En este artículo se presenta un lisímetro compacto para el control de los parámetros de riego para macetas en instalaciones agrícolas

Actualmente la escasez de recursos hídricos en las zonas semiáridas del Mediterráneo y concretamente en el sureste de España, hacen prioritaria la optimización de la eficiencia en el uso del agua de riego. Ello permitirá establecer una agricultura sostenible respecto a los consumos de agua y energía. Para conocer, en tiempo real, los requerimientos hídricos de una planta que permitan optimizar el manejo de riego y aportar la cantidad de agua necesaria y poder medir con exactitud las entradas y salidas del sistema. Entre todos los métodos existentes para estudiar los requisitos de agua de cultivo, el más preciso es el basado en el uso de lisímetría de pesada. Se presentan en este artículo un desarrollo tecnológico de lisimetría compacta en maceta. Este desarrollo incluye un hardware y software específico que permite cuantificar el consumo hídrico de plantas cultivadas, a diferentes escalas temporales (minutos, horas, días, etc.), mediante la determinación de un balance hídrico.

Los lisímetros de pesada se emplean en la determinación experimental de los componentes del agua equilibrio como la evapotranspiración (ET), el cambio en el agua del suelo almacenamiento y recarga de aguas subterráneas bajo variaciones naturales condiciones de contorno atmosférico (Loos et al., 2007).

Los datos que proporciona este tipo de dispositivos se han usado con frecuencia para probar modelos de balance hídrico del suelo (Abdou y Flury, 2004; Herbst et al., 2005; Kasteel et al., 2007) y para la optimización de parámetros hidráulicos del suelo (Durner et al., 2008; Kelleners et al., 2005; Schelle et al., 2012). A pesar del avance reciente en técnicas de lisimetría (von Unold y Fank, 2008), se dan muchas veces falta de calibración entre los datos obtenidos y los modelos generados. Este tipo de fallos se debe a factores diversos: efecto oasis, impacto de la presión del viento, flujo preferencial a lo largo de las paredes del lisímetro, entre otros, destacan como fuentes de error (Corwin, 2000; Selle et al., 2011). La minimización de tales errores podría lograrse mediante el uso de suelos relativamente inalterados, sistemas de pesaje más precisos y continuos, control de las condiciones de límite, establecimiento de propiedades de la superficie y de la vegetación relativamente idénticas al área que rodea el lisímetro, entre otras.

Las condiciones del límite inferior afectan fundamentalmente a las tasas de drenaje (Kasteel et al., 2007; Mertens et al., 2005a). En estudios previos (Wegehenkel et al., 2008), las tasas de drenaje medido en pasto mediante lisimetría se subestimaron en un modelo simplificado de balance hídrico del suelo.

La falta de coincidencia entre el drenaje del lisímetro simulado y medido se explica en diversas publicaciones, Loos et al. (2007), Mertens et al. (2005b) y Kelleners et al. (2005), entre otros. Estas inexactitudes se pueden encontrar en la parametrización de las propiedades hidráulicas del suelo y el uso de un modelo ET inapropiado. Para solventar estos fallos se pueden emplear modelos de ET más sofisticados incluyendo el crecimiento de la vegetación con un modelos de base fisiológica (Wegehenkel y Gerke, 2013).

Algunos grupos de investigación relacionados con el control del agua en el riego están avanzando en el empleo de lisímetros compactos para el monitoreo de los parámetros de balance hídrico del riego. Se describe en este artículo un lisímetro compacto y el hardware y software asociado que desarrollan investigadores de la Universidad Miguel Hernández de Elche en colaboración con investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena.

Algunas de las propuestas de estos grupos de investigación están relacionadas con diversos modelos de lisímetros de pesada compactos. Estos lisímetros se emplean en el control del riego y en la determinación de determinados parámetros hidrológicos.

El dispositivo es un lisímetro de pesada para plantas en maceta, desarrollado por investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena (Jiménez Carvajal et al., 2015). Como se muestra en la Figura 1, la plataforma triangular que soporta la maceta descansa sobre tres celdas de carga ubicadas en sus vértices y se usan para medir el peso. Una cuarta celda de carga es responsable de medir las variaciones de peso del tanque de drenaje. Las cuatro celdas de son medidores de tensión con compensación de temperatura mediante puentes de Wheatstone. Se emplearon células de carga del tipo 108TA (Vetek, Suecia): tres de 30 kg para pesar la maceta y una de 10 kg para el drenaje. Estas células de carga tienen protección IP66 y cumplen con las normas OIML R60 C3, hasta 5.000 divisiones para escalas clase III (Organización Internacional de Metrología Legal, 2000) con una sensibilidad nominal de 2 mV V-1 ± 10%. Con estas especificaciones, se garantizó una precisión de pesaje de 6 g para las células de 30 kg y de 2 g para las de 10 kg.

Figura 1. Lisímetro de pesada compacto para macetas.

Este dispositivo incluye un software desarrollado para realizar el monitoreo automático del riego de cultivos (Vera-Repullo et al., 2015). Permite regar de dos maneras distintas: mediante la aplicación de determinadas consignas de variación de riego o mediante la detección de la variación de peso medio (riego lisimétrico). Adicionalmente se pueden seleccionar varios métodos para aplicar el riego: por tiempo, por volumen de agua suministrada y por el volumen de agua lixiviada en el recipiente de drenaje del lisímetro. Además, el software permite mostrar el estado del sistema en cualquier momento, controlando todas las válvulas de la instalación de riego y el envío de los datos registrados a un servidor FTP. (Figura 2).

Figura 2. Software de control del lisímetro compacto descrito.

Se presenta en este artículo un lisímetro compacto para el control de los parámetros de riego para macetas en instalaciones agrícolas.

Se emplea para el control de las variaciones de peso en el riego de plantas en maceta. Mediante la instrumentación electrónica y aplicaciones de software asociadas que incorporan estos lisímetros compactos permite cambiar las condiciones de riego (dosis, frecuencia, hora del día, etc.). Integra los métodos de riego tradicionales (riego por tiempo y volumen) con un nuevo procedimiento de control de riego que estima con precisión las necesidades de agua de la planta.

El software se ejecuta en un controlador incrustado en tiempo real con funciones avanzadas tales como registro de datos locales y remotos, visualización y control desde cualquier computadora conectada a Internet.

Con este dispositivo se obtienen datos fiables de evapotranspiración instantánea de la planta.

Agradecimientos

Los autores agradecen la colaboración de la empresa Telenatura EBT, S.L. en el asesoramiento técnico de los productos desarrollados.

Bibliografía

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