Soil
SoilTech Objective
The SoilTech product aims to optimize sampling campaigns through BigData techniques, Earth Observation, and deep agronomic knowledge of soil dynamics.
Specifically, SoilTech’s objectives are:
Create the conditions for different soil types based on texture, which influences the dynamics of chemical parameters.
Generate nutritional parameter distribution maps of the plot through targeted soil analysis.
Uso de los datos en la herramienta de Dosificación Genérica Layers para optimizar la eficiencia en dosificaciones variables como la siembra o la fertilización.
Uses of SoilTech
Design and programming of irrigation.
Proper placement of varieties.
Detection of future compaction and waterlogging problems.
Optimization of seeding densities and variable rate seeding application.
Optimize sampling for soil and foliar analysis.
SoilTech includes
Map of Soil Environments based on texture analysis
Mapa de Materia Orgánica, pH y CIC del suelo.
Distribution maps of macro (N,P,K) and micro (Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, S and Al) nutrients
Physical and nutritional parameters analyzed by SoilTech
The SoilTech service allows analyzing the levels and distribution of the main physical and nutritional soil parameters from an agronomic perspective. The following table shows the color classification that we assign to each parameter:
Laboratory Data Required for SoilTech
We use the data provided by our clients’ reference laboratories, taking into account the following aspects:
The soil pH is referenced in a 1:2 ratio in water or measured in CaCla2.
Cation Exchange Capacity (CIC/CEC) must be in meq/100g of soil.
Organic Matter in %
El resto de parámetros deben referenciarse en ppm (Partes por millón), que son equivalentes a mgL (miligramos por litro). Aunque hay parámetros que también se suelen medir en cmol/dm3 (Centimoles), aparecen en color rojo en la tabla anterior, y se incluyen también en Layers. Estos parámetros son K, Ca, Mg, Na y Al. En el caso del Al también se incluye la posibilidad de analizarlo en % de saturación, y esta circunstancia se puede visualizar en la tabla en color naranja.
(*) Consult to include a parameter different from the one in the table, being necessary to establish the appropriate and deficient ranges to do so.
Know and complete the data to be delivered to Hemav, under the established format, which can be delivered directly to the laboratory for execution.
HEMAV automates its processes, therefore it is necessary that the laboratory data delivery format is done in Excel format and with the following simple structure:
SoilTech Options and Features
Depending on the client’s needs, this product has different variants with their respective characteristics. This section aims to help understand each one of them.
Basic
Self-guided with Layers(r)
Organic Matter, pH and CEC Map
Macronutrient maps: N P K.
Secondary nutrient map: Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, S and Al
How to define the sampling points and their quantity in Basic mode?
We need a sufficient number of samples to relate to each other, and they should be well distributed in order to develop a map that reflects the reality of the plot’s nutritional status. We have different options to help us determine where and how many:
Distribute the samples in a way that geometrically covers the largest possible area, thus helping the subsequent interpolation of data. We need a minimum of 5 samples to create the map, and Layers quality standards establish as the optimal minimum sampling area taking one sample every 15 Ha (More samples = More precision).
We can rely on the Layers texture layer, which when applied to bare soil (*) allows us to determine the different soil types based on their clay content. Clay content is related to the soil’s capacity to retain water and nutrients.
If we cannot locate an image with bare soil* to apply the texture layer, we can use an image of a crop during its active growth stage, and use the Vegetative Vigor (NDVI) Layers layer.
(*) Bare soil: Soil without crops or with crops in the initial stages of development that are unnoticeable from an aerial view.
Another interesting way to zone is to use the CUMULATIVE VIGOR LAYER FROM THE LAST 2 MONTHS, which is especially recommended for trees or to guide foliar analyses in areas with high vegetative size.
We can use the layers dashboard to analyze the vegetation evolution curve in a plot and locate the most suitable images for sampling:
Examples of using Layers to generate sampling points:
Example corn:
Podemos comparar la influencia del tipo de suelo sobre el cultivo (marcada por la capa de textura de suelo de Layers) con la respuesta de crecimiento del cultivo cuando analizamos la capa de crecimiento acumulado tras dos meses desde siembra. La mayor capacidad para retener agua o nutrientes, la mineralización o la susceptibilidad a la compactación, todos factores marcados por la tipología textural, nos permite localizar dónde se va a comportar el cultivo de manera diferente, y dirigir cuántos puntos de muestreo son necesarios y dónde tomarlos. Apoyarnos en la capa de crecimiento o de NDVI puede ser de gran ayuda también si no tenemos una imagen de suelo desnudo adecuada, o queremos realizar un muestreo foliar previo a la fertilización de cobertera, ya que el nutriente puede estar en el suelo, pero la planta no acceder al mismo de manera adecuada por algún bloqueo nutricional o compactación.
Olive grove example:
En olivar podemos observar también la respuesta del cultivo al tipo de suelo. Para evaluar el crecimiento o el NDVI en olivar debemos recurrir a imágenes cuando el cultivo no presenta influencia de malas hierbas, entre junio y septiembre es una buena fecha para evaluar NDVI o crecimiento acumulado de 2 meses. Esta información nos puede ayudar a dirigir los muestreos de suelo, foliares o de producción, pero también evaluar el efecto del suelo sobre el tamaño y vigor del cultivo, y las necesidades diferenciales de nutrición o poda que nos marca este parámetro. En las imágenes observamos como el mapa de textura de suelo influye en el posterior desarrollo del cultivo al comparar con los índices de vegetación.
Sugarcane example
In this example we can observe the influence of soil type on the development of sugarcane cultivation.
