Teledetección y Gestión del Riego del Olivar

En el artículo anterior «Teledetección aplicada en la Olivicultura de Precisión», comentamos el uso cada vez más frecuente de tecnologías avanzas en olivicultura. Una de las aplicaciones directas y de mayor impacto es en la gestión del riego.

Presentamos dos casos reales de fincas con graves problemas de estrés hídrico en las que actuamos sobre el riego mediante Teledetección y dónde se puede comprobar el enorme potencial de esta tecnología.

ÍNDICES DE VEGETACIÓN ESPECÍFICOS PARA LA GESTIÓN DEL RIEGO

Antes de abordar los casos, introducimos algunos conceptos clave sobre Teledetección, más concretamente los índices de vegetación más utilizados para la gestión del riego en olivar son:

CWSI –Crop Water Stress Index–
NDWI –Índice Diferencial Normalizado de Agua–
NDVI –Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada o Índice Vegetación Normalizado–

CWSI –Crop Water Stress Index–

Este índice está basado en imágenes térmicas obtenidas principalmente mediante drones o aviones. El CWSI registra y relaciona la diferencia entre la temperatura del cultivo y la temperatura ambiental.

Los valores de CWSI oscilan entre 0 y 1, dependiendo del nivel de estrés hídrico. De este modo:

– Valores 1 o cercanos a 1 (Tª planta > Tª ambiente), indica que los estomas de la planta están cerrados a consecuencia del estrés hídrico, por tanto, no puede transpirar ni refrigerarse correctamente.

– Valores próximos a 0 (Tª planta < Tª ambiente), indica que la planta tiene abiertos los estomas y es capaz de refrigerarse adecuadamente al disponer de suficiente agua en suelo como consecuencia del riego eficaz.

NDWI–Índice Diferencial Normalizado de Agua–

Es un índice que se usa con cierta frecuencia para la gestión hídrica en viñedos, junto con otros métodos de control del estado hídrico de la planta como la cámara de presión o bomba de Scholander, sensores de humedad o dendrómetros de fruto.

Los valores de NDWI oscilan entre -1 y 1. De este modo:

– Valores de 1 o cercanos a 1, indican que las hojas presentan una elevada cantidad de agua; por lo tanto, el olivo no se encuentra en situación de estrés hídrico.

– Valores de -1 o próximos a -1, indican que la planta está estresada debido a la escasa cantidad de agua en hoja. La experiencia con este índice para la gestión del riego en olivar es que tiene evidentes imprecisiones; ya que la resolución espectral y, sobre todo, la espacial son muy bajas. Por lo que la sensibilidad de este índice no nos permite distinguir ciertas zonas con estrés hídrico. En cambio, sí tiene utilidad para identificar y evaluar determinadas problemáticas en fincas o comunidades de regantes derivadas de sistemas de riego mal diseñados, ineficientes u obstruidos.

En conclusión, aplicando el índice NDWI es posible detectar serias complicaciones en la gestión hídrica causadas por averías y/o atranques de los sistemas de riego y ausencia o mal planteamiento de las estrategias de riego. Sin embargo, no sería útil para la gestión del riego diaria, ya que este índice no tiene la suficiente precisión como para modular los dos parámetros fundamentales en un ciclo de riego como son «duración» y «frecuencia».

NDVI –Índice de Vegetación Normalizado–

Es el índice más utilizado en todos los cultivos e indica la vigorosidad de la planta de forma indirecta. Informa acerca de la existencia, o no, de estrés del árbol pero sin identificar el tipo (biótico o abiótico). Por tanto, para poder usar este índice es necesario confirmar que la pérdida de vigor o decaimiento de la finca no es a consecuencia de deficiencias nutricionales o está asociada a una plaga o enfermedad. Una vez corroborado que la decadencia del cultivo se debe al estrés hídrico, es posible utilizar el NDVI para modular los ciclos de riego. Y así solventar y/o potenciar el vigor vegetal de la finca. Paralelamente, este índice, al igual que el NDWI, es interesante para comprobar la uniformidad del sistema de riego, atranques de goteros o un mal diseño de las instalaciones…

Los valores de NDVI oscilan entre -1 y 1. De este modo:

– Valores cercanos a -1, indican masas de agua (ríos, lagos, balsas de riego, encharcamientos prolongados…)

– Valores cercanos a cero (de -0,1 a 0,2) en general, corresponden a las zonas áridas de roca, suelos desnudos o nieve.

