Tecnología para determinación de propiedades físicas y parámetros de riego de suelos agrícolas

Abstract

"Actualmente, la actividad agrícola representa cerca del 70% del consumo global de agua dulce, y se proyecta que esta demanda aumentará en los próximos años, especialmente en zonas áridas y semiáridas, donde los recursos hídricos son limitados. Este estudio integra los métodos geoeléctricos tomografía de resistividad eléctrica (TRE) y perfilaje electromagnético (PEM) para caracterizar suelos agrícolas, proporcionando una forma precisa y rápida de obtener sus propiedades físicas y calcular la lámina de riego pre-siembra (LPS). Se propone una metodología de campo óptima para el estudio de pequeñas extensiones (≤10 ha) de suelos agrícolas, donde los valores de resistividad aparente (ρa) son obtenidos en una red de 20 m x 20 m mediante recorridos o ruta, utilizando un equipo de PEM multifrecuencia en modo manual, mientras que, de manera simultánea se registran in situ la humedad del suelo. Valores de la salinidad del suelo se determinan en muestras colectadas en una red de 50 m x 50 m en grandes extensiones (>10 ha), las mediciones de ρa se obtuvieron utilizando un sistema de arrastre vehicular del equipo de PEM en modo automático. Las mediciones de humedad y el muestreo del suelo para la determinación de la salinidad se realizan en un número bajo de puntos seleccionados de manera estratégica, siendo que la información de ambos parámetros es complementada con análisis de ortofotos e imágenes satelitales. Tanto para pequeñas o grandes extensiones, el espesor del suelo es determinado realizando TRE mediante el uso del equipo de PEM multifrecuencia, lo que unido al tipo de cultivo permite determinar la profundidad efectiva para el crecimiento de la raíz de la planta. En cualquier caso, la información de ρa, humedad y salinidad es integrada al modelo teórico de Ryjov usando el programa PetroWin para calcular propiedades físicas del suelo esenciales para determinar la LPS. Como ejemplo de pequeña extensión de suelo agrícola, un área de 6 ha, compuesta de cinco parcelas, ubicada en el municipio de San Felipe, Guanajuato, México, fue evaluada determinándose una profundidad efectiva del suelo de 0.6 m. Se determinaron las propiedades físicas contenido de finos (30-70%) y porosidad (15-45%) a partir de valores de ρa (33-90 Ohm.m), humedad (5-50%) y salinidad (<0.7 g/L). La LPS mostró un valor modal de 8 a 9 cm, requiriendo un volumen total de riego de 5,313 m³ para capacidad de campo. Resultados similares en grandes extensiones validaron la robustez de esta tecnología en distintas escalas. La metodología propuesta se presenta como una herramienta eficiente y eficaz para la determinación de propiedades físicas y parámetros de riego de cultivos, promoviendo así un uso más sustentable del agua de riego."

"Currently, agricultural activity accounts for about 70% of global freshwater consumption, and this demand is expected to increase in the coming years, especially in arid and semi-arid areas where water resources are limited. This study integrates the geoelectrical methods electrical resistivity tomography (ERT) and electromagnetic profiling (EMP), with moisture and salinity measurements, to characterize agricultural soils, providing an accurate and fast way to obtain their physical properties and calculate the pre-sowing irrigation depth (PSID). An optimal field methodology is proposed for the study of small extensions (<10 ha) of agricultural soils, where apparent resistivity values (ρa) are obtained in a 20 m x 20 m grid by walks or walkover, using a multifrequency EMP equipment in manual mode, simultaneously recording soil moisture in situ. Soil salinity values are determined on samples collected on a 50 m x 50 m grid. In large extensions (>10 ha), ρa measurements are obtained using a vehicular drag system of the EMP equipment in automatic mode. Moisture measurements and soil sampling for salinity determination are performed at a small number of strategically selected points, and information on both parameters is complemented with orthophoto and satellite image analysis. Both for small and large extensions, soil thickness is determined by performing ERT using multi-frequency EMP equipment, which together with the type of crop allows determining the effective rooting depth. In any case, the ρa, moisture and salinity information are integrated into the Ryjov theoretical model using the PetroWin program to calculate soil physical properties essential to determine the LPS. As an example of a small agricultural soil extension, an area of 6 ha composed of five plots, located in the municipality of San Felipe Gto. was evaluated and an effective soil depth of 0.6 m was determined. The physical properties fine content (30-70%) and porosity (15-45%) were determined from values of ρa (33-90 Ohm.m), moisture (5-50%) and salinity (<0.7 g-L-¹). LPS showed a modal value of 8 to 9 cm, requiring a total irrigation volume of 5,313 m³ for field capacity. Similar results in large extensions validated the robustness of this technology at different scales. The proposed methodology is presented as an efficient and effective tool for the determination of physical properties and irrigation parameters of crops, thus promoting a more sustainable use of irrigation water."