Estimación de la demanda hídrica en el sector agrícola por medio de imágenes satelitales, caso de estudio cuenca del Río Prado, Tolima

Chávez González, Karol Dayanna; Cipagauta Silva, María Camila

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2020-07-16

TY - GEN T1 - Estimación de la demanda hídrica en el sector agrícola por medio de imágenes satelitales, caso de estudio cuenca del Río Prado, Tolima UR - http://hdl.handle.net/11634/28584 PB - Universidad Santo Tomás AB - El presente proyecto muestra la aplicación de una metodología para la estimación de la demanda hídrica del cultivo del arroz localizado en el distrito de riego AsoPrado, en Prado, Tolima. En principio se realizó una revisión bibliográfica de los métodos existentes para estimar la demanda hídrica del cultivo de arroz por medio de imágenes satelitales, como resultado fue seleccionado el algoritmo Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER), el cual, realiza las estimaciones de evapotranspiración de cultivo (ETa) a partir de datos proporcionados por imágenes satelitales (LandSat, MODIS, Sentinel) e información agrometeorológica. Para el cálculo de la ETa en el distrito de riego AsoPrado fueron usadas las bandas de reflectancia 1 y 2 del producto MOD13Q1, un compuesto de 16 días proveniente de la misión satelital MODIS, que cuenta con una mayor disponibilidad de imágenes para el periodo de estudio comprendido entre 2002 y 2012, con un total de 253 imágenes. Por otra parte, fue seleccionado para el cálculo de la radiación solar y posteriormente la evapotranspiración de referencia, una modificación a la ecuación de Hargreaves-Samani, la cual involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, pero considerando que la diferencia entre la temperatura máxima y mínima no dependen únicamente de la radiación extraterrestre, la nubosidad y la humedad, sino que están sujetas también a cambios en la topografía. A partir de estas aproximaciones fue estructurada la metodología y los resultados de su aplicación fueron plasmados en mapas y series temporales de las diferentes variables del balance de energía estimadas para cuantificación de la ETa a través de SAFER para el periodo de estudio. Simultáneamente se calculó la evapotranspiración de referencia (ET0) usando el método tradicional de Hargreaves-Samani recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), que involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, que fue el insumo para calcular la Eta considerando los Kc reportados por la FAO para el cultivo de arroz. Como resultado se evidenció que a escala mensual y más concretamente para los meses secos, la metodología convencional tiende a sobreestimar la ETa con respecto al algoritmo SAFER entre un 30 % y 70% al mes, mientras que, en los meses húmedos, aunque la diferencia fue menor de igual forma se presentó una sobreestimación del 5 % al 30 % por mes. Para concluir y teniendo en cuenta que no toda la lámina de agua precipitada llega a las plantas debido a pérdidas por intercepción de follaje, percolación profunda, evaporación y escorrentía rápida, se realizó el cálculo de la precipitación efectiva para estimar de forma más acertada los requerimientos hídricos del cultivo del arroz en la zona de estudio. Para analizar los escenarios donde se puede presentar estrés hídrico en el cultivo por falta o exceso de agua; se analizó la capacidad de la precipitación ofertada para satisfacer las pérdidas de agua que se dan por procesos de evapotranspiración, evidenciando la sobreoferta que se presenta en los meses húmedos que pone en riesgo la sanidad del cultivo por presencia de enfermedades y la necesidad de apoyo para el riego en meses secos para no perjudicar el rendimiento. ER - @misc{11634_28584, author = {}, title = {Estimación de la demanda hídrica en el sector agrícola por medio de imágenes satelitales, caso de estudio cuenca del Río Prado, Tolima}, year = {}, abstract = {El presente proyecto muestra la aplicación de una metodología para la estimación de la demanda hídrica del cultivo del arroz localizado en el distrito de riego AsoPrado, en Prado, Tolima. En principio se realizó una revisión bibliográfica de los métodos existentes para estimar la demanda hídrica del cultivo de arroz por medio de imágenes satelitales, como resultado fue seleccionado el algoritmo Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER), el cual, realiza las estimaciones de evapotranspiración de cultivo (ETa) a partir de datos proporcionados por imágenes satelitales (LandSat, MODIS, Sentinel) e información agrometeorológica. Para el cálculo de la ETa en el distrito de riego AsoPrado fueron usadas las bandas de reflectancia 1 y 2 del producto MOD13Q1, un compuesto de 16 días proveniente de la misión satelital MODIS, que cuenta con una mayor disponibilidad de imágenes para el periodo de estudio comprendido entre 2002 y 2012, con un total de 253 imágenes. Por otra parte, fue seleccionado para el cálculo de la radiación solar y posteriormente la evapotranspiración de referencia, una modificación a la ecuación de Hargreaves-Samani, la cual involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, pero considerando que la diferencia entre la temperatura máxima y mínima no dependen únicamente de la radiación extraterrestre, la nubosidad y la humedad, sino que están sujetas también a cambios