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Utilización de Imágenes Multiespectrales para la Recomendación de Fertilización Nitrogenada en Maíz
 
Introducción

Existen numerosas bibliografías que evalúan diferentes algoritmos para la toma de decisión en la fertilización nitrogenada pero pocos resultados que sirvan para una decisión rápida y eficaz con posibilidad de aplicarse en grandes extensiones y con dosis variable, es por esto que el objetivo principal de este trabajo es utilizar herramientas ya en adopción de fácil adquisición y de bajo costo para la recomendación de fertilización nitrogenada en Maíz. La metodología consiste en evaluar la reflectancia del canopeo como indicador de los requerimientos de fertilización nitrogenada del cultivo de Maíz y el algoritmo OSU para la estimación de nitrógeno necesario en estado avanzado del cultivo.La Universidad de Oklahoma (EEUU) elaboró este algoritmo de recomendación de fertilización nitrogenada basado en el sensor GreenSeeker (NTech Industries, Inc., CA, EE.UU.). En Argentina dicho algoritmo fue calibrado por Melchiori et al., (2006) para el cultivo de trigo y maíz, permitiendo generar una herramienta de diagnóstico y recomendación de la refertilización nitrogenada en dichos cultivos. En sus investigaciones, Melchiori et al. (2006), Raun et al. (2002) y Martin et al. (2007) realizaron una evaluación de refertilización nitrogenada en base a la utilización del sensor remoto GreenSeeker. Las experiencias combinan dosis preestablecidas de nitrógeno y dosis arrojadas a través del algoritmo OSU. En este ensayo en lugar de información del Green Seeker se utilizó el NDVI capturado mediante cámara multiespectral montado en una plataforma Dron. Existen estudios (Vélez et al., 2012) que visualiza una alta correlación entre el NDVI obtenido mediante Green Seeker y NDVI obtenido mediante cámara multiespectral. Además el ensayo se realizó en condiciones normales de campo es decir que se llevó a cabo con herramientas disponibles en el establecimiento y respetando las condiciones normales de trabajo para poder acercar el resultado a una situación normal y aplicable.

 
Resumen de resultados

El algoritmo permitió predecir satisfactoriamente la repuesta del maíz a la aplicación de nitrógeno en función del NDVI, ya que los datos manifestaron que la repuesta del NDVI a la fertilización se logró hasta los 60 kg de Nitrógeno a partir del cual no se visualizó respuesta a la dosis mayor. Pero el NDVI, no se correlaciono satisfactoriamente con rendimiento, ya que el rendimiento si respondió aún a la dosis más alta de Nitrógeno, esto arrojo como resultado el hecho de que no se logró predecir correctamente la repuesta mediante NDVI a la dosis más alta lo que se hubiera perdido en rendimiento unos 600 kg de grano de Maíz, por lo que es necesario realizar más experiencias y ajustar la metodología.

 
Materiales y Métodos

En el marco del Proyecto Nacional de Agricultura de Precisión se llevó a cabo durante la campaña 2014 2015 un ensayo en la inmediaciones de la Localidad de Laguna Larga, centro de la provincia de Córdoba. El ensayo consistía en dosis creciente de fertilización nitrogenada en dos momentos fenológicos, la primera franja de dosis creciente se llevó a cabo en la siembra y los tratamientos fueron N 0 = 0kg de Nitrógeno, N 20 = 20kg de Nitrógeno, N60 = 60kg de Nitrógeno y N100 = 100kg de Nitrógeno. Utilizando como fuente nitrogenada Urea.

Para la segunda fertilización, en el momento de la siembra se reservó una franja en donde se realizó una fertilización base a la siembra de 20 kg de N. A los 60 días cuando el cultivo se encontraba en estadio fenológico V7 se realizó la re fertilización, los tratamientos fueron N20+0 = 20 Kg a la siembra y 0 kg en V7, N20+ 40 = 20 kg a la siembra y 40kg en V7, N20+ 80 = 20 kg a la siembra 80kg en V7, el propósito de estas dosis fue que sumadas a la fertilización base se pueda evaluar la eficiencia en el uso del nitrógeno con la misma cantidad de nitrógeno pero aplicadas con dos técnicas de fertilización, la realizada en la siembra y la particionada con una fertilización base y una refertilización realizada en V7 basados en el estado del cultivo inferido mediante imágenes multiespectrales.

Diseño del ensayo.

Las dimensiones de las unidades experimentales se ajustaron al ancho de labor de la fertilizadora boleadora definiendo una franja de un ancho de 14mts x 600 mts de largo, cosechándose en cada franja una zona central de 8,32m (16 x 0,52) de ancho con monitor de rendimiento.

En el mismo momento de la re fertilización se relevó mediante cámara multiespectral y se obtuvo el NDVI necesario para utilizarlo en el algoritmo validado por INTA y La Universidad de Oklahoma (OSU) ya mencionado, lo que sirvió para la estimación de Nitrógeno necesario. De esta manera se obtienen datos para corroborar cual fue la dosis óptima a la siembra y cuál fue la dosis óptima en un estado más avanzado y compararla con la dosis recomendad por el algoritmo.

