Influencia de la variabilidad espacial de las propiedades del suelo sobre el rendimiento de alfalfa (Medicago sativa L.) bajo riego. Una aproximación utilizando herramientas de teledetección y agricultura de precisión

Abstract

En la zona de riego de 25 de mayo (La Pampa), los suelos presentan escaso desarrollo, lo cual está condicionado por las condiciones áridas del clima de la zona. Los suelos ubicados en la zona bajo riego, poseen origen aluvial lo cual ha dado lugar a una importante heterogeneidad espacial edáfica en la región, lo que se traduce en variabilidad en la producción de los cultivos dentro de los lotes. Por lo anterior, el objetivo de esta Tesis fue describir y estudiar la variabilidad espacial y temporal de la producción del cultivo de alfalfa bajo riego por pivotes, y su relación con las principales propiedades de los suelos, a partir del uso de herramientas de teledetección y sistemas de información geográfica (SIG). Las variables edáficas analizadas mostraron gran heterogeneidad espacial. La textura, el pH, la CE y la ubicación relativa en el paisaje presentaron mayor heterogeneidad. Por el contrario, aquellas variables edáficas asociadas a la fertilidad, tales como los contenidos de N, P y de MO presentaron menor variación. La variabilidad edáfica registrada se vio reflejada en la producción/rendimiento del cultivo de alfalfa. Conforme al periodo analizado, se identificaron dos categorías productivas del cultivo de alfalfa, sitios de alta y baja producción, siendo el punto de inflexión entre dichas categorías de 2000 kg MS/ha por corte. Otras variables asociadas al cultivo también mostraron diferencias, lo que permitió también establecer dos categorías de altura, cobertura vegetal e índice de área foliar. Los sitios de baja producción mostraron correlación negativa con la CE, el Na intercambiable y el AU en los 90 cm del perfil. Estos sitios están ubicados a mayores alturas relativas del paisaje. Por el contrario, los sitios de alta producción se encuentran en las zonas de menor altura relativa del paisaje. Estos mostraron correlación positiva con el contenido de arcilla+limo y negativa con el de arena y la CE en los primeros 30 cm del perfil. El análisis espacial mediante la utilización de los índices permitió corroborar la diferenciación espacial en la productividad de la biomasa del cultivo de alfalfa. La producción estuvo altamente relacionada con los índices espectrales NDVI, EVI y SAVI (R2= 0,54; 0,57 y 0,58; respectivamente). Por lo tanto, todos los índices espectrales estudiados poseen el potencial para delimitar zonas de manejo, ya que tienen elevado poder predictor para identificar zonas con distinta calidad de suelo y, por ende, de diferente productividad, siendo una metodología propicia para el manejo del cultivo de alfalfa mediante un sistema más eficiente de aplicación espacio-temporal de agua y nutrientes. Esta Tesis es el primer avance en el desarrollo de zonas de manejo para el cultivo de alfalfa bajo riego en ambientes de diferente potencial productivo a nivel de lote, siendo importante el uso de indicadores fáciles de obtener como los índices espectrales y con alto poder predictivo de las diferencias productivas. A partir de este estudio, se abren nuevas perspectivas para otros trabajos que permitan la delimitación de ambientes en función de otras variables edáficas e índices espectrales.

In the irrigation zone of La Pampa, soils are weakly developed, which is conditioned by the climatic arid conditions of the area. The soils located in this area have alluvial origin, which has led to significant spatial heterogeneity in the region, which, in turn, is reflected in variability of crop production. For this reason, the principal aim of this Thesis was to describe and study the spatial and temporal variability of alfalfa crop production, and the relationship between its forage production and main edaphic properties by using remote sensing tools and geographic information systems (GIS). The edaphic properties analyzed showed great spatial heterogeneity. The texture, pH, EC (electrical conductivity) and the relative location in the landscape showed greater heterogeneity. In contrast, those edaphic variables associated with fertility, such as the contents of N (nitrogen), P (phosphorus) and OM (organic matter) presented less variation. The edaphic variability is detected in the forage production of the lucerne pasture. According to the period analyzed, two productive zones were identified: sites of high and low forage production. The inflection point between these two categories was 2000 kg DM/ha for cut. Other variables associated with the crop also showed differences, which allowed to establish two categories of height, vegetation cover and leaf area index. The low production sites showed a negative correlation with the EC, Na exchangeable and the UW in the 90 cm of the profile. These sites are located at high altitudes relative to landscape. In contrast, high production sites are found in low-altitude areas. These areas showed a positive correlation with clay + silt content and a negative correlation with sand and EC, in the first 30 cm of the profile. It was shown that it is possible to estimate the variability of lucerne pasture through spectral indices. Production was highly related to NDVI, EVI and SAVI (R2 = 0.54; 0.57 and 0.58; respectively). Therefore, all the spectral index here studied have the potential to delimit management areas, since they have high predictive power to identify areas with different soil quality and, therefore, different productivity. This results in a favorable methodology for crop management of alfalfa through a more efficient system of spatial-temporal application of water and nutrients. This study represents the first advance in the development of management zones for lucerne pastures under irrigation in environments with different productive potential at the paddock level. It highlights the importance of using easy-to-measure indicators such as spectral indices and with high predictive power of productive differences. Results here obtained bring new perspectives for future studies that allow the delimitation of zones based on other edaphic properties and spectral indices.