Lògica del control de reg
En aquest article introduirem breument l’ús d’algunes aproximacions per a supervisar, controlar i optimitzar el reg.
01. Introducció
En aquest article introduirem breument l’ús d’algunes aproximacions per a supervisar, controlar i optimitzar el reg. N’hi ha de més senzilles i de més complexes. Depenent de la casuística de cada parcel·la regada, seran més convenients les unes o les altres.
02. Balanç hídric
L’aproximació més recomanable i més estesa per determinar les aportacions de reg als conreus és el mètode, proposat per la FAO, basat en el balanç hídric (Allen et al., 1998), que consisteix en aportar el reg necessari per tal de compensar el balanç entre sortides i entrades d’aigua al sòl. Les principals entrades solen ser la pluja i el reg i la principal sortida n’és l’evapotranspiració pel cultiu (ETc). A efectes pràctics, l’ETc es pot estimar a partir d’una evapotranspiració de referència (ETo) calculada amb dades meteorològiques i un coeficient de cultiu, Kc, que ho converteix al cultiu d’interès.
ETc = ETo * Kc
El càlcul del volum de reg necessari té en compte la pluja efectiva, Pef, que és aquella part de la pluja que realment s’acaba infiltrant al sòl i és usable per al cultiu. Un altre paràmetre rellevant és l’eficiència del sistema de reg, efR, que té em compte pèrdues i manca d’uniformitat en el repartiment.
reg = (ETc – Pef ) efR
Hi ha altres entrades i sortides, que a vegades poden ser rellevants, però en general són força més difícils de quantificar, com ara el drenatge en profunditat, l’ascens capil·lar o l’escolament per la superfície del sòl. El més habitual és ignorar-les o incorporar-les indirectament dins dels conceptes d’eficiència.
Comparació d’avantatges i inconvenients entre el control de reg per balanç hídric i el control directament
per sensors. Font: IRTA
El gran avantatge del balanç hídric és que determina objectivament quin volum de reg cal aportar i això és la base tant per planificar quin volum d’aigua podrem necessitar al llarg d’un cicle de cultiu, com també per fer prescripcions de reg en un moment donat. És el mètode ideal en aquells casos que els components del balanç hídric són prou previsibles. Ara bé, no sempre és tan simple. A vegades apareixen incerteses importants a l’hora de quantificar entrades i sortides. Sovint, allò que en complica l’aplicació és el coneixement precís de la Kc. Si bé la Kc és prou previsible en conreus de cobertura homogènia, és molt més imprecisa en cultius on la planta no cobreix tot el marc de plantació i amb una disposició tridimensional que no sempre és la mateixa, com passa entre plantacions amb diferent sistema de formació. A més, aspectes com la càrrega de fruits que duen els arbres i el seu historial previ també afecten l’ETc d’una manera que sol ser complexa de quantificar. Per la seva banda, l’estimació de quanta aigua hi ha disponible al sòl provinent de pluges anteriors rarament es pot resumir en una fórmula senzilla. Per això, el balanç hídric a vegades presenta limitacions que poden requerir combinar- la amb altres aproximacions.
03. Control directe amb sensors
L’ús de sensors pot permetre modular el reg sense haver de fer cap suposició sobre el balanç hídric del sòl. L’avantatge és que podem aconseguir que el reg s’acomodi espontàniament a la demanda i respongui a factors complexos sense que ni tan sols els haguem previst. Això permet sistemes prou senzills però eficaços, que troben aplicació sobretot en petites instal·lacions de reg, com ara hivernacles, vivers i jardineria. Hem de tenir en compte que en instal·lacions de reg una mica grans no sol ser viable engegar/aturar el reg en qualsevol moment, perquè ocasionaria un desgavell en el sistema hidràulic. Aquesta gestió del sistema hidràulic l’ha de fer un autòmata de reg, que coordinarà la programació dels diversos sectors de reg de manera que no entrin en conflicte entre ells. Per tant, els sensors no haurien de saltar-se l’autòmata sinó que s’haurien d’usar com a condicionants en els seus programes.
Amb sensors podem aconseguir que el reg s’acomodi espontàniament a la demanda i respongui a factors complexos sense que ni tan sols els haguem previst
Alguns inconvenients que presenta el control directe del reg usant sensors són que, en general, els sensors no informen de quina quantitat d’aigua s’ha d’aportar, tan sols indiquen si en falta o no. A més, només responen a allò que està passant en el precís moment i no ofereixen cap previsió dels requeriments de reg que tindrem més endavant.
04. Balanç hídric ajustat amb sensors
El control de reg per balanç hídric i el control per sensors presenten avantatges i inconvenients complementaris. Combinar-los ofereix la possibilitat de sumar la fiabilitat i capacitat de previsió del balanç hídric i, per l’altra banda, l’ajust espontani i precís a les condicions locals que ofereixen els sensors.
