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.

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

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)

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........

Les tomaqueres de la meva avia.

• El reg

• La collita

• El lligar les canyes

• L’adob

• El netejar l’herba

• El sulfatar

Requeriments:

• Coneixement de la variabilitat espacial i capacitat de gestió

Altres que ho fam com la meva avia.

I aquests ?.

Requeriments:

• Coneixements molt específics dels requeriments del cultiu

I aquests ?.

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

Punts Clau

BCN, 21/11/2019

Tecnològica

Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE

El camí de l’aigua a la planta

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

Escolament

Percolació

Absorció

Reg + PlujaE

la que absorbeixen les arrels i

transpira la planta

Transpiració

Absorció

Reg + PlujaEscolament

Percolació

transpira la planta

Transpiració

El cicle de l’aigua

Absorció

Reg + PlujaEscolament

Percolació

transpira la planta

Transpiració

El reg no gasta aigua, la utilitza

H2OCO2

Producción de Biomasa = f (Agua Transpirada)

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

FOTOSÍNTESIS

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Evapotranspiració (mm)

blat de moro

(Hanks, 1983)

Panís

Evapotranspiració (mm)

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

AMETLLER

Sense Aigua no hi ha Aliments

Requeriments:

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

Punts Clau

BCN, 21/11/2019

Tecnològica

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)

5 de JulioYhmd

- 0.65

( Equips IRTA i QuantaLab CSIC )

5 de JulioYhmd

- 0.65

( Equips IRTA i QuantaLab CSIC )

PARCEL·LA EXPERIMENTAL AMETLLER

Simulació variabilitat espacial Parcel·les Comercials)

17 de juliol de 2018

CREIXEMENT vs ESTAT HÍDRIC

(Girona et al., 2018)

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

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

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

Requeriments:

• Sistemes per evaluar la variabilidad espacial

Punts Clau

BCN, 21/11/2019

Tecnològica

Població Mundial 1950-2050

7.63 mM

9.77 mM

2.70 mM

2.14 mM

86.6 %

2003 2050-G1 2050-G0

GlobalFoodDeman

d(Gkacl/dia)

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

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

Actual(2000) 2050-G1 2050-G0

Worlddem

andforirriga

onwater(K

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)

Auto Suficiència Alimentaria(Food Self- Sufficieny)

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)

1 Sistella d’avellanes

120litres

(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

• 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%

Evapotranspiració Ambiental

Cabals rius50%

Regs7%

Urbana 2%

Industrials1% Ramaderia

0%Altres

Regs70%

Urbana 19%

Industrial9%

Ramadera2%

USOS DE L’AIGUA A CATALUNYA

USOS CONSUMPTIUS

• 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

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

41% d'autosuficiència

alimentaria a Catalunya

• Ser més eficient amb els recursos

• Reduir el rebuig d’aliments

• Canviar la dieta

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

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

Punts Clau

BCN, 21/11/2019

Tecnològica

Aplicació en camp

Sistemes per teledetecció

Aplicació en camp

Mètode de control, integrant sensors, meteorologia i autòmates

(J.Casadesús, 2019, IRTA)

IRRINTEGRAL . RTI2018-099949-R-C21

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

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).

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)

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

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

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”

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

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

ecoturismo en el marco de la bioeconomia

elogi de l’aigua

les possibilitats d’internet aplicades a l’agricultura...

bioeconomia argentina 2015 los recursos naturales y el

3. bioeconomia y metabolismo_2012

impacto de las tecnologÍas microbiolÓgicas sobre la...

libro de bioeconomia pesquera

nutraceuticos bioeconomia

bioeconomia pesquera fao

revista iberoamericana de bioeconomia y cambio climático...

l’aigua - rovira i virgili university · l’aigua a...

revista iberoamericana de bioeconomia y cambio climático

bioeconomia 4 6-13

revista iberoamericana de bioeconomia y cambio climático...

l’agricultura, la ramaderia i la pesca

l’aigua un recurs escÀs · l’aigua (dipòsits) i les...

iica - bioeconomia

llegendes i estadÍstiques sobre l’agricultura i el mÓn...

l’agricultura intensiva: una prÀctica a plantejar

l’aigua 2 b