Programa nacional para el uso

racional de fertilizante utilizando

el sensor GreenSeeker

Ivan Ortiz Monasterio R.

Maria Elena Cardenas C.

Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo

COLABOARDORES

● UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE OKLAHOMA

● UNIVERSIDAD DE STANFORD

● FUNDACION PRODUCE SONORA

● AOASS

● FIRA

● SAGARPA

● CONACYT

● SIAP

● PIEAES, INIFAP

● Financiera Rural

Porcentaje de Recuperacion de Nitrogeno

31% Recuperado por la planta

Perdida

20% en materia organica

Beman et al., 2005

Nature

Costos de Produccion Trigo Ciclo 2008-2009

Preparacion del Suelo $1,470 10%

Siembra $1,461 10%

Fetilizacion $5,264 37%

Riego y Drenaje $1,795 13%

Control Plagas y Enfermedades $2,345 16%

Cosecha $1,320 9%

Otros $720 5%

Total $14,376* 100%

*No incluye intereses

Fuente: AOASS 2008

Eficiencia de Uso de Nitrógeno

Mejoramiento Genético

Manejo de Nitrogeno

Mejoramiento Genético para Eficiencia de Uso de Nitrógeno

1. Caracterización del germoplasma por eficiencia de utilización y eficiencia de absorción

2. Mejorar genéticamente por Inhibición biológica de nitrógeno de Leymus racemosus. Colaboración con JIRCAS y Universidades en Japón.

Urea

Organic

Matter NH4

+ NO3- N2O N2

Nitrificacion Denitrificacion

N2O N2 NOx NH3

NH4+

NO3-

Ciclo de N simplificado

Urea

Organic

Matter NH4

+ NO3- N2O N2

Nitrificacion Denitrificacion

N2O N2 NOx NH3

NH4+

NO3-

Ciclo de N simplificado

Inhibicion

Fuente: G.V. Subbarao

Eficiencia de Uso de Nitrógeno

Manejo de Nitrogeno

Porque solo una eficiencia del 31%? 1. Dosis 2. Momento de aplicación 3. Fuente 4. Lugar de aplicación

Cual es la Dosis Optima?

Dosis = Demanda– Suministro

Eficiencia

Nitrogeno total en la parte aerea de la planta (kg/ha)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Re

ndim

iento

de G

rano

(kg

/ha

)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Relacion entre rendimiento de grano y nitrógeno total en la parte aérea

de la planta, en madurez, en campos de agricultores

en el Valle del Yaqui, Mexico.

Dosis de Aplicación

Solo hay que complementar lo que esta presente en el suelo

Aprovechar el nitrógeno del suelo GRATIS

Residual nitrogen in 28 farmer's fieldduring 1996-97 & 1997-98

Farmer's Field

0 5 10 15 20 25

Kg

N/h

a

0

50

100

150

200

250

Nitrogeno Residual

Suministro del Suelo

Tecnología de Sensores Infrarrojos

Herramienta de diagnostico que permite establecer las necesidades de fertilización nitrogenada de cada campo de agricultor

Colaboración con Oklahoma State University

Bill Raun

Componentes de la Tecnologia

1. Establecimiento de la Franja Rica

2. Toma de lecturas de NDVI en la franja de referencia y en el campo que sera diagnosticado.

3. Uso del algoritmo para derivar la dosis optima.

Franja Rica

en N

20 has 10 meters Aplicacion en

pre-siembra

o en la siembra

1. Establecimineto de la Franja Rica

2. Toma de datos con el sensor en la franja

rica y en el area de diagnostico

Medicion: Lo mas cercano posible al primer riego de auxilio

pero despues de los 40 dias de la siembra

Que mide el sensor?

● Infrarrojo cercano (NIR) 774 nm (biomasa)

● Rojo 656 nm (Color Verde)

● Rango de NDVI: 0.00 -0.99

● Mide: Color y Follaje

Has de Luz

60 cm de largo

1 cm de ancho

Franja Rica en N Campo del Agricultor

NDVI = 0.80 NDVI = 0.30

Rendimiento Potencial

3. Uso del algoritmo para derivar la recomendación de nitrógeno

Experimentos de Calibracion

Transferencia de la Tecnologia

Franja Rica Manejo Agricultor Manejo Sensor

ORGANISMO

AOASS

TECNICO

Ing. Arturo Muñoz

Cañez (coordinador)

UCAC Ing. J. Roberto Pimienta

UCAY Ing. Ramón Gil Cota.

