Unidad 4_Monitoreo y Muestreo

7/26/2019 Unidad 4_Monitoreo y Muestreo

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Ing. Agr. ALEJANDRO O´[email protected]

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA



•

MONITOREO Y MUESTREO

• Monitoreo de rendimiento y elaboración de cartografía.

• Mapas de rendimiento como indicadores de muestreo de suelo.

•

Sistemas de muestreo. Técnicas avanzadas.• Determinación de zonas de manejo.



1) Identificar La Variabilidad•Mapas de rendimiento•Imágenes Satelitales•Fotografía Aérea Común e Infrarroja•Mapas de Índice Verde•Mapas de Conductividad Eléctrica

2) Caracterización Ambiental – Entender la variabilidad• Diagnósticos de Fertilidad: Muestreo Dirigido de Suelos•Cartas de suelo•Mapas de Conductividad Eléctrica•Mapas Topográficos o altimetrías•Mapeo de profundidad de napas y/o tosca.

3) Ajuste de dosis por ambientes.•Programas o software de fertilización.•Información técnica .•Experiencia Zonal•Ensayos

4) - Aplicación diferencial de insumos o dosis variableImplementación

•Fertilización Variable•Densidad de siembra variable•Pulverizaciones diferenciales - Fungicidas•Ajuste de variedades (Soja)



Monitoreo de rendimiento y elaboración de cartografía.



Los monitores de rendimiento han sido diseñados con el objetivo de recolectar datos parasu posterior análisis.

Los datos almacenados por hectárea son alrededor de 600 puntos dependiendo de lafrecuencia con que son grabados los datos en la tarjeta.

La superficie que abarcan los puntos de rendimiento está compuesta por el ancho de laplataforma de la cosechadora y la distancia recorrida por la cosechadora en el tiempo quetarda en grabar un dato y otro.

Si el monitor de rendimiento de la cosechadora está conectado a un GPS esos datoscomponen un mapa de rendimiento.

Monitoreo de rendimiento y elaboración de cartografía.



Monitor de rendimiento: componentes básicos.



Monitor de rendimiento.



TARJETAS DE MEMORIA PARA ALMACENAR DATOS

Tarjetas SRAM: por lo general son de 1 MB de capacidad y

pueden almacenar 48 horas de datos, si el intervalo de registro escada 3 segundos. A las tarjetas SRAM las utilizan los monitores AgLeader 2000

Tarjetas ATA Flash: capacidad de 64 MB, las de mayortamaño poseen dificultades en su funcionamiento. Unatarjeta de 64 MB grabando datos cada 3 segundos puedealmacenar alrededor de 3.000 horas de

Nuevos Dispositivos:• Pendrives• Tarjetas SD



SOFTWARE DE AGRICULTURA DE PRECISIÓN

La cosecha con monitor de rendimiento no termina con el registro de datos en si misma, sino que unavez almacenados en la tarjeta, es de suma importancia poder observar los valores de rendimiento en

un mapa.

Para realizar esta última tarea existen varios programas que permiten “leer” el mapa de rendimiento,agrupados en dos tipos:

• Específicos: desarrollados por las mismas empresas que proveen los monitores, que en

general sólo leen los datos de su monitor.

• Generales: aquellos que permiten leer datos de varios tipos de monitores y poseen potentesherramientas de análisis.

Los programas específicos pueden ser clasificados en “abiertos” y “cerrados”, la diferencia entre estosdos subgrupos es la amplitud de programas que permiten acceder al mapa generado por el monitor.





CALIBRACIÓN DEL MONITOR DE RENDIMIENTO

Los datos necesarios para el cálculo del rendimiento son:

1. Flujo de grano por unidad de tiempo.

2. Humedad del grano.

3. Velocidad de avance de la cosechadora.

4. Ancho de corte del cabezal.

5. Señal GPS si se quiere obtener la geo-refenciación de los datos para hacer el mapa de

rendimiento.

Antes de comenzar a cosechar con el monitor, este se debe calibrar correctamente para que losdatos entregados y grabados sean precisos y confiables.La calibración comprende la selección de constantes y procedimientos para determinar coeficientesy convertir las señales eléctricas medidas en parámetros deseados.

