necesidades_hidricas.doc

8/18/2019 necesidades_hidricas.doc

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NECESIDADES HIDRICAS DE LOS CULTIVOS

Defniciones básicas1

El objetivo central de un proyecto de riego es satisacer, en el momento

adecuado y en la cantidad necesaria, los requerimientos de agua de loscultivos, razón por la cual para el diseño de un sistema de riego esindispensable

a! "a estimación del consumo de agua diario de cada cultivo#b! "a cuantifcación de las necesidades $%dricas de los cultivos establecidos o aestablecer en un uturo#c! "a distribución de los mismos en la superfcie y durante el año#

De las necesidades de agua de los cultivos dependen directamente lasdimensiones de las obras de riego, por lo tanto una sub&estimación o sobre&estimación de las mismas, incide directamente en el dimensionamiento yconsecuentemente en su costo#

'ntes de entrar al cálculo de las necesidades $%dricas de los cultivos, esimportante conocer algunas defniciones o conceptos básicos

1) EVAPOTRANSPIRACIÓN

"a evapotranspiración es la combinación de dos procesos, le evaporación y latranspiración# "a evaporación se considera como el proceso, mediante el cual

el agua del suelo (uye directamente $acia la atmósera, pasando de su estadol%quido a su estado gaseoso# "a transpiración es el proceso %sico mediante elcual el agua del suelo (uye $acia a la atmósera, pero a trav)s de los tejidos delas plantas# "a mayor parte del agua aplicada a los cultivos para su desarrolloes transerida $acia atmósera a trav)s de sus tejidos y de la evaporacióndirecta del suelo# "a evapotranspiración es tambi)n conocida para fnesprácticos, como *uso consuntivo+#

2) EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA

"a evapotranspiración de reerencia E-o! es un concepto establecido para

indicar la cantidad de agua que se transfere a la atmósera de un suelopermanentemente $.medo, cubierto por un cultivo de reerencia# /e $autilizado como cultivo de reerencia la alala o un pasto, bien regados, enpleno desarrollo y en buenas condiciones ftosanitarias#

"a E-o es una cantidad que depende e0clusivamente de las condiciones delmedio ambiente temperaturas má0imas y m%nimas, radiación solar, $umedadrelativa, velocidad del viento, etc#

1



'ctualmente e0isten muc$os m)todos para estimar la E-o, en el presente cursodesarrollaremos los m)todos del tanque evapor%metro, lanney&2ridle y3enman&4onteit$, el primero por su simplicidad, el segundo por su sencillez ymayor precisión que el primero, y el tercero por su soporte cient%fco yaceptación universal#

3) EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL

"a estimación de la evapotranspiración de reerencia de un cultivo como laalala, simplifca la estimación de la evapotranspiración de otros cultivos, encondiciones ambientales similares, tomando en consideración las diversasetapas de su desarrollo#

"a cobertura del suelo por los cultivos no es constante5 en realidad los cultivosvan cubriendo el suelo de manera progresiva, por lo que la evapotranspiracióndel cultivo solamente representa una racción de E-o#

"a evapotranspiración potencial E-p! es la evapotranspiración de un cultivo enunción de su grado de desarrollo vegetativo y bajo condiciones dedisponibilidad sufciente de agua# En t)rminos simples signifca las necesidades$%dricas potenciales de un cultivo y por tanto, depende además de los actoresambientales, de las caracter%sticas gen)ticas del cultivo ollaje, ra%ces,estructura estomática, etc#!#

4) COEFICIENTES DE CULTIVO

"a determinación de E-p, por su dependencia de los actores biológicos, es

más compleja que la determinación de la E-o, por lo que para su estimación esnecesario relacionar la variación de E-o durante el per%odo de desarrollo delcultivo con mediciones de E-p# "as relaciones obtenidas se denominan*coefcientes de cultivo+ 6c!# Dado que es muy di%cil determinar teóricamentelas relaciones entre E-o y E-p de cada cultivo, )stas se $an obtenido mediantemediciones e0perimentales# "os coefcientes de cultivo 6c! son defnidos por lasiguiente e0presión

ETo

ETp Kc =

4ás adelante se analizarán algunas tablas usadas en la literatura paradeterminar la evapotranspiración mediante el uso de los valores 6c para losdierentes cultivos#

5) EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL

"a evapotranspiración real de los cultivos o consumo de agua por los cultivoses una magnitud variable en el tiempo5 si sólo dependiera de las condicionesambientales ser%a igual a E-o5 si además dependiera del grado de desarrollo delos cultivos ser%a E-p5 pero E-r depende, además de los actores anteriores, delas condiciones de $umedad del suelo, siendo )stas di%ciles de determinar en



el tiempo# 3or tales razones, con fnes de diseño se utiliza la E-p y no E-r# /ólocon fnes de evaluación o predicción del riego se emplea E-r, eectuandomediciones disim)tricas o simulaciones num)ricas#

