EL PAPER DE LA GESTIÓ DE L’AIGUA EN L’AGRICULTURA DE … · 2019. 12. 2. · EL PAPER DE LA...

EL PAPER DE LA GESTIÓ DE L’AIGUA EN

L’AGRICULTURA DE PRECISIÓ

3ª Jornada en BIOECONOMIA

Bioeconomia i Innovació Tecnològica

(Barcelona, 21/11/2019)

Dr. Joan Girona

IRTA, Programa Ús Eficient de l’Aigua a l’Agricultura Parc Científic i Tecnològic Agroalimentari de Lleida

Parc de Gardeny, Edifici Fruitcentre, E-25003, Lleida

www.irta.cat

Lleida, novembre, 2019.

1

3ª Jornada en BIOECONOMIA:

Bioecomia i Innovació Tecnològica

©JGirona/IRTA(2019)



El paper de la gestió de l’aigua en

l’agricultura de precisió

Dr. Joan GironaInvestigador Programa Ús Eficient de l’Aigua en AgriculturaIRTA


2








3







Agricultura de precisió

Definició:http://www.grap.udl.cat/en/presentation/pa_definitions.html

• Pierce et al. (1994)

• Robert, Rust & Larson. (1994)

• Robert et al. (1994)

• Stafford, John V (1996)

• Johansen (1996)

• Kitchen (1996)

• The National Research Council (1997)

• Pierce & Sadler (1997)

• Lowenberg-DeBoer, J., & Swinton, S. M. (1997)

• Olson, Kent (1998)

• Pierce & Nowak (1999)

• McBratney & Taylor (2000)

• Robert, P. C. (2000)

• Whelan & McBratney (2000)

• McBratney & Whelan (2001)

• Plant, R.E. (2001)

• US Code, House of Representatives (2002)

• Dobermann et al. (2004)

• McBratney, Whelan, Ancev & Bouma (2005)

• Taylor & Whelan (?)

• Srinivasan (2006)

• Whelan (2007)

• Khosla (2008)

• Adamchuk & Gebbers (2010)

• University of Sidney, Precision Agriculture Laboratory (2012 (last update))

• Wikipedia – English (2012)

• Fountas, S., Aggelopoulou, K., & Gemtos, T. A (2016)


http://www.grap.udl.cat/en/presentation/pa_definitions.html

4


Definició:

Agricultura de precisió és la l’estratègia productiva i de

gestió dels recursos orientada a obtenir, de forma uniforme

en tota la parcel·la, el màxim valor possible de l’indicador

productiu escollit.



Qui pot fer agricultura de precisió:

La meva avia feia alguna cosa semblant a agricultura de

precisió........


5



Les tomaqueres de la meva avia.

• El reg

• La collita

• El lligar les canyes

• L’adob

• El netejar l’herba

• El sulfatar


6


Requeriments:

• Coneixement de la variabilitat espacial i capacitat de gestió



Altres que ho fam com la meva avia.


7


I aquests ?.



I aquests ?.


8


I aquests ?.



I aquests ?.


9


I aquests ?.



I aquests ?.


10


Requeriments:


• Coneixements molt específics dels requeriments del cultiu



I aquests ?.


11


Aigua i Agricultura de Precisió

Punts Clau

• El paper de l’aigua a la planta

• La variabilitat espacial

• Aigua i disponibilitat d’aliments

• Gestió de l’aigua en una agricultura de precisió

• Consideracions finals.

