Verificación de un equipo FDR para la medida del contenido de agua del suelo en dos sistemas de cultivo.

Elías Fereres Castiel, Francisco Villalobos Martín, María Fátima Moreno Pérez

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• Publié le: 01 janvier 2005
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Extrait

VERIFICACIÓN DE UN EQUIPO FDR PARA LA MEDIDA DEL
CONTENIDO DE AGUA DEL SUELO EN DOS SISTEMAS DE CULTIVO
M.F. Moreno-Pérez, F. Villalobos Martín y E. Fereres Castiel
Resumen:
Se ha estudiado el comportamiento de un equipo FDR (sonda multisensor EnviroSCAN, Sentek PTY LTD,
Adelaine, South Autralia) para su uso en la programación de riegos de dos sistemas de explotación
diferentes (plantación de olivar regada por goteo y parcela de trigo regada por aspersión). En cada
una de ellas se instaló un equipo EnviroSCAN con varias sondas de medida del contenido de agua en
profundidad, y varios tubos de acceso de sonda de neutrones.
En primer lugar, se compararon los contenidos de agua calculados a partir de las medidas realizadas
2con ambos sistemas de medida. Se encontraron buenos ajustes lineales (R mayores de 0.70), salvo
para los sensores más profundos, es decir, con pequeñas variaciones de humedad (valores entre
3 30.043 a 0.054 cm /cm ), y en las parcelas no regadas. Además, era apreciable la descalibración del
sistema de medida EnviroSCAN, consecuencia de la utilización de la recta de calibración facilitada por
el fabricante.
Por último, se calibró el sistema EnviroSCAN utilizando los datos del primer año de medida para
corregir los del segundo. Así, se encontró que aunque no se mejoraron las regresiones realizadas, el
RMSE se mejoró considerablemente tanto para las medidas superficiales, como para los contenidos de
humedad medios del perfil de profundidad determinada.
Palabras clave: programación de riegos, Frequency Domain Reflectometry, medida del contenido de
agua del suelo
INTRODUCCIÓN sensores para determinar el contenido de agua del
suelo ha sido ininterrumpida desde la aparición
La necesidad de mejorar el manejo del agua de los primeros tensiómetros y bloques de yeso a
de riego es evidente en Andalucía, donde la super- finales del año 1950 (Richards, 1949). En la dé-
ficie regada ha aumentado hasta alcanzar una cifra cada de los setenta, se propuso el uso de la sonda
superior a las 800.000 ha, consumiendo más del 80 de neutrones para la programación de riegos ya
% de los recursos hídricos disponibles (MAPYA, que su aplicación para determinar el momento y
2002). La elevada demanda del regadío, unida a la dosis de riego es sencilla (Campbell y Campbell,
desfavorable distribución estacional de las lluvias, 1982), pero la necesidad de personal especializado
con veranos extremadamente secos, y alta variabi- y los problemas de seguridad asociados al uso de
lidad interanual, obligan a adecuar el manejo del un instrumento radiactivo, redujo su empleo a la
riego a las necesidades hídricas de los cultivos, investigación, aparte de la gran desventaja que su-
mediante técnicas de programación de riegos (Vi- pone proporcionar una medida puntual en tiempo
llalobos, 1993). y espacio (Green y Topp, 1992).
La programación de riegos en finca podría En algunos sistemas agrícolas intensivos,
realizarse midiendo directamente el contenido de haría falta realizar medidas del contenido de agua
agua en el suelo. En este sentido, la búsqueda de del suelo con una frecuencia mayor a la diaria,
Universidad de Córdoba. Departamento de Agronomía . Avda. Menéndez Pidal, s/n. Apdo. 3048 – 14080 Córdoba (España).
Teléfono: 957 218514. e-mail:[e-mail], [e-mail], [e-mail]
Artículo recibido el 13 de abril de 2005, recibido en forma revisada el 30 de junio de 2005 y aceptado para su publicación el 7 de julio de 2005.
Pueden ser remitidas discusiones sobre el artículo hasta seis meses después de la publicación del mismo siguiendo lo indicado en las “Instrucciones
para autores”. En el caso de ser aceptadas, éstas serán publicadas conjuntamente con la respuesta de los autores.
345INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 4 DICIEMBRE 2005M.F. Moreno-Pérez, F. Villalobos Martín y E. Fereres Castiel
para realizar un manejo del riego de forma útil secuencia de la pérdida de neutrones a la atmós-
(Goldhamer et al., 1999). Así, en los últimos años, fera de la sonda de neutrones, mayor cuanto más
se han desarrollado sistemas comerciales basados seco estaba el suelo. Más tarde, Ould Mohamed
en las relaciones entre la constante dieléctrica del et al. (1997) vieron que el error cometido por la