en la topografía. A partir de estas aproximaciones fue estructurada la metodología y los resultados de su aplicación fueron plasmados en mapas y series temporales de las diferentes variables del balance de energía estimadas para cuantificación de la ETa a través de SAFER para el periodo de estudio. Simultáneamente se calculó la evapotranspiración de referencia (ET0) usando el método tradicional de Hargreaves-Samani recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), que involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, que fue el insumo para calcular la Eta considerando los Kc reportados por la FAO para el cultivo de arroz. Como resultado se evidenció que a escala mensual y más concretamente para los meses secos, la metodología convencional tiende a sobreestimar la ETa con respecto al algoritmo SAFER entre un 30 % y 70% al mes, mientras que, en los meses húmedos, aunque la diferencia fue menor de igual forma se presentó una sobreestimación del 5 % al 30 % por mes. Para concluir y teniendo en cuenta que no toda la lámina de agua precipitada llega a las plantas debido a pérdidas por intercepción de follaje, percolación profunda, evaporación y escorrentía rápida, se realizó el cálculo de la precipitación efectiva para estimar de forma más acertada los requerimientos hídricos del cultivo del arroz en la zona de estudio. Para analizar los escenarios donde se puede presentar estrés hídrico en el cultivo por falta o exceso de agua; se analizó la capacidad de la precipitación ofertada para satisfacer las pérdidas de agua que se dan por procesos de evapotranspiración, evidenciando la sobreoferta que se presenta en los meses húmedos que pone en riesgo la sanidad del cultivo por presencia de enfermedades y la necesidad de apoyo para el riego en meses secos para no perjudicar el rendimiento.}, url = {http://hdl.handle.net/11634/28584} }RT Generic T1 Estimación de la demanda hídrica en el sector agrícola por medio de imágenes satelitales, caso de estudio cuenca del Río Prado, Tolima LK http://hdl.handle.net/11634/28584 PB Universidad Santo Tomás AB El presente proyecto muestra la aplicación de una metodología para la estimación de la demanda hídrica del cultivo del arroz localizado en el distrito de riego AsoPrado, en Prado, Tolima. En principio se realizó una revisión bibliográfica de los métodos existentes para estimar la demanda hídrica del cultivo de arroz por medio de imágenes satelitales, como resultado fue seleccionado el algoritmo Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER), el cual, realiza las estimaciones de evapotranspiración de cultivo (ETa) a partir de datos proporcionados por imágenes satelitales (LandSat, MODIS, Sentinel) e información agrometeorológica. Para el cálculo de la ETa en el distrito de riego AsoPrado fueron usadas las bandas de reflectancia 1 y 2 del producto MOD13Q1, un compuesto de 16 días proveniente de la misión satelital MODIS, que cuenta con una mayor disponibilidad de imágenes para el periodo de estudio comprendido entre 2002 y 2012, con un total de 253 imágenes. Por otra parte, fue seleccionado para el cálculo de la radiación solar y posteriormente la evapotranspiración de referencia, una modificación a la ecuación de Hargreaves-Samani, la cual involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, pero considerando que la diferencia entre la temperatura máxima y mínima no dependen únicamente de la radiación extraterrestre, la nubosidad y la humedad, sino que están sujetas también a cambios en la topografía. A partir de estas aproximaciones fue estructurada la metodología y los resultados de su aplicación fueron plasmados en mapas y series temporales de las diferentes variables del balance de energía estimadas para cuantificación de la ETa a través de SAFER para el periodo de estudio. Simultáneamente se calculó la evapotranspiración de referencia (ET0) usando el método tradicional de Hargreaves-Samani recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), que involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, que fue el insumo para calcular la Eta considerando los Kc reportados por la FAO para el cultivo de arroz. Como resultado se evidenció que a escala mensual y más concretamente para los meses secos, la metodología convencional tiende a sobreestimar la ETa con respecto al algoritmo SAFER entre un 30 % y 70% al mes, mientras que, en los meses húmedos, aunque la diferencia fue menor de igual forma se presentó una sobreestimación del 5 % al 30 % por mes. Para concluir y teniendo en cuenta que no toda la lámina de agua precipitada llega a las plantas debido a pérdidas por intercepción de follaje, percolación profunda, evaporación y escorrentía rápida, se realizó el cálculo de la precipitación efectiva para estimar de forma más acertada los requerimientos hídricos del cultivo del arroz en la zona de estudio. Para analizar los escenarios donde se puede presentar estrés hídrico en el cultivo por falta o exceso de agua; se analizó la capacidad de la precipitación ofertada para satisfacer las pérdidas de agua que se dan por procesos de evapotranspiración, evidenciando la sobreoferta que se presenta en los meses húmedos que pone en riesgo la sanidad del cultivo por presencia de enfermedades y la necesidad de apoyo para el riego en meses secos para no perjudicar el rendimiento. OL Spanish (121)

