Estudio de la correlación entre las imágenes obtenidas del satélite Sentinel-2 en brócoli y las propiedades químicas y físicas del suelo.

Abstract

[ES] La creciente población mundial demanda numerosos recursos del planeta, los cuales no son ilimitados. Entre estos recursos destacan el suelo, el agua y el alimento. La producción agrícola ya emplea un 38% de la superficie mundial, así como recursos hídricos para desempeñar su labor de proporcionar alimentos. Para minimizar los daños que esta presión sobre los recursos del planeta pueda ocasionar, se debe realizar una gestión sostenible de las tierras de cultivo. En este contexto, nace la Agricultura de Precisión, que busca aunar la tecnología disponible con el uso sostenible y eficaz de los inputs en agricultura. Una de las herramientas de que dispone este tipo de agricultura es la Teledetección. Este trabajo se realiza con el objetivo de unir esa tecnología con la agricultura. Se pretende estudiar la relación de las propiedades físicas y químicas de un suelo en una parcela de la Región de Murcia, con parámetros recogidos mediante el satélite Sentinel 2 en brócoli, además de obtener modelos estadísticos con la información de dichas propiedades del suelo y los del satélite con el fin de obtener herramientas que permitan un manejo agronómico de los cultivos más eficiente y sostenible. Se localizaron cinco zonas en la parcela, diferenciadas por el crecimiento vegetativo de un cultivo de avena, de las cuales se seleccionaron 15 puntos para la toma de muestras. Estas, se analizaron en el Laboratorio de Suelos del Departamento de Producción Vegetal de la Universidad Politécnica de Valencia, llevando a cabo análisis para la determinación del pH, conductividad eléctrica, el contenido de materia orgánica, así como de carbono y nitrógeno, la textura del suelo, el contenido en elementos gruesos, la capacidad de intercambio catiónico y la capacidad de campo y el punto de marchitamiento. Así mismo, se determinó en campo la conductividad hidráulica del suelo en los 15 puntos anteriormente mencionados. Además, se obtuvieron las siguientes bandas del satélite Sentinel 2: banda del espectro visible, NIR, SWIR y Red Edge, así como los índices DVI y NDVI. Estos valores se tomaron con respecto a los cultivos de brócoli de los años 2019 y 2020. De acuerdo con la distribución de puntos de análisis de la parcela y en base a los resultados del análisis multivariante aplicado, se ha determinado que las regiones noroeste y suroeste de la parcela pueden ser consideradas como la mejor área de cultivo por sus mejores propiedades físicas y químicas del suelo, lo que conduce a un mejor crecimiento y rendimiento de las plantas. Conforme a los resultados de la modelización y su validación, resulta de interés agronómico conocer la correlación entre las propiedades físicas del suelo como la textura, la humedad o la infiltración con los valores de las bandas electromagnéticas obtenidas por los satélites. Los resultados obtenidos en este trabajo han mostrado una influencia significativa de las propiedades del suelo como elementos gruesos, conductividad hidráulica, capacidad de intercambio catiónico o materia orgánica al modelar las bandas electromagnéticas por el satélite Sentinel 2. De este modo, la Teledetección queda constatada como una buena herramienta para una agricultura más eficiente y sostenible.

[EN] The world's growing population requires many of the planet's resources, which are not unlimited. These resources include soil, water and food. Agricultural production already uses 38% of the world's land and water resources to provide food. To minimise the damage that this pressure on the planet's resources can cause, farmland must be managed sustainably. In this context, Precision Agriculture was born, which seeks to combine available technology with the sustainable and efficient use of inputs in agriculture. One of the tools available to this type of agriculture is remote sensing. This work is carried out with the aim of combining this technology with agriculture. The aim is to study the relationship between the physical and chemical properties of a soil in a plot in the Region of Murcia, with parameters collected by the Sentinel 2 satellite in broccoli, in addition to obtaining statistical models with the information of these soil properties and those of the satellite in order to obtain tools that allow a more efficient and sustainable agronomic management of crops. Five zones were located in the plot, differentiated by the vegetative growth of an oat crop, from which 15 points were selected for sampling. These were analysed in the Soil Laboratory of the Plant Production Department of the Polytechnic University of Valencia, carrying out analyses to determine pH, electrical conductivity, organic matter, carbon and nitrogen content, soil texture, coarse element content, cation exchange capacity, field capacity and wilting point. The hydraulic conductivity of the soil was also determined in the field at the 15 points mentioned above. In addition, the following bands were obtained from the Sentinel 2 satellite: visible spectrum band, NIR, SWIR and Red Edge, as well as the DVI and NDVI indices. These values were taken for broccoli crops in 2019 and 2020. According to the distribution of analysis points of the plot and based on the results of the applied multivariate analysis, it has been determined that the north-west and south-west regions of the plot can be considered as the best cultivation area due to their better physical and chemical properties of the soil, leading to better plant growth and yield. In accordance with the modelling results and their validation, it is of agronomic interest to know the correlation between soil physical properties such as texture, moisture or infiltration with the values of the electromagnetic bands obtained by satellites. The results obtained in this work have shown a significant influence of soil properties such as coarse elements, hydraulic conductivity, cation exchange capacity or organic matter when modelling the electromagnetic bands by the Sentinel 2 satellite. Thus, remote sensing has proved to be a good tool for a more efficient and sustainable agriculture.