Predicción del estado hídrico de la viña y gestión del riego mediante el uso de tecnología informática

Autores:

P. Hublart1, G. Lopez2, C. Bécel1, J. Chopard1, R. Bourget1, A. Guaus1, D. Fumey2, M. Gelly3

(1) itk, Cap alpha, Avenue de l’Europe, Clapiers, France.
(2) itk orchards, Cap alpha, Avenue de l’Europe, Clapiers, France.
(3) Ag–Irrig, 13 Chenin des Mas, Aubussargues, France.

Publicado en Enoviticultura nº62

RESUMEN

El riego se ha convertido en una operación fundamental para optimizar la productividad de los viñedos y obtener uva de calidad. En este trabajo se presenta Vintel, una herramienta informática que es capaz de predecir el estado hídrico del viñedo y determinar la dosis de riego necesaria para mantener el estado hídrico ideal. Además de una descripción de Vintel, en este estudio se comparan las predicciones del estado hídrico de Vintel con medidas de campo en cuatro viñedos con distintas características. También se presentan las dosis de riego requeridas para mantener el estado hídrico ideal durante dos campañas de riego con condiciones meteorológicas diferentes (2017 campaña seca y 2018 campaña lluviosa). Finalmente, se presentan resultados de cómo se aumentó la productividad del viñedo cuando el viticultor siguió las recomendaciones de riego proporcionadas por Vintel. Los resultados del estudio indican que herramientas como Vintel pueden facilitar el manejo del riego en base a indicadores de estrés hídrico.

Palabras clave: Agricultura de precisión, Modelización de cultivos, Potencial hídrico, Riego deficitario, Vitis vinífera.

ABSTRACT

Prediction of grapevine irrigation status and irrigation management by the use of computer technology. Irrigation has become a fundamental operation to optimize vine productivity and berry quality. In this work, the determination of the irrigation requirements to maintain the desired vine water potential using a decision support tool (Vintel) is presented. After a brief description of the tool, the validation of the predictions of plant water status by Vintel in four commercial plots with different characteristics, as well as the irrigation performed to maintain the desired water potential over two irrigation seasons with different environmental conditions (dry season in 2017 and rainy season in 2018) are presented. This work also indicates how the vineyard productivity increased following the desired water potential using Vintel in comparison with vineyards that did not follow the desired water potential. Considering that tools such as Vintel can facilitate the definition of water deficit thresholds and the management of irrigation based on indicators of water stress, it is expected that wine growers will use more frequently the new technologies to manage their irrigation operations with precision and reliability.

Key words: Crop modelling, Deficit irrigation, Precision agriculture, Vitis vinifera, Water potential.

El riego en viticultura debe mantener el estado hídrico ideal del viñedo para optimizar su productividad y obtener uva de calidad (Girona, 2018). Se ha determinado que el potencial hídrico foliar antes del alba (Ψa) es un buen indicador del estado hídrico de la planta (Perez–Pastor, 2001). El Ya se puede determinar en campo mediante el uso de una cámara de presión (Foto 1) y hoy en día se conocen los valores ideales de Ψa de la viña, que dependen fundamentalmente del estado de desarrollo del cultivo y el objetivo de producción (Ojeda, 2007).

Foto 1. Cámara de presión utilizada para la determinación del potencial hídrico de hoja al alba (Ψa). Para determinar el Ψa las medidas se deben realizar antes del amanecer cuando la planta se encuentra en equilibrio con el suelo siguiendo el siguiente protocolo: 1) Seleccionar una hoja adulta y entera, bien desarrollada y cercana al tronco sin síntomas de carencia o enfermedades; 2) Arrancar la hoja con el peciolo intacto y realizar un corte limpio en la base del peciolo para dejar una superficie lisa; 3) Introducir la hoja en el interior de la cámara de presión dejando visible la porción del peciolo en el que se había realizado el corte; 4) Inyectar gas a baja velocidad desde un tanque externo para aumentar la presión interna de la cámara y provocar el flujo de agua a través del peciolo; y 5) Lectura del Ψa. Cuando la presión aplicada sobre el limbo iguala la tensión negativa con la que el agua está retenida en el interior de la hoja se puede observar un cambio de color en la parte central del peciolo que indica la salida de agua a través del peciolo. La presión aplicada en ese momento es el Ψa y su valor se puede observar en un manómetro (unidades en mega pascales). Cuanto más negativo es el valor de Ψa, mayor es el nivel de estrés hídrico de la viña.

