Evaluación de Métodos de Optimización Matemáticos y Algoritmos Genéticos para la Mejora del Manejo del Fertirriego con una Mezcla de Aguas Desaladas y Convencionales

Abstract

El uso de agua de mar desalada (AMD) para el riego de los cultivos es una solución cada vez más habitual en zonas regables del litoral mediterráneo debido a la gran escasez de recursos hídricos en esta zona. El agua de mar desalada (AMD) es una fuente inagotable de agua de alta calidad, cuyo uso puede permitir no solamente aumentar la producción y la calidad de los cultivos, sino también contribuir a la recuperación de los acuíferos sobreexplotados debido a la reducción de las extracciones y a la disminución y la mejora de calidad de los retornos de riego. No obstante, a pesar de sus grandes ventajas, el AMD también presenta algunos inconvenientes. Entre ellos, cabe mencionar un coste más elevado del agua y la mayor aplicación de fertilizantes ya que deben ser aportados todos los nutrientes que requiere la planta. El uso conjunto de agua desalada y agua convencional en la proporción adecuada se ha propuesto como una solución ideal para reducir el coste del agua y las necesidades de nutrientes . Para ello, se están desarrollando modelos de optimización de la combinación agua de diferente calidad y de optimización de la fertirrigación del cultivo específicamente diseñados para la gestión conjunta de AMD y subterráneas. En este trabajo, se pretende evaluar diferentes métodos de optimización no lineal y algoritmos genéticos para mejorar la robustez y velocidad de convergencia de los modelos de optimización del fertirriego de cultivos de invernadero con una mezcla de AMD y de agua convencional. El modelo se ha desarrollado en el entorno de una hoja de cálculo Microsoft Excel©, utilizando el lenguaje de programación VBA© y el módulo de optimización de Excel denominado Solver© , que dispone de un algoritmo de programación no lineal denominado GRG2, basado en el método del gradiente y de un algoritmo evolutivo. El modelo se ha aplicado a un caso práctico real de una explotación de cultivo intensivo bajo invernadero situada en el término municipal de Níjar que utiliza agua de mar desalada de la Planta Desaladora de Carboneras y agua subterránea procedente de un pozo denominado “El Jabonero”. Los resultados confirman que los métodos de optimización empleados han logrado encontrar la solución que optimiza la fertirrigación del sistema de forma precisa y robusta. No obstante, el método de programación no lineal GRG2 ha encontrado la solución rápidamente y con menor esfuerzo computacional que el algoritmo genético. El modelo permite establecer las estrategias óptimas de fertirrigación para cada porcentaje de mezcla de aguas y estimar el coste total y la conductividad eléctrica (C.E.) de la solución nutritiva y de los diferentes componentes de ésta (agua desalada, de pozo y fertilizantes), lo que resulta imprescindible para adoptar decisiones racionales de manejo del fertirriego en estas condiciones.