– Valores por encima de 0,2 y cercanos o igual a 1, indican el estado de la vegetación. Cuanto más próximo al valor 1 más vigorosa es la vegetación y, por tanto, menos probabilidad de estrés está soportando del tipo de sea. Y cuanto más cerca de 0,2, es más probable que la planta esté sometida a cualquier tipo estrés, lo que reduce el vigor.

Para la realización de los índices de vegetación es imprescindible usar programas informáticos específicos de teledetección que se emplean en SIG. Los más empleados son ArcGIS (bajo licencia – de pago), GvSIG (software libre – gratuito) y QGIS (software libre – gratuito).

Mapa normalizado del CWSI en viñedo. Fuente: “Utilización del Crop Water Stress Index (CWSI) para la programación del riego en viñedos” J. Bellvert, J. Girona, J.P. Zarco-Tejada y E. Fereres

El Control del Estado Hídrico del Olivo

El INDVI es de gran utilidad para modular los ciclos de riego y potenciar el vigor vegetal de la finca. Es interesante para comprobar la uniformidad del sistema de riego, atranques o un mal diseño de las instalaciones.

CASOS REALES DE APLICACIÓN DE TELEDETECCIÓN

1. Finca Superintensivo. Evaluación de la eficiencia del sistema de riego aplicando teledetección -NDWI-

Características: olivar superintensivo, marco de plantación de 6×1,5m y sistema de riego enterrado con goteros de 2’2lt/h.

Diagnóstico: la finca se caracteriza por su improductividad causada por un fuerte estrés hídrico. El riego y fertirriego son irregulares debido a la obturación de la mayoría de los goteros por la falta de mantenimiento de la instalación, no se ejecuta ningún protocolo de limpieza eficaz y constante.

Objetivo: Evaluar la eficiencia de la instalación del sistema de riego aplicando teledetección -índice NDWI-, reducir el estrés hídrico y restablecer el vigor vegetativo

Evolución: De las 3 parcelas en las que se divide la finca (imagen 2), en dos de ellas los olivos están sometidos a un fuerte estrés hídrico y solo la zona central lo no sufre. A la vista de esta situación y tras detectar la problemática desarrollamos un protocolo de limpieza de la instalación basado en la aplicación de ácidos. Tras cuatro meses y medio aplicando el protocolo de limpieza, la mejora hídrica de la finca es evidente (imagen 3). Se logró reducir los valores NDWI negativos en la mayor parte de las parcelas. Y sólo en los márgenes continua el estrés donde efectivamente la instalación sigue atrancada.

Los estudios de evolución de un índice (expresado en %) indican si durante un determinado intervalo de tiempo (años, meses o semanas) el índice en cuestión aumenta o disminuye. Y, por tanto, poder comprobar si mejora o empeora el estado del cultivo. En la imagen 4 se muestra la imagen satelital de la misma finca tomada un año más tarde. La Evolución del NDWI entre Julio 2015 y Septiembre 2016 evidencia que con las medidas correctoras de limpieza se ha conseguido mejorar entre un 5% y 15% el estado hídrico de la planta.

1. Vista aérea de la finca

2. Estado de la finca 07/2015

3. Estado de la finca 11/2015

4. Evolución positiva de la finca. 07/2015-09/2016.

La evolución de la finca en un año de trabajo es evidente. Las medidas correctoras de limpieza se ha conseguido mejorar entre un 5% y 15% el estado hídrico de la planta.

