cultivo se basa en el potencial genético de la semilla, la cantidad de humedad del suelo en el momento de la siembra, las precipitaciones de la temporada de crecimiento (y el riego), las tasas de fertilidad adecuadas y otras decisiones de gestión oportunas: control de malas hierbas, control de enfermedades, control de insectos y, por supuesto factores meteorológicos que suele ser el riesgo incontrolable más importante.

En términos simplistas, el desarrollo de una planta o un cultivo es muy similar a un talonario de cheques (entradas y salidas), en el que hay un lado de oferta (precipitaciones y/o riego) y otro de demanda (temperatura). Por lo tanto, los dos factores más importantes para el rendimiento son el suministro de humedad y la temperatura, siempre que todas las demás decisiones de gestión del campo se lleven a cabo correctamente.

La temperatura o el calor son importantes, ya que determinan el uso del agua y si un cultivo madurará o sufrirá estrés térmico, pero el suministro de humedad tiene el impacto más significativo en el potencial de rendimiento, ya que es responsable de transportar los nutrientes a la planta para la fotosíntesis. Por ello, a menudo se hace referencia al suministro de humedad como el TANQUE DE GAS PARA CULTIVOS para el potencial de rendimiento.

Cada cultivo tiene curvas de eficiencia en el uso del agua relacionadas con el rendimiento. La investigación y los ensayos de campo realizados durante años han identificado el número de fanegas producidas por cada pulgada o 25 mm de agua del suelo utilizada por un cultivo. Para algunos cultivos comunes esto equivale a 5-6 bu en canola, 7-8 bu para el trigo y 10 a 12 bu de aumento de rendimiento de maíz por cada pulgada adicional o 25 mm de agua del suelo añadido. El número de fanegas producidas por cada pulgada o 25 mm de agua del suelo cambiará con el tiempo a medida que aparezcan nuevas variedades con mejor genética.

Por lo tanto, la cantidad total de agua del suelo disponible (suministro) para un cultivo durante el período vegetativo es igual a la cantidad de humedad del suelo disponible en el momento de la siembra (determinada por el tipo de suelo) más la cantidad de precipitaciones y/o riego (humedad del suelo) recibida durante el período vegetativo. El uso o la demanda de agua del suelo vienen determinados por la temperatura y el tipo/textura del suelo. Estos dos factores (oferta y demanda) definen el potencial de rendimiento.

Como ya se ha mencionado, el tipo de suelo/textura es un factor crítico a la hora de determinar la cantidad de agua del suelo que las plantas tienen disponible para su desarrollo. De hecho, las plantas no pueden utilizar toda el agua retenida en el suelo. El límite superior es la capacidad de campo, mientras que el límite inferior es el punto de marchitamiento permanente.

Capacidad de campo es la cantidad máxima de agua retenida en el suelo, medida un par de días después de un evento de saturación (lluvia intensa o evento de riego).

Punto de marchitamiento permanente se produce si una planta ya no puede extraer agua del suelo para satisfacer sus necesidades, entonces empezará a marchitarse, es decir, el punto en el que la planta ya no dispone de agua.

Planta Agua disponible es la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento en el que la planta ya no puede extraer agua del suelo. En otras palabras, no toda el agua retenida en el suelo está disponible para las plantas.

Por ello, un Nivel de agotamiento permitido en función del tipo de suelo y de cultivo. En la mayoría de los cultivos de cereales y oleaginosas, los niveles de agotamiento permitidos son de 50% de la capacidad de campo, mientras que para las hortalizas y los cultivos de raíces, este nivel se sitúa en 65% de la capacidad de campo.

La ilustración muestra claramente que el suelo arenoso o franco arenoso tiene una disponibilidad limitada de agua para el desarrollo de los cultivos, mientras que un suelo franco limoso o franco arcilloso tiene un depósito de gas de agua del suelo mucho mayor y, por lo tanto, un potencial de rendimiento normalmente superior. En otras palabras, el suelo franco arenoso necesita recargarse más a menudo que el suelo franco arcilloso. La tabla siguiente ilustra que el suelo grueso puede almacenar 145 mm (5,7 pulgadas) de agua a 120 cm (4 pies), mientras que el suelo fino puede almacenar 265 mm (10,4 pulgadas) de agua a la misma profundidad de perfil.

