Con el objetivo de adaptar el volumen de caldo fitosanitario al desarrollo del cultivo se han elaborado una serie de herramientas que permiten su estimación en tomate en invernadero (uno de los principales cultivos en la provincia de Almería), en función de parámetros geométricos de la masa vegetal fácilmente medibles y del equipo de tratamiento utilizado.

F.C. Páez (1), J. Sánchez-Hermosilla (2), V.J. Rincón (2) y M.M. Fernández (1).  
(1) Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Junta de Andalucía.
(2) Dpto. Ingeniería Rural. Universidad de Almería.

Las especiales características de los cultivos hortícolas bajo plástico, entre las que se encuentran ciclos de cultivo cortos, rápido desarrollo de la masa foliar y alta densidad de plantación, y el hecho de tratar un volumen de vegetación que varía de forma importante durante el ciclo de cultivo, y no una superficie de terreno, hacen necesaria la búsqueda de herramientas, sencillas de utilizar por parte del agricultor, que permitan calcular el volumen de aplicación en función de la masa vegetal del cultivo, reduciendo así la cantidad de agroquímico a utilizar y, por lo tanto, el coste del control de la plaga o enfermedad y los impactos ambientales causados por los productos fitosanitarios.

La determinación del volumen de vegetación y su posterior relación con el volumen de caldo es la base de las técnicas de Pulverización Adaptada al Cultivo (Crop Adapted Spraying, CAS), siendo su principal objetivo conseguir mantener constante la cantidad de producto depositado sobre cada órgano de la planta, independientemente de la altura o porte del cultivo.

Se han propuesto diferentes métodos para solventar los problemas de ajustar el volumen de aplicación en función del desarrollo vegetativo del cultivo. Uno de estos métodos es el Tree Row Volume (TRV) (Byers et al., 1971) consistente en determinar el volumen de aplicación, comparando el volumen de vegetación por unidad de superficie con el volumen aplicado en un cultivo definido como estándar. Este método ha permitido determinar los volúmenes de aplicación de forma más racional en determinadas plantaciones frutales.

Otro parámetro que refleja con exactitud la cantidad de vegetación que presenta el cultivo es el LAI (Leaf Area Index, es decir, el índice de la superficie foliar de la planta con respecto a la superficie que ocupa ésta en el suelo), sin embargo su cálculo es difícil de determinar por el agricultor en campo y supone, por lo general, la destrucción de plantas.

Con el objetivo de adaptar el volumen de caldo fitosanitario al desarrollo del cultivo se han elaborado una serie de herramientas que permiten su estimación en tomate en invernadero (uno de los principales cultivos en la provincia de Almería), en función de parámetros geométricos de la masa vegetal fácilmente medibles y del equipo de tratamiento utilizado.

La pistola pulverizadora manual (foto 1a) es el equipo más habitual en los invernaderos de esta zona productiva y presenta una serie de inconvenientes como son: falta de uniformidad en la aplicación, elevadas pérdidas en el suelo (Sánchez-Hermosilla et al., 2011, 2012), alto riesgo de exposición de los aplicadores y dificultad para regular la presión y los volúmenes de aplicación. Otros equipos que se emplean, en menor medida, son aquellos dotados con barras verticales (manuales o autopropulsados) (foto 1b), que presentan mejoras con respecto a las pistolas tanto en la eficiencia en los tratamientos como en la seguridad del operario.

El diseño de estas herramientas que permiten el cálculo del volumen de aplicación, en cultivo de tomate en invernadero, ha sido realizado a partir del modelo de dosificación adaptado a la masa vegetal desarrollado por Sánchez-Hermosilla et al. (2013a). Este modelo está basado fundamentalmente, en la estimación de masa vegetal del cultivo a tratar mediante el cálculo del Plant Row Volume (PRV) y en la cantidad de producto fitosanitario necesaria (deposición) que debe caer sobre la planta para un correcto control de las distintas plagas y enfermedades.

 

Caracterización de la masa vegetal

La caracterización de la masa vegetal se realiza en función del PRV definido como el volumen de vegetación por unidad de superficie cultivada expresado en m³·ha^-1. Para el caso de tomate en invernadero, debido a la geometría del cultivo, el volumen de la vegetación se calcula como la suma de los volúmenes de 6 prismas de base rectangular (2 por cada 1/3 de la altura) (figura 1a). Las variables geométricas necesarias para determinar este índice son la altura y anchura de la masa vegetal y la distancia entre filas de cultivo (figura 2b), y se calcula según la ecuación 1.

Ecuación 1

 

Donde PRV es el Plant Row Volume (en m³·ha^-1), H es la altura total de la masa vegetal (en m), B_i M_i y A_i la anchura de la masa vegetal medida a tres niveles de altura: baja, media y alta, respectivamente (todas las medidas expresadas en metros).

Para la elaboración del modelo se han empleado los datos recopilados en distintas campañas y ubicaciones, de plantas de tomate procedentes de cultivos en invernadero en la provincia de Almería (foto 2a).