BCN, 21/11/2019


Bioeconomia i Innovació

Tecnològica


12


Punts Clau






BCN, 21/11/2019



Tecnològica


Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE

El camí de l’aigua a la planta


13

Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE


L’aigua productivament útil és

la que absorbeixen les arrels


Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE



la que absorbeixen les arrels


14

Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE



la que absorbeixen les arrels i

transpira la planta

Transpiració


Absorció

Reg + PlujaEscolament

Percolació

E




transpira la planta

Transpiració


15

El cicle de l’aigua


Absorció

Reg + PlujaEscolament

Percolació

E




transpira la planta

Transpiració

El reg no gasta aigua, la utilitza


16

H2OCO2

Producción de Biomasa = f (Agua Transpirada)

El paper de l’aigua en la producció d’aliments

FOTOSÍNTESIS


0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Evapotranspiració (mm)

Pro

du

cció

(tm

/ha)

blat de moro

(Hanks, 1983)

Panís

Evapotranspiració (mm)

Pro

du

cció

(tm

/ha)

El paper de l’aigua en la producció d’aliments


17

AMETLLER



Sense Aigua no hi ha Aliments


18


Requeriments:



• Coneixements de com funciona el sistema aigua-planta en el nostre conreu.



Punts Clau






BCN, 21/11/2019



Tecnològica


19

To enhance water productivity: ‘more crop per drop’

To use RS technologies to estimate the cropwater consumption (actual ET) both spatiallyand temporally

(J.Bellvert, 2019, IRTA)


Low HighNDVI (J.Bellvert, 2019, IRTA)


20

5 de JulioYhmd

- 0.65

-1.17

( Equips IRTA i QuantaLab CSIC )


5 de JulioYhmd

- 0.65

-1.17

( Equips IRTA i QuantaLab CSIC )


21

PARCEL·LA EXPERIMENTAL AMETLLER


PARCEL·LA EXPERIMENTAL AMETLLER

Simulació variabilitat espacial Parcel·les Comercials)


22

17 de juliol de 2018


CREIXEMENT vs ESTAT HÍDRIC

(Girona et al., 2018)


23


Producció Potencial : 2800 kg/ha (20230 kg/parcel·la)



Producció Real : 2350 kg/ha (16979 kg/parcel·la)



24




5.5 €/kg ……. -20% Benefici Brut (Abans Impostos) (-17.883 €, finca 7.2 ha)








25


Requeriments:




• Sistemes per evaluar la variabilidad espacial



Punts Clau






BCN, 21/11/2019



Tecnològica


26

Població Mundial 1950-2050

7.63 mM

9.77 mM

2.70 mM

2.14 mM

D 28%



54.8%

68.4%


https://www.un.org/en/




27


54.8%

68.4%

86.6 %



0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

2003 2050-G1 2050-G0

GlobalFoodDeman

d(Gkacl/dia)

+28%

+88%

GLOBAL FOOD DEMAND

Fonts: Pailard, S., Treyer, S., Dorin, B. (eds.), 2011. Agrimonde: scenarios and challanges for feeding the world in 2050. Quae, Versailles, 296 p.

FIG. 3




28


WORLD DEMAND FOR IRRIGATION WATER (for food)

Fonts: Freibauer, A, Mathijs, E., Brinori, G., Damianova, Z., Faroult, E., Girona, J., O’Brien, L., Treyer, S.,Sustainable food consumption and

production in a resource-constrained world. EU Commission, Standing Commitee on Agricultural Research, Brussels

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Actual(2000) 2050-G1 2050-G0

Worlddem

andforirriga

onwater(K

m3 )

+56%

+128%

FIG. 4


El Canvi Climàtic

Increment de Temperatures entre 2,2 y 5,1 ºC

Baixada de les prescipitacions entre un 4 i un 27%

Increment dels events extraordinaris (Sequeres i Inundacions)


29

Auto Suficiència Alimentaria(Food Self- Sufficieny)


El Canvi Climàtic


30

El Canvi Climàtic

El concepte de Autosuficiència Alimentaria no és un rebuigal comerç internacional, sinó una porta per promocionaroportunitats i per incrementar la Seguretat Alimentària.


Requeriments d’aigua

Requeriments d’aigua associats als aliments:

Al dia

(1 persona)

3.500 litres

(3,5 m3)


31



1 Sistella d’avellanes

120litres





32







33



(1 família)

Al dia

(1 persona)

3.500 litres(3,5 m3)

5.110.000 litres

(5.110,0 m3)

14.000 litres

(14,0 m3)

A l’any



• Quina quantitat d’aliments podem produir amb l’aigua que

pot emmagatzemar aquest estadi?

