La Red de estaciones de Medida de parámetros físicos de los Suelos de Cataluña (XMS-Cat) es un proyecto iniciado el año 2015 por el ICGC, y comenzó en la Cuenca de Tremp substituyendo estaciones manuales  por estaciones automáticas con registro continuo de la humedad y temperatura del suelo. Ubicadas en suelos dedicados al cultivo de viña y se han ido expandiendo a otros campos de viña del Pirineo. Des del 2023 se han comenzado a instalar en otras partes del territorio pero continuando en suelos dedicados al mismo tipo de cultivo.

El proyecto XMS-Cat tiene como finalidad generar i proveer datos en continuo de la medida de la temperatura y humedad del suelo a diferentes profundidades y en diferentes ámbitos del territorio de Cataluña. Estos datos, en combinación con la medida de parámetros ambientales, permiten realizar diferentes estudios tales como: la determinación de los regímenes climáticos de suelos,  estudios medioambientales sobre cambio climático (utilizando estos parámetros como indicadores de la resiliencia y resistencia de los ecosistemas), estudios hidrológicos (cálculo del balance hídrico en el suelo para estudios de recarga de acuíferos, etc.) y dar soporte a los agricultores (predicción de plagas, optimización de los sistemas de riego, etc.).

Visor ICGC XMS-Cat

En el visor se pueden consultar actualmente los datos de los parámetros físicos de los suelos que se miden en  las estaciones activas que forman la red, su localización geográfica y la información edafológica del suelo donde se ha instalado cada una.

Se pueden cargar las capas del Geoíndex-Suelos referentes a sus clasificaciones a escala 1:250.000 y de los regímenes climáticos.

La búsqueda de los parámetros físicos de los suelos se realiza según la fecha (hora /día / mes / año) y se pueden visualizar gráficamente y/o descargar en formato csv. Los datos consultables son:

• Humedad del suelo (m³/ m³) y humedad relativa del aire (%H₂O).
• Humedad del suelo (m³ /m³) y pluviometría total (l/m²).
• Temperatura del suelo (ºC) y temperatura del aire (ºC).

Visor a finestra sencera: https://visors.icgc.cat/mesurasols 

El uso de los datos recogidos

La humedad del suelo es el agua almacenada en la capa más superficial de nuestro planeta, siendo una variable indispensable en un gran numero de procesos y aplicaciones como:

• la predicción de inundaciones.
• disponibilidad y retención del agua.
• la evaluación de la sequía agrícola.
• prevención de incendios.
• la gestión de los recursos hídricos.

La temperatura del suelo es importante para conocer:

• el tipo, la productividad y el punto de marchitez de las plantas.
• regular la velocidad del ciclo de los nutrientes.
• las actividades de microfauna del suelo.

Ambos parámetros son útiles también para:

• clasificar los suelos (taxonomía) a través de los regímenes climáticos.
• analizar la viabilidad y requerimientos de los sensores en desarrollo de pequeños satélites de observación de la tierra.
• en geotecnia (mecánica de suelos) son parámetros fundamentales para el control de deslizamientos y estabilidad de los taludes.

Funcionamiento de las estaciones de la XMS-Cat y las tecnologías utilizadas

Las estaciones que componen la red están formadas por 4 sensores de suelo multiparamétricos a 5, 20, 50 y 100 cm de profundidad que miden la temperatura y la humedad del suelo. También se dispone de una serie de sensores ambientales: pluviómetro, piranómetro y una sonda de temperatura y humedad relativa del aire, que están instalados en una torreta de acero de 3 m de altura. Dentro del armario se ubican un sistema de adquisición de datos, un sistema de alimentación y un sistema de comunicación de datos. El perímetro de la estación se señaliza con una valla que sirve también como protección (Figura 1).

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Figura 1. Esquema d’una estació de mesura de paràmetres físics del sòl.

El registro de los datos son cada 30 minutos. Los sistemas de adquisición están equipados con un sistema de telemetría (módem) con una tarjeta SIM alimentado con un panel fotovoltaico de 30 W que permite enviar los datos automáticamente al servidor del ICGC.

Los datos se vuelcan y se organizan en el sistema gestor de base de datos espaciales NetMon© (Sistema de monitorización de estaciones de medida y control del ICGC) desde el cual y mediante un servicio web se pueden consultar, analizar y descargar.

Estos datos son públicos y accesibles mediante el Visor ICGC - Red de estaciones de medida de parámetros físicos de los suelos de Catalunya (XMS-Cat), en el que se puede acceder también a la información edafológica de cada estación.

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Figura 2. Esquema conceptual de la XMS-Cat.

Instalación de las estaciones

La instalación de cada estación se realiza en dos fases. En una primera fase se realizan las excavaciones de los cimientos de la torre y para la instalación de los sensores enterrados. También se realiza una descripción del suelo en la que se identifican y se analizan en el laboratorio los diferentes horizontes, ya que este conocimiento edáfico será básico para entender los datos obtenidos por los sensores a las diferentes profundidades. En la segunda fase se instala la torre con los sensores ambientales, el panel solar y el armario con el sistema de alimentación, de captación y envío de los datos, donde se realiza la conexión de todos los sensores. Estas estaciones se instalan en un margen de la parcela, fuera de la zona de cultivo.

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Procés d'instal·lació de l'estació de Llívia (Cerdanya)

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Procés d’instal·lació dels sensors a 5, 20, 50 i 100 cm

Estado de implementación (Noviembre 2023)

El proyecto se inició en la Conca de Tremp en 2013 con la instalación de una serie de sensores en campos de viña que formaban parte de una iniciativa sobre vinos de altura. Estos sensores tenían varios inconvenientes, como la descarga manual de los datos, problemas de alimentación eléctrica, accidentes por los trabajos agrícolas; hecho que no garantizaba el registro continuo de los datos. Por este motivo en 2016 se empezaron a sustituir por estaciones automáticas que permiten el envío de los datos a través de un módem a una base de datos.
Actualmente (Noviembre 2023) la red está formada por 17 estaciones repartidas entre varias comarcas del Pirineo como son La Noguera, Pallars Jussà, Pallars Sobirà, Alt Urgell, Alt Empordà y Cerdanya.

Se ha llegado a un acuerdo con la entidad International Soil Moisture Network y los datos de la XMS-Cat ya están también disponibles en el visor internacional ISMN (https://ismn.earth/en/dataviewer/) donde se pueden consultar los datos de humedad del suelo de todo el mundo.

Tabla de estaciones

Referencias

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• Jackson, T.; Mansfield, K.; Saafi, M.; Colman, T.; Romine, P. (2008).  Measuring soil temperature and moisture using wireless MEMS sensors. Measurement, Vol. 41(4): 381-390, ISSN 0263-2241. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2007.02.009.
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• Topp, G.C.; Davis, J.L.; Annan, A.P. (1980). Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research, Vol. 16 (3): 574-582. https://doi.org/10.1029/WR016i003p00574.
• Topp, G.C.; Yanuka, M.; Zebchuk, W.D.; Zegelin, S. (1988). Determination of electrical conductivity using time domain reflectometry: soil water experiments in coaxial lines. Water Resources Research, Vol. 24 (7): 945-952. https://doi.org/10.1029/WR024i007p00945.