La tecnología brinda oportunidades viables para un mejor uso del agua en agricultura

¿Podemos regar mejor el olivar?

Fernández, J.E.; Díaz-Espejo, A; Cuevas, M.V. (Grupo de Riego y Ecofisiología de Cultivos Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla -CSIC)09/01/2012

9 de enero de 2012

La notable adaptación del olivo a la sequía es bien conocida. En ella se basa el hecho de que, de los 10,5 millones de hectáreas (Mha) de este cultivo en el mundo, 8,4 se encuentren en condiciones de secano. Ello no impide, sin embargo, una acentuada respuesta al riego, incluso con aportes reducidos. De hecho, existen ya 2,3 Mha de olivar en condiciones de regadío, y a un buen número de las nuevas plantaciones se les dota de un sistema de riego. Eso sí, en casi todos los casos se aplica riego deficitario. Ello se debe no sólo a la frecuente falta de agua en las zonas olivareras, sino también a que la mayor productividad del cultivo, es decir, los mayores ingresos netos por unidad de agua consumida con el riego, se consiguen con estrategias de riego deficitario.

Entre estas estrategias hay dos que están dando buenos resultados en el olivar: a) el riego deficitario sostenido, RDS (Goldhamer et al., 2006). Esta estrategia de riego consiste en aplicar un porcentaje reducido de las necesidades hídricas de la plantación, por lo que los árboles permanecen durante todo el ciclo de cultivo con un cierto nivel de estrés. Se consigue así que los árboles usen parte del agua almacenada en el suelo durante la época de lluvias, con el consiguiente ahorro en la dotación de riego. El éxito de esta estrategia consiste en que el nivel de estrés sufrido por los árboles no tenga un impacto excesivo en el rendimiento del cultivo; y b) el riego deficitario controlado, RDC (Chalmers et al., 1981). En este caso las dosis de riego que se aplican a la plantación se modifican en función de la sensibilidad de la planta a la sequía: se aumentan durante los periodos en los que el cultivo es más sensible a la falta de agua y se reducen, o incluso se eliminan, durante el resto del ciclo. En la Fig. 1 se muestra un ejemplo de una estrategia de RDC que usamos en nuestras plantaciones experimentales del sur de España. En el trabajo de Fernández y Moreno (1999) se describen otras estrategias de riego aplicadas al olivar, y en el de Ruiz-Sanchez et al. (2010) se resumen los resultados de trabajos relevantes publicados por otros autores.

Figura 1: Estrategia de riego deficitario controlado (RDC) recomendada para olivares del sur de España.

DR=dosis de riego; NR=necesidades de riego para la máxima producción del cultivo; ADS=agua disponible en el suelo.

Tanto con RDS como con RDC se pueden lograr reducciones notables de la dotación del riego, sin afectar significativamente a la producción y, en muchas ocasiones, con notables aumentos en la calidad del aceite (Berenguer et al., 2006; García et al., 2011). Se han descrito ahorros del 25% al 60% de las necesidades totales del cultivo, dependiendo de las características de la plantación y del objetivo productivo (Berenguer et al., 2006; Iniesta et al., 2009; Ramos y Santos, 2010). Ahora bien, cualquier estrategia de riego mal manejada puede disminuir notablemente el rendimiento del cultivo, además de acortar la vida útil de la plantación. Es por ello que hay que tener los conocimientos y herramientas adecuadas para manejar el riego deficitario con soltura y precisión. Entre las últimas destacan los métodos para un seguimiento adecuado del nivel de estrés de los árboles, lo cual es fundamental para una correcta programación del riego. A continuación se describen los métodos que mejores resultados están dando, y se revisa el uso que de ellos se viene haciendo en plantaciones de olivar con distintos sistemas de manejo.

Seguimiento del estrés hídrico del árbol

En la Fig. 1 se observa cómo varían las dosis de riego en plantaciones con RDC, a lo largo del ciclo del olivo. Las cantidades de agua aportadas se aproximan o igualan a las necesidades del cultivo en floración, durante la fase más activa del endurecimiento del hueso y de nuevo a finales de agosto, para que el tamaño del fruto se recupere después de los rigores del estío y la acumulación de aceite no se vea afectada. Esta estrategia de RDC se basa en los últimos descubrimientos sobre los periodos de mayor sensibilidad del olivo al estrés hídrico (Gucci et al., 2009; Rappoport et al., 2012). Ahora bien, para aplicarla correctamente no basta con conocer el estado fenológico del cultivo, sino que necesitamos saber, además, el nivel de estrés que tienen los árboles en cada momento. Para ello se han desarrollado varios métodos que están dando buenos resultados y que se describen en los apartados siguientes. Algunos de ellos se basan en principios conocidos hace décadas, pero no ha sido hasta recientemente, tras el desarrollo y abaratamiento de los equipos electrónicos, que han comenzado a aplicarse en plantaciones comerciales.