 
Cronograma de trabajo

  • La siembra se llevó a cabo el 10 de diciembre del 2014 en el mismo momento se realizó la fertilización al boleo utilizando UREA, el hibrido utilizado fue DK66-10VT3P.
  • La re fertilización se llevó a cabo el 12 de febrero del 2015 con fertilizadora al boleo y en el mismo momento se tomó la fotografía aérea multiespectral.
  • La cosecha se llevó a cabo el 24 de Junio del 2015.

 
Resultados

Con la imagen multiespectral a simple vista se puede identificar la franja testigo N0 en donde el NDVI se torna de color predominantemente rojo, una vez definidas las áreas y analizadas se puede observar de que hubo repuesta a la aplicación de Nitrógeno hasta los 60 kg de N. a partir de la cual en la dosis de 100 kg de N a la siembra no se visualiza diferencia.

Imagen Multiespectral, tomada el 12 de febrero del 2015 y diseño experimental.
 

Curva de Repuesta del NDVI a la Aplicación de Nitrógeno.

Una vez obtenida el NDVI de la franja a re fertilizar, es decir la franja que hasta el momento solo se le había aplicado 20 kg de nitrógeno a la siembra y el NDVI de la franja de referencia sin limitante de Nitrógeno (N60 y N100) y estimando el rendimiento máximo en 11 TN/ha se utiliza el algoritmo para calcular la dosis para la re fertilización. Tomando como referencia el NDVI de 60 kg/ha de 0.76 y como NDVI a fertilizar de 0.74 el algoritmo nos recomienda fertilizar con 30 kg de Nitrógeno para obtener el máximo rinde posible de 11 TN/ha.

En cuanto al rendimiento, hubo una correlación del 0.91 respecto al NDVI, y fueron similares tanto para la fertilización a la siembra como en la fertilización particionada. Pero a diferencia del estimado con el algoritmo el rendimiento máximo se obtuvo con una re fertilización de 80 kg de N/ha. En donde se obtuvo 10.83 TN/ha de grano de maíz. Lo cierto es que si bien en el NDVI no logro diferenciarse entre los tratamientos N60 y N100 en el rendimiento si se visualizó diferencias. Y una diferencia similar se observó en los tratamientos N20+40 y N20+80 

Curva de Repuesta del rendimiento a la aplicación de Nitrógeno en diferentes momentos Fenológicos.

 
Conclusiones

El algoritmo estimo correctamente la dosis de Nitrógeno en función del dato de NDVI que se utilizó para la estimación, ya que el acierto fue del 75% respecto a la dosis para alcanzar el máximo NDVI, el NDVI máximo se logró con 40 kg adicionales y el algoritmo estimo que para alcanzar ese NDVI era necesario 30 kg de N.

Si bien hubo una correlación elevada entre el NDVI y el Rendimiento obtenido, el NDVI no logro encontrar diferencia entre las dosis más altas, lo que si se vio en el rendimiento obtenido. Lo demuestra que hubo una saturación del índice y observando el rendimiento del cultivo lo limitaría en aproximadamente un 10% de su potencial en este ensayo a campo.

Posiblemente limitar al cultivo a lograr ese 10% de su potencial mayor respecto al NDVI propuesto por la fórmula OSU, podría causar una merma de calidad en cultivos que tienen que alcanzar un estándar base de comercialización en su contenido de proteína. Actualmente se están realizando ensayos con este mismo índice en cultivos de trigo para poder recomendar mejor la re fertilización logrando una mejor relación entre rendimiento y calidad.

Es necesario realizar la confrontación de los datos con otros algoritmos de predicción que permitan utilizar otras combinaciones de bandas y ver si el grado de sensibilidad ante el cambio de dosis es mayor que la manifestada por el NDVI. 

 
Bibliografía

MELCHIORI R.J.M., O.P. CAVIGLIA; N. FACCENDINI; A. BIANCHINI; W.R.. RAUN. 2006 Evaluación de refertilización nitrogenada basada en la utilización de un sensor óptico. INTA EEA Paraná. Actualización Técnica en maíz. Serie Extensión nº 41 p 33:36

MARTIN, K. L.; W.R. RAUN; K.W. FREEMAN; R.K. TEAL; K. DESTA; D.B. ARNALL; B. TUBAÑA; J.B. SOLIE; M.L. STONE. 2007. Expression of spatial variability in corn (Zea mays L.) as influenced by growth stage using optical sensor measurements. Oklahoma StateUniversity. Stillwater, Oklahoma. Agron J. 99:384- 389

RAUN W.R.; J.B. SOLIE; G.V. JOHNSON; M.L. STONE; R.W. MULLEN; K.W. FREEMAN; W.E. THOMASON; E.V. LUKINA 2002. Improving nitrogen use efficiency in cereal grain production with optical sensing and variable rate application Agron.J. 94:815-820

Vélez, J. P. 1; Melchiori, R.J.M. 2, Méndez, A. 1; Villaroel, D. 1, Scaramuzza, F. 2012. Fotografía aérea multiespectral para el diagnóstico de fertilización nitrogenada por sitio específico en maíz. In: 10mo Curso Internacional de Agricultura de Precisión y 5ta Expo de Máquinas Precisas, Córdoba-Argentina.

 

Autor: Ing. Agr. Juan Pablo Vélez - EEA INTA Manfredi.
Noviembre 2015
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