Aplicación de sensores de flujo de savia comerciales para el cálculo de necesidades de riego en cultivos leñosos

En 2020 un equipo multidisciplinar de fisiólogos vegetales, agrónomos, analistas de sistemas, matemáticos e ingenieros electrónicos de Israel, formaron la empresa Treetoscope Ltd. con el reto de desarrollar un sensor de flujo de savia para su uso por el agricultor y ayudarle a tomar decisiones de riego en tiempo real.

Todos conocemos los diferentes caminos para llegar a nuestros domicilios, pero si utilizamos un navegador en el coche que nos dice con antelación donde están los embotellamientos de tráfico o las obras en calles y carreteras, estaremos muy satisfechos de poder optimizar el camino de vuelta a casa y llegar antes con la familia. La diferencia entre usar nuestra memoria o el navegador del coche para llegar a un destino es que, en el segundo caso, estaremos utilizando datos en tiempo real obtenidos por diferentes medios que nos advierten de cambiar la ruta para hacerla más efectiva.

El agricultor o el director técnico de una explotación de frutales, es experto en 'conducir' sus parcelas, pero hoy en día, la ciencia pone a su disposición el acceso a datos cada vez más fiables provenientes de la monitorización de los cultivos, y que le ayudan a tomar decisiones en tiempo real para la mejora de su gestión.

Desde finales del siglo XX, en que se perfeccionó la medición del contenido de agua del suelo, mediante sondas a diferentes profundidades, la estimación de la carga y descarga de humedad disponible para las plantas, se popularizó llegando al nivel de uso que hoy en día tienen en las explotaciones más profesionales. Sin embargo, el objetivo perseguido por agrónomos y fisiólogos vegetales siempre ha sido distinguir con precisión la porción de ese agua que percola a capas profundas, la que se evapora del suelo a la atmósfera, y la que se absorbe por las raíces de la planta, circula por su tronco y se evapora por las hojas a través de los estomas.

Los sensores instalados directamente en la plantas por centros de investigación y universidades, suelen ser instrumentos que miden efectos indirectos en la planta (como los dendrómetros, que miden la turgencia de los tejidos en hoja o tallo), o los que miden la cantidad de agua presente en los tejidos (medidores de potencial hídrico en tallo u hojas). Pero la cantidad de agua (savia) circulando por el tallo de la planta, siempre ha sido el objetivo a realizar con medidores de flujo de savia fiables.

La principal diferencia entre sondas de suelo y sensores en planta puede resumirse en que las sondas de suelo miden la cantidad disponible de agua en el punto seleccionado de la parcela donde se sitúan, mientras que los sensores en la planta miden la cantidad de agua presente en los tejidos de la planta, de forma independiente de lo que ocurra en el suelo. De todos ellos, los sensores de flujo de savia miden, además, el total de agua captada por las raíces del cultivo en toda su extensión. De ahí, la importancia de obtener una medida fiable de ese flujo de savia en los árboles y poderlo utilizar para calcular las necesidades de riego de la parcela de cultivo.

Hasta ahora, los sensores de flujo de savia empleados por científicos de centros de investigación y universidades pasaban por un enorme desafío técnico que abarcaba varios problemas, como su complejidad de instalación (con varias sondas introducidas de manera muy precisa en el tronco para medir una serie de pulsos eléctricos), el mantenimiento y alimentación de los sensores (con grandes baterías eléctricas situadas en el pie de los árboles monitorizados), y, sobre todo, la dificultad de interpretación aplicable a diferente cultivos, zonas geográficas, densidades de plantación y prácticas culturales. Por todo ello prácticamente se había abandonado la idea de poderlos extrapolar a un uso comercial por parte de los agricultores, relegándolos exclusivamente a la investigación.

En 2020 un equipo multidisciplinar de fisiólogos vegetales, agrónomos, analistas de sistemas, matemáticos e ingenieros electrónicos de Israel, formaron la empresa Treetoscope Ltd. con el reto de desarrollar un sensor de flujo de savia para su uso por el agricultor y ayudarle a tomar decisiones de riego en tiempo real. El desafío pasaba por cumplir con las características siguientes para el agricultor:

a) En primer lugar, el agricultor maneja cada sector de riego con una sola válvula por lo que necesita saber dónde situar los sensores dentro de sus parcelas, para que la medición sea lo más representativa posible dependiendo de la variabilidad espacial de la parcela.

b) Por otra parte, debe ser de muy fácil instalación, posibilitando que cualquier agricultor pueda instalarlo en sus cultivos, sin apenas necesidad de supervisión de un instalador.

c) El dispositivo debe ser portátil, ligero, con buena autonomía de funcionamiento, sin mantenimiento y con un coste contenido, para escalarse a todos los sectores de riego.

d) La salida de información debe ser muy fácil y rápida de interpretar, para tomar decisiones 'en tiempo real', de aumentar o disminuir el caudal del riego en cada sector monitorizado.

La situación de los sensores en la parcela queda definida mediante la ayuda de imágenes satelitales multiespectrales, que, con sus índices de variabilidad del cultivo (NDVI), zonifican cada sector de riego y, dependiendo de la superficie monitorizada, cada sector queda perfectamente representado, mediante tres a cinco sensores estratégicamente localizados.

La interpretación de toda la información necesaria para el cálculo de la evapotranspiración de la parcela, que completa a la curva de flujo de savia diaria obtenida por los sensores, combina la información meteorológica (ETo) de ese punto geográfico del planeta, con la especie vegetal que medimos (e incluso la variedad), el tamaño medido en el tronco, el tipo de suelo, la densidad de plantación, su edad y cobertura de copa y el dimensionado de la red de riego. El algoritmo responsable de calcular el valor de la Evapotranspiración Real (ETa) media de ese sector de riego, devuelve al agricultor esa información de su parcela, además de una recomendación de riego de entre uno y siete días, en mm (l/m²), m³ u horas de riego.

A la fecha de redacción del presente artículo, los cientos de agricultores que ya tienen instalados los sensores de flujo de savia, en los cultivos de almendro, pistacho, nogal, pecano, avellano, cítricos, aguacate, manzano, viñedo, aguacate, melocotonero, olivo y kiwi, tienen datos diarios de recomendación de riego con medición directa en las plantas de su cultivo. Esa información es idónea para complementar a su experiencia de años en el manejo de sus cultivos y parcelas, y tomar una decisión precisa de cómo y cuándo regar.

Muy en breve, los algoritmos de cálculo estarán calibrados para otros frutales de hueso, uva de mesa, otros cultivos tropicales, kaki… Y la incorporación de la inteligencia artificial, aportará un aprendizaje continuo para la optimización del riego de cada variedad en cada cultivo y zona del mundo, mediante la lectura directa del flujo de savia de las plantas.