por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Un estudio multiinstitucional dirigido por científicos de la Universidad de Illinois y el Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas (ASC) concluyó que, aunque la humedad del suelo varía significativamente tanto dentro de un solo campo como de un campo a otro debido a las diferentes propiedades del suelo y diferentes prácticas de manejo, la distribución relativa de la humedad del suelo El promedio del campo permanece constante a lo largo del tiempo dentro de cada campo.
Sus resultados fueron publicados el 26 de abril en el Vadose Zone Journal .
Durante tres años, el equipo utilizó mediciones de sensores y una campaña de alta densidad para revelar que las áreas más secas siguen siendo las más secas y las áreas más húmedas siguen siendo las más húmedas. El estudio también dedujo este hallazgo: se podrían realizar estimaciones confiables de la humedad del suelo de alta resolución integrando sensores remotos ópticos y de microondas activos y modelado, en lugar de depender de mediciones en el campo.
«Nuestro objetivo final era mejorar nuestra comprensión de la variabilidad de la humedad del suelo», dijo el investigador principal Bin Peng, científico del ASC y profesor asistente en el Departamento de Ciencias de los Cultivos. «Queríamos comprender los factores que controlan esas variabilidades y cómo esas variabilidades pueden reflejarse en los datos de detección remota por satélite».
«Los actuales productos de humedad del suelo basados en satélites son demasiado gruesos para cumplir con los requisitos de las aplicaciones agrícolas», señaló Yi Yang, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en ecohidrología computacional.
«Descubrimos que el patrón espacial de la variabilidad de la humedad del suelo no cambia a lo largo de la temporada. En otras palabras, las áreas más secas tienden a permanecer más secas y las áreas más húmedas tienden a permanecer más húmedas. Podemos utilizar este conocimiento para estimar el patrón de la variabilidad espacial de la humedad del suelo. humedad del suelo y luego estimar los productos de humedad del suelo de alta resolución».
El equipo de investigación también incluyó a Kaiyu Guan, director fundador de ASC y profesor del departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales; Ming Pan, hidrólogo senior del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California-San Diego; Trenton Franz, profesor de hidrogeofísica de la Universidad de Nebraska-Lincoln; Michael Cosh, investigador del Laboratorio de Hidrología y Teledetección del Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y Carl Bernachhi, científico principal del ASC en el USDA y profesor del Departamento de Ciencias de Cultivos y Biología Vegetal.
El equipo realizó campañas de campo en tres campos de 85 acres y estableció estaciones de campo continuas en otros 30 campos entre 2021 y 2023.
«La mayoría de nuestros esfuerzos fueron mejorar nuestra comprensión de la variabilidad de la humedad del suelo utilizando datos de experimentos de campo, y también nos estamos esforzando por probar si nuestra comprensión mejorada puede ser realmente útil para la recuperación mediante sensores remotos», dijo Yang.
Señaló que realizar mediciones periódicas sobre el terreno es demasiado caro, requiere mucha mano de obra y no es escalable.
«Podemos obtener el patrón relativo seco-húmedo dentro de un campo de cultivo mediante sensores ópticos remotos», dijo Peng.
«Por lo tanto, no es necesario ir al campo y replicar la recopilación de datos. Nuestro experimento confirmó que debido a que el patrón relativo es estable, una vez que se obtienen dos o tres imágenes de sensores ópticos satelitales para confirmar el patrón más húmedo y más seco, puede llenar el vacío temporal. Esto abre un nuevo camino para la recuperación de sensores remotos de alta resolución».
Peng dijo que el estudio proporciona una hoja de ruta para estudiar la variabilidad de la humedad del suelo en tierras de cultivo, que hasta este momento carecían de capacidades de medición y detección remota confiables. Esa vía combina datos de teledetección óptica con bandas espectrales infrarrojas de onda corta, teledetección activa por microondas y modelado.
Los datos de humedad del suelo de alta resolución serán valiosos para el agricultor para un riego más preciso. También podría usarse para comprender las emisiones de gases de efecto invernadero o la intensidad de carbono de la producción agrícola, que están estrechamente relacionadas con las condiciones del oxígeno y el agua del suelo, ya que afectan directamente las reacciones bioquímicas y las actividades microbianas.
«Debemos aprovechar el conocimiento descubierto aquí para desarrollar un producto de humedad del suelo de alta resolución», dijo Guan.
«Preparamos nuestra hoja de ruta para mapear la humedad del suelo de alta resolución en tierras de cultivo utilizando sensores remotos satelitales de múltiples fuentes y datos de modelado. El primer flujo de información proporciona la variabilidad de la humedad del suelo dentro del campo, y luego el segundo flujo proporciona los cambios temporales absolutos de la humedad del suelo . Luego podemos integrarlos con el modelado para mapear cada campo en el Medio Oeste o incluso en todo el mundo».
Más información: Yi Yang et al, Variabilidad de la humedad del suelo dentro del campo y estructuras espaciales invariantes en el tiempo de campos agrícolas en el Medio Oeste de EE. UU., Vadose Zone Journal (2024). DOI: 10.1002/vzj2.20337