Independientemente del objetivo de producción, es conveniente que la viña no sufra restricción hídrica (Ψa entre –0,1 y –0,3 MPa) entre los periodos de brotación–floración, floración–cuajado y cosecha–caída de hojas, para no limitar el crecimiento vegetativo, el cuajado de frutos y la acumulación de reservas, respectivamente. En el periodo cuajado–envero, el viticultor tiene la posibilidad de jugar con el estado hídrico de la viña para conseguir sus objetivos productivos teniendo en cuenta que un estrés hídrico moderado (Ψa alrededor de –0,4 MPa) reduce el tamaño de la baya pero aumenta la concentración de polifenoles y aromas. Parte del incremento de polifenoles se explica por un efecto indirecto en la reducción del tamaño de la baya pero también parece existir un efecto directo del estrés hídrico sobre la concentración de polifenoles a través de la estimulación de metabolismos secundarios (Herrera et al., 2017). Otra ventaja asociada a la reducción del tamaño de la baya es que los racimos se encuentran más sanos debidos a una mejor aireación (Ojeda, 2007). Siempre se deben evitar niveles de estrés inferiores a –0,6 MPa ya que el tamaño de la baya y la síntesis de polifenoles serán afectados negativamente (Ojeda, 2007; Girona, 2018). En el periodo envero–cosecha, el viticultor puede aplicar distintos niveles de estrés para obtener un tipo de vino determinado. La ausencia de estrés (Ψa entre –0,1 y –0,3 MPa) produce vinos herbáceos, diluidos y ácidos; un estrés moderado o severo (Ψa entre –0,3 y –0,7 MPa) produce vinos equilibrados y afrutados; y un estrés severo (Ψa inferiores a –0,8 MPa) produce vinos tánicos, astringentes y alcohólicos (Ojeda, 2007).

A pesar de que la investigación en relaciones hídrica en viticultura ha desarrollado información suficiente sobre los itinerarios hídricos ideales, hoy en día existe un cierto número de barreras que dificultan la gestión del riego en base al Ψa. La primera de ellas es que la medida del Ψa requiere el uso de una cámara de presión tipo Schölander (Foto 1), lo que supone un esfuerzo humano considerable ya que su automatización es extremadamente complicada. Otra barrera es que el Ψa se debe determinar en un periodo de tiempo reducido antes del amanecer para asegurarse que los valores son estables y poder interpretar las medidas correctamente. El hecho de que el periodo en el que se pueden realizar las medidas sea tan corto dificulta el seguimiento de numerosas parcelas periódicamente. Otra barrera importante radica en el hecho de calcular la cantidad de riego necesaria para mantener el Ψa deseado y que requiere la integración de múltiple información referente al suelo, planta y condiciones ambientales para realizar un balance hídrico con todas las entradas y salidas de agua en el suelo. Por ejemplo, dos parcelas con distintas características pueden necesitar dosis de riego diferentes para mantener el Ψa ideal. Por todas estas razones, los viticultores que desean realizar una gestión del riego en función del estado hídrico de la planta demandan herramientas alternativas o complementarias a las medidas de cámara de presión para tomar decisiones.

Teniendo en cuenta que cada vez más agricultores utilizan las nuevas tecnologías para gestionar sus cultivos, una solución que puede satisfacer a los viticultores es el uso de herramientas informáticas que permitan predecir el Ψa y determinar la dosis de riego para mantener el estado hídrico deseado por el viticultor. En este trabajo se presenta Vintel, una herramienta informática para la gestión de riego específicamente desarrollada para el cultivo de la viña. Además de una descripción de la herramienta informática y la validación de las predicciones de Ψa en diversas parcelas, se presentan resultados sobre la productividad de parcelas regadas siguiendo las recomendaciones de Vintel para mantener el itinerario hídrico ideal. El trabajo pretende demostrar que hoy en día es posible hacer una gestión del riego eficiente en viticultura usando las nuevas tecnologías.

Descripción de la herramienta

Vintel es una herramienta informática concebida para calcular el Ψa y realizar recomendaciones de riego para mantener el itinerario hídrico deseado por el viticultor (Foto 2). Para obtener una recomendación, el viticultor debe conectarse a Vintel (https://itkvintel.com/#/login) usando un nombre de usuario y contraseña en cualquier dispositivo electrónico. Una vez conectado, el viticultor debe introducir las características básicas de la parcela mediante el uso de una interfaz gráfica en cinco pasos (Cuadro 1, Figura 1). Si hay disponibilidad de una estación climática cercana, la estación se puede vincular a Vintel para obtener los datos meteorológicos. Sino utiliza datos meteorológicos modelizados teniendo en cuenta la ubicación de la parcela.