2. Finca Olivar tradicional. Evaluación de los ciclos de riego aplicando teledetección -NDVI-

Características: olivar tradicional, marco de plantación de 11×11m y sistema de riego enterrado con goteros de 2’5lt/h.

Diagnóstico: esta finca está compuesta por dos parcelas, una pequeña en la que predominan las arcillas expansivas y una de mayor tamaño que aun siendo suelo arcilloso su carácter expansivo es menor. Históricamente se aplicaba el mismo ciclo de riego para toda la finca, sin embargo, la parcela pequeña siempre mostraba cierto estrés hídrico con respecto a la más grande debido principalmente a la diferencia del tipo de suelo, lo que se traducía en un menor desarrollo vegetativo, intensas defoliaciones, aceitunas de menor calibre, menor rendimiento y mayor vecería que la parcela de mayor tamaño.

Objetivo: desvincular el riego en las dos parcelas para poder regar de forma independiente y aplicar un ciclo de riego adaptado a las características y necesidades hídricas de cada una para restablecer el vigor vegetativo de la parcela pequeña y mantener el de la grande.

Evolución: En marzo de 2017, tras la desvincular los riegos, se mantuvo el mismo ciclo de riego en ambas parcelas, frecuencia semanal (1/7 días) y 24 horas de duración; tras valorar el índice NDVI en ambos casos, la parcela pequeña mostraba una tendencia a reducir su valor. En cambio, en la grande se mantenía alto y bastante constante. Con el objetivo de aumentar el valor del NVDI en la parcela pequeña se decidió cambiar la estrategia de riego. Así, a partir abril se modificó el ciclo de riego en la parcela pequeña (imagen 6), manteniendo el mismo ciclo en la parcela grande. La configuración del nuevo ciclo de riego quedó de la siguiente manera, frecuencia 2 veces/semana (2/7 días) y 20 horas de duración por semana.

A mediados de mayo (imagen 7), revaluamos la eficacia de la estrategia de riego aplicada (mantenimiento del ciclo de riego en la parcela grande y cambio en la pequeña). De esta forma, comprobamos que el NDVI en la pequeña se recuperó, aumentando la vigorosidad de los árboles. En cambio, en una zona concreta de la parcela grande se apreciaron valores de NDVI cercanos a 0,2, lo que significa que el vigor de los olivos comenzaba a descender, muy probablemente por la demanda hídrica de la zona. Por tanto, se decidió ajustar el ciclo de riego de la parcela grande al ejecutado en la pequeña (frecuencia de 2 veces/semana, 20h/semana). Valorando la evolución del NDVI (imagen 8), entre abril y mayo, comprobamos que con el nuevo ciclo de riego en la parcela pequeña hemos logrado mejorar el vigor del cultivo. En la parcela grande, el ciclo de riego aplicado en la mayoría de la superficie no ha provocado cambio significativo en cuanto al vigor vegetal, no obstante, se aprecia cierto decaimiento de una zona que históricamente se comporta como la parcela pequeña.

5. Vista aérea de la finca

6. Estado de la finca 4/2017

7. Estado de la finca 5/2017

8. Evolución de la finca. 04/2017-05/2017.

La evolución de las parcelas en dos meses ha sido positiva. Con los cambios de los ciclos de riego logramos mejorar el vigor vegetativo de la parcela pequeña y mantenerlo en la parcela grande.

Si bien el NDVI obtenido mediante imágenes por satélite puede ser un índice muy útil para la toma de decisiones en cuanto a la gestión del riego se refiere, hay que tener en cuenta dos aspectos:

La resolución espacial de las imágenes es baja.
La identificación del tipo de estrés. Para interpretar correctamente este índice debemos verificar que la falta de vigor o decaimiento están casi exclusivamente asociados al estrés hídrico y no a otros factores como deficiencias nutricionales.

Por tanto, hay que conocer muy bien la finca y ser muy precavido para usar el NDVI como herramienta en la gestión del riego del olivo.