Por: Luis Eduardo Chamorro.- Ingeniero Electrónico, Universidad de Nariño, Grupo de Investigación en Cultivos Andinos, Pasto, Colombia.

y Hugo Ruiz Erazo.- Ph.D en suelos y Nutrición de Plantas, Universidad de Nariño, Grupo de Investigación en Cultivos Andinos, Pasto, Colombia.

Resumen

Los efectos causados por el cambio climático en la actualidad son algunos de los mayores retos que enfrenta la agricultura. El campesino de hoy debe tener la capacidad de solucionar los inconvenientes que se presentan en sus fincas debido al estrés hídrico y el aumento de temperaturas, consecuencias del desequilibrio climático que posee el planeta. En ese sentido, desde el año 2012, en la Universidad de Nariño, se dio inicio a una investigación cuya finalidad es la de facilitar la labor del agricultor en el manejo adecuado del agua de riego, mediante el uso de las nuevas tecnologías existentes en el mercado; por tal razón dando continuidad a dicho proceso, el presente trabajo describe el diseño e implementación de un sistema de monitoreo remoto, capaz de tomar decisiones autónomas para suplir agua y nutrientes a un cultivo de arveja (Pisum Sativum), en el momento adecuado y durante el tiempo necesario. El sistema posee un total de seis sensores capaces de medir la humedad volumétrica del suelo, y mediante una red inalámbrica, los datos son enviados a una central de monitoreo que registra la información para luego tomar decisiones sobre el cultivo. Las decisiones a tomar se basan en las etapas de desarrollo fenológico en la cual el cultivo se encuentre, es decir, se hace un seguimiento al ciclo de crecimiento de la arveja, y dependiendo del coeficiente de uso consuntivo (Kc) correspondiente al día en que se tome las medidas, se determina la cantidad de agua que se debe aplicar, para mantener el suelo a capacidad de Campo y así lograr que las plantas absorban los nutrientes con mayor facilidad.

Palabras clave

Red de sensores inalámbricos, Ciclo del cultivo, humedad volumétrica, agricultura sostenible.

Abstract

The effects caused by climate change today are one of the biggest challenges facing agriculture. The farmer today, you should be able to solve the problems that arise in their farms due to water stress and rising temperatures, consequences of climate imbalance that found the planet. In that sense, this paper describes the design and implementation of a remote monitoring system, able to make autonomous decisions at the time of supply water and nutrients to a culture of pea (Pisum sativum), when required. The system has a total of six sensors capable of measuring the volumetric soil moisture, and using a wireless network, these data are sent to a central monitoring that records the information and then make decisions on the crop. The decisions to be made depend on the stage of phenological development in which the crop is, ie, monitoring the growth cycle Vetch is made to determine the Kc to help determine the amount of water you must be applied to keep the soil at field capacity

Key words

Wireless sensor network; growing cycle; volumetric moisture; sustainable agriculture.

  1. Introducción

En los últimos años, el sector agrícola del país, se ha visto afectado en gran medida por fenómenos como el de la niña y el niño, por ende la producción disminuye en cantidades importantes y la calidad de lo poco que han podido producir los campesinos, no ha sido la mejor. En ese sentido, la preocupación por adaptarse a los cambios climáticos es latente, no se tiene certeza de cuándo se va a presentar una temporada de lluvias o una de sequía, lo cual genera temor para invertir en el campo, especialmente en productores de escasos recursos y pequeña escala.

La problemática a la cual se está enfrentando el agro colombiano, puede tener repercusiones a futuro en la economía nacional, las tasas de pobreza rural y la seguridad alimentaria, porque el temor a invertir llegaría a generar el abandono del campo. Por tal razón, es necesario comenzar a formular nuevas ideas, y/o estrategias que motiven al campesino a realizar mejores prácticas agrícolas, con las cuales, se garantice la adaptación de este sector ante los cambios climáticos que enfrenta el planeta. Dichas prácticas, incluyen que desde la finca se realice, cambio de cultivos, manejo adecuado del agua, manejo del suelo y mejores prácticas pecuarias, (Lau, Jarvis, & Ramirez, 2011). Además, el campesino de hoy debe estar en una continua capacitación. Es necesario que los cultivos no solo se manejen de forma tradicional, la tecnificación del campo se convierte en un eje fundamental para lograr procesos trasformadores que lleven al campesino a superar los desafíos del mercado en el siglo XXI.

