respuesta de mezclas de gramÍneas c4 y c3 frente a...

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS MEDIOAMBIENTALMENTE MÁS

SOSTENIBLES PARA NATURACIÓN URBANA MEDIANTE EL EMPLEO DE MEZCLAS DE GRAMÍNEAS C3 Y C4 EN LA

FORMACIÓN DE PRADERAS CESPITOSAS.

José Marín1, Pedro V.Mauri2, Lorena Parra3, Sandra Sendra3,4, Jaime Lloret3, Alberto Masaguer1 1 Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Calle Ramiro de Maeztu, 7, 28040 Madrid. [email protected] 2 IMIDRA. Finca “El Encín” A-2, Km 38,2. 28800 Alcalá de Henares (Madrid). [email protected] 3 Instituto de Investigación para la Gestión Integrada de Zonas Costeras (IGIC), Universidad Politécnica de Valencia, Calle Paraninfo, n-1, 46730, Gandía, Valencia. [email protected] 4 Departamento de Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones, Universidad de Granada, Periodista Daniel Saucedo Aranda S/N C.P. 18071 (Granada) Granada. [email protected]

Conagrónomos 2018 15 - 18 de octubre de 2018.

Córdoba.

mailto:[email protected]





Córdoba.

0. Resumen ¿Cúal es el impacto pretendido, la contribución aportada?

1. Introducción ¿Por qué es importante y qué objetivos se pretenden cubrir?

2. Materiales y Métodos ¿Cómo se ha planteado para poder ser reproducido y continuado?

3. Resultados y Discusión ¿Qué información obtenida resulta novedosa más allá del estado del arte?

4. Conclusiones ¿Cuánto se ha conseguido aprender y qué propósitos a origen se han cubierto?

55. Futuras investigaciones ¿Quién da continuidad al contenido y líneas de trabajo planteadas en el proyecto?

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS MEDIOAMBIENTALMENTE MÁS SOSTENIBLES PARA NATURACIÓN URBANA

MEDIANTE EL EMPLEO DE MEZCLAS DE GRAMÍNEAS C3 Y C4 EN LA FORMACIÓN DE PRADERAS CESPITOSAS

Plantear el estudio de alternativas viables y nuevas posibilidades en naturación urbana

mediante el uso de mezclas de especies distintas de gramíneas, a las tradicionalmente

empleadas para la formación de praderas, en la zona centro peninsular y mediante el

empleo de nuevas tecnologías para la gestión de recursos y su mantenimiento.

Resumen IMPACTO

¿Cúal es el impacto pretendido, la contribución aportada? C

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Resumen ¿Cúal es el impacto pretendido, la contribución aportada? C

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róno

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8 15

- 18

de

octu

bre

de 2

018.

C

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ba. Mejora de la

SOSTENIBILIDAD

en

Naturación Urbana.

CONTRIBUCIÓN

Gestión Recursos

Reducción Agua de Riego

Especies con menor necesidad

hídrica

Uso de la monitorización y las nuevas tecnologías

CÉSPEDES (praderas públicas / privadas)

Parques, medianas, rotondas, polígonos, jardines, residencial, comunitaria,…

% Elevado de Superficies



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.

Actualmente el 100% de las praderas de césped

en la zona a estudio se siembran con especies C3 tipo Lolium, Festuca y Poa. En su cultivo no se contemplan las

nuevas tecnologías como se hace en agricultura

Son grandes las extensiones que los

céspedes ocupan en las ciudades. Sólo en

la ciudad de Madrid es del orden de

1,5 millones de m²

Es demostrado que el empleo de especies C4 tipo Cynodon, Zoysia, Paspalum, Buchloe,

Pennisetum significa un ahorro en agua de riego que puede

variar de un 20% a más de un 40% anual

Es conocido que el uso de la monitorización y el

empleo de sensores y drones permite ejercer un mayor y mejor control del cultivo y las cosechas,

en praderas se pueden valorar necesidades de riego,

de siegas, enfermedades, abonados, etc.

Introducción ¿Por qué es importante y qué objetivos se pretenden cubrir?



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. Introducción ¿Por qué es importante y qué objetivos se pretenden cubrir?

