Un algoritmo adaptado a la agricultura nacional puede volver viable el riego de precisión en Brasil

Una investigación realizada en la Universidad de São Paulo demostró que el manejo de esta técnica con ese instrumento matemático, ajustado con base en datos de campo, redundó en un ahorro del 31 % en el consumo de agua y energía. Los científicos trabajan actualmente para validar la tecnología en el mercado

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – La comprensión de la variación espaciotemporal del consumo hídrico en áreas irrigadas es fundamental para lograr un manejo inteligente del agua en la agricultura. Un estudio a cargo del investigador Wagner Wolff hizo posible el desarrollo de un algoritmo para el mapeo de la evapotranspiración (ET) en cultivos agrícolas optimizado mediante observaciones de campo.

Wolff fue posdoctorando en el Departamento de Ingeniería de Biosistemas de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en Brasil, bajo la supervisión del profesor Marcos Vinicius Folegatti. Y coordina actualmente un proyecto que cuenta con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP, con el objetivo de validar esta tecnología en el mercado nacional de agricultura irrigada.

“Existen distintos algoritmos de balance de energía en la superficie mediante teledetección [SEB-RS, según las iniciales de la expresión en inglés]. El problema radica en que esos algoritmos se formularon para condiciones específicas de sensores remotos, niveles de teledetección [orbital mediante satélites y suborbital mediante drones], climas, suelos y cultivos. Y su generalización a áreas con mucha diversidad, tal como sucede en la agricultura brasileña, constituye un gran desafío. La principal diferencia del algoritmo que desarrollamos nosotros radica en su característica de que se ajusta con base en observaciones realizadas en el campo. Por cada procesamiento, se actualizan los parámetros y los modelos del algoritmo y el mapeo de la evapotranspiración se ejecuta con gran exactitud. Bromeamos diciendo que, antes que ‘riego de precisión’, es necesario concretar un ‘riego de exactitud’. Solamente así podemos estar seguros de que el manejo del riego de tasa variable funcione”, le dice el investigador a Agência FAPESP.

El algoritmo, denominado Ground-Truthed Surface Energy Balance (GT-SEB), se vale de observaciones in situ de evapotranspiración para efectuar la calibración. Este estudio se llevó a cabo en dos áreas experimentales: la primera en la hacienda Areão, de la Esalq, situada en la ciudad de Piracicaba, en el estado de São Paulo, y la segunda en la ciudad de Dourados, en el estado de Mato Grosso do Sul, donde se ubica la hacienda experimental de Embrapa Agropecuaria Oeste, una de las unidades descentralizadas de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa).

Alimentado con datos de sensores remotos embutidos en satélites y drones y de estaciones meteorológicas, el GT-SEB explora observaciones de campo para efectuar la fusión de datos. Por cada área de procesamiento, se imponen restricciones que generan nuevos parámetros y modelos. De este modo, se obtiene un mejor desempeño, se reduce la incertidumbre y el algoritmo exhibe una mayor generalización para diferentes condiciones climáticas.

“Utilizamos imágenes de los sensores orbitales Operational Land Imager [OLI] y Thermal Infrared Sensor [TIRS], instalados en el satélite Landsat 8, e imágenes de un sensor suborbital de alta resolución, con la cámara Altum acoplada a un dron. Las variables meteorológicas necesarias para el procesamiento del algoritmo se obtuvieron en estaciones aledañas a las áreas experimentales. Dos procesamientos extras que utilizan observaciones in situ de evapotranspiración caracterizan la impronta del GT-SEB al respecto de otros algoritmos: uno para la selección automática de los ‘píxeles anclas’ y otro para la optimización de los parámetros del algoritmo. Ambos apuntan a reducir el error entre la ET observada y la ET estimada por el GT-SEB”, detalla Wolff.

El pivote central

El algoritmo aparece descrito en la revista Agricultural Water Management. Entre sus aplicaciones se encuentra el manejo del riego de tasa variable con pivote central. En este tipo de sistema, se proyecta un área circular para ubicar en ella una estructura suspendida que en su centro posee una tubería. Por medio de un rayo que gira en toda el área circular, se ejecuta la aspersión del agua por arriba del cultivo. De este modo, el pivote constituye la fuente proveedora de agua y de energía eléctrica.

Mediante el mapeo de la evapotranspiración, es posible determinar zonas de manejo de riego como si fuesen “porciones de pizza” [véase la figura abajo]. Por cada “porción”, la velocidad de avance del pivote central se controla de manera tal que el agua que ha de aplicarse varíe de sector a sector. En comparación con el manejo del riego convencional, en el cual se determina la demanda de irrigación únicamente con el sensor en el campo (el círculo rojo que aparece en la figura) y se riega en forma fija, el manejo del riego mediante tasa variable hizo posible lograr un ahorro de un 31 % en el uso de agua y energía.

“Actualmente, el GT-SEB forma parte del desarrollo del IrrigaTruth, un sistema inteligente que les facilita el manejo del riego de precisión en pivotes centrales a los agricultores, y que es un producto de la startup WaterTruth”, afirma Wolff, que es uno de sus fundadores.

La investigación contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de otros cinco proyectos (16/15342-2, 17/19398-5, 21/00720-0, 21/12007-6 y 21/12245-4).

Puede leerse el artículo intitulado Optimized algorithm for evapotranspiration retrieval via remote sensing en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378377421006673?via%3Dihub.