Ahora la agricultura tradicional, debe comenzar a migrar hacia una agricultura sostenible, con la cual se pretende “Conservar los recursos naturales, es decir, lo que se extrae del medio ambiente se devuelve, a fin de mantener en buen estado recursos como el agua, el suelo y el aire para las generaciones futuras. Los insumos químicos, como fertilizantes y plaguicidas, se usan con prudencia.” (Comisión Europea, 2012). Así, la agricultura sostenible también puede desempeñar un papel en la mitigación del cambio climático y la adaptación al mismo.

En ese sentido, siendo el agua un insumo agrícola limitado y de carácter vital en la agricultura, su distribución óptima, en temporadas secas es una prioridad. Realizar una irrigación controlada, ayuda a disminuir su desperdicio, a aumentar la productividad del cultivo y aprovechar al máximo las reservas de agua que se tienen en las fincas. Por tal razón, para tener buenas prácticas de riego, es necesario realizar un manejo tal del recurso que permite la perduración del agua en el tiempo, en suficiente cantidad y calidad. Ese manejo debe estar guiado, bajo un proceso lógico de toma de decisiones, asegurando que se aplica una cantidad de agua lo más ajustada posible para cubrir las necesidades del cultivo.(WWF España, 2009).

Lo dicho anteriormente, ha sido la base fundamental para desarrollar un sistema compuesto de una red de sensores inalámbricos, cuyo diseño e implementación se describen en el presente artículo. Este sistema es capaz de medir continuamente la humedad volumétrica del suelo, mediante sensores instalados a los largo de un cultivo de arveja. Dichos sensores, envían la información sensada a una central de monitoreo, en la cual, mediante un software, se evalúan los contenidos hídricos que presenta el suelo, y dependiendo de ello, se generan señales de control que suministran la cantidad de agua necesaria para mantener el suelo en capacidad de campo, donde las plantas puedan tomar los nutrientes sin dificultad.

Las señales de control emitas por la central de monitoreo, tienen en cuenta el ciclo de desarrollo de la arveja (Pisum Sativum), la sensibilidad al estrés hídrico y los requerimientos de agua en cada una de sus etapas. Además, se desarrolló una alternativa, con la cual, el usuario puede programar los puntos en los que se deba emitir señales de alerta para que junto con el riego se suministren nutrientes.

2. Materiales y métodos

2.1.1 Determinación de los parámetros hídricos del cultivo.

El manejo de la humedad del suelo es un factor clave cuando se trata de mejorar la producción agrícola, puesto que con esto se garantiza que la planta pueda absorber con facilidad los nutrientes y evitar que llegue a caer en estrés hídrico cuando haya carencia de precipitaciones. En ese sentido, el agua de riego el encargado de reducir el impacto de la falta de lluvia, su aplicación debe estar controlada de manera que se aumente la cantidad de agua que ingrese al suelo (infiltración) y se reduzca la pérdida de humedad a través de la escorrentía y evaporación. (Benites & Castellanos, 2003).

Por tal razón, es necesario partir del conocimiento y manejo de parámetros hídricos como capacidad de campo, punto de marchitez permanente, umbral de riego y coeficiente de cultivo o uso consuntivo (Kc), para lograr obtener una mayor eficiencia del riego en los cultivos. Es este caso en particular, se realizó una serie de actividades con el fin de establecer cuáles serían los valores de referencia para monitorear constantemente la humedad volumétrica del suelo.

2.1.2  Humedad Volumétrica

La humedad de suelo especifica el contenido de agua que éste retiene en un momento dado; suele definirse en forma volumétrica cuando resulta de la relación entre el volumen del agua y el volumen total o aparente del suelo (WWF España, 2009). Su valor es expresado comúnmente como un porcentaje que puede ser obtenido por métodos directos (cuando incluyen muestreo y análisis de suelo) e indirectos (cuando incluyen sensores instalados cerca a la raíz de las plantas que comunican su nivel hídrico en tiempo real) (Muñoz y Ritter, 2005).