 

Figura 1. Esquema de PRV (izda) y parámetros necesarios (drcha).

 

 

La recopilación de los datos se realizó, sobre diversas variedades comerciales de tomate (nueve variedades) y en invernaderos de tipología diferente, durante un periodo comprendido entre marzo de 2006 y enero de 2011 y tanto en ciclos de cultivo de otoño-invierno como de primavera-verano. En todos los casos el cultivo estaba pareado (dos plantas o tallos por gotero) (foto 2b) y entutorado mediante hilo de rafia, sustentado por un emparrillado de altura comprendida entre 2,2 y 2,3 m.  Para el desarrollo del modelo se ha empleado un total de 450 plantas. Los parámetros geométricos medidos en campo fueron, altura y anchura de la masa vegetal, distancia entre filas y superficie foliar, éste último parámetro necesario para el cálculo del LAI.

A partir de las distintas variables geométricas medidas, se han calculado los índices caracterizadores de masa vegetal PRV y LAI, y se ha desarrollado un modelo que los relaciona entre sí, comprobando que existe una estrecha correlación entre ambos, lo que permite la estimación del LAI a partir de medidas geométricas sencillas sobre la masa vegetal (ecuación 2). Este tipo de análisis de regresión lineal permite estudiar la existencia de la relación entre variables, cuantificar el grado de relación y estimar una función matemática que la describa. Para determinar en qué medida se relacionan estas variables, se ha empleado el coeficiente de determinación (R²). En este caso, la función con un mejor coeficiente de determinación es de tipo potencial.

Ecuación 2

El modelo resultante se validó a partir de los datos de una serie de plantas muestreadas de tomate, obteniendo un error relativo estándar (RSE) de 5,4% en la estimación del LAI.

 

Cálculo del volumen de aplicación

Pergher y Petris (2008) proponen un modelo de dosificación basado en la deposición media de fitosanitario en la masa vegetal, que permite el cálculo de la cantidad de producto a pulverizar (Q, en g·ha^-1) a partir del LAI, la deposición media de producto sobre las hojas (d_m, en µg·cm^-2) y la tasa de recuperación (ε) (ecuación 3).

El valor de d_m corresponde a la deposición media obtenida por los agricultores en su práctica habitual en un cultivo de tomate, consistente en aplicar con pistola pulverizadora a elevadas presiones. La tasa de recuperación es la fracción de pulverización depositada sobre la masa vegetal, que dependerá del equipo empleado (pistolas pulverizadoras o barras verticales).

Como se indica en los cuadros I y II, distintos autores han determinado la deposición media así como la tasa de recuperación en cultivo de tomate en invernadero. Considerando estos valores se propone como deposición media 1,15 µl·cm^-2 y como tasa de recuperación 60% y 80% para pistola y barra vertical respectivamente.

Ecuación 3

 

Una vez determinado el valor de d_m y la tasa de recuperación, se adapta la ecuación 3 para obtener el volumen de aplicación en l·ha^-1, además de sustituir el LAI por la ecuación 2 y los parámetros de deposición media y tasa de recuperación (según equipo) por los propuestos (ecuación 4).

 

Ecuación 4

Donde V es el volumen de aplicación (en l·ha^-1), dv es la deposición media (1,15µl·cm^-2), PRV es el volumen de vegetación (en m³·ha^-1) y ε la tasa de recuperación según el equipo utilizado (60% para pistola pulverizadora y 80% para barra vertical).

 

Evaluación técnica del modelo de dosificación

Este modelo de dosificación ha sido evaluado técnicamente, comprobando si la deposición obtenida al pulverizar un determinado volumen, calculado a partir del modelo de dosificación desarrollado, se ajusta al valor de deposición de referencia establecido.

Para ello, se realizó un ensayo sobre un cultivo en pleno desarrollo (1,9 m de altura de vegetación), usando como equipos de aplicación una pistola pulverizadora manual (Pistola NOVI de 4 boquillas de abanico doble) y una carretilla manual de barras verticales (dos barras dotadas de 4 boquillas de abanico Teejet XR 110 02).

Para la evaluación se empleó un método cuantitativo basado en trazadores colorimétricos, en concreto se pulverizó un colorante alimentario (Tartracina) sobre una serie de colectores artificiales (tiras de papel de filtro de dimensiones conocidas) dispuestos sobre el cultivo. Los colectores con el trazador se analizaron mediante espectrofotometría de luz UV-visible en laboratorio, para determinar la cantidad de trazador y, por lo tanto, la deposición sobre la planta.

En el cuadro III se presentan los resultados obtenidos tras el análisis, donde se puede ver cómo la deposición media obtenida en barras verticales es de 1,21 µl·cm^-2, algo superior a la de referencia, 1,15 µl·cm^-2. Con respecto a la pistola, la deposición obtenida es aproximadamente un 4% inferior a la deposición de referencia, no obstante está dentro del rango admisible, considerando las deposiciones obtenidas por los autores anteriormente citados. En base estos resultados se puede considerar que la cantidad de caldo fitosanitario que se deposita sobre la planta es suficiente para el control de plagas y enfermedades.

