Optimizan riego agrícola con drones

En un esfuerzo encaminado al uso eficiente del agua en el sector hidroagrícola, donde es esencial calcular con exactitud el volumen de agua que un cultivo necesita, un grupo de investigadores del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) desarrolla nuevos procedimientos y metodologías para el uso y manejo del agua de riego.

Jorge Flores Velázquez, quien se desempeña como tecnólogo del agua e investigador titular B en el IMTA, explicó que para lograrlo realiza diversas actividades entre las que destaca el seguimiento a cultivos experimentales de importancia económica para el país, como es el maíz, a través de vehículos aéreos no tripulados (drones), los cuales transportan sensores que recaban información que utilizan para la generación de índices de vegetación y que a partir de esos índices desarrollarán nuevos esquemas de riego.

En su edición más reciente, el documento “Estadísticas del agua en México 2016”, elaborado por la Comisión Nacional del Agua (Conagua), señala que entre 2014 y 2015, 40 por ciento de la superficie cosechada en México fue de maíz grano y sorgo grano. Es por ello que el IMTA pone especial énfasis en la búsqueda de soluciones a la gestión del agua de uso agrícola en torno a esos granos.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Flores Velázquez, quien es miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), explicó que este proyecto sumaría nuevas tecnologías al estudio del uso y manejo del agua a nivel parcela para optimizar su gestión.

“Para cualquier proyecto encaminado hacia ese objetivo era necesario recopilar información constante del ciclo de cultivo; anteriormente se hacía uso de información satelital o estadística, pero la información no la recibíamos con la periodicidad necesaria y en ocasiones era imprecisa debido a factores climáticos, así que decidimos incorporar el uso de drones para este tipo de proyectos”.

Evapotranspiración real

De acuerdo con el investigador, el primer paso fue la obtención de los equipos —drones, sensores y cámaras— y la capacitación de uso, para ello evaluaron distintas aplicaciones usando los vehículos aéreos no tripulados en topografía y en la construcción de obra. Una vez que dominaron el uso del equipo, avanzaron al desarrollo de software y metodologías.

“Posteriormente seleccionamos la parcela experimental (entre una y dos hectáreas), a la cual dimos seguimiento; antes de la siembra hicimos un vuelo de reconocimiento, después realizamos la siembra y comenzamos el monitoreo cada semana mediante imágenes captadas por las cámaras que se transportan en el dron. Mediante programas específicos llevamos a cabo un posproceso que nos permitió obtener rasgos como la altura y las características del cultivo —nivel de clorofila, por ejemplo—, a partir de imágenes térmicas y otras captadas con diversos espectros de luz”.

Esos elementos permiten a los investigadores determinar el coeficiente de cultivo —que se refiere a la relación que existe entre la evapotranspiración real (ETc) de cada cultivo específico y la evapotranspiración de referencia (ETo) en esas mismas condiciones— con lo cual es posible determinar la cantidad de agua requerida por el cultivo para compensar la pérdida por la evaporación y transpiración (evapotranspiración).

“Recapitulando, la primera etapa fue entonces obtener la tecnología y capacitación, definición de los objetivos, lo cual se puede englobar en una planeación, luego viene la ejecución que corresponde al trabajo de campo, selección del sitio y su seguimiento para levantar información de campo durante el ciclo del cultivo hasta la cosecha y, finalmente, el posproceso y presentación de resultados; todas las etapas están ligadas y ninguna es más importante que otra”.

Todo ese trabajo sirve para generar información que derivará en la creación de modelos complejos —modelos computacionales de los índices de crecimiento obtenidos—, los cuales el doctor Jorge Flores Velázquez y su equipo simplificarán y aterrizarán en una metodología que sea replicable en otras regiones.

Los resultados más relevantes del estudio y su aplicación

“Lo primero es entender que la solución a la gestión eficiente del agua de riego no cuenta con un enfoque único, es decir, no existe una solución en su manejo a partir de un solo parámetro; no podemos decir que se incrementará la eficiencia de su uso solo mejorando las líneas de conducción, la tecnología implementada o la zona de cultivo; en realidad debe abordarse el tema entendiendo todo el contexto en el que se desarrolla la agricultura de riego en México. No obstante, la aplicabilidad de estas herramientas es uno de los resultados más destacados”.

El enfoque inicial del grupo consistió en optimizar el mecanismo de riego toda vez que, en México, la mayor superficie cultivada utiliza un sistema de riego por gravedad, con técnicas de inundación y por surcos. “Uno de los principales problemas que se identifican en estos sistemas es el uso excesivo del agua debido a longitudes de surco mayores a 200 metros, trayectos que derivan pérdida de agua por evaporación y filtración, reduciendo así su eficiencia, de ahí la importancia de optimizar el diseño del riego”.

En ese contexto, el trabajo de los investigadores puso énfasis en el estudio del diseño del riego y a partir de la información recolectada determinaron las curvas de avance y recesión en sistemas de riego por gravedad para después proponer trazos adecuados que favorezcan un riego más uniforme.

Otros elementos que mejorarán a partir de la investigación realizada por el IMTA son la estimación de los volúmenes de agua utilizada por el cultivo, lo que comúnmente se denomina lámina de riego durante el ciclo de cultivo y mecanismos automatizados de entrega.

“Con esta metodología se está trabajando en varias acciones, monitoreo de la infraestructura hidroagrícola, como canales y sistemas de riego, acciones para la mejora en la entrega volumétrica, determinación de índices de vegetación para inferir estrés hídrico, requerimientos nutrimentales del cultivo y, en general, cuestiones relacionadas con la agronomía del cultivo”.

El potencial del trabajo

El investigador detalló que buscarán replicar el modelo de levantamiento de información a través de vehículos aéreos no tripulados a otros cultivos, con otras industrias, entre ellas la cervecera y con el Instituto de Ecología (Inecol) para la detección de plagas.

“Existe un gran interés por instituciones y empresas por incluir estas herramientas en sus procesos. Actualmente se han acercado personas de la industria cervecera, quienes pretenden dar seguimiento a sus campos de cebada mediante esta metodología; asimismo, instituciones como el Inecol, que desarrollan un proyecto integral que incluye el uso de drones para la determinación de plagas y enfermedades desarrollando algoritmos propios. Las aplicaciones para esta metodología son muchas”, concluyó.

Fuente: CONACYT.