Puede ser viable en usos no deportivos el empleo de nuevas mezclas para césped que mantienen en las épocas de uso igual caracterización que las comúnmente empleadas y permiten un ahorro en agua a la vez que el ejercer sobre las praderas un mayor control en la gestión de los recursos necesarios en su conservación para una mayor sostenibilidad.

OB

JE

TI

VO

S 1

2

3

COMPARAR EL ASPECTO Y CALIDAD QUE PRESENTAN LAS MEZCLAS Y SU DISTINTO COMPORTAMIENTO FRENTE AL ESTRÉS HÍDRICO.

DIFERENCIAR EL ESTADO DEL CULTIVO DE LAS MEZCLAS DE CÉSPED Y SU DISTINTO COMPORTAMIENTO FRENTE AL ESTRÉS HÍDRICO.

PLANTEAR Y VALORAR EL MEJOR MANEJO DE PRADERAS URBANAS MEDIANTE LA MONITORIZACIÓN Y USO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS



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. Introducción

CÉSPED CALIDAD PRADERA

CLASIFICACIÓN PRADERA

NECESIDADES PRADERA

ELECCIÓN PRADERA

Clima Suelo Agua

Uso/Fines Desarrollo

Mtmo.

- Clima Templado, C3 Fijan C por Calvin-Benson + agua y - temperaturas

* Ray grass, Poas, Agrostis, Festucas

- Clima Subtropical o Mediterraneo árido, C4

Fijan C por Hatch-Slack - agua y + temperaturas

* Gramas, Kikuyu, Paspalum, Zoysia, Buchloe

Uniformidad Densidad Color Textura Crecimiento

Tolerancias a: Sequía / Frio Encharcamiento Sombra Salinidad Desgaste Enfermedades Insectos

- Nutricionales Macro (N-P-K) Micros (S, Ca, Mg) Otros (Fe,Mn,Bo,Cu,Zn)

- Físicas

SUELO- Profundidad / Textura Permeabilidad * pH / M.O. / ce / CIC / C-N … AGUA – Dotación / Calidad * pH /ce /SAR / RSC /…

- Mantenimiento Siegas, Escarificados, Pinchados, Recebos, Tratamientos, etc.

TIPO PRADERA

Césped Deportivo Césped Ornamental Césped Rústico

+ Calidad

Mantenimiento Resistencias

Familia Poaceae (+7500 especies)

"Resisten siegas y pisoteo, forman tapiz continuo"



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. Materiales y Métodos ¿Cómo se ha planteado para poder

ser reproducido y continuado?

ENSAYO DE CAMPO Lugar representativo

edafoclimatológicamente Finca El Encín (IMIDRA)

Alcalá de Henares



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Preparación del Ensayo (Marzo 2016)

Growing Establecimiento

(Junio 2016)

Instalación del riego

Replanteo y Parcelación

Siembra

Preparación semillas / material



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PROTOCOLO DE

TRABAJO DEL

ENSAYO

Basado en

Objetivos

En Relación con la Calidad de la Pradera (Objetivo 1) Muestreos con Imágenes cenitales Muestreos de medida de NDVI

En Relación con el Comportamiento del cultivo (Objetivo 2) Muestreos de Peso fresco/seco Muestreos de medida de alturas

• Todos los muestreos se realizan en el mismo momento / día • Se cuenta con datos desde julio de 2016 a noviembre de 2017

Parcela de cesped

Pantalla táctill

Receptáculo estanco que almacena el módulo

Arduino

Sensores de color TCS 230

Ruedas para facilitar el movimiento sobre el

cesped

Sensor enconder óptico para el control de la velocidad de

avance

En Relación con el empleo de nueva tecnología (Objetivo 3) Monitorización y análisis mediante software de tratamiento de imágenes Interrelación de datos obtenidos con el estado de desarrollo del césped



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.Análisis en función de datos considerados sobre las variables, fechas, ETP´s y mezclas ensayadas

.Valoración de la significación en medias registradas sobre variables analizadas: Pesos, Alturas, NDVI

.Comparación de todas las mezclas ensayadas entre si y frente a la Testigo en cada ETP y entre ETP´s

.Realizan sobre medias en 5 fechas de muestreos en periodo de mayor actividad, de marzo a octubre

Software SPSSV.23

ANOVA de un factor Test de Tukey

(nivel de significación P ˂ 0,05)

Variaciones Significativas

Desviación Estándar

Tratamiento

Estadístico

de los datos



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. Resultados y Discusión ¿ Qué información obtenida resulta

novedosa más allá del estado del arte?