Calibraciones previas a la cosecha:

• Calibración por vibración (hay que controlarla cada vez que se repare o modifique lamáquina pero básicamente es una vez por campaña).

• Calibración de distancia (cuando se cambia el rodado o bien cuando las condiciones de

piso de cosecha cambian bruscamente, pero por lo general es una vez en la campaña).



Calibraciones durante la cosecha:

• Calibración del sensor de altura del cabezal (cada vez que se cambia de cultivo).

• Calibración de humedad de grano. Se debe comparar la medida determinada por el monitor derendimiento con respecto a determinaciones de otro medidor externo de humedad cuyas medidashayan sido verificadas en su precisión. Se controla cuando varía mucho la humedad del grano.

• Calibración del peso del grano. Antes de realizar esta operación se debe realizar la calibración de

humedad.

El monitor se calibra sobre la base de pesos actuales que se le ingresan, estos se obtienen pesando unacierta cantidad de grano cosechado y se compara con una balanza precisa. Esta calibración se realiza paracada cultivo independientemente y debe repetirse cuando se note que la precisión haya excedido el 5% delerror comparado con las básculas.

Si todos estos pasos son realizados correctamente, se obtendrá un nivel de precisión del rendimientocorregido por humedad menor al 2%,

Se considera aceptable una precisión del monitor de hasta el 5%. Esta calibración debe realizarse cada vezque se cambia de cultivo, cuando el cultivo varía mucho en la humedad del grano (sale de lo normal, o estápor arriba del 20 a 25%).

CALIBRACIÓN DEL MONITOR DE RENDIMIENTO





Rinde – kg/ha

2° Fecha SiembraRinde: 5510 kg/ha

Manchón MalezasRinde: 3850 kg/ha

1° Fecha SiembraRinde: 4350 kg/ha

La Perla - Mapa de Rinde Maíz – Campaña 2011 / 2012Villa Mercedes – San Luis



Soja – Menor calidad de SemillaRinde: 1040kg/ha – 45.43 ha

Soja – Buena calidad SemillaRinde: 1490 kg/ha - 15.01 ha

La Perla - Mapa de Rinde Soja – Campaña 2011 / 2012Villa Mercedes – San Luis



Mapa de Velocidad de Trilla - MaízCampaña 2010 / 2011

Mapa de Humedad de Trilla - MaízCampaña 2010 / 2011



Mapa de Rinde MaízCampaña 2011 / 2012

Mapa de Extracción de PCampaña 2011 / 2012

35 kg/ha P equivalen a 175 kg/ha DAP10 kg/ha P equivalen a 50 kg/ha DAP



Rinde TN/Ha



R i n d e

k g / H a



RENDIMIENTOS POR SITIO

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

120.00

BAJO O LOMA 1/2 LOMA BAJO E

Q Q / H A

Testigo (Sin Urea) 90 kg/ha Urea 145 Kg/ha Urea 160 Kg/ha Urea

CURVAS DE RESPUESTA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

0 89 145 160

Dosis Urea kg/ha

R i n d e q q / h a

BAJO W LOMA 1/2 LOMA BAJO E



INTA Manfredi – 2001/2002. Mario Bragachini y colaboradores







UTILIDAD DE LOS MAPAS DE RENDIMIENTO PARA EVALUAR EFECTOSRESIDUALES EN LA FERTILIZACION DE CULTIVOS



Muestreo de Suelos y Factores Limitantes del Rendimiento.



Debido a la compleja combinación de suelos, atributos de terreno y prácticas de manejo presentes enlas chacras (lotes), es usual observar una alta variabilidad espacial en las propiedades de los suelos ypor lo tanto, de los rendimientos de los cultivos dentro de las mismas

Existen tres criterios básicos que deben cumplirse para justificar el manejo sitio-específico:

a) la existencia de importante variabilidad espacial en factores que influencian la productividad de loscultivos.

b) la identificación y cuantificación de las causas de la variabilidad de estos factores.c) el conocimiento científico-agronómico que permita utilizar la información recolectada para el logro

de un beneficio productivo, económico o ambiental.

