Muestreo dirigido y verificación en campo

Un mapa de zonas plantea la hipótesis de que ciertas áreas del lote difieren entre sí. Para confirmarla, y para medir propiedades que ninguna imagen registra, como el contenido de nutrientes en el suelo, es necesario tomar muestras y observar el terreno. La forma de elegir esos puntos determina cuánta información se obtiene por cada visita y cuánto cuesta el análisis.

Muestreo en cuadrícula

El muestreo en cuadrícula divide el lote en celdas de igual tamaño y toma una muestra en el centro de cada una, o una muestra compuesta por celda. Su ventaja es que no requiere información previa sobre el lote y cubre el terreno de manera uniforme, lo que permite luego interpolar un mapa continuo de la propiedad medida.

El inconveniente es el costo, pues el número de muestras crece rápidamente al reducir el tamaño de la celda. Además, la cuadrícula ignora la estructura del terreno: puede colocar varios puntos en un área homogénea y ninguno en una franja estrecha pero distinta. Si la celda es grande en relación con la escala de variación del lote, el mapa interpolado suaviza diferencias que sí existen.

Muestreo dirigido por zonas

El muestreo dirigido utiliza información auxiliar, como las zonas de manejo, para decidir dónde muestrear. Se toman varias muestras dentro de cada zona y se obtiene un valor representativo de ella. Es una forma de muestreo estratificado, en la cual cada zona constituye un estrato y la meta es estimar sus propiedades con un número reducido de análisis.

La técnica es más económica que la cuadrícula y concentra el esfuerzo donde el mapa indica diferencias. Su calidad depende de que las zonas sean correctas: si se delimitaron con un patrón inestable (véase Estabilidad de las zonas en el tiempo), las muestras describirán estratos que no corresponden al terreno. Existen además procedimientos para distribuir los puntos de modo que recorran el intervalo completo de valores de las capas auxiliares, entre ellos el hipercubo latino condicionado.

Un lote ficticio dividido en tres zonas, baja, media y alta, distinguidas por color y por textura. Primero se superpone una cuadrícula regular de puntos de muestreo, y a la derecha se cuenta cuántos caen en cada zona, con un número desigual. Después se distribuyen puntos por zona, con cinco submuestras dentro de cada una, y en el último paso las submuestras de cada zona se reúnen en una muestra compuesta. Los datos son ilustrativos.

Número de puntos y representatividad

El número de muestras necesario depende de la variabilidad del lote y de la precisión que se desea. Para estimar la media de una zona con un error máximo E y una confianza dada se emplea la expresión siguiente.

n = (z · s / E)²

En ella, s es la desviación estándar esperada y z el valor de la distribución normal asociado a la confianza elegida (1,96 para 95 %). El número n se refiere a determinaciones independientes, que pueden ser puntos de muestreo o muestras compuestas, y no a las submuestras que se mezclan para formar cada una de estas. A modo de ejemplo, con valores ilustrativos, si s es 10 unidades y se tolera un error de 5 unidades, resultan unas 16 muestras (15,4, redondeado hacia arriba). Si el error tolerado se reduce a la mitad, el número se cuadruplica. Cuando n es pequeño y s se estima a partir de pocos datos, se emplea la distribución t de Student en lugar de la normal, y el número de muestras aumenta algo.

La desviación estándar esperada se toma de estudios previos, de muestreos piloto o de la variabilidad que muestran las capas auxiliares. En la práctica el número final se ajusta también al presupuesto, y por eso se prefiere distribuir las muestras de acuerdo con la variabilidad de cada zona, con más puntos donde los valores son más dispersos. La escena reparte las submuestras por igual entre las zonas por simplicidad, aunque se recomiendan más puntos donde hay más dispersión.

Una muestra es representativa cuando cada parte de la zona tiene opción de ser incluida y el conjunto no está sesgado hacia un lugar particular. Por esa razón se evitan los bordes del lote, los caminos, los canales, las zonas de acopio, los sitios con fertilización reciente localizada y cualquier punto atípico que no represente al conjunto. Los puntos se georreferencian para poder volver a ellos en campañas posteriores.

Muestras compuestas

Una muestra compuesta se forma mezclando varias submuestras tomadas dentro de una unidad de muestreo, como una celda de la cuadrícula o una zona. Tras la mezcla se envía al laboratorio una porción única. El procedimiento reduce la variación a escala fina, que de otro modo contaminaría el resultado con la peculiaridad de un solo punto, y abarata el análisis porque se procesa una muestra por cada varias extracciones.

A cambio, se pierde la información sobre la variación dentro del área, porque el análisis entrega un único valor. Para que el resultado sea comparable entre puntos, las submuestras deben tomarse con la misma profundidad, el mismo instrumento y un patrón de recorrido constante, y el número de submuestras por muestra debe ser el mismo en todas.

Verificación en campo

La verificación en campo consiste en visitar el lote para observar lo que el mapa sugiere. Las zonas se visitan en puntos escogidos de antemano: en el interior de cada una, cerca de sus límites y en algún área donde el mapa indique un comportamiento atípico. En cada punto se observa el estado de las plantas, y se examina el suelo con una barrena o una calicata para registrar textura, profundidad, humedad y presencia de capas compactadas o de encharcamiento.

Conviene visitar el lote en una época en que las diferencias sean visibles y, de ser posible, repetir la observación en otra. Un mapa que indica diferencias de vigor entre zonas pero cuyas visitas no encuentran diferencias medibles en el cultivo o en el suelo debe revisarse antes de usarlo.

El registro de lo observado forma parte del procedimiento. Cada observación debe asentar la fecha, la posición, medida con un receptor de posicionamiento cuyo error se conoce y se compara con el tamaño del píxel, la zona a la que corresponde, la variable observada, el método empleado, la etapa del cultivo, las condiciones recientes como lluvias o labores, el observador y fotografías con su ubicación. Se anotan también los puntos donde no se encontró nada, ya que permiten estimar con qué frecuencia el mapa señala diferencias inexistentes. Con esos registros las zonas pueden corregirse y el desempeño del método puede cuantificarse.