Flujo de savia

La cantidad de agua consumida por un árbol se puede estimar a partir de la medida del flujo de savia en el tronco. Hay una variedad de métodos desarrollados al efecto, que se pueden consultar en www.wgsapflow.com. Los más adecuados para árboles frutales, como el olivo, se basan en la inserción de unos sensores en xilema, el tejido conductor por el que se transporta la savia desde las raíces hasta las hojas (Fig. 2). Estos sensores se conectan a unos ordenadores adecuados para su funcionamiento en condiciones de campo (dataloggers), que registran los datos y los transmiten a un ordenador convencional para su análisis.

Figura 2: Sensores para la medida del flujo de savia. Pueden instalarse en el tronco (figura superior), en ramas o en raíces (figura inferior).

El método de ‘compensación de pulso de calor’ (Green et al., 2003) lo hemos usado con éxito en olivos de distintas edades y bajo un rango amplio de condiciones. Se basa en el desplazamiento del calor emitido por una aguja calefactora inserta en el xilema (Fig. 3). La velocidad de desplazamiento, que depende de la velocidad de la savia, se registra con termopares insertos en unas agujas situadas a pocos milímetros de la aguja calefactora. A partir de estos datos, y del diámetro del tronco, se calcula el flujo de la savia que circula por el árbol en cada momento, lo cual permite conocer la cantidad de agua consumida por el árbol. En el trabajo de Fernández et al. (2008a) se explican los pormenores del método, y cómo puede usarse para el control del riego. Con este método desarrollamos un controlador para el riego automático y telecontrolado del olivar, capaz de calcular las dosis de agua y de actuar sobre el sistema de riego para su aplicación automática (Fernández et al., 2008b). En nuestros últimos trabajos hemos aplicado el método para el seguimiento de la respuesta transpirativa en un olivar comercial de alta densidad, con árboles a 4 x 1,5 m (1.667 árboles/ha), regado con la estrategia de RDC descrita en la Fig.1.

Figura 3: Esquema de los componentes del método de compensación de pulso de calor para la medida del flujo de savia en órganos conductores de árboles. Las agujas con los termopares (1) y la aguja calefactora (2) se instalan en el xilema funcional, por el que circula la savia.

Diámetro del tronco

Cuando un árbol transpira pierde agua con una tasa mayor a la de absorción por las raíces, por lo que se deshidrata parcialmente. Esto se traduce en una reducción del diámetro del tronco que, aunque no suele ser mayor de una fracción de milímetro, puede medirse con dendrómetros de alta precisión, fijados al tronco de los árboles (Fig. 4). Los detalles del método se describen en Fernández y Cuevas (2010). El uso de dendrómetros para la programación del riego se ha estudiado ampliamente por varios equipos de investigación, casi todos españoles. Al igual que los métodos basados en la medida del flujo de savia, estos métodos permiten el registro continuo y automático del nivel de estrés de los árboles, y la transmisión de los datos a un ordenador en el que se analizan para la gestión del riego. Un método habitual consiste en comparar las contracciones del tronco en árboles regados deficitariamente con aquéllas registradas en árboles similares pero con condiciones no limitantes de agua en el suelo. De ahí se derivan índices y valores umbral útiles para la programación del riego. Los trabajos de Cuevas et al. (2010, 2012) muestran ejemplos para olivares con unos 300 árboles/ha, y el de Fernández et al. (2011) para un olivar de 1.667 árboles/ha.

Figura 4: Dendrómetros usados en el olivar. En la figura superior se muestra un dendrómetro basado en un sensor LVDT, instalado en el tronco de un olivo ‘Manzanilla de Sevilla’ de 38 años de edad. En la figura inferior se ve un dendómetro Plantsens instalado en un olivo ‘Arbequina’ de 12 años de edad.

Potencial de turgencia de la hoja

La sonda ZIM (Fig. 5) es un sensor de desarrollo reciente, que registra la evolución del potencial de turgencia en hoja. A medida que el nivel de estrés en el árbol aumenta, el potencial de turgencia de sus hojas disminuye, por lo que la sonda ZIM resulta adecuada para monitorizar el nivel de estrés del árbol. Al igual que los sensores descritos anteriormente, la sonda ZIM es capaz de registrar el estrés del árbol de forma continua y automática.

Figura 5: Sonda ZIM instalada en una hoja de olivo para la determinación de su potencial de turgencia.

En este caso los datos se envían a un servidor que la empresa fabricante tiene en Berlín y de allí se ponen a disposición del usuario a través de Internet (Fig. 6). Recientemente hemos evaluado el potencial del método para su uso en una plantación de olivar de alta densidad (Ehrenberger et al., 2011; Fernández et al., 2011). La sonda ZIM es robusta, fácil de usar y adecuada para su uso en condiciones de campo. Presenta limitaciones, sin embargo, a partir de niveles de estrés que para el olivo se consideran moderados (superiores al correspondiente a un valor de potencial hídrico en hoja igual o inferior a -1.7 MPa). Su gran potencial estriba en que podría sustituir a la cámara de presión o cámara de Scholander, cuyo uso resulta lento y laborioso.