 

Herramientas para el uso del modelo de dosificación

A partir de estos resultados y con el objetivo de facilitar a agricultores y a técnicos asesores el cálculo del volumen de aplicación en función de la cantidad de masa vegetal y el equipo de tratamiento utilizado, se han diseñado una serie de herramientas que permiten aplicabilidad directa del modelo de dosificación desarrollado.

Para simplificar el uso de esta metodología, por un lado se va a facilitar el cálculo de los índices y parámetros que intervienen mediante el diseño de tablas-gráficos y por otro, se va a implementar una aplicación informática que permita al usuario, a partir de los datos recogidos en campo, el cálculo automático del volumen de aplicación y de todos los parámetros operacionales necesarios para un correcto tratamiento.

 

Gráfico de estimación del volumen de aplicación en función del PRV

Esta metodología permite el cálculo del volumen de aplicación mediante un gráfico (figura 2), que relaciona el PRV medido en el invernadero (que tendrá que ser calculado por el usuario mediante la ecuación 1, a partir de los datos recopilados en campo) con el volumen a aplicar, dependiendo del tipo de equipo utilizado para el tratamiento.

 

Tablas de estimación del volumen de aplicación

Como en el caso anterior, a partir de los datos recopilados en campo, se calculará el volumen de aplicación a partir de una serie de tablas definidas para cada equipo de aplicación y distancia entre filas del cultivo, pero con la diferencia de que el usuario no tendrá que calcular el PRV y únicamente tendrá que seleccionar la tabla adecuada e introducir los datos registrados de altura y anchura media de la masa vegetal.

Los parámetros necesarios para el uso de estas tablas son la altura de la masa vegetal (H en la figura 1b) y anchura media calculada con los datos Bi, Mi y Ai. El modo de uso es sencillo, primero se selecciona el grupo de tablas correspondientes según equipo de aplicación (barras verticales o pistolas) y, dentro del grupo, aquella diseñada para la distancia entre filas de cultivo presente en el invernadero.

Una vez conocidos los datos de altura y anchura media de la masa vegetal del cultivo a tratar, se introducirán en la tabla seleccionada, estableciendo donde corta la fila de altura a la columna de anchura, determinándose así el volumen de aplicación (litros/ha). Se presenta como ejemplo la tabla correspondiente a barras verticales y una distancia entre filas de cultivo de 2 m (cuadro IV).

Estas dos metodologías simplificadas permiten un cálculo sencillo del volumen de aplicación pero con menor precisión que el obtenido con el método general a partir de las ecuaciones 1 y 4. A mayor facilidad de cálculo menor exactitud en el resultado.

 

Aplicación informática para el cálculo del volumen de aplicación

Por último, se ha desarrollado una aplicación informática, denominada GreenRate (figura 3), que puede ser consultada por los usuarios, bien como página web o como hoja de cálculo (Microsoft Excel), cuyo objetivo es facilitar el uso del modelo de dosificación, permitiendo así el cálculo del volumen de aplicación y de los parámetros operacionales necesarios durante el tratamiento.

En un principio está diseñada para el cultivo de tomate en invernadero, pero con la posibilidad de poder ser implementada con modelos de dosificación para los distintos cultivos hortícolas protegidos; de hecho en la actualidad se está trabajando en cultivo de pimiento.

El uso de esta aplicación es sencillo, todos los cálculos se realizarán de forma automática a partir de una serie de datos introducidos por el usuario, relacionados con el tipo de equipo a utilizar, las características del cultivo (altura y anchura de la masa vegetal, distancia entre filas, disposición del cultivo, etc.), y características del producto.

Como resultado, la aplicación generará un informe, donde aparecerán datos útiles para una correcta aplicación y racionalización de productos fitosanitarios, como son: el volumen a aplicar, la velocidad de avance, la presión de trabajo, el caudal desaguado, cantidad de producto a utilizar, etc., aparte de una serie de recomendaciones relacionadas con el estado de las instalaciones y el buen uso de los equipos.

 

Conclusiones

Se han desarrollado herramientas accesibles, que facilitan al usuario final la utilización del modelo de dosificación basado en la deposición media y adaptado al PRV en el cultivo de tomate en invernadero, que permitirá el cálculo del volumen de aplicación en función de la masa vegetal presente y el equipo de tratamiento utilizado, racionalizando así el uso de los productos fitosanitarios, ajustando de esta forma la cantidad empleada y, por tanto, reduciendo los riegos medioambientales y para la salud humana. Todas estas herramientas están disponibles y pueden ser descargadas de manera gratuita desde la plataforma digital Servifapa de la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural de la Junta de Andalucía (www.servifapa.es).

 

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por la CICE (proyecto P12-AGR-773) y por IFAPA (proyecto TRANSFORMA EI.TRA.TRA2010.25) y cofinanciado por Fondos FEDER y FSE de Andalucía 2007-2013 (contratos de personal).