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El presente proyecto muestra la aplicación de una metodología para la estimación de la demanda hídrica del cultivo del arroz localizado en el distrito de riego AsoPrado, en Prado, Tolima. En principio se realizó una revisión bibliográfica de los métodos existentes para estimar la demanda hídrica del cultivo de arroz por medio de imágenes satelitales, como resultado fue seleccionado el algoritmo Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER), el cual, realiza las estimaciones de evapotranspiración de cultivo (ETa) a partir de datos proporcionados por imágenes satelitales (LandSat, MODIS, Sentinel) e información agrometeorológica. Para el cálculo de la ETa en el distrito de riego AsoPrado fueron usadas las bandas de reflectancia 1 y 2 del producto MOD13Q1, un compuesto de 16 días proveniente de la misión satelital MODIS, que cuenta con una mayor disponibilidad de imágenes para el periodo de estudio comprendido entre 2002 y 2012, con un total de 253 imágenes. Por otra parte, fue seleccionado para el cálculo de la radiación solar y posteriormente la evapotranspiración de referencia, una modificación a la ecuación de Hargreaves-Samani, la cual involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, pero considerando que la diferencia entre la temperatura máxima y mínima no dependen únicamente de la radiación extraterrestre, la nubosidad y la humedad, sino que están sujetas también a cambios en la topografía. A partir de estas aproximaciones fue estructurada la metodología y los resultados de su aplicación fueron plasmados en mapas y series temporales de las diferentes variables del balance de energía estimadas para cuantificación de la ETa a través de SAFER para el periodo de estudio. Simultáneamente se calculó la evapotranspiración de referencia (ET0) usando el método tradicional de Hargreaves-Samani recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), que involucra únicamente datos de temperatura y radiación extraterrestre, que fue el insumo para calcular la Eta considerando los Kc reportados por la FAO para el cultivo de arroz. Como resultado se evidenció que a escala mensual y más concretamente para los meses secos, la metodología convencional tiende a sobreestimar la ETa con respecto al algoritmo SAFER entre un 30 % y 70% al mes, mientras que, en los meses húmedos, aunque la diferencia fue menor de igual forma se presentó una sobreestimación del 5 % al 30 % por mes. Para concluir y teniendo en cuenta que no toda la lámina de agua precipitada llega a las plantas debido a pérdidas por intercepción de follaje, percolación profunda, evaporación y escorrentía rápida, se realizó el cálculo de la precipitación efectiva para estimar de forma más acertada los requerimientos hídricos del cultivo del arroz en la zona de estudio. Para analizar los escenarios donde se puede presentar estrés hídrico en el cultivo por falta o exceso de agua; se analizó la capacidad de la precipitación ofertada para satisfacer las pérdidas de agua que se dan por procesos de evapotranspiración, evidenciando la sobreoferta que se presenta en los meses húmedos que pone en riesgo la sanidad del cultivo por presencia de enfermedades y la necesidad de apoyo para el riego en meses secos para no perjudicar el rendimiento.

Abstract

The present project shows the application of a methodology for the estimation of water demand for rice cultivation located in the AsoPrado irrigation district in Prado, Tolima. A literature review of existing methods for estimating the water demand of rice cultivation using satellite images was initially carried out, as a result of which the algorithm Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving (SAFER) was selected, which makes estimates of crop evapotranspiration (Eta) from data provided by satellite imagery (Landsat, MODIS, Sentinel) and agrometeorological information. For the calculation of the Eta in the irrigation district AsoPrado were used the reflectance bands 1 and 2 of the product MOD13Q1, a compound of 16 days of the satellite mission MODIS, which has a greater availability of images for the study period from 2002 to 2012, with a total of 253 images. It was selected for the calculation of solar radiation and later reference evapotranspiration, a modification to the Hargreaves-Samani model, which involves only temperature data and extraterrestrial radiation, but considering that the difference between maximum and minimum temperature does not depend solely of extraterrestrial radiation, cloudiness and humidity, they are also subject to changes in topography. From these approximations the methodology was structured, and the results of its application were reflected in maps and time series of the different estimated variables of the energy balance for quantification of ETa through SAFER for the period of study. Reference evapotranspiration (ET0) was calculated simultaneously using the traditional Hargreaves-Samani method recommended by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), which involves only temperature and extraterrestrial radiation data, which was the input to calculate the Eta considering the Kc reported by the FAO for rice cultivation. As a result, it was found that on a monthly basis and more specifically for dry months, the conventional methodology tends to overestimate ETa with respect to the SAFER algorithm between 30 % and 70 % per month, while in wet months, although the difference was smaller in the same way, an overestimation of 5 % to 30 % per month was presented. To conclude and taking into account that not all the precipitated water sheet reaches the plants due to loss due to foliage interception, deep percolation, evaporation and fast run-off, effective precipitation calculation was performed to more accurately estimate the water requirements of rice cultivation in the study area. To assess the scenarios where water stress may occur in the crop due to lack or excess of water; it was analyzed the capacity of the precipitation offered to satisfy the water losses that occur by evapotranspiration processes, putting on evidence the oversupply that occurs in the wet months that puts the health of the crop at risk due to the presence of diseases and the need for irrigation support in dry months so as not to impair the yield.

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