Software ArcMap y Statgraphics - Histogramas con matrices RGB Interrelación valores de brillo con número de pixeles de fotografía Dendogramas por análisis conglomerados- Similitudes entre mezclas

OBJETIVO 1



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OBJETIVO 1 Toma de valor del Índice Vegetación Diferencia Normalizada(NVDI) Valora intensidad de reflexión en bandas del espectro electromagnético Relaciona grado de estrés, estado salud y fitosanitario existente



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novedosa más allá del estado del arte? OBJETIVO 2

.Siegas en cada parcela (mezcla ensayada en 3 repeticiones y3 ETPs)

.Pesaje de muestreos en fresco y tras secado en estufa 48 horas a 60ºC

.Control de humedad en tejidos y de formación de materia seca.



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OBJETIVO 2 .Medida de altura sobre cada especie de la mezcla en cada parcela .Comportamiento de las mezclas frente la testigo y en sus combinaciones .Control del potencial desarrollo y de capacidad de recuperación



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OBJETIVO 3 .Automatización con sistemas de monitoreo y nuevas tecnologías .Toma de fotografías e obtención de componentes RGB de la imagen .Identificación del nº de pixeles de la imagen y relación con la cobertura

.Valoración del estado de las praderas y control en toma de datos

.Obtención del componente RGB de la imagen y parámetros de cultivo

.Relación matemática (ecuación) entre valor brillo y peso restos de siega

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0 32 64 96 128 160 192 224 256

Núm

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es (%

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Valor normalizado de brillo

ETP1-R1 ETP1-R2 ETP1-R3

ETP2-R1 ETP2-R2 ETP2-R3

ETP3-R2

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0.55

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16.5 17.5 18.5 19.5 20.5 21.5 22.5

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Peso (g)



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ALGORITMO DEL CONTROL

MODELO DE SISTEMA PROPUESTO

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO



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. Conclusiones ¿Cuánto se ha conseguido aprender y

qué propósitos a origen se han cubierto?

• Hay mezclas con el índice de calidad NDVI más alto que la mezcla Testigo en momentos de mayor actividad y en situaciones de menor satisfacción hídrica (C. dactylon + P. bulbosa)

• Se registran valores de cobertura mayores en situación de ETP2 (75%) que en ETP1 (100%), en combinaciones diferentes a la Testigo y meses de mayor actividad (Zoysia + V. myuros , B. distachyon + C. dactylon).

• Sólo es en meses de primavera cuando la mezcla Testigo genera mayores pesos recogidos en restos de siega que el resto de combinaciones, siendo incluso los volúmenes generados por otras mezclas más uniformes a lo largo del año y mayor esta característica con menor riego administrado (C. dactylon + P. bulbosa)

• Las alturas que alcanzan las combinaciones son función del riego administrado, sobre todo en las C4, con más desarrollo en meses de verano que la testigo y mayor ésta diferencia en menores condiciones de riego (la combinación de C. dactylon y P. bulbosa es la que mayores valores alcanza, en las C3 es la V. myuros de mayor desarrollo que B. distachyon y en las C4 el C. dactylon mayor que Zoysia y Buchloe).

Se pueden proponer alternativas de césped para naturación urbana con relación a su comportamiento, mediante el empleo de especies C4 combinadas con autóctonas C3, pudiendo emplear mezclas de Cynodon o Zoysia con Brachypodium o Vulpia, con las limitaciones consabidas de pardeamiento en época invernal, pero significando a cambio un ahorro claro en agua de riego.

Se valora la viabilidad de empleo de especies distintas a las tradicionalmente empleadas para céspedes en jardinería ornamental que permitan mantener una cubierta de césped sobre el terreno ahorrando agua de riego.



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. Conclusiones ¿Cuánto se ha conseguido aprender y

qué propósitos a origen se han cubierto?

• Quedan demostradas correlaciones en el estudio de histogramas obtenidos mediante fotografías y valores de calidad de cultivo como uniformidad y cobertura, pudiendo así pautar o valorar distintas acciones a realizar para un correcto mantenimiento (abonados, tratamientos, siegas, labores, etc.).

