Teledetecció, eina clau a la zona regable del Canal d'Aragó i Catalunya
Aquest article tècnic parla sobre la teledetecció al Canal d’Aragó i Catalunya, l’aplicació d’aquest tipus de tecnologies i les seves funcionalitats.
01.Introducció
Amb més de 115 anys d'història, el Canal d'Aragó i Catalunya (CAiC) constitueix una de les zones regables de més potencial agroindustrial d'Europa. Situada entre les províncies d'Osca i Lleida, subministra aigua a unes 105.000 hectàrees de reg que es reparteixen entre 129 comunitats de regants, també a 37 municipis i milers d'explotacions agràries i ramaderes.
Al Canal d'Aragó i Catalunya, com a tots els grans sistemes, l'aigua és un recurs limitat. L'equilibri entre necessitat i disponibilitat és la base que garanteix el desenvolupament sostenible dels usos vinculats a l'aigua, per a la qual cosa, moltes vegades, la demanda s'ha d'ajustar a les disponibilitats del recurs. La Comunitat General de Regants del Canal d'Aragó i Catalunya (CGRCAiC), entre altres funcions, garanteix aquest equilibri ajustant les dotacions de reg mitjançant un valor màxim expressat en litres/segon/hectàrea, al qual s'han d'ajustar totes les comunitats de regants del sistema. Aquesta dotació màxima, anomenada prorrateig, es revisa cada dues setmanes a partir del comportament real de les aportacions i dels consums en aquest període, i compara aquesta evolució real amb el comportament previst en el model d'evolució de campanya de regs que genera la mateixa CGRCAiC. Entre els inputs necessaris per a aquest model de campanya de regs figuren com a elements principals la disponibilitat del recurs i la demanda hídrica.
El coneixement de la disponibilitat hídrica es basa en la informació sobre volums embassats, cabals actuals i previsibles, sèries històriques i informació dels models de reserva de neu. A partir d’això, s'estableixen de forma objectiva previsions d'aportacions a dos mesos vista segons els percentils estadístics, tot ajustant-los de manera contínua sobre la base de les aportacions reals.
Pel que fa a la demanda, la caracterització a temps real del mapa de cultius de la zona i el seu l'estat fenològic són fonamentals per preveure aquestes demandes. En cas d'àmbits territorials tan extensos com la zona regable del Canal d'Aragó i Catalunya, l'ús de la teledetecció per satèl·lit es planteja com l'eina més idònia per disposar d'aquesta informació. Amb aquest enfocament, la teledetecció satel·litària és una eina, un element més integrat en un model destinat a garantir el desenvolupament adequat de les campanyes de reg. La teledetecció com a eina que, entre d'altres aplicacions, s'integra a la gestió de l'aigua.
No obstant això, l'ús conjunt de sistemes d'informació geogràfica (SIG) i teledetecció amplia les possibilitats de l'eina, i actualment s’aplica a d’altres aspectes com, per exemple, la gestió de nutrients dins de la zona regable per reduir-ne l'impacte en el medi ambient.
02. De les primeres aplicacions a l'actualitat
La implantació d'aquest tipus de tecnologies al Canal d'Aragó i Catalunya va ser progressiva i va començar amb la caracterització geogràfica de la zona regable. L'any 2000 es van iniciar els primers treballs mitjançant la creació d'un SIG orientat a la definició de les infraestructures del canal i una primera revisió del parcel·lari regable (figura 1). Aquests treballs han tingut, i segueixen tenint, continuïtat durant els anys successius, i s'ha aprofundit en aquestes tasques d'actualització de la superfície de reg, agrupació o segregacions de parcelles, incorporació o baixa de parcel·les de regadiu entre d'altres, a fi de tenir el padró de reg actualitzat any a any.
L'ús d'imatges satel·litàries Landsat va començar l'any 2013, en què es van realitzar els primers mapes de cultius mitjançant la interpretació, píxel a píxel, dels valors de l’índex de vegetació normalitzat (NDVI) i es van definir patrons que associaven cultius amb l'evolució anual de l’NDVI. El sistema presentava mancances (escassetat d'imatges, necessitat de sèries llargues de dades per caracteritzar els cultius, baixa resolució, etc.), però va resultar ser el germen de treballs posteriors.