Figura 6: Esquema de funcionamiento de las sondas ZIM y equipos relacionados. La sonda, instalada en la hoja, lee su potencial de turgencia. La información se envía a un 'datalogger' (controlador ZIM) mediante un transmisor de radio, y de éste se envía por GPRS a un servidor en Berlín. Una vez verificada, se pone a disposición del usuario a través de Internet.

Otros métodos

También se han conseguido resultados aceptables en el seguimiento del estrés hídrico en árboles frutales con métodos basados en la medida del contenido de agua en el tronco (Nadler y Tyree, 2008), variaciones del potencial eléctrico entre distintas zonas de la planta (Oyarce y Gurovich, 2011) y medidas de la temperatura de la copa (Turner, 1990). El potencial de esta última técnica, sin embargo, parece que es mayor para medidas aéreas que para medidas a nivel de la planta, como se detalla en el apartado siguiente.

Caracterización aérea de la plantación para el uso de los nuevos métodos

El desarrollo de los métodos mencionados no ha venido acompañado de un uso masivo por parte de los agricultores. Estimamos, de hecho, que el control racional del riego en plantaciones de olivar, basado en el uso no ya de los métodos descritos, sino de cualquier método al efecto, se hace en menos de un 5% de la superficie total cultivada. Esto se debe, en parte, a una deficiente labor de divulgación, que tiene como consecuencia el que tan solo una fracción de los conocimientos derivados de la investigación se esté aplicando a plantaciones comerciales. El coste de aplicación de los nuevos métodos y su dificultad de manejo contribuyen también a su escasa implantación. Pero, una vez más, la tecnología ofrece posibles soluciones.

Pudiera parecer, a priori, que en el caso de plantaciones grandes y complejas en las que la variabilidad tanto del cultivo como del suelo y microclima son elevadas, el número de sensores necesarios para tener una representación adecuada del nivel de estrés de los árboles pudiera ser prohibitivamente alto. Existen, sin embargo, técnicas que permiten visualizar la distribución del estrés hídrico en la plantación, basadas en la toma de imágenes aéreas de la temperatura de la cubierta vegetal (Suárez et al., 2008; Zarco-Tejada et al., 2009). Estas imágenes pueden tomarse desde satélites, aviones convencionales o vehículos no tripulados, como pequeños helicópteros o aviones que se controlan desde el suelo, similares a los usados en aeromodelismo. Esta última opción resulta efectiva y de coste aceptable. Las imágenes obtenidas permiten dividir la plantación en zonas de comportamiento característico ante las condiciones causantes de estrés hídrico. Una vez definidas las zonas, basta instrumentar cada una de ellas con pocos sensores para lograr una estimación razonablemente buena del estrés hídrico en la plantación. Esto reduce mucho el número de sensores y equipos relacionados, por lo que podría hacer rentable el uso de los nuevos métodos en un buen número de plantaciones.

Una vez definidas las zonas, basta instrumentar cada una de ellas con pocos sensores para lograr una estimación razonablemente buena del estrés hídrico en la plantación

En cuanto a la dificultad de uso de los métodos, está claro que no todos los agricultores tienen los conocimientos necesarios para poder aplicarlos. Pero, una vez más, el uso de tecnologías como la telefonía móvil permite que la información derivada del uso de estos métodos sea asequible para todos. Así, una cooperativa puede contratar a un técnico especializado que maneje varias estaciones de seguimiento dotadas con algunos de los sensores propuestos, instaladas en zonas representativas de las cultivadas por sus socios. El técnico sería el encargado de mantener en funcionamiento las estaciones y de evaluar la información obtenida. A continuación podría enviar al agricultor, a través de su teléfono móvil, instrucciones para el ajuste preciso y frecuente de las dosis de riego. Iniciativas como ésta ya se están llevando a cabo por cooperativas, asociaciones de agricultores, gobiernos autonómicos y empresas que prestan servicios de consultoría.

Conclusiones

La tecnología nos brinda oportunidades viables para un mejor uso del agua en agricultura. La aplicación de estrategias de riego deficitario cada vez más efectivas, basadas en el creciente conocimiento que se tiene sobre el comportamiento hídrico de los cultivos, y en el desarrollo de métodos que permiten un seguimiento continuo y automático del nivel de estrés en la plantación, lo permite, pero no es suficiente. Se requiere, además, de un esfuerzo divulgativo mayor del que se está haciendo en la actualidad, para lograr que la información llegue al usuario final, es decir, al agricultor. Y, por parte de este, es necesario un cambio de actitud en lo que a la gestión del riego se refiere, basado en el convencimiento de que el aumento de la productividad de los cultivos y, en suma, de la sostenibilidad de la agricultura, pasa por un manejo más eficiente del riego.

Agradecimientos

Nuestros trabajos de investigación han sido financiados por el Gobierno de España (Ministerio de Innovación y Ciencia) y la Junta de Andalucía (IFAPA).

Este trabajo fue presentado en las III Jornadas Nacionales de Olivicultura, organizadas por la SECH en Sevilla los días 6 y 7 de octubre del 2011.

Las líneas de trabajo que el grupo de Riego y Ecofisiología de Cultivos (REC) viene desarrollando sobre el riego del olivar se detallan en www.olima.es.

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