UCAH Ing. Julio C. Espinoza.

AAVYAC Ing. Carlos Remy M.

UCAYVISA Ing. Raúl Salinas G.

USPRUSS Ing. Carlos Rodríguez P

Ing. Sergio Calderón

Ing. Carlos Quiñones.

UCAMAYO Ing. Manuel H. Alcántar

APRONSA Ing. Ignacio Miranda I.

EQUIPO TECNICO

CIMMYT

Dr. Ivan Ortiz-Monasterio

Ing. Maria Elena Cardenas

RENDIMIENTO HISTORICO SENSOR vs FRANJA RICA Kg/Ha

Franja Rric

a 2006-2007

Sensor 2006-2007

Franja Rica 2007-2008

Sensor 2007-2008

Franja rica2008-2009

Sensor 2008-2009

Franja Rica 2009-2010

Sensor 2009-2010

Franja Rica 2010-2011

Sensor 2010-2011

Re

nd

imie

nto

Kg

/Ha

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

7,1286,945

7,078 7,157

6,551 6,599

7,282 7,240

281

Kg N

271

Kg N

287

Kg N

175

Kg N

185

Kg N

187

Kg N

271

Kg N

188

Kg N

286

Kg N

204

Kg N

6,2586,148

86 60 101 107 78 432

Total # Evaluaciones con

agricultores

Reduccion de Costos con el Uso del

Sensor GreenSeeker

68 kgN/ha

13.5 pesos/kgN = 918 pesos/ha

Area manejada con el Sensor GreenSeeker en el Sur de Sonora

2002-2003

2003-2004

2004-2005

2005-2006

2006-2007

2007-2008

2008-2009

2009-2010

2010-2011

2011-2012

2012-2013

Are

a (

Ha)

0

2000

4000

6000

8000

10000

V. Yaqui

V. Mayo

Area bajo manejo del GreenSeeker en el sur de Sonora

Retos, la sustentabilidad

CONCLUSIONES

El sensor Green Seeker es una herramienta de

diagnostico que tiene una alta confiabilidad la cual permite al agricultor tener mayores ingresos y por lo tanto incrementa la rentabilidad del cultivo de trigo y minimiza el impacto ambiental

Calibracion para Fosforo

Valles del

Yaqui y Mayo

Valle de Mexicali

Guanajuato

Valle del Fuerte

Culiacan, Sinaloa

Ocoroni, Sinaloa Mexicali, Baja California

Pastor Ortiz, Guanajuato

~3,000 has

500 has

50 has

120,000 USD

30,000 USD 5,000 USD

550 USD

Figura 18. Relacion entre las lectuaras de NDVI del sensor de bolsillo # 37 y el GreenSeeker # 798

en el maize en etapas de V4-V10 en Ciudad Obregon, Sonora, Mexico, 2011.

Calibracion del GreenSeeker para

Fosforo

Baja California

Chiapas

Hidalgo

Tlaxcala

Sonora

Sinaloa

Michoacán

Guanajuato

Puebla

Zacatecas Jalisco Edo. De México

CALIBRACION DEL SENSOR GREENSEEKER

Yucatán

Guerrero

Oaxaca

Morelos

Querétaro

Jalisco: Dr. Hugo Flores, INIFAP –

Segundo año de calibración de maíz.

Diagnostico de N con el Satelite

Rapid Eye

Ejemplo de campo de trigo con franja rica de N

Ejemplo de campo de trigo con franja rica de N

Prediccion de NDVI medido con el GreenSeeker y con una imagen de satelite del 23 de enero, 2012

y = 0.0063x + 0.3

R2 = 0.75

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 20 40 60 80 100

NDVI from Satellite

ND

VI fr

om

Gre

en

Seeker

Informacion de:

• 15 campos

• Franjas Ricas

• Control

Total de 30 puntos Las lecturas del GreenSeeker

fueron tomadas dentro de +/- 7

dias de cuando se tomo la

imagen de satelite

El satelite parece medir

diferencias mas grandes en

NDVI que el GreenSeeker

(pendiente =0.63). Esto

podria tener implicaciones

cuando la informacion se

utilize para hacer

recomendaciones de N

SPOT 6 • Lanzamiento Septiembre 9, 2012

• Apertura oficial de la antena,

Enero 28, 2013 con las imagenes

del Sur de Sonora.

• Colaboracion con el SIAP,

Servicio de Informacion

Agroalimentaria y Pesquera

• Resolucion de 1.5 m en 4 bandas,

azul, verde, rojo e infrarojo

cercano.