Taula 1. Evolució del percentatge de la superfície ocupada de determinats cultius a la zona regable del CAiC. Font: elaboració pròpia.
L’entrada en funcionament de Sentinel-2 (2017) va permetre superar els obstacles tècnics que es plantejaven amb l’ús d’imatges Landsat. Es va augmentar la disponibilitat i resolució de les imatges i, fruit de l'experiència adquirida els anys anteriors, es va veure reduïda la mida de la sèrie de dades necessàries per caracteritzar cultius. Tot aquest canvi tecnològic es va plasmar a partir de l'any 2017 amb el desenvolupament del Model d'identificació de cultius i el seu desenvolupament aplicat a la gestió de l'aigua en alta de les CR mitjançant teledetecció, per mitjà del qual es van continuar realitzant anualment els mapes de cultius i estudiant el seu grau de desenvolupament, per destinar-los a la gestió hídrica.
A partir de 2019, els treballs es van orientar a consolidar tots els desenvolupaments anteriors (actualització de la superfície regable, dades bàsiques de la infraestructura, mapes de desenvolupament vegetatiu i evolució de cultius), i se’ls va donar una nova aplicació que combinava l'ús dels SIG amb la teledetecció. Aquesta combinació de tecnologies permet relacionar els usos agraris amb els ramaders per establir un model de balanços entre producció de nitrogen d'origen orgànic i necessitats de cultius. Aquest model està actualment en desenvolupament mitjançant un projecte de cooperació anomenat Balanços de fertilització a la zona regable del Canal d'Aragó i Catalunya (FertiCAC).
“En cas d'àmbits territorials tan extensos com la zona regable del Canal d'Aragó i Catalunya, l'ús de la teledetecció per satèl·lit es plante ja com l'eina més idònia per a la caracterització a temps real del mapa de cultius i el seu estat fenològic”
03. Funcionalitats de la teledetecció i SIG al CAiC
Millor gestió hídrica
La modernització de regadius, l'evolució dels mercats internacionals de productes agraris i la creació d'un important teixit agroindustrial a la zona regable han fet que, els darrers anys, el mapa de cultius canviï i, amb això, les necessitats hídriques del sistema. L'ús sistemàtic de la teledetecció per satèl·lit ha permès caracteritzar aquests canvis a temps real i predir els requeriments hídrics, per tal d’ajustar les dotacions per a una millor gestió hídrica.
Mitjançant la generació de mapes mensuals d’NDVI i tres mapes de cultius anuals es realitza una anàlisi comparativa i quantitativa de les dades, que estableix un model de previsió de demandes d’aigua a dos mesos vista. Amb això s'anticipa la presa de mesures i, mitjançant el seguiment diari de les dades, s'ajusten les dotacions disponibles per equilibrar les possibles limitacions i laminar-ne els efectes. Aquesta metodologia ha funcionat satisfactòriament des de l'any 2013 i pot caracteritzar tant aspectes anuals com l'evolució dels cultius al llarg d'una sèrie d'anys.
Com dèiem, l'evolució dels cultius a la zona regable és dinàmica: al marge dels aspectes purament conjunturals d'un any concret, generalment s'observa un creixement a les superfícies de dobles collites i un augment de les explotacions de fruita seca en plantacions intensives, en detriment de la producció de farratges, cereals d’estiu o explotacions de fruita dolça (taula 1).
Aquesta evolució de cultius fa que es concentrin les demandes hídriques en els mesos finals de campanya, amb la qual cosa encara es fa més necessari anticipar-se a la presa de mesures.
Requeriments nutricionals dels cultius
A partir dels valors d’NDVI i tipus de cultiu, caracteritzats per uns patrons de necessitat de fertilització i coneixent la presència de nutrients a l'aigua de reg i al sòl, es poden establir les necessitats nutricionals principalment de nitrogen i fòsfor per als cultius de la zona regable. D'aquesta manera es quantifica la massa de nutrients a aportar, la distribució geogràfica a la zona regable i la distribució temporal al llarg de l'any.
Al marge d'això, la capacitat fixadora de nitrogen per part de les lleguminoses és un altre aspecte que cal tenir en compte. Mitjançant els mapes de cultiu es determina la superfície ocupada per lleguminoses i així s'estima el nitrogen que es fixa en el sistema.