Para medir el nivel de humedad, a lo largo del cultivo cuya area es 360 m2, se instalaron en 21 surcos, un total de tres sensores 10 HS cada 7 surcos, estos sensores entregan una señal de voltaje análoga proporcional a la humedad volumétrica usando la técnica de capacitancia o dominio de la frecuencia (FD), (“Decagon Devices, Inc.,” 2016), luego en los siguientes 9 surcos, se instalaron 3 sensores SEN 0114 cada tres surcos, cuya funcionalidad es la misma de los sensores 10HS y se dejaron 9 surcos como testigo.
El fabricante provee una ecuación para calcular el dato porcentual de humedad volumétrica a partir del voltaje que registra un sensor al ser insertado en una volumen de suelo; sin embargo, para garantizar precisión en la aplicación, se obtuvo experimentalmente una ecuación para comparar la datos entregados por las dos ecuaciones y verificar la funcionalidad de la ecuación dada por el fabricante.

2.1.3. Capacidad de Campo (CC).

Se refiere a la cantidad relativamente constante de agua que contiene un suelo saturado después de 48 horas de drenaje. El drenaje ocurre por la trasmisión del agua a través de los poros mayores de 0,05 mm de diámetro; sin embargo, la capacidad de campo puede corresponder a poros que varían entre 0,03 y 1 mm de diámetro. El concepto de Capacidad de Campo se aplica únicamente a suelos bien estructurados donde el drenaje del exceso de agua es relativamente rápido; si el drenaje ocurre en suelos pobremente estructurados, por lo general continuará durante varias semanas y este tipo de suelos de estructura tan pobre raramente tiene una Capacidad de Campo claramente definida. La Capacidad de Campo se determina mejor en el campo saturando el suelo y midiendo su contenido de agua después de 48 horas de drenaje. El suelo a capacidad de campo se siente muy húmedo en contacto con las manos (Shaxon & Barber, 2005).

En ese sentido, para la presente investigación el valor de capacidad de campo que se debía mantener fue de 40.1%

2.1.4. Punto de marchitez permanente (PMP).

Se refiere al contenido de agua de un suelo que ha perdido toda su agua a causa del cultivo y, por lo tanto, el agua que permanece en el suelo no está disponible para el mismo. En esas condiciones, el cultivo está permanentemente marchito y no puede revivir cuando se le coloca en un ambiente saturado de agua. Al contacto manual, el suelo se siente casi seco o muy ligeramente húmedo (Shaxon & Barber, 2005). Por tal razón el valor correspondiente al pmp fue de 13%.

2.1.5. Umbral de Riego (UR).

Es un criterio de riego convencional que consiste en regar cada vez que se ha agotado un porcentaje de la humedad aprovechable del suelo, sin que esta condición afecte significativamente el nivel de producción del cultivo. (“Programación de riego.pdf,” n.d.). En este caso en particular, se estableció que la humedad del suelo se dejaría agotar hasta que llegue al punto equivalente a 37.4%.

2.1.6. Uso consuntivo Kc.

“El uso consuntivo puede definirse como la cantidad de agua que consumen las plantas para germinar, crecer y producir económicamente”(Ambiental, 2009). Este parámetro se encuentra influenciado por el clima de la región donde se esté evaluando; el cultivo, suelo y agua de riego en cuanto a su calidad, disponibilidad y prácticas de riego.

El manejar los datos de Kc, facilita la labor de determinar la posible area de riego, sobre la base de un volumen disponible de agua. De esta manera, se logra hacer un uso racional y eficaz del agua disponible para riego, suministrando al cultivo cantidades de agua idóneas y dependientes de las etapas fenológicas del cultivo, cuando la lluvia no aporta lo suficientemente necesario. En ese sentido, para la presente investigación, se tomó como punto de partida los datos presentados en la Figura 1, incorporándolos a la ecuación que determina el nivel de humedad presente en el suelo, para luego tomar las acciones de control respectivas.

Fig. 1. Coeficiente de Uso Consuntivo (Kc) de Arveja Verde. Fuente: Manual de uso consuntivo del agua para los principales cultivos de los Andes.

coeficiente-de-uso-consuntivo-kc-de-arveja-verde-fuente-manual-de-uso-consuntivo-del-agua-para-los-principales-cultivos-de-los-andes

2.2. Diseño de la red

2.2.1. Descripción general del diseño

El diseño de la red, se basa en un modelo desarrollado en una investigación anterior, en la que el principal objetivo era desarrollar una Red de Sensores Inalámbricos para el Monitoreo de riego por goteo. Una Red Inalámbrica de Sensores (WSN, Wireless Sensor Network) es una red de corto alcance, baja velocidad y bajo consumo energético que consiste en un conjunto de nodos autónomos espacialmente distribuidos que monitorean su entorno (Sohraby et al., 2007).