GreenSat

http://www.cmgs.gob.mx:8080/ddr/ndvi.aspx

GreenSat con Spot 6

Instituto de Agricultura Sostenible (IAS)

Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC)

Bandas de la camara multiespectral

Longitudes de Onda: 550, 670, 700, 710, 750, 800

Indices Vegetativos: 700, 670, 550 --> TCARI 670, 800 --> OSAVI, NDVI 750, 710 --> red edge

Camara Hiperespectral

● 250 bandas de 6.4 nanometros de ancho

● Region de 400 a 885 nanometros

● Ancho de cobertura de 500 meter con una resolucion de 30-50 cm por pixil.

Imagen Multispectral del CENEB CIMMYT Blocks 710 y 810

Figure 1: False color image of CIMMYT station at Obregon acquired from the multispectral camera at 1 m resolution

on Feb. 15, 2013. Plots with dense vegetation are shown in red. The road on the left going N-S is N. E. Borlaug, while

the road in the middle of the image going E-W is the division between blocks 710 and 810.

Ejemplo de 4 campos con franja rica

Vista de diferentes campos con alta variabilidad espacial

2007

2008

2009

2010

2011

2012

10 ha

100 ha

500 ha

2000 ha

4000 ha

2 meses

4 meses

6 meses

2 semanas

1 día

Año Extensión Tiempo de

Procesamiento

KRONSTAD

Proteina

7 8 9 10 11 12 13

R7

50

/55

0

0

2

4

6

8

10

13 Marzo

15 Marzo

17 Abril

Plot 1 Regr

r ²=0.689

r ²=0.698

r ²=0.656

BANAMICHI

proteina

7 8 9 10 11 12 13

R7

50

/55

0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

13 Marzo

15 Marzo

17 Abril

Plot 1 Regr

r ²=0.751

r ²=0.851

r ²=0.154

Figure 2. Thermal image of CIMMYT station at Obregon acquired from the thermal camera at 2 m resolution on

Feb. 14, 2013. Well-watered (cooler) plots are shown in blue, while water-stressed (warmer) plots are shown in

green and red. Roads and bare soil areas have an even higher temperature and are shown in yellow.

Imagen Termica del CENEB - CIMMYT Blocks 710 y 810

Viewer (1.5-3 h endurance)

!Gracias!

Para mas información:

Ivan Ortiz-Monasterio

(i.ortiz-monasterio@cgiar.org)

ACIAS

Current Sensor Use to Optimize Yield

1. Nitrogen Management pre-plant and at planting the same (decision without information)

2. Use the sensor to determine if in the first irrigation is necessary or not to apply nitrogen.

Average yield of 17 replicated experiments in farmer's yields in the Yaqui Valley

over three years

CIRNO

JUPAREATIL

CEVY ORO

SAWALI O

RO

PATRONATO ORO

Gra

in Y

ield

(kg/h

a)

0

2000

4000

6000

8000

10000

% Y

ello

w B

err

y

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Rendimiento

% Panza Blanca

NOTE: ATIL y PATRONATO ORO are the average of two years

Con Panza Blanca Sin Panza Blanca

Yellow Berry

Protein vs. Yellow Berryin Altar C84

Yellow Berry (%)

0 10 20 30 40 50

Pro

tein

(%

)

10

11

12

13

14

15

75-0-25

0-33-66

r ²=0.99

Protein Yellow Berry

-

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

UCAH UCAIVYSA UCAY APRONSA AAVYAC UCAC UCAMAYO

13.9 11.5

4.6

3.5

1.0

14.4

6.4

14.0

15.6

8.7

5.4

3.9

14.9

10.1

18.7

20.8

14.0

7.3

25.7

20.5

11.3

2008/2009

2009/2010

2010/2011

Yellow Berry

Chlorophyll SPAD Meter

Chlorophyll SPAD Meter vs Yellow Berry

% Yellow Berry

0 20 40 60 80 100

Su

ffic

ien

cy I

nd

ex

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

V (07-08)

W (08-09)

X (09-10)

ANTHESIS

r ²= 0.72

N Saving Using the GreenSeeker

2007-2008

60 kgN/ha

1.00 USD/kgN = 60 USD/ha

2008-2009

68 kgN/ha

1.30 USD/kgN = 88 USD/ha

2009-2010

64kg N/ha

1.00 USD/kgN = 64 USD/ha

Multispectral and thermal cameras Hyperspectral scanner

Sensor de bolsillo comercial

La Barca, Jalisco