Bosque y cultivo

Estrés hídrico en cultivos: qué índice lo ve antes

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M.Sc. Héctor A. Fdez Hdez
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Mosaico de parcelas agrícolas y bosque visto desde el aire.

Cuando una parcela se ve seca desde la camioneta, la decisión ya llega tarde. La pregunta útil es cuántos días antes se puede saber, y la respuesta depende del índice que se mire.

El resumen es corto: el borde rojo lo ve antes que el NDVI, la banda térmica lo ve de forma más directa pero con un píxel mucho más grande, y ninguno de los dos mide el agua del suelo.

Qué ve cada cosa, en orden de aparición

El estrés hídrico deja rastro en tres señales distintas, y no aparecen a la vez.

Primero, la temperatura de la hoja. Una planta que cierra estomas deja de transpirar y se calienta respecto al aire. Es la señal más temprana y la más directa [1].

Después, el contenido de clorofila y el estado del mesófilo. Se detectan en el borde rojo, antes de que la hoja cambie de color a simple vista [2].

Al final, la cantidad de hoja verde. Cuando el NDVI cae, la planta lleva días o semanas sufriendo y parte del daño ya es irreversible.

Ese orden es la razón por la que vigilar solo el NDVI da un aviso tardío para riego, aunque sea un índice excelente para otras cosas.

El problema de la banda térmica

Si la temperatura es la señal más temprana, la pregunta obvia es por qué no se usa siempre. Por la resolución.

Las bandas térmicas de los satélites públicos de observación agrícola trabajan en decenas o cientos de metros por píxel, no en metros [3]. Sobre una parcela de una o dos hectáreas, eso es uno o dos píxeles: no hay mapa, hay un número.

Existen misiones específicas de temperatura superficial con mejor detalle y revisita irregular [4], útiles para estudios pero no para una rutina de riego semanal sobre parcelas pequeñas.

La conclusión práctica: en parcelas grandes y homogéneas la térmica pública aporta; en parcelas pequeñas, el borde rojo es la vía realista.

Por qué el borde rojo es la respuesta práctica

El NDRE usa el borde rojo en lugar del rojo, y eso cambia dos cosas.

Se satura mucho más tarde, así que sigue respondiendo cuando el cultivo ya tiene cubierta cerrada y el NDVI está plano. Y responde a cambios en el contenido de clorofila que preceden a la pérdida de hoja.

En nuestro caso sobre un cultivo de chile es el índice que permite regar por sectores en lugar de regar la parcela entera, que es donde está el ahorro real.

Ahora bien, hay un detalle de resolución que decide si esto funciona: en la imagen pública el borde rojo se entrega a 20 m por píxel, no a 10 [5]. Un sensor comercial de 3 m lo entrega a resolución nativa, lo que supone 9 m² promediados por píxel frente a 400. Sobre parcelas pequeñas, esa diferencia es la que hace que un foco incipiente se vea o se diluya.

Lo que ningún índice mide

El agua del suelo. Los satélites de humedad de suelo trabajan a escala de kilómetros: sirven para hidrología regional, no para decidir un riego. Su sitio está en el análisis de cuenca, como se ve en indicadores satelitales de agua subterránea.

La causa del estrés. Una zona estresada puede serlo por falta de agua, por un gotero tapado, por salinidad, por compactación o por raíz dañada. El satélite dice dónde; el porqué se resuelve en campo.

La dosis. Ningún índice traduce directamente a milímetros. La dosis sale del balance hídrico del cultivo, con la evapotranspiración de referencia y el coeficiente del cultivo [6]; el satélite aporta el reparto espacial, no la cantidad.

Qué aporta combinar dos índices

Mirar un solo índice obliga a elegir entre ver pronto y ver bien. Combinar dos resuelve buena parte del problema.

La pareja habitual es borde rojo para el aviso y NDVI para el contexto. El primero marca la zona que se desvía antes de que se note; el segundo dice en qué fase del ciclo está el cultivo y si la cubierta ya está cerrada.

Una caída de borde rojo con NDVI estable es la señal más valiosa: algo está pasando y todavía no ha costado hoja.

Una caída de los dos a la vez indica que el daño ya está hecho, y la decisión pasa de prevenir a limitar la pérdida.

Y una caída de NDVI con borde rojo estable casi siempre es otra cosa: una labor, una cosecha parcial o un problema de la imagen.