En t)rminos simples la E-r se puede e0presar con la siguiente ecuación

ETo Ks Kc ETr =

6c es unción del cultivo6s es unción del sueloE-o es unción del clima

6) PRECIPITACIÓN EFECTIVA

En las zonas donde las precipitaciones son considerables, )stas contribuyen asatisacer las necesidades $%dricas de los cultivos# /in embargo, no toda lalluvia precipitada es aprovec$ada por los cultivos, ya que las condiciones%sicas del suelo, as% como el estado de $umedad del mismo en el momento dela lluvia, condicionan la racción aprovec$able de )sta# ' dic$a racción se leconoce como precipitación eectiva 3e!#

"a estimación de la precipitación eectiva es muy compleja, porque depende delos siguientes actores

a! precipitaciónb! intensidad de la precipitaciónc! velocidad de infltración del suelo

d! condiciones de $umedad del suelo en el momento de la lluviae! capacidad de almacenamiento del suelo

El cálculo de 3e es importante para el pronóstico del riego en tiempo real#3osteriormente se analizaran diversas ecuaciones para calcular la 3recipitacióneectiva#

7) NECESIDADES DE RIEGO DE LOS CULTIVOS

En algunas regiones la aportación de la lluvia al requerimiento de agua de loscultivos es importante, por lo que a la dierencia entre las necesidades $%dricas

de los cultivos E-p! menos la precipitación eectiva se le conoce comonecesidad de riego de los cultivos#

Pe ETp NRC −=

8) HUMEDAD TOTAL APROVECHABLE (HTA)

El concepto de $umedad aprovec$able conocido en la literatura como$umedad .til, $umedad total utilizable, reserva .til, etc# 7%sicamente see0presa con la ecuación



pmpcc HTA θ θ −=

8-' 9 8umedad -otal 'provec$able cm:;cm:!θcc 9 contenido de $umedad a capacidad de campo cm:;cm:!

θpmp 9 contenido de $umedad a punto de marc$itamiento permanentecm:;cm:!

"a 8-' puede e0presar en orma de lámina de agua "r! conociendo el espesordel suelo donde se desarrollan las ra%ces de los cultivos 3r!

Pr * HTA Lr =

"r 9 lámina de riego en mm3r 9 proundidad del suelo colonizable por ra%ces mm!

) FRACCIÓN DEL AGUA DEL SUELO F!CILMENTE DISPONIBLE (F)

'unque en teor%a el agua disponible para los cultivos en el suelo es lacomprendida entre el contenido de $umedad a capacidad de campo y elcontenido de $umedad a punto de marc$itamiento permanente, en la realidadno todas las especies tienen la capacidad de e0traer esa cantidad de agua einclusive, algunas como las $ortalizas pueden perecer cuando el contenido de$umedad es sensiblemente superior al punto de marc$itez permanente# 3or talmotivo, se $a introducido un actor de carácter fsiológico, caracter%stico decada especie, que indica la racción de la $umedad aprovec$able a partir de lacual el cultivo empieza a maniestar s%ntomas fsiológicos adversos clorosis,disminución del crecimiento, disminución del rendimiento, marc$itez, etc#!# '

esa racción se le conoce como racción de agua del suelo ácilmentedisponible !#

1") HUMEDAD F!CILMENTE APROVECHABLE (HFA)

De la defnición anterior se infere que de la $umedad total aprovec$able 8-'!,cada cultivo tiene la capacidad fsiológica de utilizar solamente una racción# 'esta racción se le conoce como *$umedad ácilmente aprovec$able+ 87'! yse e0presa como sigue

f HTA HFA *=

f HFA pmpcc *)( θ θ −=

e0presada en lámina de agua quedar%a

)Pr( HFA Lr =

3osteriormente se mostrará una lista con cultivos y sus valores 87'#

11) INTERVALO DE RIEGO (IR)



El intervalo de riego se defne como el n.mero de d%as entre dos riegosconsecutivos y esta determinado por los siguientes actores

/uelo las caracter%sticas %sicas del suelo determinan la capacidad dealmacenamiento de agua del mismo#

2ultivo "a respuesta fsiológica de los cultivos al abatimiento de la reserva de$umedad disponible en el suelo es dierente para cada cultivo#