La red diseñada consta de siete nodos; seis de ellos son nodos sensor/actuador, y el principal es el coordinador de la red. Todos ellos fueron instalados con una topología en estrella en la que cada nodo sensor/actuador (dispositivo final) mantiene únicamente una trayectoria de comunicación directa con el coordinador. Esta topología sencilla se justifica por el reducido número de dispositivos que la conforman. La red configurada trabaja bajo la pila de protocolos ZigBee: un conjunto de protocolos que amplía el estándar IEEE 802.15.4 contemplado para cubrir las necesidades de redes inalámbricas de área personal con velocidades de transferencia baja y reducido flujo de información (Riazahamed, 2009). Las características principales de la red se resumen a continuación:

  • Protocolo de comunicación ZigBee.
  • Siete nodos: 1 nodo coordinador, 6 nodos sensor/actuador.
  • Topología: estrella
  • Banda de frecuencia: ISM de 2.4 GHz, canal 15.
  • Velocidad de transmisión: 250 Kbps.
  • Alcance: 80 m – 120 m.

2.2.2. Nodos de la red

Todos los nodos de la red incluyen por lo menos un módulo de procesamiento, un módulo de comunicación, un módulo de alimentación eléctrica e interfaces para su conexión (Dargie y Poellabauer, 2010). Si bien el estándar ZigBee especifica tres dispositivos lógicos nombrados como: Coordinador (ZC), Enrutador (ZR) y Dispositivo Final (ZED), no se agregaron nodos enrutadores (Somani y Patel, 2012).

El ZC está encargado de inicializar la red, establecer el canal de comunicaciones, participar en el encaminamiento de paquetes y ser el origen y/o destinatario de la información. Su módulo de procesamiento está representado por un computador personal (PC) dotado de un software para gestionar todos los datos de la red y definir las acciones de control. La Figura 2 ilustra su composición.

El módulo de comunicación está constituido por un sistema XBee Pro Series 2 con antena omnidireccional externa. Éste fue configurado para actuar como dispositivo ZC en Modo API. Este modo de comunicación codifica la información en tramas estructuradas y habilita la recepción de muestras remotas, que corresponden a la humedad volumétrica medida y transmitida por los nodos sensores ubicados en el cultivo. La alimentación eléctrica se garantiza por medio de la conexión al PC por medio del puerto USB.

Figura 2. Diagrama de bloques del Nodo Coordinador.

img_20170109_074346_easy-resize-com

 

Cada Nodo Sensor definido como un ZED, también posee como componente principal un módulo XBee Series 2 Pro que conforma el módulo de comunicación/procesamiento. Su configuración cumple dos tareas fundamentales. La primera, recibir el voltaje DC entregado por el sensor, digitalizarlo, empaquetarlo y transmitirlo al nodo coordinador cada vez que éste lo solicite. Puesto que la unidad de procesamiento del módulo posee la funcionalidad de un ADC de 10 bits para todas sus entradas análogas (Digi, 2012). La segunda tarea consiste en recibir la señal de control enviada por el ZC en una trama de configuración remota que ordena cambiar el estado del actuador de riego.

Este tipo de nodo puede ser un módulo actuador o un módulo sensor. El primero se encarga de controlar una electroválvula, circuitos de protección para cargas inductivas y acondicionadores de señal para conectarlo a la salida digital del módulo de comunicación/procesamiento. El segundo tipo de nodo está conectado a un sensor 10HS y un sensor SE00114 cuya salida máxima de voltaje es directamente compatible con el máximo voltaje de referencia del ADC del módulo XBee. La Figura 3 ilustra su composición.

Cada Nodo Actuador (también definido como un ZED), funciona únicamente como un receptor de las instrucciones enviadas por el coordinador, que las ejecuta impulsando o frenando el suministro de agua, dependiendo del nivel de humedad entregado por cada sensor. Cada nodo sensor/actuador es capaz de manejar una electroválvula normalmente cerrada de ¾”.

Los módulos son similares a los usados en los nodos sensores excepto que no incluyen su módulos homónimos y por tanto no usa ADC así, para el caso de la configuración del módulo de comunicación/procesamiento, el XBee Series 2 Pro fue habilitado para recibir la señal de control enviada por el coordinador para cambiar el estado de una de sus salida digitales acoplada al actuador (Faludi, 2010). La Figura 3 ilustra su composición.

