Validación de un modelo para la estimación del contenido de agua del suelo mediante espectroscopía en el infrarrojo cercano

El monitoreo del contenido de humedad en el suelo es especialmente importante, ya que proporciona información relevante para tomar decisiones acertadas, en cuanto a riego, fertirriego y manejo del estrés hídrico. Este trabajo tiene como objetivo validar un modelo de estimación del contenido de agua en el suelo, mediante espectroscopía de reflectancia difusa en el rango del infrarrojo cercano. Los suelos evaluados provienen de los municipios de Puerto Gaitán (Meta), Espinal (Tolima) y Mosquera (Cundinamarca). En los dos primeros se establecieron redes rígidas, para seleccionar los puntos de muestreo y empleando dos profundidades en cada caso (0-10 y 10-30; 0-10 y 10-25 cm, respectivamente). Para el tercero, se describieron 77 calicatas y se tomaron muestras a 0-10 y 10-35 cm de profundidad. Posteriormente, se evaluó el contenido de humedad considerando 0, 15 y 30 % de humedad. Los datos obtenidos se analizaron con estadística descriptiva. Se empleó la validación cruzada y externa para cada modelo y se obtuvo un modelo general, a partir de los datos de los tres sitios. Los modelos obtenidos para cada sitio de muestreo y el modelo general tienen buena capacidad predictiva. Según los resultados, se afirma que la espectroscopía de reflectancia difusa NIR es una excelente opción para determinar el contenido de agua en el suelo. De igual manera, a partir del análisis de componentes principales, se identificó una diferenciación entre contenidos de agua de los suelos estudiados.

Monitoring soil moisture content is especially important as it provides relevant information for making informed decisions regarding irrigation, fertigation, and water stress management. This study aims to validate a model for estimating soil water content using diffuse reflectance spectroscopy in the near-infrared range. The evaluated soils come from the municipalities of Puerto Gaitán (Meta), Espinal (Tolima), and Mosquera (Cundinamarca). In the first two municipalities, rigid networks were established to select sampling points, with two depths considered for each case (0-10 and 10-30 cm; 0-10 and 10-25 cm, respectively). For the third municipality, 77 soil pits were described, and samples were taken at depths of 0-10 and 10-35 cm. Subsequently, moisture content was evaluated at 0, 15, and 30 % moisture levels. The obtained data were analyzed using descriptive statistics. Cross-validation and external validation were applied to each model, and a general model was developed based on the data from all three sites. The obtained models for each sampling site and the general model demonstrated good predictive capacity. Based on the results, it is affirmed that near-infrared diffuse reflectance spectroscopy is an excellent option for determining soil water content. Similarly, principal component analysis identified differentiation between water contents of the studied soils.

Proposal of a system for measuring apparent electrical conductivity and moisture of soil for small farmers

In the last 30 years soils decreased 73 % of their productive capacity in the world. One of the main reasons for this decrease has been the politics implemented, as well as the absence of opportunity for the small producer to implement improvement strategies that can increase their productivity in the field. Therefore, in this research a soil measurement system is proposed for small farmers, based on the design of two sensors of low cost: (i) Apparent electrical conductivity (ECa) sensor and (ii) moisture sensor. These measurement variables have the particularity that their characteristics can be associated with the physical properties of the soil for decision-making. The sensors developed in this work employ two techniques: Wenner's method for ECa and electrical impedance measurement to identify the dielectric permittivity associated with the water content of the soil. The system is controlled by the Raspberry Pi 3 board through developed software that allows correlating data with its geolocation. The device was tested in controlled laboratory measurements with calibrated instruments, obtaining a coefficient of . Finally, on-site tests were made to validate their use for small farmers.

Durante los últimos 30 años, los suelos han disminuido un 73 % su capacidad productiva, a nivel mundial. Una de las principales razones para esta cifra a la baja son las políticas implementadas, así como la falta de oportunidad para que el pequeño productor adopte estrategias de mejora, con lo cual, pueda aumentar la productividad. Por lo anterior, en esta investigación, se propone un sistema de medición de suelo para pequeños productores, a partir del diseño de dos sensores de bajo costo: (i) sensor de conductividad eléctrica aparente (CEa) y (ii) sensor de humedad. Estas variables de medición tienen la particularidad que sus características se pueden asociar a las propiedades físicas del suelo, para tomar decisiones. Los sensores desarrollados en este trabajo usan dos técnicas: el método de Wenner, para la CEa y la medición de impedancia eléctrica, para identificar la permitividad dieléctrica asociada con el contenido de agua del suelo. El sistema es controlado mediante la tarjeta Raspberry Pi 3, a través de un software desarrollado, que permite correlacionar los datos con su geolocalización. El dispositivo, se probó en mediciones controladas en laboratorio, con instrumentos calibrados, obteniendo un coeficiente . Finalmente, se hicieron pruebas in situ, con el fin de validar su uso por pequeños agricultores.

