Midiendo la humedad del suelo desde un dron: alumnos de primaria contribuyen al proyecto MEDHUSA

El pasado 27 de marzo, un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y miembros del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) se desplazó a la zona del río Gaià y su entorno agrícola vitivinícola para trabajar conjuntamente con alumnos de 5º de primaria de la Escuela Bernardí Tolrà (Vila-rodona).

Durante unas horas, los alumnos se convirtieron en pequeños investigadores, dando apoyo en tareas de toma de medidas de la humedad del suelo. Lo hicieron como parte de una campaña experimental real (proyecto MEDHUSA) para validar una nueva técnica de medición, utilizando un dron.

MEDHUSA tiene como objetivo validar el instrumento MIRROR, un reflectómetro pasivo que mide la humedad del suelo a diferentes profundidades, y que pretende contribuir en el ámbito de la agricultura de precisión, proporcionando herramientas que incrementen la resiliencia frente al cambio climático.

La actividad científico-educativa realizada forma parte del programa educativo ‘CientifiKs en Joc’, impulsado por el Departamento de Investigación y Universidades de la Generalitat de Catalunya. El programa, dirigido a centros educativos de Catalunya, tiene como finalidad principal promover el interés por la ciencia y el conocimiento entre el alumnado de primaria, así como dar visibilidad a las mujeres investigadoras mediante el diseño de un videojuego sobre una investigadora catalana en activo.

‘CientifiKs en Joc’ pretende, además, promover la creatividad, la multidisciplinariedad y el trabajo en equipo, así como fomentar el conocimiento de las instituciones de investigación de Catalunya, la investigación que llevan a cabo y las personas que trabajan en ellas.

El cambio climático supone un gran reto para la agricultura. Las sequías más prolongadas y los cambios en los patrones de precipitación están aumentando el riesgo de desertificación. Saber cuáles son los recursos hídricos realmente disponibles para los cultivos se convierte, por tanto, en una información extremadamente valiosa para poder realizar una mejor gestión de los mismos, con el objetivo último de mejorar la resiliencia del sector agrícola frente al cambio climático. 

En este sentido, la medición de los perfiles verticales de humedad del suelo en las áreas agrícolas es un factor clave. Esto es así porque las plantas tienen sistemas radiculares que penetran a diferentes profundidades en el suelo, desde unos pocos centímetros hasta un par de metros. Así, algunas plantas son más resistentes que otras a la sequía si sus raíces alcanzan capas más profundas del suelo, donde la humedad puede ser suficiente a pesar de la falta de lluvia.

Esta información puede utilizarse para optimizar la gestión de los recursos hídricos y mejorar así la salud y la productividad de los cultivos en diferentes etapas del ciclo agrícola (como la siembra, el riego o el desarrollo de la planta), mediante acciones como la selección del cultivo a sembrar (o sus variantes), el tipo de sistema de riego o acciones de riego dirigidas de forma específica a diferentes parcelas agrícolas.

El fundamento del funcionamiento de un reflectómetro pasivo es la utilización de las señales transmitidas por satélites que son reflejadas en la superficie del suelo para obtener propiedades geofísicas del mismo, y el sensor diseñado por el equipo del ICE-CSIC/IEEC presenta dos aspectos innovadores.

En primer lugar, se trata de un reflectómetro de doble banda, es decir, utiliza señales de dos longitudes de onda diferentes (en este caso, 25 y 120 cm). Esto permite una penetración diferencial, es decir, permite estimar la humedad del suelo a diferentes profundidades (entre 5 y 50 cm, aproximadamente).

El segundo aspecto innovador es que las mediciones se realizan desde dron. Por un lado, esto permite validar los nuevos conceptos de medición de MIRROR, sentando las bases para posibles futuras misiones satelitales. Por otro lado, el hecho de volar a baja altura permite validar las mediciones de humedad con una resolución espacial del orden de 30 m y así caracterizar directamente parcelas y su variabilidad.

La validación de la tecnología permitirá también su transferencia al sector espacial, ya que la arquitectura del receptor y los principales elementos del proyecto son los mismos que utiliza el ordenador de a bordo C3SatP, desarrollado por el IEEC en el marco de la Estratègia Catalunya Espai 2030 de la Generalitat de Catalunya, así como otras plataformas de la industria espacial.