• Quantes famílies per any podem alimentar amb

l’aigua d’aquest estadi?

247 famílies/any


34


• Quants estadis plens d’aigua com aquest es necessiten per

produir els aliments que demanda la societat catalana?

7591 estadis/any


L’aigua és un recurs limitat a Catalunya.

Dades provinents del ACA, SMC, CHE, IRTA (informe Aigua, CERES)

Aportacions

(hm 3 /any) (hm 3 /any) (%) (%)

Precipitació Mitjana 22,000

Aportacions rius entrants (Ebre i Cinca) 8,000

Usos Regulats Consumtius 2,965 10%

Regadius 2,075 7% 70%

Urbana 564 2% 19%

Industrial 267 1% 9%

Ramadera 59 0% 2%

Evapotranspiració Ambiental 10,950 37%

Cabals actuals dels Rius 15,045 50%

Altres 1,040 3%

Usos

Evapotranspiració Ambiental

37%

Cabals rius50%

Regs7%

Urbana 2%

Industrials1% Ramaderia

0%Altres

3%

Regs70%

Urbana 19%

Industrial9%

Ramadera2%

USOS DE L’AIGUA A CATALUNYA

USOS CONSUMPTIUS


35

• L’aigua és el recurs més determinant del potencial de producció

d’aliments a Catalunya (junt amb disponibilitat de sòl).

• Catalunya produeix un 40% de l’aliment que demanden seus els

habitants (% d'auto abastament)(Reguant, 2011) (b.econòmiques)

IDESCAT DARP Reg Pluja Total

(ha) (ha) (Hm 3 ) (mm) (Hm 3 )

Superficie Agrícola a Catalunya 1,125,268 1,125,268

Superficie de Terres Llaurades a Catalunya 767,632 843,594

Superficie de Secà a Catalunya 540,578 568,986 0 200 1,138

Superficie de Regadiu a Catalunya 227,054 274,608 2,100 110 2,402

Superficie Pastures Permanents a Catalunya 357,635 281,674 0 100 282

Totals ………………………………………………………………………… 3,822

Habitants de Catalunya 7,000,000 Autoabastament hídric a

Comsum d'aigua per habitant 3,600 l/persona i dia Catalunya per produir

Total demanda Aigua Aliments Cat 9,198 Hm 3 de demanda Aliments 41.55%

FONT INFORMACIÓ AIGUA DISPONIBLE AGRICULTURA

CONCEPTES

IDESCAT DARP Reg Pluja Total

(ha) (ha) (Hm 3 ) (mm) (Hm 3 )

Superficie Agrícola a Catalunya 1,125,268 1,125,268

Superficie de Terres Llaurades a Catalunya 767,632 843,594

Superficie de Secà a Catalunya 540,578 568,986 0 200 1,138

Superficie de Regadiu a Catalunya 227,054 274,608 2,100 110 2,402

Superficie Pastures Permanents a Catalunya 357,635 281,674 0 100 282

Totals ………………………………………………………………………… 3,822

Habitants de Catalunya 7,000,000 Autoabastament hídric a

Comsum d'aigua per habitant 3,600 l/persona i dia Catalunya per produir

Total demanda Aigua Aliments Cat 9,198 Hm 3 de demanda Aliments 41.55%

FONT INFORMACIÓ AIGUA DISPONIBLE AGRICULTURA

CONCEPTES



• Quants estadis plens d’aigua com aquest es necessiten per

produir els aliments que demanda la societat catalana?