Foto 2. Vintel es una herramienta informática desarrollada para predecir el estado hídrico de la viña y determinar las necesidades de riego.

Cuadro 1. Parámetros requeridos para obtener una predicción del estrado hídrico de la viña y una recomendación de riego mediante el uso de la herramienta informática Vintel.

ZLa localización de la parcela asignará a la parcela la información meteorológica de la localidad seleccionada. Asigna también la latitud para calcular la radiación solar interceptada por el viñedo.
*Parámetros seguidos de un asterisco incluyen una lista con distintas opciones. Las variables anuales pueden modificarse cada año, mientras que el resto de los parámetros son los mismos para todos los años.

Figura 1. Interfaz gráfica de usuario desarrollada en Vintel para crear una parcela. La información se incluye en cinco pasos (General, Parcela, Localización geográfica, Suelo, y Variables anuales). Come ejemplo, la imagen presenta el segundo paso relacionado con la información de la parcela. Los parámetros que se deben incluir en cada paso se presentan en el Cuadro 1.

Una vez que se ha creado una parcela, la pantalla principal de Vintel presenta un gráfico con la evolución diaria del Ψa (Figura 2). Para facilitar la interpretación de las simulaciones del Ψa, se presentan tres zonas con diferentes colores: 1) Verde: itinerario ideal del Ψa; 2) Naranja: desviación moderada del itinerario ideal; y 3) Rojo: desviación severa del itinerario ideal. Si el viticultor consigue mantener el Ψa en la zona verde, los objetivos de producción no se verán limitados a causa del riego. Si el Ψa alcanza la zona naranja o roja durante más de diez días existe un riesgo moderado o importante de que los objetivos de producción no se obtengan. La forma de la zona verde corresponde a los objetivos de producción determinados por Ojeda (2007) para uva de mesa, viña joven, vino de mesa, vino blanco, vino rosado, vino tinto afrutado y vino tinto premium que el viticultor puede seleccionar durante la creación de una parcela (Cuadro 1, Objetivo de producción).

Figura 2. Visualización de una simulación con la herramienta informática Vintel para una parcela de ‘Syrah’ injertada en SO4 durante el año 2019. Vintel proporciona información sobre la evolución estacional del potencial hídrico al alba (curva negra), el contenido de agua disponible en el suelo (curva gris), la evolución estacional de la temperatura del aire (curva roja) y la precipitación (barras azules). También proporciona una tabla sintetizando las recomendaciones de riego para la semana en curso.

Vintel simula las relaciones suelo–planta–atmósfera mediante el uso de modelos reconocidos en la literatura científica que permiten cuantificar todos los procesos de entrada (lluvia y riego) y salida (transpiración de la viña, evaporación del suelo, escorrentía y drenaje) del agua en el suelo (Lebon et al., 2003), teniendo en cuenta las características de la parcela (Cuadro 1) y la previsión meteorológica. Vintel es capaz de calcular la cantidad de agua en el suelo y el Ψa se calcula utilizando una relación empírica entre el contenido de agua en el suelo y el Ψa (Lebon et al., 2003).

Predicción del estado hídrico y recomendaciones de riego

Como ejemplo del funcionamiento de la herramienta Vintel, se muestran las predicciones de Ψa (Figura 3) realizadas para mantener el itinerario ideal para producir vino tinto afrutado en cuatro viñedos ubicados en el sureste de Francia en los años 2017 y 2018 (Fotos 3, 4). Las simulaciones de Ψa fueron en general consistentes con las medidas realizadas en campo (Figura 3) y, en la mayor parte de la campaña, tanto las simulaciones como las medidas de Ψa se mantuvieron dentro de la zona verde especificada para obtener un vino tinto afrutado. En cuanto a las recomendaciones de riego, en el año 2017, caracterizado por tener una baja pluviometría durante la campaña de riego en la zona en la que se realizó el estudio, la herramienta Vintel determinó que las necesidades de riego para ‘Syrah‘ (SO4), ‘Syrah‘ (140R), ‘Garnacha‘ (SO4) y ‘Cinsault‘ (SO4) fueron respectivamente de 71, 85, 95 y 66 mm (Cuadro 2). Vintel además determinó el momento más idóneo y la cantidad para cada evento de riego. Las dos parcelas de ‘Syrah‘ recibieron un número mayor de eventos de riegos con dosis más pequeñas (Cuadro 2), que podría explicarse por una menor capacidad de retención de agua debido (ver agua total disponible, Foto 3) al resultado de la combinación de la textura, pedregosidad y profundidad del sistema radicular (Foto 3). Los resultados indican que la herramienta Vintel puede realizar recomendaciones personalizadas de riego en función de las características específicas de la parcela. Vintel también es capaz de capturar las condiciones meteorológicas del año. En el año 2018, que fue especialmente lluvioso en la zona en la que se realizó el seguimiento de las parcelas, Vintel recomendó dosis de riego muy pequeñas Las necesidades de riego para ‘Syrah‘ (SO4), ‘Syrah‘ (140R), ‘Garnacha‘ (SO4) y ‘Cinsault‘ (SO4) fueron solamente de 13, 29, 9 y 24 mm, respectivamente (Cuadro 2).

