Irrigación deficitaria y agricultura de precisión: claves para mejorar el uso de agua en cultivos


Evalúan estrategias con ayuda de drones y métodos ecofisiológicos



Ciencias de la vida

José Denis Osuna Amador, estudiante del programa de doctorado en Ciencias de la Vida del CICESE, desarrolla una investigación interdisciplinaria e interinstitucional evaluando estrategias de irrigación deficitaria y agricultura de precisión en cultivos de garbanzo. Con este fin, utiliza métodos ecofisiológicos y percepción remota cercana al suelo para disminuir los requerimientos de riego, lo que permitiría incrementar la eficiencia de uso del agua en este cultivo.

En el trabajo de tesis doctoral “Evaluación de estrategias de irrigación para mejorar la eficiencia en el uso del agua en el cultivo de garbanzo” colaboran, además, investigadores de diferentes campus del CICESE, pues se desarrolla bajo la codirección de los doctores Rodrigo Méndez Alonzo y Armando Trasviña Castro; el primero investigador del Departamento de Biología de la Conservación y el segundo de la Unidad La Paz, donde tiene a su cargo el Laboratorio de Sensores Remotos y Vehículos Autónomos No Tripulados.

Denis Osuna, quien también es investigador en el Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, Forestales y Pecuarias (INIFAP) en Baja California Sur, explicó la importancia del cultivo de esta leguminosa en aquella entidad, donde se siembran anualmente 4 mil 250 hectáreas (promedio de los últimos seis años) y en la que participan 250 productores, quienes utilizan un volumen de agua cercano a los 17 millones de metros cúbicos. El valor de la producción se estima en 130 millones de pesos.

Osuna Amador explicó que, además de generar tecnología y estrategias de riego que permitan mejorar el uso del agua y aumentar la productividad, su propuesta de investigación se deriva del interés por contribuir al reto global de producir alimentos para una población creciente, bajo un contexto de baja disponibilidad de agua. Cabe recordar que el principal usuario del agua dulce en el mundo es la agricultura, lo que compromete la disponibilidad para otros usos, como el suministro a la población (uso doméstico), a la industria y a la producción de energía.

“La investigación se desarrolla en Baja California Sur y considera la evaluación de dos estrategias de riego denominadas Riego Deficitario (RD) e Irrigación con Secado Parcial de Zona Radicular (ISPZR), que no han sido evaluadas como tal en este cultivo”, indicó.

La estrategia RD consiste en reducir la aplicación de agua de riego en ciertas fases de desarrollo de las plantas (etapas fenológicas) muy específicas. Con ello, se busca determinar qué etapa y qué nivel de restricción de agua es posible utilizar, sin menoscabo de la producción y calidad del grano.

En la estrategia ISPZR se crean simultáneamente zonas secas y húmedas en la zona radicular del cultivo (la capa de suelo que contiene raíces de las plantas que se están cultivando), lo que provoca una condición de estrés hídrico en las plantas y, en consecuencia, la producción de una hormona vegetal llamada ácido abscísico. “La estrategia ISPZR se basa en un sistema de señales contradictorias entre los estomas (unos pequeños orificios localizados en la superficie de las hojas que permiten ‘comunicar’ el interior de las plantas con el exterior; es decir, la salida de oxígeno y vapor de agua, así como la entrada de dióxido de carbono) y la raíz de la planta. Este diferendo induce una mejor movilización (translocación) de recursos (moléculas orgánicas y iones) a lo largo de la planta hacia las estructuras reproductivas (flores y frutos), lo que puede generar un ahorro de agua y mejor calidad de la cosecha”, indicó Denis Osuna.

La medición diaria de parámetros como temperatura, humedad, radiación y velocidad del viento obtenidos de una estación meteorológica cercana permitió calcular la llamada Evapotranspiración potencial (ETo), un índice que cuantifica la cantidad de agua que se libera por las plantas a la atmósfera por unidad de área y de tiempo, un parámetro necesario para determinar los volúmenes de agua considerados en la evaluación de cada estrategia.

La evaluación de ambas estrategias de irrigación considera la medición de variables de rendimiento y calidad de grano, cantidad de masa seca de las plantas, productividad por unidad de volumen de agua y el seguimiento del cultivo en cada estrategia a través de fotogrametría aérea. Para obtener las fotografías que configuraron este mapa del cultivo se han empleado cámaras multiespectrales e infrarrojas montadas en vehículos aéreos no tripulados (VANT o drones). Con estas imágenes se calcularon índices de vegetación (IV) e imágenes térmicas (IT) ligadas al vigor de las plantas y asociados a factores agronómicos, entre estos, el estatus hídrico producto de variaciones en el volumen del riego bajo diferentes tratamientos.

Respecto a los resultados del proyecto, Denis Osuna informó que “en 2020 se evaluó un primer ensayo relacionado a la estrategia RD y se encuentra en proceso el segundo año de evaluación. Por su parte, se tiene programado evaluar la estrategia ISPZR en el ciclo 2021-2022. En el primer ensayo de la estrategia RD, destacó con menor efecto en el rendimiento del cultivo de garbanzo la restricción de 25% del riego con base en la ETo en la etapa de crecimiento vegetativo.

“En lo que respecta a fotogrametría, los índices de vegetación calculados a partir de imágenes multiespectrales resultaron de gran utilidad al detectar valores menores en el vigor de la planta y en su verdor asociados a tratamientos con mayor restricción del riego. Las imágenes térmicas también reflejaron incrementos en la temperatura del dosel de plantas con déficit hídrico, encontrando valores de 0.6 °C más en plantas sometidas a una deficiencia en su irrigación hasta en 50% de sus necesidades hídricas con base en la ETo y con respecto a las plantas mejor irrigadas”.

También resaltó que los avances de resultados 2020 del proyecto se presentaron en reuniones científicas como la Reunión Anual 2020 de la Unión Geofísica Mexicana, el VIII Simposio Nacional de Garbanzo y el Simposio 2020 del posgrado en Ciencias de la Vida del CICESE.

“De manera complementaria se ha buscado difundir los avances con productores agrícolas de Baja California Sur, complementando las acciones con la demostración del uso de drones y cámaras multiespectrales e infrarrojas como herramientas útiles y necesarias en el seguimiento cultivos bajo el enfoque de la agricultura de precisión”, concluyó.

Por su parte, Rodrigo Méndez destacó que este tipo de investigación demuestra el compromiso ambiental y social de los estudiantes del CICESE para proveer de soluciones prácticas a los problemas enfrentados en diferentes regiones del país y coadyuvar a alcanzar el cumplimiento de las metas establecidas en el marco de los Objetivos del Desarrollo Sostenible.

Palabras clave: Irrigación deficitaria, agricultura de precisión, Denis Osuna, Rodrigo Méndez, Armando Trasviña

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