Figura 2. Distribució de la superfície ocupada per cada cultiu a la zona regable del CAiC (2021). Font: elaboració pròpia.
Figura 3: Mapa de cultius i altres ocupacions a la zona regable del Canal d'Aragó i Catalunya (setembre 2021). Font: mapa generat a partir de les imatges obtingudes de Sentinel-2 (de l'1 d'abril al 30 de juliol de 2021) i elaborat per Vértex Agroforestal, el Centre d'Investigació i Tecnologia Agroalimentària d'Aragó (CITA) i la Comunitat General del Canal d'Aragó i Catalunya.
Producció de nitrogen orgànic
Actualment està en desenvolupament l'ús de dades de diferents orígens que, integrats en un únic SIG, permetrà integrar en una base de dades les característiques rellevants de cadascuna de les explotacions ramaderes que es troben a la zona regable. A partir de l'ús combinat de dades del Registre ramader, cadastre, parcel·lari de la CGRCAiC i dades de consum d'aigua, s'estima quina és la producció de fems i purins i es quantifica el nitrogen orgànic produït, i també la seva distribució espacial i temporal.
Balanços de nutrients
Per mitjà de la informació obtinguda dels mapes de cultius i els mapes de vigor, juntament amb les dades de les explotacions ramaderes correctament georeferenciades i el nitrogen fixat per les lleguminoses, s'estan realitzant balanços de nutrients per a la zona regable del CAiC. D'aquesta manera, es comparen les necessitats nutricionals dels cultius presents amb la producció de fertilitzants orgànics a cada zona d'estudi i per a horitzons temporals diferents.
Fruit de tot això i després dels primers resultats, es detecta que, per zona regable, la producció de nitrogen orgànic és molt similar a les necessitats de nitrogen al sistema, encara que sí que és cert que tant la seva distribució temporal com geogràfica requereixen mesures orientades a l'equilibri entre generació i demanda.
Qualitat dels retorns
Per tal de detectar la presència de nutrients als retorns de reg, mitjançant l'ús de models digitals del terreny (MDT) s'han generat mapes de conques i identificat punts singulars de drenatge. Detectats els punts d'anàlisi, es duen a terme presa de mostres bisetmanals i analítiques d'aigües que en quantifiquen el pH, la conductivitat elèctrica i la concentració de nutrients i pesticides presents.
En disposar d'informació de les parcel·les que drenen en un punt, quins cultius hi són presents i quin és el seu vigor, es relaciona amb els requeriments de fertilització i aquests es comparen amb els resultats de les anàlisis d'aigua de cada punt.
“L'ús de la teledetecció com a eina de suport a la presa de decisions relacionades amb la gestió de l'aigua i el seu ús combinat amb SIG amb fonts d'informació diverses obren un ventall de noves aplicacions, com ara la reducció de la contaminació difusa que actualment està en desenvolupament”
04. Conclusions
La CGRCAiC va començar amb els SIG com a eina per assolir uns objectius finalistes, en concret, la caracterització geogràfica de la seva zona regable i cens de reg. Tanmateix, això només va ser una primera aplicació d'una eina que posteriorment va ser la base de nous treballs. L'ús de la teledetecció com a eina de suport a la presa de decisions relacionades amb la gestió de l'aigua i el seu ús combinat amb SIG amb fonts d'informació diverses obren, en el cas de la CGRCAiC, un ventall de noves aplicacions, com ara la reducció de la contaminació difusa que actualment està en desenvolupament.
La facilitat d'accés a les dades de partida continua sent fonamental, facilitat entesa en un doble aspecte: econòmic i tècnic. Costos d'adquisició més baixos faran més senzill que nous usuaris provin aquest tipus de tècniques, però ha de ser la facilitat de maneig i la generació d'una base tècnica adequada als usuaris les que facin que el seu ús sigui prolongat en el temps. Amb aquesta base tècnica consolidada, l’usuari mateix serà el que podrà trobar les millors aplicacions particularitzades de l'eina i orientar-la a una finalitat o a una altra.
Autoria:
Roberto Quintilla Blanco
Director d'Explotació del Canal d'Aragó i Catalunya.
Comunitat General de Regants del Canal d'Aragó i Catalunya
Inés Samperi Tena
Responsable de Serveis Agronòmics.
Comunitat General de Regants del Canal d'Aragó i Catalunya