Modelación e Interpolación Espacial:Además del conocimiento de la media y la desviación de una muestra poblacional, en agricultura deprecisión es crítico el conocimiento de la estructura y la correlación espacial de la poblaciónmuestreada. La geo-estadística es una rama de la estadística aplicada, que cuantifica la dependencia yestructura espacial de una variable dada y usa esa información para predecir valores de la variable en

sitios no muestreados.

Un sistema de manejo sitio-específico exitoso será aquel en el que los factores limitantes para unaóptima productividad y protección ambiental pueden ser identificados, caracterizados y manejados enlas zonas y momentos apropiados



Variabilidad:

1. Variabilidad espacial: expresa las diferencias de producción en un mismo campo, en unamisma campaña y cosecha.

2. Variabilidad temporal: expresa los cambios de producción en un mismo campo, en distintascampañas de cosecha.

La Variabilidad puede ser:

• Natural: topografía, tipos de suelo, napas.

• Inducida: fertilizantes, densidad de siembra, manejo anterior.

• Aleatoria: precipitaciones (lluvias, granizo)

Y nos interesa su:

•Magnitud.

•Superficie.

•Repetitividad.



Variabilidad típica encontrada en una serie de propiedades del suelo

El coeficiente de variación (CV) es un indicador de la variabilidad presente de una propiedad respecto a la media de la población muestreada. Nonos brinda ninguna información de la estructura espacial en la que esta se produce. En la última columna del Cuadro se presenta el rango en elque se produce la variabilidad descrita por el CV, lo que nos brinda una idea de la estructura espacial de la variación. Esta combinación de

variación por un lado y estructura de la misma es la que va a determinar las estrategias de muestro a seguir.



Tecnologías de Información:

La toma de decisiones en agricultura de precisión puede realizarse a partir de:

1. Bases de datos, registros mapeados - GIS• Mapas de Rendimiento.• Muestreo de Suelos.• Relevamientos Topográficos (Altimetrías).• Mapas de Electro-conductividad (Veris)•

Mapas de Napa Freática

2. Información en Tiempo Real: sensores.• Green Seeker• Weed Seeker• Weed It (http://www.weedit.com.au/)

La frecuencia del muestreo se puede producir en intervalos de meses o años, como, por ejemplo, en el caso decorrección de suelos, o bien, cuando la característica cambia rápidamente, puede ser interesante para el productormedir la variabilidad en tiempo real y proveer, instantáneamente, el insumo necesario, sin muestreo previo.



La variabilidad espacial de suelos y cultivos en las chacras puede ser cuantificada o estimada a través devarias metodologías.

•

Métodos de Medición Discretos: Ej: muestreo de suelos y plantas en grillas.

• Métodos de Medición Continuos: Ej: monitores de rendimiento, sensores de conductividadeléctrica del suelo.

• Métodos de Medición Remotos: Ej: imágenes satelitales.

METODOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES DE INTERÉS



SISTEMAS DE MUESTREO DISCRETOS

La evaluación del estado de los suelos o cultivos en las chacras se ha basado históricamente en la toma demuestras compuestas colectadas al azar y en la cuantificación de las condiciones promedio de la chacra,sin importar el lugar de donde esas muestras fueron recolectadas.

Un programa de agricultura de precisión pensado para trabajar sobre la variabilidad existente dentro decada lote exige otro tipo de muestreo.

La variabilidad presente en una chacra puede agruparse en tres tipos básicos: micro, meso y macrovariabilidad.

Micro y Meso Variabilidad: ocurren en un rango de distancias que van de unos pocos centímetros

(ej. aplicación de fertilizantes en bandas) a unos pocos metros (pequeñas zonas erosionadas,aplicaciones desuniformes de agroquímicos, etc.).Macro variabilidad: es causada por cambios mayores de suelos, que pueden deberse a cambiosnaturales del tipo de suelo o pueden ser el resultado de diferentes historias de manejo.