7591 estadis/any

3154 estadis/any

4437 estadis/any


36


Requeriments:





• Amb capacitat per produir aliments suficients i de qualitat per la societat (en

un mont canviant)


AIGUA I SOSTENIBILITAT

Lleida, 16/11/2018

41% d'autosuficiència

alimentaria a Catalunya


37

41% d'autosuficiència

alimentaria a Catalunya


• Ser més eficient amb els recursos

• Reduir el rebuig d’aliments

• Canviar la dieta


39

EFICIÈNCIA


0 10 20 30 40 50 60

Tradicional

L. MIG Tecn

L. Tecn (2)

L. Molt Tecn

L. Tecn (1)

L. MIG Tecn

69 litres

31 litres

38 litres

38 litres

Localizat

42 litres

44 litres

63 litres

Exemple de millora de l'eficiència en l´ús de l’aigua

Valors referents a l’aigua utilitzada per produir una poma d’uns 200 g. (aigua de reg + aigua de pluja) (Rufat et al., 2002; Girona et al., 2012)

L. NO Tecn


40


Punts Clau






BCN, 21/11/2019



Tecnològica


Aplicació en camp

Sistemes per teledetecció


41

Aplicació en camp



Mètode de control, integrant sensors, meteorologia i autòmates

(J.Casadesús, 2019, IRTA)


42

IRRINTEGRAL . RTI2018-099949-R-C21

Gestión y control automatizado del riego a partir de la integración demúltiples fuentes de datos en cultivos hortofrutícolas



IRRIX

Plataforma de Control i Automatització del Reg

Sistema pioner en la programacióautomatitzada del reg a través del paradigma d’Internet of Things

Validat científicament

Casadesus, J., Mata, M., Marsal, J., & Girona, J. 2012. A general algorithm for automated scheduling of drip irrigation in tree crops. Computers and Electronics in Agriculture, 83, 11–20; https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.01.005

Millán, S., Casadesús, J., Campillo, C., Moñino, M.J., Prieto, M.H. 2019. Using soil moisture sensors for automated irrigation scheduling in a plum crop. Water, 11(10), 2061; https://doi.org/10.3390/w11102061

Domínguez-Niño, J.M., Oliver-Manera, J., Girona, J., Casadesús, J. 2019. Differential irrigation scheduling by an automated algorithm of water balance tuned by capacitance-type soil moisture sensors. Agricultural Water Management (in press).



https://doi.org/10.3390/w11102061

43

Aplicació en camp



Què ens aporta la Teledetecció?

Identificar les propietats biofísiques de la vegetació (algunes de les quals NO es poden detectar

visualment) espacialment i en una freqüència elevada. (J.Bellvert, 2019, IRTA)


44

Fotogrametría

- Fotogrametria amb imatges d’alta resolució

Paràmetres estructurals de l’arbre



Fotogrametría

- Fotogrametria amb imatges d’alta resolució

Paràmetres estructurals de l’arbre

ÀREA COPA ARBREALÇADA NDVI



45

www.esa-sen4et.org

SENTINELS FOR EVAPOTRANSPIRATION

2019: Accés lliure a mapes de ET, Transpiració + Evaporació i Estréshídric amb una freqüència setmanal i resolució de 20 m



Fussió d’imatges per obtenir una millorresolució de ET

Sentinel 2. Multispectral20 m / cada 5 dies

Sentinel 3. Tèrmic1 Km / diari

Estimació ET20 m / diari



46




Requeriments:





• Amb capacitat per produir aliments suficients i de qualitat per la societat (en

un mont canviant)

• Un sistema de gestió precís, real i “on-line : on-time”


47


Punts Clau






BCN, 21/11/2019


Sense Aigua no hi ha Aliments

i sense una gestió eficient de l’aigua no

hi ha aigua per produir aliments


48






Aquesta presentació i tots el seus continguts estan protegits per la legislació vigent en propietat

industrial i intel·lectual. És por això que es prohibeix expressament la seva reproducció, copia,

modificació o transformació sense la autorització expressa de l’IRTA.


EL PAPER DE LA GESTIÓ DE L’AIGUA EN L’AGRICULTURA DE … · 2019. 12. 2. · EL PAPER DE LA...

Documents

Transcript of EL PAPER DE LA GESTIÓ DE L’AIGUA EN L’AGRICULTURA DE … · 2019. 12. 2. · EL PAPER DE LA...