Cartografía de coeficiente de cultivo (Kc) a partir de datos remotos sobre paltos en Chile Mediterráneo

Abstract

Las actuales y futuras condiciones de escasez hídrica de la zona central de Chile, hacen prever un escenario donde el riego por parte de huertos frutales debe realizarse de manera óptima, en especial en aquellos de alta demanda hídrica como el palto. La presente investigación tuvo por objetivo generar y evaluar cartografías de coeficiente de cultivo (Kc) para optimizar el riego en paltos en la comuna de Peumo, Región de O'Higgins. La propuesta obtuvo el coeficiente de cultivo (Kc) y sus componentes, coeficiente basal de cultivo (Kcb) y coeficiente de evaporación de agua desde el suelo (Ke) dando cuenta de la variabilidad espacio-temporal de estas variables, generando además valores locales para la especie. Para esto se utilizaron datos satelitales Sentinel 2 y mediciones in situ de índice de área foliar y fracción de interceptación de la radiación con los cuales se generaron modelos de índice área foliar (IAF) y de fracción de interceptación de la radiación. Los resultados fueron satisfactorios para IAF obteniéndose un R2 = 0,87, a partir del índice de vegetación “Soil Adjusted Vegetation Index” (SAVI) y también para fracción de interceptación de la radiación (FPAR) con R2 = 0,85, a partir del índice de vegetación “Normalized Difference Vegetation Index” (NDVI). A partir de los modelos de IAF y FPAR se generaron cartografías de Kcb, Ke y Kc que se compararon con resultados a partir de simulaciones realizadas con el modelo de transferencias hídricas, HYDRUS 1D, el cual se calibró con datos de humedad de suelo y con el cual se generaron series de tiempo diarias de transpiración, evaporación, percolación, Kcb, Ke y Kc diarios. La verificación del coeficiente de cultivo potencial mostró un ajuste de R2 = 0,75, entre estimaciones satelitales respecto a simulaciones basadas en el modelo de transferencias hídricas HYDRUS 1D. Se observó que el método satelital tiene una alta correlación respecto al método de balance hídrico en escenarios donde el manejo del riego es óptimo, no siendo así cuando existe algún estrés asociado a la humedad del suelo. La serie temporal del coeficiente de cultivo potencial en el sitio modelado indicó que este fue en promedio 0,78 para toda la temporada en un huerto donde se aplicaron 1334,8 mm en forma de agua de riego y la demanda por parte de los paltos fue de 868 mm, mostrando que pudiera disminuirse el riego sin mermar la transpiración. Los resultados indican que es posible gestionar el riego con datos locales de coeficiente de cultivo, medidos periódicamente dada la revisita de Sentinel 2 sobre el territorio, en la medida que se conjugue con algún método que permita detectar cuando la planta está sometida a estrés desde el suelo. Con lo que se podrían generar zonas de manejo asociado al coeficiente de cultivo y sus componentes coeficiente basal de cultivo y coeficiente de evaporación de agua desde el suelo.

The current and future conditions of water scarcity in the central zone of Chile, foresee a scenario where irrigation requirements by fruit orchards must be supply optimally, especially in those with high water demand such as avocado. The present investigation had the objective of generating and evaluating cartographies of crop coefficient (Kc) to optimize avocado irrigation in Peumo, Cachapoal province, O'Higgins region. With this approach crop coefficient (Kc) and its components, basal crop coefficient (Kcb) and soil evaporation coefficient (Ke) were generated, accounting for the spatio-temporal variability of these variables and also generating local values for the species. Sentinel 2 satellite data and in situ measurements of leaf area index and radiation interception fraction were used. With these leaf area index (IAF) and fraction of radiation interception (FPAR) models were generated. Satisfactory results were obtained for IAF with an R2 = 0,87, from the vegetation index "Soil Adjusted Vegetation Index" (SAVI) and for the fraction of radiation interception (FPAR) with R2 = 0,85 from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Cartographies of Kcb, Ke and Kc were generated from the IAF and FPAR models, which were compared with results from simulations performed with the water transfer model, HYDRUS 1D, which was calibrated with soil moisture data and with which daily time series of transpiration, evaporation, percolation, Kcb, Ke and Kc were generated. For the potential crop coefficient an R2 = 0,75 was obtained between satellite estimates and simulations based on the HYDRUS 1D water transfer model. It is shown that the satellite method has high correlation with the water balance method in scenarios where irrigation management is optimal, not being so when there is any stress related to soil moisture. The time series of potential crop coefficient at the modeled site indicates that, on average, it was 0,78 for the whole season in an orchard where 1.334,8 mm were applied in the form of irrigation water and the water demand by the avocado crop was 868 mm, hence showing that irrigation could be decreased without reducing transpiration. The results show that it is possible to manage irrigation with local crop coefficient data measured periodically given the Sentinel 2 revisit of the territory, as long as it is combined with a method that allows detecting if the crop is under stress from the soil and with this, generate management zones associated to the crop coefficient and its components, basal crop coefficient and soil evaporation coefficient.