Cualquier diseño de muestreo de suelos o cultivos debería ser estructurado para que la influencia de lamicro y meso variabilidad en el resultado final (mapa) sea minimizada y la influencia de la macro

variabilidad maximizada.

Para la cuantificación de los patrones de variabilidad de una variable dentro de una chacra existenbásicamente dos aproximaciones:

1) Se asume el desconocimiento previo de la variabilidad de la chacra.2) Esquemas de muestreo alternativos que involucran el uso de información complementaria para

mejorar la calidad de la información obtenida.



Muestreo al azar simple: evita el sesgo o error sistemático, ya quetodos los puntos de una chacra tienen la misma probabilidad de sermuestreados.

Muestreo al azar estratificado es una variante del método anterior, enla que el área de relevamiento es dividida en celdas o zonas de formaregular o irregular, y los puntos de muestreo se eligen al azar en suinterior. Se minimizan, aunque no se eliminan, los problemas dedistribución de puntos en el área de relevamiento

Muestreo en grillas sistemático es el más difundido y se usapara evitar desbalances que se puedan dar en la distribuciónde los puntos de muestreo en la chacra y las dificultadesasociadas con la interpolación.

La mayor desventaja del muestreo sistemático es que lospuntos de muestreo pueden estar alineados con patrones de

variación de suelos o trazados de manejo que varíansistemáticamente. Para evitar este sesgo se plantea laalternativa de subdividir las celdas y realizar muestreosaleatorios dentro de las mismas.


Muestreo al Azar

Muestreo en Grilla



Muestreo sistemático estratificado desalineado: se utiliza para reducir elsesgo introducido por el muestreo sistemático mediante la reducción del

alineamiento de los puntos de muestreo en las filas y columnas


Muestreo por juzgamiento: usado cuando el objetivo del muestreo es evaluar suelos o plantas en lugaresdonde se sospecha o percibe, a juicio del evaluador, algún problema o limitante. Para evaluarproblemáticas puntuales.

Muestreo adaptativo: aplicado en estudios en los que se evalúan propiedades de los suelos o eventosbiológicos que tienden a distribuirse en clusters: manchones de malezas, etc.

El mapeo de la variabilidad espacial de las propiedades de los suelos y el estado de los cultivosmediante las metodologías de puntos comentadas hasta acá, incluye generalmente tres pasos:muestreo, interpolación y mapeo.

El diseño del patrón de muestreo y la densidad de muestreo afectan el resultado de losprocedimientos matemáticos utilizados para estimar los valores de las variables en los puntos no

muestreados resultantes del proceso de interpolación.



Muestreo dirigido en zonas: aparece como una alternativa al muestreo en puntos, a losefectos de reducir trabajo, tiempo y costos. La idea consiste en la división de la chacra en áreasmás pequeñas, tantas como sean requeridas, basadas en los patrones de variación presentes

en la misma, a los efectos de muestrear esas zonas individualmente.

El mayor desafío para la aplicación de esta técnica consiste en el desarrollo de metodologíasque permitan combinar las diferentes capas de información para producir zonas que seanapropiadas a los objetivos del muestreo.

Para contestar las preguntas: ¿cuántas muestras tomar? y ¿qué diseño utilizar? incluyen:

1. Información del coeficiente de variación y correlación espacial de la variable a muestrear.2. Información complementaria del sitio.3. Número de zonas de manejo esperadas.4. Posibilidades de varios diseños de muestreo.5. Tiempo, trabajo y dinero disponible.




Mapas de rendimiento como indicadores de muestreo de suelo.



Es importante tener presente que la comparación de mapas de rendimiento de diferentes zafras no escorrecta, ya que un valor de rendimiento que puede ser considerado “alto” en una zafra puede ser “bajo”

en otra de mayor potencial productivo.

Se debe trabajar con los valores de los desvíos de rendimiento con respecto al valor promedio de la chacraen cada zafra, lo que se suele llamar mapas de rendimiento “normalizados”. En los mapas normalizados sereformulan los mapas de rendimiento llevándolos a un índice relativo con respecto al promedio del lote(Índice 100% es el promedio).