Figura 3. Diagrama de bloques del Nodo Sensor/Actuador.

img_20170109_074403_easy-resize-com

2.2.3. Inicialización y funcionamiento de la red

Una vez configurados los módulos de cada nodo, el coordinador forma la red asignando aleatoriamente una dirección única de 16 bits para identificarla (PAN ID), después, se sintoniza en el canal DSSS 15, y permanece a la espera para asociar nuevos dispositivos. Por otro lado, los dispositivos finales (nodos sensores y actuadores) al ser energizados, buscan en el canal 15 un coordinador y, al detectarlo, se unen a la red, adquieren la misma PAN-ID y se les asigna una dirección de identificación de 16 bits para que puedan intercambiar información con el coordinador. Este proceso sucede de forma automática sin intervención del usuario, pero puede verificarse a través de los LEDs indicadores que brillan de forma intermitente cuando los dispositivos finales están asociados a la red (Digi, 2012).

Después de la inicialización de la red, los seis nodos sensores miden el nivel de humedad volumétrica que representa su zona de manejo y transmiten el dato inalámbricamente hacia el nodo coordinador. Éste la envía a través de una interfaz serial a un PC provisto del software de control, que despliega los datos a través de una interfaz gráfica para que el usuario conozca el nivel de humedad individual de cada zona de manejo y la humedad promedio de todo el cultivo.

Cada vez que los datos de humedad ingresan al computador, el software evalúa si el valor está dentro o fuera de los parámetros hídricos permisibles. Dependiendo de los resultados, una señal de control es enviada inalámbricamente para activar o desactivar los actuadores que habilitan el paso de agua para aplicar un riego general, o un riego sitio-especifico según la opción definida inicialmente por el usuario.

2.3. Software de Control

Siendo el software el controlador del sistema de riego, la acción de control elegida fue ON – OFF con banda de histéresis (Ogata, 2009). El algoritmo fue construido en su totalidad en Java, con una interfaz gráfica cuyas funciones incluyen gestionar el puerto serial del PC, almacenar y desplegar el valor de humedad volumétrica y construir y decodificar tramas API (el lenguaje propio de la comunicación con módulos XBee) (Digi, 2012). Los datos extraídos de las tramas API son evaluados en las ecuaciones del fabricante traducir el voltaje del sensor en humedad volumétrica de suelo. Después, los valores de humedad resultantes son analizados para verificar si están dentro de un rango permisible que tiene como límite superior la Capacidad de Campo (CC) y como límite inferior el Umbral de Riego (UR). Finalmente, de acuerdo con el resultado de dicha evaluación, el software construye una nueva trama API que al ser transmitida, configura el estado de los nodos remotos para que sus actuadores se activen o desactiven haciendo el control de riego.

2.4. Implementación

Los circuitos impresos fueron diseñados con la herramienta EAGLE considerando la potencia disipada por los módulos. Todos los componentes de los nodos sensores y actuadores fueron protegidos usando cajas herméticas para intemperie y ajustados en soportes elevados para lograr línea de vista con el nodo coordinador. La Figura 4 muestra algunas imágenes de este procedimiento.

Figura 4. Implementación del sistema.

implementacion-del-sistema

 

El archivo ejecutable del software de control y la máquina virtual de Java fueron instalados en el PC para que el usuario ejecutara en cualquier momento la interfaz gráfica. Dentro del código de programación se ubicaron los valores característicos de Kc para cada día que compone el ciclo del cultivo (160 días). En cuanto al cultivo es importante mencionar que la siembra de Arveja, se realizó a finales del mes de Abril del presente año y las principales características se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Características generales del cultivo.

Variedad

San Isidro

Dimensiones Surco

5 metros de largo con separación de 1.2 m entre surcos.

Distancia entre plantas

0.10 m.

Total de surcos

40.

Sistema tutorado

2 metros de alto.

Los nodos sensores 1, 2 Y 3 (cuyo sensor es el 10HS) fueron ubicados cada 7 surcos logrando cubrir con ellos un total de 21 surcos, para el caso de los nodos sensores 4, 5 y 6 (Sensor SEN0114), éstos fueron ubicados cada tres surcos, con lo cual se obtuvo una cobertura de 9 surcos y los surcos restantes se dejaron como testigo. Los sensores S1, S3, S4, S5 Y S6 fueron enterrados verticalmente a una profundidad de 20 cm, región donde se concentra la mayor parte de la raíz de la planta. Y el sensor S2 se ubicó de manera horizontal a la misma profundidad con el fin de evaluar cuál es la posición más indicada a la hora de usar este tipo de elementos. Adicionalmente, cada nodo sensor maneja una válvula solenoide de ¾”, que se acciona siempre y cuando los niveles de humedad estén debajo de los niveles deseados.

