Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura ...±adas.pdf · Manejo prescriptivo del...
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Manejo eficiente de la fertirrigación en
horticultura intensiva
Juan José Magán Cañadas
Estrategias de manejo de la fertirrigación - Manejo prescriptivo: aporte en base a las necesidades teóricas calculadas mediante modelos
- Manejo correctivo: ajuste del aporte en base a síntomas o medidas en suelo/planta
- Manejo prescriptivo-correctivo: calculo del aporte según las necesidades teóricas y corrección en parcela según indicadores en suelo/planta
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo del riego en cultivo en suelo - Cálculo de la ETc basado en el método FAO: ETc = ETo x Kc
- La ETo depende de las condiciones climáticas (radiación, viento y, en menor medida, DPV). Su cálculo se suele basar en Penman-Monteith.
- Kc depende del cultivo en cuestión, su estado de desarrollo y la disponibilidad de agua en el suelo.
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - En invernadero hay una drástica reducción de la velocidad del viento.
- La ETo se puede calcular en base a la radiación (Fernández y col., 2010):
Día juliano (DJ) ≤ 220
Día juliano (DJ) > 220
donde, DJ es el día juliano, Ro es la radiación solar en el exterior (mm d-1) y τ es la transmisividad del invernadero a la radiación.
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
y = 0.0554x - 0.0331
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Exterior Wind speed (m s-1
)
Gre
en
ho
us
e W
ind
sp
ee
d (m
s-1
)
oo RDJET )0019.0288.0(
oo RDJET )00288.0339.1(
Fernández et al., Irrigation Science 28: 497-509
Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - Determinación de la Kc en función del tiempo térmico: permite adaptar las estimaciones al tipo
de cultivo y a las distintas fechas de trasplante.
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
PIMIENTO
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
01-jun 31-jul 29-sep 28-nov 27-ene
FECHA
ET
c (
mm
/d)
1 de junio
1 de julio
1 de agosto
Orgaz et al., Agricultural Water Management: 72 (2): 81-96.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 200 400 600 800 1000 1200
TTA
Kc
enero
marzo
MELON
Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - Es posible estimar satisfactoriamente la evapotranspiración del cultivo en condiciones bajo
invernadero mediante los modelos simplificados desarrollados.
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Fernández et al., Acta Hortic. 807: 265- 270.
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0 30 60 90 120 150 180 210 240
dat
ET
c (m
m d
-1)
measuredestimated
(a)
Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo: cálculo de las necesidades hídricas
- Datos climáticos de la explotación
- Datos climáticos medios
- Programación de riegos individualizada (fecha de siembra, transmisividad, frecuencia de riego, etc)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo correctivo del riego: uso de sensores
- Ayudan a establecer el momento oportuno y el volumen de riego.
- Tipos de sensores:
- Sensores que miden la humedad del suelo:
- Sensores que miden el potencial matricial del suelo (tensiómetros, sensores de matriz granular)
- Sensores que miden el contenido volumétrico de agua en el suelo (FDR)
- Sensores que miden el estado hídrico de la planta
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Automatización del riego con tensiómetros
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Automatización con tensiómetros
Cabrera et al., datos no publicados
Comparación automatización vs necesidades hídricas medias CULTIVO DE PEPINO (cv. Caronte)
Trasplante: 27/09/2012
Inicio Automatización: 23/10/2012
30/10/2012 a 16/01/2013
Volumen de riego aportado: 68 Litros/m2 (51 litros/gotero)
Volumen de riego estimado: 75 Litros/m2 (56 litros/gotero)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
0
10
20
30
40
50
60
70
80
27/10/12 11/11/12 26/11/12 11/12/12 26/12/12 10/01/13 25/01/13
Lit
ros
/m2
Fecha
PrHo
Riego
75
68
Fernández et al., XXXII Congreso Nacional de Riegos
Datos climáticos medios
Automatización con tensiómetros
Manejo prescriptivo de la fertilización en suelo
Habitualmente se establecen recetas de abonado que no tienen en cuenta el aporte de nutrientes por parte del suelo, lo que lleva a una sobrefertilización.
