Relación de contenido de nitrógeno y datos UAV-hiperespectrales en cultivo de espinaca

Autores: Francisco Javier Mesas Carrascosa, Natividad Luqui Muñoz, Alfonso García-Ferrer y Fernando Pérez Porras

Las imágenes hiperespectrales son una excelente herramienta no destructiva para la monitorización de cultivos durante su ciclo fenológico. El objetivo de este trabajo es evaluar las relaciones entre índices de vegetación derivados de un sensor hiperespectral en una plataforma de vuelo aérea no tripulada (UAV) y el contenido de nitrógeno en el cultivo de espinaca. En este estudio se han realizado un total de cuatro vuelos empleando un sensor Nano-Hyperspec (Headwall Photonics), cubriendo un rango espectral entre 400 y 1000 nm, presentando una resolución espectral igual a 274 bandas espectrales, siendo embarcado éste en una plataforma UAV DJI Matrice 600 pro. La campaña de vuelo se realizó entre diciembre 2019 y febrero 2020, volando a una altura de vuelo de 50 metros sobre el terreno. El diseño experimental consistió en 16 micro-parcelas distribuidas en cuatro tratamientos de abonado nitrogenado, repartidas en bloques al azar, con cuatro repeticiones cada uno. De cada una de las micro-parcelas se tomaron dos muestras de cultivo para determinar posteriormente en laboratorio su contenido de nitrógeno. Una vez procesados los datos de uno de lo vuelos UAV se obtuvo un cubo hiperespectral de la zona de estudio. A partir de éste se calculó la diferencia normalizada entre cada dos bandas espectrales, obteniendo un total de 37401 índices de vegetación normalizados diferentes en cada vuelo. Posteriormente, se analizó la relación estadística a nivel de tratamiento entre los índices de vegetación y el contenido de nitrógeno en el cultivo. Los resultados obtenidos mostraron como aparecen dos diferencias normalizadas que muestran siempre una relación significativa con el contenido de nitrógeno en el cultivo.

Los resultados preliminares obtenidos muestran como el uso de sensores hiperespectrales embarcados en plataformas áreas no tripuladas son una herramienta útil para el seguimiento del cultivo a lo largo de su ciclo fenológico. Además, la selección de unas determinadas longitudes de onda dentro del espectro electromagnético ofrece la posibilidad de estimar el contenido de nitrógeno en el cultivo de espinaca a través de una diferencia normalizada entre ellas, permitiendo diseñar sensores multiespectrales con estas longitudes concretas, con un menor coste económico y adaptados a necesidades concretas.