Example when we have no possibility of using bare soil or indices:
Se puede dar la circunstancia de que nuestra parcela esté ocupada por alguna circunstancia que enmascara la imagen de vigor proporcionada por el satélite, por tratarse de un cultivo arbóreo de porte pequeño donde las malas hierbas enmascaran a la cubierta vegetal del árbol. En el ejemplo observamos un cultivo de limonero persa de bajo porte, donde las malas hierbas enmascaran al cultivo y no tenemos una imagen de la superficie con suelo desnudo. En estos casos distribuimos de manera geométrica los puntos de muestreo pensando en la posterior relación de estos para obtener un mapa continuo.
Satellite Guidance
Generation by Layers of satellite-based sampling points on bare soil.
Satellite-based Soil Environment Map over bare soil.
Organic Matter, pH, and CEC Map.
Macronutrient maps: N P K.
Map of secondary nutrients: Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, S and Al.
Soil
SoilXplorer based sampling points
Soil Environment Map based on SoilXplorer.
Organic Matter, pH, and CEC Map.
Macronutrient maps: N P K.
Map of secondary nutrients: Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, S and Al.
Basic concepts for obtaining data with SoilXplorer
It is NECESSARY that the ground be free of vegetation and puddles, as the presence of weeds or water (puddles) can alter the sensor’s measurement.
The distance between transects should not exceed 15-20 m (Closer transects provide higher resolution). IT IS IMPORTANT TO WALK THE PERIMETER OF THE PLOT WE WANT TO ANALYZE BEFORE PERFORMING THE TRANSECTS:
Normal resistivity values (apparent electrical conductivity) are generally found between 0 and 80 mS/m. Higher values may occur due to the presence of salts or water, but if these extreme values persist, it could be due to a sensor problem and it should be checked.
De forma general los valores altos se relacionarían con suelos arcillosos, los valores bajos con suelos arenosos, y los valores intermedios corresponderían a suelos francos. A partir de valores por encima de los 60-80 mS/m podríamos encontrarnos con suelos con una salinidad excesiva y perjudicial para la mayoría de los cultivos.
Additional information about the analyzed parameters
Hydrogen Potential (pH)
El pH (potencial de hidrógeno) determina el grado de adsorción de iones (H+) por las partículas del suelo e indica si un suelo está acido o alcalino. Es el indicador principal en la disponibilidad de nutrientes para las plantas, influyendo en la solubilidad, movilidad, disponibilidad y de otros constituyentes y contaminantes inorgánicos presentes en el suelo. El valor del pH en el suelo oscila entre 3,5 (muy ácido) a 9,5 (muy alcalino). Los suelos muy ácidos (<5,5) tienden presentar cantidades elevadas y tóxicas de aluminio y manganeso. Los suelos muy alcalinos (>8,5) tienden a dispersarse. La actividad de los organismos del suelo es inhibida en suelos muy ácidos y para los cultivos agrícolas el valor del pH ideal se encuentra en 6,5.
Organic Matter
Organic matter is the product of plant and animal decomposition. It can store large amounts of water and is rich in minerals. An adequate percentage raises soil temperature, promoting root formation and development, and therefore improving plant nutrition. The decrease in organic matter in soils makes them cold, which affects their physical, chemical, and biological characteristics.
Cation Exchange Capacity (CEC)
La Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) es una medida de cantidad de cargas negativas presentes en las superficies de los minerales y componentes orgánicos del suelo (arcilla, materia orgánica o sustancias húmicas) y representa la cantidad de cationes que las superficies pueden retener (Ca, Mg, Na, K, NH4 etc.). Estos serán intercambiados por otros cationes o iones de hidrogeno presentes en la solución del suelo y liberados por las raíces. El nivel de CIC indica la habilidad de suelos a retener cationes, disponibilidad y cantidad de nutrientes a la planta, su pH potencial entre otras. Un suelo con bajo CIC indica baja habilidad de retener nutrientes, arenoso o pobre en materia orgánica.
Nitrogen
El nitrógeno del suelo es uno de los elementos de mayor importancia para la nutrición de las plantas y más ampliamente distribuido en la naturaleza. Se asimila por las plantas en forma catiónica de amonio NH4+ o aniónica de nitrato NO3-. A pesar de su amplia distribución en la naturaleza se encuentra en forma inorgánica por lo que no se pueden asimilar directamente. Es usado por las plantas para producir hojas y mantener un buen nivel vegetativo.
Match
Phosphorus (P) is used by plants to help form the root system, produce seeds, fruits and flowers. Closely related to the level of pest and disease impact.
Potass
Potassium (K) helps plants develop proper plant structures and growth, and is also related to the degree of impact from pests and diseases.
Other nutrients present in the soil
La cantidad de nutrientes presente en el suelo determina su potencial para alimentar organismos vivos. Los 13 nutrientes esenciales para el desarrollo y crecimiento de las plantas se suelen clasificar entre macro y micro nutrientes dependiendo de su requerimiento para el desarrollo de las plantas. Los macronutrienes se requieren en grandes cantidades e incluyen Nitrógeno(N), Fósforo (P), Potasio (K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre(S). Los micronutrientes por otro lado se requieren en pequeñas cantidades, su insuficiencia puede dar lugar a carencia y su exceso a toxicidad, se refieren a Hierro (Fe), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Boro (B), Cobre (Cu), Sodio (Na) y Aluminio (Al), la presencia de este último debe evitarse, ya que surge de la solubilización derivada de ph ácidos y resulta tóxico para las plantas.