Una nueva herramienta de observación satelital mejora el estudio del espacio agrícola

Hasta ahora, los científicos contaban con dos medios de observación diferentes: sensores llamados “de campo amplio” (TERRA-MODIS o SPOT-VEGETATION), que permiten la observación cotidiana del conjunto del planeta pero con una resolución kilométrica, generalmente muy superior al tamaño de una parcela agrícola, o sensores de resolución espacial decamétrica (SPOT, Landsat, ASTER), que tan sólo permiten una o dos observaciones al mes.

Desde 2004, el satélite taiwanés llamado FORMOSTAT-2 reúne las ventajas de dos modos de observación sin permitir sin embargo una cobertura exhaustiva de los continentes. Este satélite permite observar todos los días pequeñas regiones de aproximadamente 500 km² con una resolución espacial del orden de 8 metros.

Las investigaciones efectuadas en el Centre d’études spatiales de la biosphère de Toulouse (Francia) por un equipo del IRD a partir de imágenes captadas por FORMOSAT-2, permitieron estudiar dos regiones donde los agricultores recurren mucho a la irrigación: la planicie de Tensift situada en el centro de Marruecos, cerca de Marrakech, y el Valle del Yaqui en el Estado de Sonora, al Noroeste de México.

En estos dos territorios agrícolas, se practican cultivos de riego de cereales, de árboles frutales y de legumbres, en varios miles de kilómetros cuadrados, con recursos hídricos limitados procedentes principalmente de las precipitaciones que se registran en las montañas circundantes: la cadena del Alto Atlas marroquí, en la planicie del Tensift, y la Sierra Madre Occidental para el Valle del Yaqui.

Distribuir el agua de manera equitativa

Sin embargo, el clima en estas regiones es árido: se registran anualmente en promedio 200 mm de lluvia en tanto que la demanda hídrica es 7 veces más elevada (evapotranspiración potencial de la cobertura vegetal del orden de 1.500 mm/año). Es indispensable distribuir el agua de la manera más equitativa posible, en función de los requerimientos de los diferentes tipos de cultivos que componen el paisaje agrícola.

Los trabajos realizados por el IRD en estas dos regiones revelan el potencial de la técnica de imágenes de alta resolución espacial y temporal. Con la colaboración del CNES, fue posible obtener series de imágenes con el satélite FORMOSAT-2, a un ritmo de una toma de imagen cada 5 días, de noviembre a mayo del año siguiente (a lo largo de un mismo ciclo agrícola).

En primer lugar, la explotación de estos datos satelitales permitió restituir el uso del suelo (rotación y sucesiones de cultivos) con un excelente grado de discriminación de los diferentes tipos de cultivos. Contar con varias observaciones autoriza asimismo un seguimiento muy puntual de la cobertura vegetal en el tiempo. Para lograrlo, los científicos miden la evolución de la reflectancia, es decir la proporción de luz reflejada por la superficie terrestre.

A partir de estas mediciones y de los índices de vegetación asociados, es posible determinar variables que describen el estado del sistema suelo-planta, como la tasa de recubrimiento del suelo por la vegetación o el índice de superficie foliar: un índice de vegetación bajo, inferior a 0.15, corresponde a un suelo desnudo, mientras que un índice elevado, superior a 0.70, caracteriza un cultivo que está a punto de alcanzar la maduración.

Esta descripción detallada y prácticamente continua de la cobertura vegetal permite mejorar la evaluación de los rendimientos y la modelación de las transferencias hídricas entre el suelo, la vegetación y la atmósfera. Los estudios realizados en las parcelas de trigo de Marruecos revelaron que la evapotranspiración de la cobertura vegetal, factor principal de pérdida de agua, puede ser evaluada con un margen de error de entre 10 y 20%.

Además, los rendimientos de biomasa vegetal y de granos pueden ser estimados con una precisión del orden de 25% a escala de la parcela. Por último, esta técnica de observación permite el seguimiento de las operaciones (siembra, labranza, irrigación, cosecha…) que se suceden a lo largo de un ciclo agrícola.

Es posible prever una rápida reorientación de la irrigación hacia las parcelas que tienen mayores requerimientos poniendo el conjunto de estas informaciones a disposición de los centros locales encargados del manejo agro-ambiental, pero también optimizando las recomendaciones hechas a los agricultores para mejorar sus prácticas de cultivo.

Los datos de la FAO

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), 2.500 km3 de agua dulce son destinados cada año a la producción agrícola, es decir, el 70% del recurso hídrico consumido en un año por el conjunto de la población mundial.

En tanto que dicha población continúa incrementándose a un ritmo sostenido, la optimización del uso de los recursos de agua y el incremento de la producción agrícola son necesarios ante la perspectiva de alimentar a 8.000 millones de seres humanos en 2030.

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Referencias bibliográficas:

Duchemin B., Hagolle O., Mougenot B., Simonneaux V., Benhadj I., Hadria R. et al. “Agrometeorological study of semi-arid areas: an experiment for analysing the potential of FORMOSAT-2 time series of images in the Marrakech plain”. International Journal of Remote Sensing, in press.

Duchemin B., Maisongrande P., Boulet G., Benhadj I. “A simple algorithm for yield estimates: Evaluation for semi-arid irrigated winter wheat monitored with green leaf area index”. Environmental Modelling and Software, 2008, 23, 7: 876-892

Simonneaux V., Duchemin B., Helson D., Er-Raki S., Olioso A., Chehbouni A.G. “The use of high-resolution image time series for crop classification and evapotranspiration estimation over an irrigated area in central Morocco”. International Journal of Remote Sensing, 2007, 29: 1 (95-116).