Figura 3. Simulaciones de potencial hídrico al alba (línea negra) para cuatro parcelas comerciales durante los años 2017 y 2018 mediante el uso de la herramienta informática Vintel. Los puntos blancos indican las medidas puntuales de potencial hídrico al amanecer realizadas en campo mediante el uso de una cámara de presión.

Foto 3. Vista general y características de las parcelas seleccionadas para evaluar el funcionamiento de Vintel. Las parcelas se cultivaron siguiendo las prácticas comerciales del viticultor cuyo objetivo productivo era la elaboración de vino tinto afrutado. Destaca la ausencia de cultivo de cobertura y la formación en espaldera empalizada en todas las parcelas.

Foto 4. Detalle de racimos de las cuatro parcelas seleccionadas para evaluar el funcionamiento de Vintel.

Cuadro 2. Cantidad de agua aplicada (mm) y número de riegos realizados siguiendo las recomendaciones de Vintel en cuatro viñedos comerciales durante los años 2017 y 2018.

Riego con Vintel: efecto en la productividad del viñedo

Además de verificar que Vintel predice el estado hídrico de la viña y proporciona recomendaciones de riego coherentes, era importante determinar las consecuencias del manejo del riego sobre la productividad de las viñas regadas con Vintel. Para ello, se determinó la productividad de dos parcelas de Syrah (Fotos 3 y 5) regadas de dos formas diferentes: 1) riego usando Vintel, en la que la herramienta de riego decidió cuándo era necesaria una aplicación de riego en función del itinerario hídrico ideal, y 2) no riego, que es la práctica habitual de la zona en la que se realizó el estudio y en la que el agua disponible para la planta depende de la pluviometría y por tanto no existe ningún control sobre el itinerario hídrico. En el año 2017, cuando la campaña estival fue moderadamente seca y fue necesario aplicar numerosos eventos de riego (Cuadro 2), el incremento de la producción en la parcela de ‘Syrah‘ injertada en 140R fue notable cuando el riego se realizó siguiendo las recomendaciones de Vintel (incremento de 6 a 10 t/ha) (Figura 4). El incremento de la producción se explicó porque la ausencia de estrés hídrico no mermó el número de racimos viables para la producción de vino (17 racimos por viña frente a los 12 racimos cuando la viña no se regó) y porque el peso promedio de cada racimo se incrementó de forma evidente (incremento de 130 a 170 gramos por racimo) (Figura 4). En la parcela de ‘Syrah‘ injertada en SO4 el incremento fue menos apreciable, con solamente un incremento de 12 a 13 t/ha debido exclusivamente a un incremento en el peso promedio de los racimos (Figura 4). Incluso en el año 2018, que fue especialmente lluvioso y los requerimientos de riego fueron bajos (Cuadro 2), se observó un incremento en la productividad en las dos parcelas regadas con Vintel (Figura 4). En años lluviosos como el 2018 en el que podría existir una cierta tendencia a reducir los riegos o no regar, pequeñas aportaciones de riego (entre 10 y 30 mm de riego desde brotación a la vendimia) pueden tener un impacto positivo sobre la productividad del viñedo. El efecto positivo del riego en la productividad del viñedo es consistente con los resultados observados en otros estudios (ejemplo, Cancela et al., 2018). Por ello, el uso de herramientas como Vintel puede ser extremadamente útil para determinar los mejores momentos para realizar un riego de apoyo y tener un efecto positivo en la productividad del viñedo.