-asa evapotranspirativa "a tasa evapotranspirativa E-p o Etr! seg.n sea elcaso, es determinante para calcular los intervalos de riego5 a mayorevapotranspiración, el intervalo de riego se acorta y viceversa# 2on fnes deproyecto se emplea la evapotranspiración potencial E-p! esperada en elper%odo considerado y para fnes de evaluación o de pronóstico de riego entiempo real se emplea la evapotranspiración real Etr!, la cual se determina alinstante mismo de la ocurrencia de los eventos y el intervalo de riego se ajustaa medida que se modifcan las condiciones reales estado de $umedad delsuelo!#

3recipitación eectiva "a precipitación eectiva aecta los intervalos de riego alaportar $umedad para satisacer las necesidades $%dricas de los cultivos#

3roundidad del suelo o proundidad de las ra%ces Este actor determina lacapacidad de almacenamiento del suelo susceptible a ser e0tra%da por elcultivo en el per%odo considerado# /i se establece un cultivo de enraizamientosuperfcial en un suelo proundo, el espesor del suelo a considerar será laproundidad colonizada por las ra%ces5 si por el contrario, se establece un

cultivo de enraizamiento proundo en un suelo delgado, el actor a considerares la proundidad del suelo#

12) E#$%&'$% & *+%$$%,'- +./%' '&0 +./%' 0

3or dierentes razones no es actible aplicar de manera precisa las necesidadesde riego calculadas, sino que generalmente se requieren cantidades superiores"b! para compensar las p)rdidas en la aplicación atribuibles generalmente alsistema y m)todo de riego# "a relación entre la lámina requerida o neta "n! yla lámina necesaria de aplicar o bruta "b! para compensar las p)rdidas, se leconoce como efcienca de aplicación#

Lb

Ln Ea =

Ea

Ln Lb =

13) PROGRAMACIÓN DEL RIEGO



"a programación del riego consiste en la determinación de los intervalos deriego y de las láminas de riego correspondientes calendarios de riego! a fn desatisacer las necesidades $%dricas de los cultivos#

Es imposible recomendar de manera universal un programa de riego por lacantidad de actores que aectan el consumo de agua por los cultivos5 además

los cultivos mismos diferen en su tolerancia al abatimiento del nivel de$umedad aprovec$able del suelo !# /in embargo con los conceptosenumerados anteriormente es relativamente sencillo calcular los calendariosde riego#

De manera general, para elaborar un programa de riego se sigue elprocedimiento siguiente

a! Determinación de las ec$as de siembra y cosec$a para defnir el periodo dedesarrollo del cultivo#

b! /ubdivisión del ciclo vegetativo en las ases enológicas t%picas del cultivo#

c! 2álculo de la E-o en unción del clima y las necesidades $%dricas y la E-pcorrespondiente de acuerdo a los *6c+ de cada per%odo#

d! Determinación de la 8umedad -otal 'provec$able del suelo 8-'! y la8umedad 7ácilmente 'provec$able 87'!#

e! Ejecución de un balance, sustrayendo las necesidades de riego a la$umedad residual del per%odo anterior, $asta agotar la $umedad ácilmente

aprovec$able o la $umedad l%mite establecida por el agricultor#

! <na vez agotada la $umedad convenida, restituir el nivel de $umedadestablecido como l%mite superior generalmente la $umedad a capacidad decampo! mediante el riego#

F$0& & 9&$0' + &:*0'*%$%,'

En general, la evapotranspiración depende de actores $%dricos, edáfcos,vegetales y climáticos# ' continuación se mencionan los más importantesdentro de cada uno de los cuatro grupos de actores

8%dricos calidad y disponibilidad del agua de riego, m)todo de riego, efcienciaen el riego, drenaje#

Edáfcos 3ropiedades %sicas y qu%micas del suelo como te0tura, estructura,materia orgánica, salinidad, proundidad, ertilidad, estratifcación, etc#

=egetales variedad, especie, ciclo vegetativo, edad, caracter%sticasmorológicas de los estomas, etc#



2limáticos temperatura, $umedad relativa, precipitación, viento, radiaciónsolar, etc#

M;0 * /&% &0%/ + &:*0'*%$%,'

"os procedimientos para estimar o medir la evapotranspiración se clasifcan endirectos e indirectos# "os primeros proporcionan directamente el consumo totaldel agua requerida, utilizando para ello aparatos e instrumentos para sudeterminación# "os segundos en orma indirecta obtienen una estimación delconsumo de agua a trav)s de todo el ciclo vegetativo, mediante la utilizaciónde órmulas emp%ricas#