Estimación de erosión potencial bajo dos sistemas de corte de caña panelera utilizando la ecuación universal de pérdida de suelos / Estimation of potential erosion under two sugarcane cutting systems using the universal soil loss equation

RESUMEN Con el fin de comparar las pérdidas de suelo en dos sistemas de corte tradicionalmente utilizados en el cultivo de caña de azúcar para la producción de panela, se llevó a cabo un estudio, en el que se realizaron mediciones en campo, utilizando un simulador de lluvia y parcelas de escorrentía, en un vertisol del municipio de Quebradanegra, Cundinamarca, en donde se presentan, simultáneamente, los dos tipos de corte: parejo (tipo de corte en el que se cosecha todo a la vez, al tener una madurez homogénea en el cultivo) y entresaque (sistema en el cual no hay madurez homogénea, por lo que se corta solo un porcentaje de las plantas a la vez). Para estimar las pérdidas de suelo potenciales asociadas a ambos sistemas de corte, se utilizó la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (USLE), obteniendo un factor medio C, asociado al tipo de corte, utilizando los datos determinados en campo y la erosividad de las intensidades de precipitación simuladas. Finalmente, se determinó la erosión potencial anual, bajo los dos sistemas de corte, donde se observó que el sistema de corte por parejo presenta un valor 2,2 veces mayor que el sistema de corte por entresaque. Por otra parte, al comparar las pérdidas potenciales de suelo con un lote recién preparado y sembrado, sin cobertura vegetal, se evidencia la capacidad del cultivo de caña panelera para brindar protección al suelo, presentando una erosión potencial 9 veces menor, en el caso del corte por parejo, con respecto a una condición de suelo sin cobertura vegetal.

ABSTRACT In order to compare soil losses in two cutting systems traditionally used in the cultivation of sugar cane for the production of panela, a study was carried out in which measurements were made in the field using a rainfall simulator and runoff plots in a vertisol of the municipality of Quebradanegra, Cundinamarca, where both types of cut are presented simultaneously: the cut-off system, in which everything is harvested at once having a homogeneous maturity in the crop and the thinning cut system, in which have an inhomogeneous maturity so that only a percentage of the plants is cut at the same time. To estimate the potential soil losses associated with both cutting systems, the Universal Soil Loss Equation (USLE) was used to obtain a mean C factor associated with the type of cut, using the data determined in the field and the erosivity of simulated rainfall intensities. Finally, the anual potential losses of soil was determined under the two cutting systems, where it was observed that the cut-off system has an annual potential erosion 2.2 times greater than the thinning cuy system. On the other hand, when comparing the potential losses of soil with a newly prepared and planted lot, without plant cover, the capacity of the sugarcane cane crop is demonstrated to offer a protection to the soil, presenting a potential erosion 9 times smaller, in the case of the cut-off system, with respect to a soil condition without plant cover.

Análise espacial de atributos físicos e carbono orgânico em argissolo vermelho-amarelo cultivado com cana-de-açúcar / Spatial analysis of physical attributes and organic carbon from yellow-red alfissol with sugarcane crop

A agricultura convencional utiliza o solo intensivamente, modificando os seus atributos. Neste estudo, objetivou-se avaliar a variabilidade espacial de alguns atributos físicos e carbono orgânico do solo em um Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado com cana-de-açúcar, usando geoestatística. O trabalho foi realizado em Maracanaú - CE, em uma área de produção de cana-de-açúcar, manejado mediante preparo conservacionista sobre uma cobertura de palhada de cana-de-açúcar. As amostras de solo foram retiradas de uma profundidade de 0,00 - 0,20 m, em uma malha, com intervalo regular de 10 m, totalizando 100 pontos. Em cada amostra, foi analisado densidade de partículas, densidade do solo, carbono orgânico, porosidade total, macroposidade e microposidade. O coeficiente de variação indicou variabilidade baixa para densidade de partículas, densidade do solo e porosidade total e média para as variáveis macroporosidade, microporosidade e carbono orgânico. As variáveis analisadas mostraram dependência espacial, a qual foi observada nos mapas de krigagem. A distribuição de poros por tamanho e a porosidade total indicam condições físicas razoavelmente boas, embora com valores de densidade do solo ligeiramente acima do nível considerado adequado para a classe textural do solo.

Conventional farming uses the soil intensively, modifying its attributes. The goal of this study is to evaluate the spatial variability of some physical attributes and soil organic carbon in red-yellow Anfissol cultivated with sugar cane, using geostatistics. The work was carried out at Maracanaú - CE, in area with sugar cane production, managed by conservation tillage practices five years ago, which remained covered with sugarcane straw mulch. Soil samples were taken from 0.00 to 0.20 m de pth, in a mesh, with a regular interval of 10 m, totaling 100 points. For each sample, soil particle density, bulk density, organic carbon, porosity, macro pores, and micro pores were analyzed. The coefficient of variation indicated low variability for soil particles density, bulk density, total and average porosity for the variables of macro- and microporosiy, and organic carbon. The variables analyzed showed spatial dependence, which was observed in kriging maps. The pores distribution by size and total porosity indicate adequate physical conditions, with bulk density values slightly above the level considered suitable for this textural class of soil.