Foto 5. Determinación de los parámetros productivos (racimos/planta, kg/planta y peso medio/racimo) para cada planta en el momento de la vendimia. La productividad se determinó en dos viñedos de ‘Syrah’ (injertados en SO4 y 140R). Para cada viñedo, las determinaciones se realizaron en seis plantas de sub–parcelas regadas con la herramienta Vintel para seguir el itinerario hídrico y sub–parcelas que no se regaron y por tanto no hubo control alguno en el itinerario hídrico. Cada sub–parcela de riego se replicó tres veces dentro del viñedo siguiendo un diseño experimental en bloques al azar. La vendimia se realizó en los años 2017 y 2018.

Figura 4. Productividad de dos parcelas de ‘Syrah’ (injertados en SO4 y 140R) regadas usando las recomendaciones de la herramienta informática Vintel para seguir el itinerario hídrico ideal y parcelas en las que no se siguió el itinerario hídrico (no riego) durante dos campañas (2017 y 2018). Cada barra vertical indica el valor promedio de 18 plantas (bloques de 6 plantas replicados tres veces siguiendo un diseño experimental en bloques al azar).

El papel de Vintel en la viticultura moderna

La información proporcionada por Vintel y su sencillez de utilización hace que la herramienta esté siendo adoptada por viticultores en diversos países. En Francia y España, donde la viticultura ha sido tradicionalmente un cultivo de secano, los viticultores son conscientes que un riego de soporte para mantener el itinerario hídrico ideal puede tener efectos muy positivos en la productividad del viñedo (Figura 4) y comienzan a adoptar Vintel como herramienta de gestión del riego. Un ejemplo es la gestión del riego con Vintel en numerosos viñedos de Cooperativas Agro–Alimentarias Castilla–La Mancha (España) (Nascimiento et al., 2017). En países como Argentina y Estados Unidos (California), en la que la viticultura depende en gran parte del sistema de riego, los viticultores han encontrado en Vintel un apoyo importante para la toma de sus decisiones. Hoy en día, alrededor de 300 bodegas de todo el mundo usan Vintel para gestionar el riego en más de 1.000 parcelas. El uso de la tecnología existente en la gestión del riego además puede tener beneficios sociales. Las nuevas tecnologías y la aplicación de los conocimientos existentes en agricultura presentan un enorme potencial de ahorro de agua para conseguir un uso eficiente del agua y orientar a los agricultores en sus decisiones de riego bajo condiciones ambientales poco habituales generadas por el cambio climático. Herramientas como Vintel serán extremadamente útiles en el futuro y jugarán un papel importante en una viticultura responsable, ayudando a los viticultores a realizar un uso eficiente del agua sin perjuicio alguno en sus objetivos productivos.

Conclusiones

La herramienta Vintel es capaz de predecir el estado hídrico de la viña en parcelas con distintas características. El viticultor puede visualizar fácilmente el estado hídrico de las viñas de sus parcelas sin necesidad de realizar medidas de potencial hídrico. Vintel además proporciona riegos personalizados para cada parcela teniendo en cuenta los objetivos productivos, las características principales del viñedo y las condiciones meteorológicas. Los resultados de este estudio también han demostrado que es posible mejorar la productividad de los viñedos si el viticultor consigue seguir el itinerario hídrico ideal y que la herramienta Vintel puede ayudar con dicha operación. La viticultura moderna demanda nuevas soluciones para gestionar el riego. Vintel es un ejemplo de cómo el conocimiento existente en relaciones hídricas se puede poner en manos de los viticultores para facilitar su toma de decisiones en materia de riego. Vintel facilita la definición de umbrales de déficit hídrico y el manejo del riego en base a indicadores de estrés hídrico, aportando precisión y fiabilidad a la gestión del riego.

Bibliografía

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Girona, J. (2018). La sostenibilidad hídrica de la viña. Acenologia. http://www.acenologia.com/dossier/dossier169_1018.htm

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Pérez–Pastor, A. (2001). Estudio agronómico y fisiológico del albaricoquero en condiciones de infradotacion hídrica. Tesis doctoral. Universidad Politécnica de Cartagena.

Nascimiento, A.K.S.; Lima, F.A.; Peñaranda Núñez, J.A.; Domínguez Padilla, A.; Tarjuelo Martín–Benito, J.M.; Martínez Romero, A. (2018). Utilización de la herramienta vintel para el riego cualitativo de la viña en Castilla–La Mancha. Tierras de Castilla y León. 253, 86–92.

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