Esquema de l’algorisme de control de reg per balanç hídric ajustat amb sensors. Font: IRTA
El balanç hídric ajustat amb sensors és ideal per al reg de precisió. La informació més immediata per reajustar-ne les dosis és la proporcionada per sensors d’humitat del sòl, que de moment són els únics que permeten detectar tant excessos de reg, com desajustos en el balanç abans que no afectin les plantes. En cas de reg localitzat, la instal·lació i interpretació dels sensors al sòl és més complicada, perquè l’aigua està distribuïda de manera molt heterogènia. Això, però, no ha de ser un impediment per al seu ús si s’escullen bé els punts d’instal·lació dels sensors quant a posició respecte als degoters i fondària en el sòl (Soulis et al., 2015). A l’analitzar les dades, convé parar atenció a les tendències entre dies consecutius, més que no pas als valors absoluts enregistrats en un moment donat.
Integració de sistemes per al control intel·ligent del reg a través d’una plataforma de prescripció
online. Font: IRTA
Quan sí que trobem una limitació amb les mesures d’humitat del sòl és si el cultiu es desenvolupa en condicions d’estrès hídric. A mesura que un sòl es va assecant, no ho fa de manera uniforme i les diferències segons fondàries i posicions dins d’un mateix marc de plantació es fan molt marcades.
Això dificulta conèixer quanta aigua hi ha disponible al sòl, de manera que, sota condicions d’estrès hídric, millor complementar-ho amb mesures a les plantes. Mesurant l’estat hídric de les plantes, sabrem si tenen disponible l’aigua que requereixen, sigui com sigui que l’aconsegueixin. Hi ha diferents tipus de sensors per fer-ho, per exemple sensors de temperatura foliar, sensors de turgència foliar, psicròmetres que mesuren l’estat hídric del tronc, dendròmetres que en mesuren contraccions, etc. En general, el fet que els sensors en planta no s’usin més pot ser degut al fet que en condicions de camp estan força exposats al vent, a feines agrícoles, animals, reacció de les mateixes plantes, etc. i sovint requereixen tasques de manteniment periòdic per fer-los funcionar de manera fiable.
Sovint no disposem de prou aigua o no ens convé usar-la tal com la demanen les plantes: caldrà usar altres estratègies
La teledetecció ofereix mètodes prometedors per monitorar l’estat hídric, en concret el Crop Water Stress Index, CWSI, que es pot usar per gestionar el reg (Bellvert et al., 2016). Així doncs, en condicions d’estrès, els indicadors d’estat hídric (que poden venir de sensors en les plantes o de teledetecció) es poden usar com a font de retroalimentació del balanç, de manera semblant a com usem els sensors de sòl en condicions de no estrès (Casadesús et al., 2012).
Mòdul sense fils per a la mesura de sensors a camp. Foto: IRTA
D’altra banda, l’estimació d’ETc també es pot fer més precisa mesurant sobre la marxa, al llarg del cicle de cultiu, el seu vigor vegetatiu. La teledetecció satel·lital és una tecnologia molt prometedora per monitorar gairebé a temps real el vigor de la vegetació i fins i tot l’ETc, tal com es comenta en altres articles. Cal notar, però, que és massa simplista suposar que el reg de precisió sempre ha de ser proporcional al vigor o a l’ETc. A vegades, aquests paràmetres ja estan condicionats per la disponibilitat d’aigua, en el sentit que les zones de menor ETo podrien correspondre a les zones més limitades hídricament -p. ex., per les propietats del sòl– i aleshores un reg proporcional a l’ETc encara accentuaria més les diferències. La complementació del vigor i l’ETc amb mesures d’estat hídric, i sobretot amb simulacions del cultiu, permet discriminar millor aquests casos.
05. Optimització del reg
Fins aquí hem suposat que el reg ideal és el que demani el cultiu. Però no sempre és així. Sovint no disposem de prou aigua o no ens convé usar-la tal com la demanen les plantes: caldrà usar altres estratègies. Per exemple, en el cas de les dotacions de reg de suport, si deixéssim que el cultiu demanés l’aigua, l’esgotaríem molt abans de completar la campanya. També pot ser el cas de situacions en què l’aigua té un cost elevat. I també, en casos com la vinya i alguns fruiters, el reg que demanaria la planta seria perjudicial per la qualitat de la collita. En aquest context, existeixen estratègies per assolir els objectius productius, a base de repartir l’aigua disponible i uns nivells d’estrès en fases concretes del cicle de cultiu.
Les simulacions de cultius poden ajudar a planificar i optimitzar les campanyes de reg. Tradicionalment, les simulacions han estat limitades per la disponibilitat de dades per configurar i calibrar els models de cara a usar-los en zones molt específiques. Actualment, el conjunt de dades que mou el reg de precisió, des de sensors a camp fins a imatges de teledetecció, poden ajudar molt a facilitar la usabilitat i l’encert d’aquests models.
Article extret del Dossier Tècnic nº 107: “Agricultura de precisió: aplicacions al reg”.
Per saber-ne més:
Autoria:
Jaume Casadesús Brugués
IRTA Fruitcentre, Lleida
Cap del Programa Ús Eficient de l’Aigua en Agricultura
Jesús Domínguez-Niño
Programa d’Ús Eficient de l’Aigua en Agricultura, IRTA