• Se comprueba la posibilidad de establecer relación entre el peso generado por un césped y el Valor Normalizado de Brillo (VBN) a partir de su imagen . Esto nos permite automatizar para gestionar mejor praderas urbanas estimando la producción de residuos tras una siega pudiendo también ser criterio para ajustes del riego.

• Se ha diseñado un modelo sencillo para la toma de datos que permite la obtención de los valores normalizados de brillo (VNB) de las bandas RGB de los histogramas de imágenes de céspedes, de forma que se puedan monitorizar junto con otros parámetros como la humedad del suelo para poder valorar praderas.

• Se ha plasmado la posibilidad de implementar esta tecnología en vehículos de transporte o maquinaría de conservación como segadoras, también en drones que, en función de superficies y tipología de praderas, podrá ofrecer mayores ventajas de uso y agilidad en el conocimiento del estado o necesidades de mantenimiento.

Se puede decir que mediante empleo de las nuevas tecnologías y la monitorización se permite

valorar comportamientos de cultivo como cobertura y aspecto, estado fitosanitario y correcto desarrollo, someter a análisis parámetros de cultivo permitiendo analizar la idoneidad del mantenimiento, o no, de cara a una mayor sostenibilidad en naturación urbana.

Se valora la viabilidad del uso de nuevas tecnologías para reconocimiento e identificación de parámetros de cultivo en praderas que signifique un ahorro en medios y permita disponer de un uso más sostenible de recursos existentes para el mantenimiento de praderas.



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. Futuras investigaciones ¿Quién da continuidad al contenido y

a las líneas de trabajo planteadas?

En primera fase, se continuará trabajando en la finca de experimentación de El Encín (Alcalá de Henares) perteneciente al IMIDRA, en donde se han realizado los ensayos, manteniendo el proyecto y la distribución de mezclas diseñadas para poder llevar a cabo esta tesis, con idea de seguir muestreando en las parcelas e ir ampliando las superficies de ensayo con las combinaciones de mayor interés.

LÍ

NE

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D

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TR

AB

AJ

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1

2

3

COMPLEMENTAR EL ANÁLISIS DE IMÁGENES MEDIANTE SENSORES PARA A PARTIR DE CONDICIONANTES EDAFOCLIMATOLÓGICOS VALORAR ESTADO DEL CÉSPED Y LAS NECESIDADES REALES DE MANTENIMIENTO.

RECONOCIMIENTOS DE POSIBLES ENFERMEDADES, CARENCIAS, PLAGAS O ESTADOS QUE REQUIERAN ATENCIÓN. TRABAJAR CON PATRONES DE IDENTIFICACIÓN DE ALTERACIONES Y VALORACIÓN DE UMBRAL DE DAÑO.

ENSAYAR CON DISTINTAS ESPECIES Y PORCENTAJES EN MEZCLA DE GRAMINEAS CESPITOSAS C3 Y C4 PARA ALCANZAR UNA COMBINACIÓN DE BAJAS NECESIDADES EN MANTENIMIENTO, MENOR REQUERIMIENTO HÍDRICO Y MEJOR HOMOGENEIDAD EN COLOR DURANTE TODO EL AÑO

4 AVANZAR EN MECANISMOS Y MEDIOS PARA LA MONITORIZACIÓN DE VARIABLES Y PROCESOS. IMPLEMENTAR SOBRE MAQUINARIAS DE MANTENIMIENTO, DRONES, SISTEMAS DE CONTROL Y SEGUIMIENTOS.



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. MUCHAS GRACIAS 0. Resumen ¿Cúal es el impacto pretendido, la contribución aportada?

1. Introducción ¿Por qué es importante y qué objetivos se pretenden cubrir?

2. Materiales y Métodos ¿Cómo se ha planteado para poder ser reproducido y continuado?

3. Resultados y Discusión ¿Qué información obtenida resulta novedosa más allá del estado del arte?

4. Conclusiones ¿Cuánto se ha conseguido aprender y qué propósitos a origen se han cubierto?

55. Futuras investigaciones ¿Quién da continuidad al contenido y líneas de trabajo planteadas en el proyecto?




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respuesta de mezclas de gramÍneas c4 y c3 frente a...

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