La energización de la red diseñada, se realizó mediante un sistema de energía solar fotovoltaica, que se compone de un panel solar de 40 Wp, una batería de 12VDC y un regulador de 10A. De esta manera, se garantiza la exitosa operatividad y autonomía del prototipo diseñado.

3. Resultados y discusión

3.1. Sistema prototipo

El prototipo diseñado es un sistema de control de lazo cerrado en el que la variable de salida del proceso (la humedad volumétrica del suelo) se mide y se retroalimenta al controlador, que determina el error de la medida con su valor de referencia y genera una acción que ejecutan los actuadores. El elemento esencial del sistema de control resulta ser el controlador, pues está encargado de detectar los desvíos del valor medido por los sensores fuera del rango de humedad permisible, y emitir una señal de corrección hacia los actuadores para que se produzca la acción de control establecida que, para este caso, es la acción de control ON-OFF con banda de histéresis. La Figura 5 muestra el diagrama de bloques del sistema.

Figura 5. Sistema Prototipo

img_20170109_074320_easy-resize-com

3.2. Pluviosidad.

En la agricultura, otro de los datos importantes a tener en cuenta es la cantidad de agua que ha caído en las fincas, producto de las precipitaciones naturales. Por tal razón, como punto adicional de la investigación, se registraron datos manuales de pluviosidad, cada vez que ésta se presentaba a lo largo de los meses en los cuales se desarrolló la etapa final de la investigación (Mayo – Septiembre). Los resultados obtenidos se presentan en la figura 6.

Figura 6. Datos de Pluviosidad tomados manualmente.

datos-de-pluviosidad-tomados-manualmente

3.3. Desempeño del sistema.

Una vez instalados todos los componentes que conforman el sistema diseñado, en el cultivo de Arveja, se almacenaron diariamente los datos de humedad transmitidos por los nodos sensores hasta la central de monitoreo, y al finalizar la recolección de datos, se realizaron las gráficas pertinentes al caso, para evaluar el desempeño del sistema. Las figuras 7 a 12 muestran la respuesta de cada sensor.

This slideshow requires JavaScript.

De acuerdo a lo observado en el transcurso de la investigación, los nodos sensores 4,5 y 6, presentaban una lectura altamente variable de la humedad contenida en el suelo, activando gran cantidad de veces la apertura de las válvulas solenoides para suministrar agua, incluso en temporadas donde no se necesitaba aplicar riego al cultivo. Al verificar las condiciones en que estaba el sensor, se encontró que éste presentaba en sus puntas, sulfato de cobre debido a la interacción directa que tiene con los componentes propios del suelo, razón por la cual, las medidas en muchos casos estaban lejos de las condiciones reales del suelo en ese momento.

Por otro lado, las lecturas entregadas por los Nodos sensores 1, 2 y 3 a lo largo del monitoreo de las etapas fenológicas del cultivo, fueron más estables y confiables, respecto a las condiciones reales del suelo en ese momento. Se logró obtener una cobertura de 50 metros por sensor, pero la ubicación del sensor condiciona la respuesta que este tiene al momento de medir la humedad del suelo. Tal como lo muestra la figura 8, que presenta la respuesta del sensor cuando es ubicado de manera horizontal. Como puede observarse, la respuesta es más lenta y por ende, puede presentarse momentos en que las condiciones ideales del suelo están lejos de las presentadas por el equipo.

Finalmente, se realizó una comparación del sistema diseñado con los sistemas tradicionales de riego contiguos al area de experimentación, encontrando que los agricultores realizaban un riego de 1 hora en la mañana y una hora en la tarde, pasando 4 días en temporadas donde existían precipitaciones y en temporadas secas, aumentaban el tiempo de riego y la frecuencia, es decir, aplicaban 2 horas en la mañana y 2 horas en la tarde, pasando un día. Al comparar esta actividad con lo realizado por el sistema, se encontró con que éste, en temporadas de lluvia aplicaba una hora de riego cada 5 a 6 días, y en temporadas secas realizaba 2 horas de riego pasando tres días logrando así mantener los niveles de humedad entre el 40% (Capacidad de Campo) y el 37.4% (Umbral de riego).