suelo y su contenido de agua que permiten una sonda de capacitancia en la medida del contenido
automatización para lecturas continuas. La apari- de agua del suelo era menor al compararlos con
ción de sensores TDR (del inglés Time Domain los datos obtenidos con un sonda de neutrones,
Reflectrometry) data de principios del año 1980 debido precisamente a las distintas esferas de
pero, por su coste y otras dificultades técnicas de influencia (la esfera de influencia de la sonda de
instalación, apenas se han usado hasta ahora fuera neutrones es de 20 – 30 cm para suelo seco, según
del ámbito de la investigación (Campbell y Mulla, observaron Gardner et al, 1991). Esto aclaró lo
1990). Recientemente, se ha desarrollado un sis- observado por Evett y Steiner (1995), ya que una
tema comercial de medida del contenido de agua esfera de influencia más pequeña puede conllevar
del suelo basado en Reflectometría en el Dominio errores menores cuando el suelo no es homogéneo
de Frecuencias (FDR) que determina de forma fuera de la esfera de influencia.
continua la constante dieléctrica del suelo, de la
que se deduce su contenido de agua (Paltineanu Para superar los problemas que acarreaban
y Starr, 1997). Estos sistemas comerciales, se han las sondas portátiles, se desarrolló un nuevo siste-
estudiado ampliamente y en profundidad por ser ma de monotorización del contenido de agua del
considerados la solución a los problemas radiac- suelo en tiempo real, llamado EnviroSCAN (ES),
tivos de la sonda de neutrones, y a los problemas desarrollado por Sentek Pty Ltd., South Australia,
técnicos de los sensores TDR. que usa sondas multisensores semipermanentes.
Estas sondas, se basan en la monotorización de
El método FDR incluye el suelo como parte unos lugares fijos, seleccionados previamente me-
de un condensador, de tal forma que midiendo su diante estudio o reconocimiento de los suelos que
capacitancia se obtiene la constante dieléctrica del componen la unidad de riego. Así, este sistema se
suelo, y por tanto, su contenido de agua. El con- puede adaptar tanto a la heterogeneidad del suelo
densador usualmente tiene la forma de un cilindro en el que está instalado (instalando más o menos
que contiene además del circuito electrónico, dos “puntos” de medidas), como a la densidad radicu-
bandas metálicas separadas una distancia de 5 a lar del cultivo (instalando más o menos sensores
8 cm. El campo eléctrico que se forma es aproxi- de medida en profundidad).
madamente un 50% más grande que la distancia
entre electrodos (Kutílek y Nielsen, 1994). Estos La calidad de los datos obtenidos por la
sensores fueron diseñados para ser enterrados di- sonda dependerá de la calidad de la calibración
rectamente a la profundidad deseada en el suelo, o obtenida entre la señal de salida del sensor, esto
insertados dentro de un tubo de PVC. es, la frecuencia medida (Fn), y el contenido de
agua del suelo. Mead et al. (1995) trabajaron
En los últimos 50 años, se diseñaron, cali- con los sensores ES, concluyendo que éstos eran
braron y usaron en campo sondas de capacitancia sensibles a la salinidad del suelo, teniendo que
portátiles y semipermanentes insertadas en tubos realizar calibraciones independientes para las
de PVC. Numerosos investigadores estudiaron sondas instaladas en suelos con salinidad. Mead
en campo el comportamiento de las sondas por- et al. (1996) estudiaron la influencia de la tem-
tátiles, comparando las medidas obtenidas con peratura en las lecturas de humedad volumétri-
diferentes sondas de neutrones; si, por un lado, ca para tres tipos de suelo, y concluyeron que al
Evett y Steiner (1995) trabajando con suelos de igual que habían observado Dean et al. (1987),
textura muy fina, concluyeron que el uso de la existen fluctuaciones diurnas en las medidas del
sonda era inaceptable para este tipo de suelos por contenido de agua del suelo como consecuen-
dar errores de lectura muy importantes, por otro, cia de las variaciones de temperatura ambien-
Tomer y Anderson (1995) trabajando con suelos tal, sobre todo en superficie, siendo además,
muy secos y con suelos de textura gruesa y he- mayores las fluctuaciones cuanto más húmedo
terogénea, observaron que la sonda no detectaba está el suelo, y para texturas más finas. Más
pequeños cambios de humedad, al variar ésta en tarde Baumhardt et al. (2000), concluyeron
el suelo. Además, comprobaron que en superficie que la variación de temperatura y de salinidad
la diferencia entre las humedades medidas por en el suelo, debían ser consider