Cómo se usa en una rutina de riego

Del índice al sector que se riega01SerieÍndice de borderojo con lafrecuencia posible02FiltradoNube, sombra ybruma fuera03ComparaciónContra el resto dela parcela y suhistorial04ZonasSectores que sedesvían, con susuperficie05CampoComprobar la causala primera vez06RiegoAjuste por sector,no por parcelaLos dos pasos en ocre son los que evitan regar de más donde el problema no era agua.

El paso de campo es el que más se salta y el que más dinero ahorra. Una zona que aparece estresada todas las campañas, con riego suficiente, no tiene un problema de agua: tiene un problema de suelo o de instalación.

La frecuencia manda

Un cultivo puede pasar de bien a mal en una semana en plena demanda evaporativa. Con una revisita de cinco días y nubes, pueden pasar dos semanas sin una escena limpia.

Por eso, para riego, la frecuencia pesa más que el detalle. Una serie continua de resolución media detecta la tendencia; una imagen excelente cada quince días no sirve para decidir cuándo regar.

Esa es la misma lógica que rige toda la vigilancia de parcela, y está desarrollada en monitoreo satelital de cultivos.

Qué cuesta y qué ahorra

El coste de vigilar el estrés hídrico de un conjunto de parcelas es modesto y recurrente: imagen, procesado y avisos. Sobre datos públicos es casi nulo; con una constelación de revisita alta se paga por superficie y periodo.

El ahorro tiene dos vías, y la segunda suele ser mayor que la primera.

Agua y energía, al regar por sectores en lugar de uniformemente. Depende mucho de la sectorización disponible: si la parcela tiene un solo sector, saber que la mitad está estresada no cambia nada.

Rendimiento salvado, al corregir a tiempo. En cultivos de alto valor, evitar la pérdida de una fracción pequeña de la parcela ya cubre el coste de la temporada entera.

Por eso la primera pregunta antes de contratar no es qué índice se usa, sino hasta qué punto se puede actuar por sectores. Sin esa capacidad, el aviso informa pero no ahorra.

Los errores que más se repiten

Esperar al NDVI. Cuando cae, el aviso llega tarde para corregir esa campaña.

Leer un mapa aislado. Una bruma fina rebaja el índice de toda la parcela y parece estrés generalizado. Cómo distinguirlo está en interpretar el NDVI en agricultura.

Usar la térmica sin mirar el tamaño de píxel, y acabar decidiendo sobre dos píxeles.

Convertir el mapa en dosis sin haber comprobado la causa ni una sola vez.

Comparar parcelas con distinto cultivo o fecha de siembra, que están en fases distintas y no son comparables.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos días de antelación da?

Depende del cultivo y de la severidad. Frente al NDVI, el borde rojo suele adelantar el aviso de varios días a un par de semanas; frente a la observación visual, más.

¿Sirve en riego por goteo?

Sí, y especialmente: permite localizar sectores con fallo de emisores, que es un problema frecuente y difícil de encontrar recorriendo.

¿Hace falta imagen de pago?

En parcelas grandes, no necesariamente. En parcelas de una o dos hectáreas, el borde rojo público a 20 m se queda corto y conviene resolución mayor.

¿Puedo saber cuánto regar?

No con el índice solo. La cantidad sale del balance hídrico; el satélite dice dónde ajustar y cuánta superficie afecta.

El estrés hídrico se ve antes de lo que la vista permite, pero solo si se mira el índice adecuado con la frecuencia adecuada. Cómo se monta esa rutina para unas parcelas concretas se plantea en el servicio de monitoreo de cultivos.


Fuentes

  1. Jackson, R. D. et al. (1981). Canopy temperature as a crop water stress indicator. Water Resources Research, 17(4), 1133–1138.
  2. Gitelson, A. y Merzlyak, M. N. (1994). Spectral reflectance changes associated with autumn senescence of Aesculus hippocastanum L. and Acer platanoides L. leaves. Journal of Plant Physiology, 143(3), 286–292.
  3. USGS. Landsat Missions.
  4. NASA JPL. ECOSTRESS.
  5. ESA. Sentinel-2 MSI User Guide.
  6. Allen, R. G. et al. (1998). Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56.

Imagen de portada: Carol M. Highsmith, Aerial view of Pennsylvania farmland (dominio público), recortada y tratada.

Autor

M.Sc. Héctor A. Fdez Hdez

Ingeniero geofísico. Maestro en Ciencias del Mar y Limnología por la UNAM.

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