Lo que se obtiene es un mapa que expresa las variaciones porcentuales del rendimiento con respecto al

promedio. De esta manera todos los mapas de diferentes años con distinto rendimiento promedio y dedistintos cultivos están en valores comparables pudiéndose promediar entre sí.

MAPAS DE RENDIMIENTO COMO INDICADORES DE MUESTREO DE SUELOS

Los mapas de rendimiento son la mejor herramienta para la delineación de zonas de manejo o ladelineación de zonas donde muestrear los diferentes factores que afectan la producción, ya que el

rendimiento del cultivo es el mejor indicador de la productividad del suelo en las distintas áreas deun lote.

DON ANSELMO – LOTE 16 A



Mapa de Rinde – Soja 13/14Rinde Promedio: 2990 kg/ha

2140 KG/HA

4020 KG/HA

Mapa de Rinde – Maíz 08/09Rinde Promedio: 6990 kg/ha

8700 KG/HA

4630 KG/HA






Mapa de Rinde – Maíz 08/09Rinde Promedio: 6990 kg/ha



Mapa de Rinde – Maíz 08/09 + Modelo Digital de TerrenoRinde Promedio: 6990 kg/ha

Rinde TN/HA



MUESTREO DIRIGIDO POR AMBIENTES



MUESTREO DIRIGIDO POR AMBIENTES







Lo que ocultan los datos promedio por lote:



Soja – 2700 Kg/ha

Soja – 4900 Kg/ha

Canal

Establecimiento: El Carmen – Lote 10Soja 10/11S j 04/05T i 04 Maíz 08/09



Soja 10/11Rinde Promedio: 3611 kg/ha

Maíz 11/12Rinde Promedio: 9236 kg/ha Muestreo de Suelo

Materia OrgánicaMuestreo de Suelo

Fósforo (P1)

Soja 04/05Rinde Promedio: 3881 kg/ha

Trigo 04Rinde Promedio: 4638 kg/ha

Maíz 08/09Rinde Promedio: 10560 kg/ha



Uso de Técnicas Avanzadas de Muestreo.

USO DE TÉCNICAS AVANZADAS DE MUESTREO – CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA






El Pequeño – C.E. Superficial

El Pequeño – C.E. Sub- superficial







Los suelos con arcilla (partículas pequeñas) conducen mas la

electricidad que las partículas más grandes como ser arena ylimo.









Determinación de Zonas de Manejo.



MODELO DIGITAL DE TERRENO + VECTORES DE ESCURRIMIENTOMAPAS DE RINDE

4.6 Tn/ha12.7 Tn/ha

3.2 Tn/ha11.8 Tn/ha Rinde – Tn/ha

MAPAS DE NAPA

MAPAS DE AMBIENTES

Ambientes



CAMPO LOTE AMBIENTE SUPERFICIE CULTIVO 10-11RINDE MEDIO

Kg/haINDICE

PRODUCTIVIDAD

Las Marías 7 Alto Potencial 7.482 Maíz 11100 133%Las Marías 7 Medio Potencial 7.012 Maíz 8318 100%Las Marías 7 Bajo Potencial 7.551 Maíz 4880 59%

CAMPO LOTE AMBIENTE PROF MUESTREO MOT % PH CE US/CMFOSFORO

PPM ARENA

%LIMO

% ARCILLA

%

Las Marías 7 Bajo Potencial 0 - 20 cm 1.86 6.15 85 28.00 67 20 13

Las Marías 7 Medio Potencial 0 - 20 cm 2.27 6.10 82 23.00 59 22 19

Las Marías 7 Alto Potencial 0 - 20 cm 2.55 6.10 110 19.56 52 28 20

Rinde: 4.6 Tn/haRinde: 12.7 Tn/haRinde: 3.2 Tn/ha

Rinde: 11.8 Tn/ha

á l



Concarán – Foto Digital



Concarán – Indice Verde (NDVI) - Soja

Menor Vigor= 0

Mayor Vigor=1

REFERENCIAS



Concarán –Mitad Sur - Zonas de Muestreo - Soja

Zona de Muestreo 1Ambiente: Alto PotencialUbicación: 32° 30’ 22.3775’’