4. Conclusiones

  • La adaptación al cambio climático, requiere que en Nariño y en Colombia se empiece a transformar las prácticas agrícolas mediante la tecnificación de las fincas. Esto con el fin de lograr procesos transformadores que fomente en el agricultor colombiano, el interés por ser más competitivo y con un alto grado de sentido de pertenencia con el medio ambiente.
  • El manejar la humedad del suelo mediante el coeficiente de uso consuntivo característico del cultivo de Arveja (Kc), permitió optimizar el recurso hídrico y los nutrientes, en la temporada seca, ya que se entrega el volumen adecuado de agua, en el momento oportuno y durante el tiempo necesario.
  • El tener un sistema de monitoreo remoto, brinda grandes oportunidades para el manejo adecuado de las parcelas en fincas donde se tiene más de un cultivo, los datos almacenados pueden ser tomados como referencias para la toma de decisiones a la hora de aplicar insumos y agua de manera empírica.

5. Agradecimientos

Este trabajo fue posible gracias al apoyo incondicional del Grupo de Investigación Cultivos Andinos de la Universidad de Nariño, en cabeza del Doctor Oscar Checa y a la motivación constante de Grüne Welt por aportar innovaciones tecnológicas que involucren al agricultor en el manejo de la tecnología para mejorar la calidad de los productos.


BIBLIOGRAFÍA

  1.  Ambiental, S. (2009). M anual de uso consuntivo del agua para los principales cultivos de los Andes Centrales Peruanos.
  2. Benites, J., & Castellanos, A. (2003). Mejorando la humedad del suelo con agricultura de conservación. LEISA Revista de Agroecología, 5–6. Retrieved from http://www.agriculturesnetwork.org/magazines/latin-america/2-usando-todas-las-gotas-de-agua/mejorando-la-humedad-del-suelo-con-agricultura-de/at_download/article_pdf
  3. Castro Casrto, N. D., Chamorro Fernández, L. E., & Viteri Mera, C. A. (26 de 12 de 2012). UNA RED DE SENSORES INALÁMBRICOS PARA LA AUTOMATIZACIÓN Y. Pasto, Narino, Colombia
  4. Comisión Europea. (2012). Una agricultura sostenible para el futuro. Retrieved from http://ec.europa.eu/agriculture/events/2012/rio-side-event/brochure_es.pdf
  5. Decagon Devices, Inc. (2016).
  6. DIGI INTERNATIONAL TECHNICAL STAFF. 2012. XBee/XBee PRO ZB RF Modules. Digi International.
  7. R. FALUDI. 2010. Building Wireless Sensor Networks. O’Reilly Media.
  8. K. SOHRABY; D. MINOLI; T. ZNATI. 2007. Wireless Sensor Networks. Technology, Protocols and Applications. Wiley-Interscience.
  9. K. OGATA. 2009. Ingeniería de Control Moderna. Quinta edición. Prentice Hall.
  10. Lau, C., Jarvis, A., & Ramirez, J. (2011). Agricultura Colombiana : Adaptación al Cambio Climático. CIAT Politicas En Sintesis No 1 Centro Internacional de Agricultura Tropical, Cali, Colombia, 1, 4.
  11. N. A. SOMANI; Y. PATEL. 2012. ZigBee: A Low Power Wireless Technology for Industrial Applications. International Journal of Control Theory and Computer Modelling, 2: 27-33.
  12. Programación de riego.pdf. (n.d.).
  13. R. MUÑOZ; A. RITTER. 2005. Medida de la humedad del suelo. En: Hidrología agroforestal. Mundi-Prensa. pp. 127-133.
  14. S. S. RIAZAHAMED. 2009. The Role of ZigBee Technology in Future Data Communication System. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 5: 113-118.
  15. Shaxon, F., & Barber, R. (2005). Optimización de la humedad del suelo para la producción vegetal. Boletín de Suelos de La FAO, 105.
  16. W. DARGIE; C. POELLABAUER. 2010. Fundamentals of Wireless Sensor Networks. Theory and Practice. Wiley. pp. 48-61.
  17. WWF España. (2009). Manual de buenas prácticas de riego. Propuestas de WWF Para Un Uso Eficiente Del Agua En La Agricultura.