Bien, ya hemos hablado de los factores que determinan el rendimiento de un cultivo, pero ¿cómo podemos hacer una estimación del rendimiento de un campo hasta la fecha actual y, posteriormente, hasta la madurez? Aquí es donde el dispositivo IoT de campo y previsión entrar. Veamos cómo se hace.

Configuración de la predicción del rendimiento

En primer lugar, debe definir espacialmente la ubicación del campo o la(s) zona(s) de cultivo para la(s) que desea realizar la estimación del rendimiento. La siguiente ilustración muestra cómo se hace esto, definiendo la zona de cultivo dentro de un campo. Las zonas de cultivo suelen definirse en función del tipo de suelo y la topografía.

Dado que estamos utilizando un modelo para predecir el uso del agua por el cultivo, necesitamos establecer varios parámetros: tipo de cultivo, fecha de siembra y de cosecha prevista, mejor rendimiento medio posible, humedad inicial del suelo, tipo de suelo, capacidad de campo y punto de marchitamiento, estación de temperatura del aire y fuente de lluvia, como se muestra en la siguiente ilustración.

Para el selección de dispositivos IoTLa temperatura se utiliza para estimar el desarrollo del cultivo, mientras que el pluviómetro se utiliza para captar la cantidad de agua añadida al suelo. Así pues, la estación con el pluviómetro debe estar en el campo o en el límite del mismo para asegurarse de que los valores son representativos de ese campo.

El dispositivo de temperatura puede estar en la misma estación o en una estación cercana, ya que la temperatura no cambia mucho en una distancia espacial corta como la precipitación. Las ilustraciones siguientes muestran dos tipos de estaciones que pueden utilizarse µMETOS o nMETOS para este tipo de aplicación.

La humedad inicial del suelo es importante, ya que establece cuánta agua del suelo está disponible en el momento de la siembra en función del tipo de suelo (cuánta agua hay en el depósito de gasolina al principio del año). El cambio de estos dos valores creará diferentes escenarios de rendimiento (herramientas de planificación) para la zona de cultivo.

Resultados de la predicción del rendimiento

Vale, hemos hablado de la importancia de disponer de un dispositivo IoT con una previsión para ayudar a reducir el riesgo incontrolable al que se enfrentan los agricultores, pero ¿cómo funciona esto para la predicción del rendimiento?

Para la solución de predicción del rendimiento, utilizamos Previsión normal a largo plazo (precipitaciones medias normales) hasta la fecha actual y hasta la madurez fisiológica. También utilizamos un Previsión de ajuste estacional que utiliza las condiciones observadas (precipitaciones) hasta la fecha más una previsión ajustada estacionalmente en función del tipo de estación (húmeda, normal o seca). Estos términos e ilustraciones se describen a continuación.

Términos utilizados en el gráfico de predicción de rendimientos:

  • Rendimiento "hasta la fecha" (temporada actual): Esta predicción incluye las precipitaciones medidas en la estación desde la siembra y el ajuste de la humedad inicial del suelo. Supone que no volverá a llover después de hoy durante el resto de la temporada, es decir, el peor escenario posible.
  • Predicción de la madurez fisiológica del cultivo: La predicción de la finalización de la formación del rendimiento (es decir, no hay más aumento del rendimiento después de esta fecha). Tenga en cuenta que la cosecha suele producirse algunas semanas más tarde, dependiendo del cultivo, ya que los granos necesitan secarse.
  • Rendimiento previsto en la cosecha (temporada normal a largo plazo): Esto supone una lluvia media (estación normal) para toda la estación, a partir de sus ajustes de humedad inicial del suelo.
  • Rendimiento previsto en la cosecha (temporada actual + previsión de lluvias): Este valor tiene en cuenta no sólo el ajuste inicial de la humedad del suelo y las precipitaciones medidas en la estación desde la siembra, sino también un previsión estacional hasta la fecha prevista de madurez fisiológica del cultivo. No obstante, tenga en cuenta que las previsiones de lluvia estacional conllevan una incertidumbre considerable. Tenga en cuenta que cuando hoy pase la fecha de madurez fisiológica del cultivo, este valor será idéntico al del Rendimiento "hoy" (véase más arriba), ya que en este momento la predicción se basa totalmente en los datos medidos por la estación.