65° 09’ 33.6214’’

Zona de Muestreo 2Ambiente: Medio PotencialUbicación: 32° 30’ 24.9603’’

65° 09’ 33.7860’’

Zona de Muestreo 3Ambiente: Bajo PotencialUbicación: 32° 30’ 28.9972’’

65° 09’ 18.6252’’

Bajo Potencial

Alto Potencial

REFERENCIAS



Concarán –Mitad Sur – Fotos sector Alto Potencial

Zona de Muestreo 1Ambiente: Alto PotencialUbicación: 32° 30’ 22.3775’’

65° 09’ 33.6214’’

Fecha Fotografías: 14/02/2012



Zona de Muestreo 3Ambiente: Bajo PotencialUbicación: 32° 30’ 28.9972’’

65° 09’ 18.6252’’

Fecha Fotografías: 14/02/2012

Concarán –Mitad Sur - Fotos Sector Bajo Potencial





RANGOS DE BANDA III SEGÚN CULTIVOS

Trigo: 0.7 a 1.7 m - Soja: 1.2 a 2.2 m - Maíz: 1.4 a 2.4 m

Esteban G. Jobbágy y Marcelo D. Nosetto - Grupo de Estudios Ambientales - IMASL-CONICET & Departamento de Agronomía - FICES-Universidad Nacional de San Luis.



Don Alfonso – Lote 1Mapa de Ambientes 2010

ProfundidadMetros

Ambientes



Don Alfonso – Lote 1Mapa de Rinde - Maíz 2010/2011

Don Alfonso – Lote 1Mapa de Ambientes 2010

Rinde Maiz – Kg/ha

Rinde Promedio Maíz: 11565 Kg/ha

Rinde Promedio Maíz: 9692 kg/ha

Rinde Promedio Maíz: 4584 Kg/ha

Ambientes



Soja 10-11



Prescripción – MAP kg/haMapa de Ambientes

FERTILIZACIÓN

Fertilizante a utilizar

Superfosfato

simple Contenido P2O5 20.0 % Dosis MAPAMBIENTES

KgsP2O5

Kg/haFerti

Sup -Has KG Ferti Total

Kg/haFerti

KG FertiTotal

AP1 52.1 260.4 8.3 2164.2 130.2 1082.10AP2 69.9 349.6 10.9 3821.1 174.8 1910.57BP1 14.3 71.6 4.6 328.0 35.8 163.98BP2 48.3 241.7 5.8 1411.7 120.9 705.86BP3 21.4 107.2 6.4 686.0 53.6 342.99MP 69.5 347.3 21.0 7290.3 173.7 3645.13

TOTALES 57.1 15701.3 7850.63





TECNOLOGÍAS DE A.P. QUE UTILIZA

Fuente: USO, ADOPCIÓN Y LIMITACIONES DE LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN EN ARGENTINARed Agricultura de Precisión - INTA Paraná – Melchiori, R.J.M.; Albarenque, S. M.; Kemerer A.C.

UTILIZA AP?



ALTO COSTO DE LA TECNOLOGÍA

ESCASA CAPACITACIÓN DE PROFESIONALES

ESCASA CAPACITACIÓN DE OPERARIOS DE MAQUINARIA

ESCASOS CURSOS DE CAPACITACIÓN DISPONIBLES

FALTA DE ESPACIALIZ. PARA USO DE HERRAMIENTAS

ALTO COSTO DE LOS SERVICIOS DE AP A CONTRATAR

BENEFICIO ECONÓMICO Y AGRON. NO DEMOSTRADO

FALTA DE FUENTES DE FINANCIAMIENTO

POCAS EMPRESAS DE SERVICIOS DE AP

RAZONES POR LAS QUE NO SE UTILIZA A.P.




PROBLEMAS QUE SURGEN POR EL USO DE A.P.




MUCHAS GRACIASIng. Agr. Alejandro O’Donnell

[email protected]

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