Un manejo prescriptivo optimizado de la fertilización requiere disponer de modelos que permitan estimar la absorción de nutrientes:
- Determinación de la evolución de la producción de materia seca a partir de parámetros climáticos
- Cálculo del contenido en nutrientes de la biomasa extracción de nutrientes
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo de la fertilización: modelo VEGSYS desarrollado para la estimación de la extracción de nitrógeno en las condiciones de los invernaderos de Almería (Gallardo et al., Agric. Water Manage. 101, 107–117)
Clima
Tiempo térmico
fi-PAR
fi-SR
Kc
Fecha de inicio y
fin de cultivo
ETo
ETc
PARi
Materia seca
Extracción de N
(EUR)
(%N vs materia seca)
PAR Inputs
Cálculos
Outputs
Rad. solar
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo de la fertilización: simulación con el modelo VEGSYS de la absorción de N en tomate en suelo/sustrato y en cultivos de otoño/primavera (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo de la fertirrigación: sistema de apoyo a la toma de decisión basado en el modelo VEGSYS para calcular los requerimientos de nitrógeno y agua en las condiciones de los invernaderos de Almería (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)
ETc (dia)
Volumen de riego bruto
(día)
Fracción drenaje (LF)
Coeficiente uniformidad (UC)
Extracción N
N min en siembra
N mineralizado estiércol
N mineralizado materia orgánica suelo
OTRAS FUENTES de N
Necesidades netas N diarias =
Extracción N – N disponible neto
Recomendaciones de [N]
semanal (mmol L-1) =
necesidades de N/ riego bruto
Demanda N
N disponible bruto
VegSyst-DSS
Necesidades brutas de N diarias =
Necesidades netas N /eficiencia
Factores de eficiencia
N disponible neto
Necesidades brutas N semanales
Riego bruto (semana)
Outputs VegSyst
Factor de eficiencia
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo prescriptivo de la fertirrigación: análisis de escenarios en tomate mediante el sistema de apoyo a la toma de decisión basado en el modelo VEGSYS (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 50 100 150 200
N c
on
ce
ntr
ati
on
(m
mo
lL
-1)
Time (DAT)
Soil Reference
farmers
Soil Nmin (200)
Soil N min (200) + manure
13.2 mmol L -1
5.8 mmol L -1
3.4 mmol L -1
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo correctivo de la fertilización: monitorización de la solución del suelo
La monitorización de la solución del suelo se puede realizar mediante:
- Extracción de la solución del suelo (extracto saturado, extracto 1:2, etc)
- Extracción directa de la solución mediante sonda de succión
Ventajas de la extracción directa de la solución del suelo frente al extracto del suelo:
- Extracción in situ de la disolución del suelo, sin diluciones
- Permite conocer la composición iónica de la disolución mediante análisis
- Extracción de la muestra sencilla y poco costosa, sin alteración del suelo
- Análisis rápido y barato
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo correctivo de la fertilización: sondas de succión
- La cápsula cerámica porosa se posiciona en la zona de máxima densidad de raíces (10-20 cm de profundidad)
- Se aplica vacío a -60 kPa durante 12-24 horas.
- Se utiliza en suelos húmedos.
- Existe variabilidad espacial.
Cápsula de cerámica porosa
Tubo de PVC Vacuómetro Botella de topacio
Llave
Bomba de vacío
adaptada
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Manejo correctivo de la fertilización: sondas de succión
- Resulta conveniente determinar con frecuencia la concentración de los iones principales (especialmente nitratos y potasio) en la solución del suelo, con el fin de detectar rápidamente cambios en la absorción de nutrientes.
- Estas determinaciones se pueden llevar a cabo mediante equipos portátiles de análisis rápido.
Sensores
Patrón calibración
2,42 mmol L-1 NO3-
Pantalla de lectura
Botón de
calibración
Botón de
medida
Patrón calibración
32,26 mmol L-1 NO3-
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Evaluación de una estrategia de manejo prescriptivo-correctivo de la fertirrigación (Granados et al., Agricultural Water Management 119: 121-134)
- La consideración de un manejo prescriptivo-correctivo en pimiento supuso una reducción del aporte de N del 36% respecto al tratamiento convencional.
- El N-NO3- total lixiviado fue un 58% menor.
- En cultivo de melón la reducción del aporte y la lixiviación de N fue del 28 y 72%, respectivamente.