Tenga en cuenta lo siguiente: Los valores de rendimiento previstos representan una estimación del rendimiento potencial en el momento de la cosecha. Esta estimación se basa en gran medida en estimaciones (medidas, medias históricas y previsiones) de las precipitaciones. Otros factores que limitan el rendimiento, como plagas, enfermedades, fertilidad del suelo y otros, no se tienen en cuenta (actualmente). No se garantiza que el rendimiento real en el momento de la cosecha esté dentro de los márgenes presentados. Sin embargo, los valores pronosticados pueden servir como indicación durante la temporada de si es probable que el rendimiento del cultivo se sitúe por debajo o por encima de la media histórica. Utilice esta información adicional a la hora de tomar decisiones de gestión, como la fertilización o el riego.

La siguiente ilustración muestra la previsión ajustada estacionalmente y la previsión normal a largo plazo. Claramente, la estación es mucho más seca de lo normal, lo que se traduce en rendimientos bajos. La decisión de gestión podría consistir en abstenerse de utilizar cualquier otro nutriente debido a la falta de agua en el suelo para el rendimiento. En función de esta decisión, probablemente también se ajustarían otras prácticas de gestión.

En combinación con predicción del rendimientose ofrecen imágenes de satélite para el campo o la zona de cultivo específicos. Ofrecemos dos índices satelitales del satélite Sentinel 2 (resolución de 10 metros): LAI (índice de área foliar) y NDVI (índice de vegetación de diferencia normalizada). Cada uno de ellos puede utilizarse para observar la cantidad de cubierta vegetal o la cubierta vegetal y el vigor de la vegetación. Cuanto mayor sea el número o más brillante sea el verde en la leyenda, más vigoroso será el cultivo.

La imagen siguiente ilustra el verdor del cultivo a lo largo de la temporada de crecimiento con las diferencias en la salud de las plantas en todo el campo. Las zonas más verdes representan cultivos más sanos, mientras que los valores beige representan un menor vigor de la planta. Las imágenes muestran con mayor claridad la variabilidad en el campo o el desarrollo anormal que puede investigarse más a fondo para detectar otros problemas de gestión: problemas de agua, fertilidad, enfermedades o insectos. El valor máximo del NDVI o pico de la curva se ha asociado con el potencial de rendimiento excesivo y el desarrollo máximo de la biomasa. Esto también se ve claramente en la imagen siguiente.

Si dispone de datos de cosechadoras combinadas, también puede comparar los resultados con las imágenes de satélite, como muestra la ilustración siguiente. Las zonas de NDVI más alto se asocian a rendimientos combinados más altos.

¿Qué hemos aprendido y cuáles han sido los resultados?

Basándose en el rendimiento predictivo de la zona de cultivo y en la información obtenida por satélite, el agricultor puede ajustar importantes decisiones de gestión durante la temporada de cultivo en relación con el agua, las enfermedades, la gestión de insectos y la aplicación adicional de fertilizantes. Mejorar la gestión de los nutrientes: la dosis y el momento adecuados para aumentar el rendimiento y la calidad de los cultivos. Para el campo de demostración utilizado en esta charla, la solución de predicción de rendimiento estimó un rendimiento medio de 22 bu/acre, que es muy pobre debido a un año seco, mientras que los rendimientos medios combinados fueron de 20 bu/acre. Por lo tanto, como se ha comentado antes, un dispositivo de campo IoT debería ir de la mano de una previsión a nivel de campo para mejorar las decisiones de gestión y ayudar a reducir el riesgo incontrolable al que se enfrenta un agricultor en sus operaciones diarias.

Sobre el autor:
Guy Ash ha trabajado como agrometeorólogo y especialista científico en observaciones de la Tierra durante los últimos 30 años. En la actualidad, es el Director Global de Formación y Cuentas Clave en Canadá para Pessl Instruments, Austria. Pessl Instrument es una empresa de IoT que fabrica soluciones de hardware (registradores y sensores) y software centradas en el sector agrícola. Trabajamos en más de 85 países y tenemos más de 70.000 dispositivos y 700.000 sensores desplegados para una amplia gama de aplicaciones agrícolas: gestión de enfermedades, riego, humedad del suelo, trampas de insectos, cámaras de cultivo, estaciones meteorológicas, fertilidad del suelo, etc. Una de sus funciones es ofrecer formación global para una extensa lista de soluciones IoT para una gran variedad de cultivos: arroz, trigo, soja, naranjas, maíz, colza, forrajes, uvas, frutas y verduras, etc.

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Guy Ash,
METOS® Director mundial de formación