Imagen térmica y sensores de termopares para estimar el índice de estrés hídrico del cultivo de arroz bajo riego por goteo

Abstract

RESUMEN El incremento de la evapotranspiración debido al calentamiento global del planeta hace que la permanencia en el tiempo del cultivo de arroz se vea amenazada por la alta demanda de agua que implica su producción. Por ello, este estudio tiene como objetivo estimar el índice de estrés hídrico foliar (Crop Water Stress Index-CWSI) a partir del procesamiento de imágenes térmicas obtenidas por sensores remotos, como herramienta para pasar de una escala de planta (dosel) a una mayor escala. La investigación se realizó en La Molina, Perú, en el periodo de otoño-invierno del 2017 (febrero-agosto), en el cultivo de arroz variedad IR 43 bajo riego por goteo. Se colectó información de la temperatura del dosel medida con una cámara térmica FLIR ajustada con información de termopares, y se correlacionó con información de humedad volumétrica del suelo medida con sensores FDR. El CWSI se obtuvo a partir de la temperatura foliar ajustada a las condiciones atmosféricas, la temperatura seca que representa la mínima transpiración (estomas cerrados) y la temperatura húmeda que representa la máxima transpiración (estomas totalmente abiertos). En la fase reproductiva y de maduración del cultivo se determinó que la temperatura húmeda fue de 15,2 ºC y 15,4 ºC y la temperatura seca de 33,7 ºC y 36 ºC, respectivamente. Finalmente se obtuvo una correlación significativa de Pearson de-0,522 entre el CWSI y la humedad volumétrica del suelo, para un nivel de significancia del 5%, a 0,3 m de profundidad del suelo. Se recomienda monitorear variables fisiológicas del cultivo para viabilizar el uso del CWSI e implementar calendarios de riego óptimos y, por lo tanto, una reducción en el consumo del agua. Palabras clave: arroz, estrés hídrico, imágenes térmicas, termopares, riego por goteo. ABSTRACT Given the high demand for water, the increase in evapotranspiration as a result of global warming of the planet threatens the sustainability of rice cultivation. This study aimed to estimate the foliar water stress index (Crop Water Stress Index-CWSI) from processing of thermal images obtained by remote sensors, as a tool for transiting from a plant scale (canopy) to a larger scale. The study was conducted at La Molina, Peru during the autumn-winter period (February-August, 2017) of cultivation of International Rice 43 variety under drip irrigation. Information regarding temperature of canopy was obtained using a FLIR thermal camera adjusted with information from thermocouples and correlated with volumetric soil moisture information measured with frequency domain reflectometry sensors. The CWSI was obtained from the foliar temperature adjusted to atmospheric conditions, such that dry temperature represents minimum transpiration (stomata closed) and wet temperature represents maximum transpiration (fully open stomata). In the reproductive and maturation phase of the crop, it was recorded that humid temperature was 15.2 ºC and 15.4 ºC and dry temperature was 33.7 ºC and 36 ºC, respectively. A significant Pearson correlation coefficient of −0.522 was obtained between CWSI and volumetric soil moisture at a significance level of 5% at 0.3 m of soil depth. It is therefore recommended that CWSI should be utilised during the monitoring of crop physiological variables. In addition, more optimal irrigation schedule and reduction in water consumption should be implemented.