0
100
200
300
400
500
17-jul 10-sep 4-nov 29-dic 22-feb(NO
3+N
H4)
–N
ap
plie
d (
kg N
ha
-1)
a)
0
60
120
180
240
17-jul 10-sep 4-nov 29-dic 22-febN
O3–
N le
ach
ed
(kg
N h
a-1
)
b)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Sistemas cerrados de cultivo sin suelo
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
- Los cultivos sin suelo permiten recoger el drenaje y reutilizarlo.
- Con los sistemas cerrados se consigue un ahorro notable de agua y fertilizantes, reduciendo la lixiviación de nutrientes.
- Permiten establecer altos porcentajes de drenaje y mantener concentraciones de nutrientes más bajas.
- Desajuste de la solución nutritiva: necesidad de realizar análisis frecuentes.
- Acumulación progresiva de aquellos iones presentes en exceso en el agua de riego.
y = 0,060x + 0,40
R2 = 0,99
0
1
2
3
4
5
0 10 20 30 40 50 60
Concentración Na (mmol L-1
)
Co
ncen
tració
n a
bso
rció
n N
a
(mm
ol L
-1)
y = 0,068x + 0,83
R2 = 0,99
0 10 20 30 40 50 60
Concentración Cl (mmol L-1
)
Co
ncen
tració
n a
bso
rció
n C
l
(mm
ol L
-1)
0
1
2
3
4
5
0
Magán et al., Acta Hortic. 697: 365–369
Estrategias para el reajuste de la solución nutritiva en sistemas cerrados de cultivo sin suelo
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
- Mezclar drenaje con agua nueva y, posteriormente, añadir nutrientes hasta alcanzar una CE determinada: permite asegurar el mantenimiento de una determinada CE pero no la presencia de nutrientes.
- Mezclar drenaje con solución nutritiva nueva que incorpore el agua y los nutrientes que ha absorbido el cultivo: permite asegurar la presencia de nutrientes pero no el mantenimiento de una determinada CE.
Comparación de estrategias para el reajuste de la solución nutritiva usando un agua mediocre (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Calidad del agua: 1,5 dS m-1 de CE y 9,5 mMol L-1 de NaCl
Evolución de la CE de la solución recirculante en los distintos tratamientos semicerrados (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Evolución de la concentración de N-NO3- en la solución recirculante
de los distintos tratamientos semicerrados (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Validación de la estrategia planteada por Massa et al. (2010).
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Calidad del agua: 1,6 dS m-1 de CE y 12,3 mMol L-1 de Cl- y 5,9 mMol L-1 de Na+
Evolución de la CE y la concentración de macronutrientes en la solución recirculante (Magán, datos no publicados)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
0
2
4
6
8
10
12
14
29/08/2014 08/10/2014 17/11/2014 27/12/2014 05/02/2015 17/03/2015 26/04/2015 05/06/2015
Co
nce
ntr
ació
n (
mM
ol/
L)
Nitratos Potasio FósforoAbonado nitrógeno Abonado fósforo Abonado potasioDescarte de solución Aumento de CE CE
Evolución del consumo de agua (Magán, datos no publicados)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
Agua total gastada: 605 L m-2
Agua absorbida: 511 L m-2
Agua eliminada: 95 L m-2 (15,6%)
Eficiencia de uso del agua: 37,5 g L-1
0
100
200
300
400
500
600
700
16/09/2014 28/10/2014 09/12/2014 20/01/2015 03/03/2015 14/04/2015 26/05/2015
L/m
2
ETc acumulada
Descarte de solución acumulado
Consumo total acumulado
Aporte de macronutrientes y eficiencia de uso (Magán, datos no publicados)
Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura
intensiva
NUTRIENTE N P2O5 K2O
Gasto total de nutrientes (UF ha-1) 764 426 1194
Relación entre macronutrientes 1,00 0,56 1,56
Descarte de nutrientes (%) 4,4 7,8 2,7
EFICIENCIA DE USO (kg UF-1) 297 533 190
Eficiencia en Magán et al. (1999) con recirculación (kg UF-1) 276 400 154
Eficiencia en Magán et al. (1999) sin recirculación (kg UF-1) 156 278 98
Eficiencia en Magán et al. (2001) con recirculación agua buena (kg UF-1) 304 404 174
Eficiencia en Magán et al. (2001) con recirculación agua mediocre (kg UF-1) 248 373 152
Muchas Gracias