2abe aclarar que la mayor%a de las órmulas emp%ricas en uso, que sirven paraestimar la evapotranspiración de los cultivos y que utilizan datosmeteorológicos, se basan en una primera estimación de la evapotranspiraciónpotencial y luego mediante el ajuste con ciertos coefcientes previamenteobtenidos en la zona, para cada cultivo y otras condiciones variantes queaectan la evapotranspiración#

D%&$0a! 4)todo gravim)tricob! 4)todo del lis%metro

I'%&$0<a! 4)todo del tanque evapor%metrob! 4)todo de lanney&2riddle

c! 4)todo de 3enman 4onteit$

P&$%*%0$%,' &9&$0%:

>o toda la lluvia precipitada es aprovec$ada por los cultivos, ya que lascondiciones %sicas del suelo, as% como el estado de $umedad del mismo en elmomento de la lluvia, condicionan la racción aprovec$able de )sta#

Depende dea! precipitación

b! intensidad de la precipitaciónc! velocidad de infltración del suelod! condiciones de $umedad del suelo en el momento de la lluviae! capacidad de almacenamiento del suelo

3ara calcular la precipitación eectiva se pueden utilizar dierentes m)todos oecuaciones

a) Ecuación de Prescott y Anderson

75.0

9.0 Ev Pmc =



3mc es la precipitación media calculada cm!Ev es la evaporación medida en el tanque evapor%metro tipo ' cm!

/i 3mc ? 3m entonces 3e 9 @/i 3mc A 3m entonces 3e 9 @#B 3mc

3m es la precipitación media mensual cm!

b) Ecuación de Zierold y Palacios

3ara lluvias menores de C# cm

205.0 Pt Pt Pe −=

3ara lluvias mayores de C# cm

5.175.0 806.027.1 Pt Pt Pe −=

3e es la precipitación eectiva mm!3t es la precipitación observada o medida mm!

c) El método de porcentaje fjo de precipitación

3e 9 3 9 7racción fja @&1! establecida arbitrariamente3 9 3recipitación total

d) Método de la precipitación fable

3e 9 @#F 3 G 1@ para 3 A9 H@ mm;per%odo3e 9 @#B 3 G CI para 3?9H@ mm;per%odo

3 es la precipitación media mensual mm!

e) Método del Servicio de Conservación de suelos

3ara calcular la 3recipitación eectiva se utiliza la ecuación

Donde5

3 es la precipitación media mensual mm!E-p es la evapotranspiración potencial mensual mm;mes! 8-'! se calcula con la siguiente ecuación

ETp P HTA f e 000955.0824.0 1093.225.1)( −=

32

1032.21094.80116.053.0)( HTA x HTA x HTA HTA

−−

+−+=



8-' es la 8umedad -otal 'provec$able mm!

C.+$+ &+ R&&%/%&'0 (N&$&%&) & %&= &+ $+0%: (NRC)

3ara determinar el requerimiento de riego diario, mensual o de todo el ciclovegetativo, se utiliza la siguiente ecuación

Pe ETp NRC −=

Es recomendable para riego por gravedad calcular las >J2 de maneramensual, mientras que para riego presurizado es recomendable calcular el >J2de manera diaria#

C+&'% & %&= (P=/$%,' & %&=)

El requerimiento de riego y la respuesta al riego en los cultivos var%a con el tipode suelo, tipo de planta, etapa de desarrollo y condiciones de clima# "oscultivos diferen en su tolerancia para soportar una disminución del contenidode agua en el suelo antes de volver a irrigarse# "a mayor%a de las $ortalizassuren de estr)s si la $umedad aprovec$able se consume por debajo del @K,a.n cuando la demanda evapotranspirativa no sea grande#

"os programas de riego para cada cultivo deben variar de acuerdo a lascondiciones prevalecientes de clima y suelo# Donde el agua es escasa o cara, elriego puede ser calendarizado para ma0imizar la producción del cultivo por

unidad de agua aplicada# Donde la tierra cultivable es más escasa que el agua,el riego puede ser calendarizado para ma0imizar la producción del cultivo porunidad de área sembrada# /in embargo, en ciertas situaciones los calendariosde riego pueden ser modifcados para minimizar los costos de irrigación o paraacilitar algunas labores del agricultor5 por ejemplo, para estimular lagerminación, para controlar la temperatura atmos)rica o el nivel de aguasubterránea o para abastecer las necesidades de lavado#

"a programación del riego consiste en la determinación de los intervalos deriego y las láminas de riego correspondientes, a fn de satisacer lasnecesidades $%dricas de los cultivos#

P$&%/%&'0 =&'&+ * &0&/%' ' *=/ $+&'% &%&=

Determinación de las ec$as de siembra y cosec$a para defnir el per%odo dedesarrollo del cultivo

/ubdivisión del ciclo vegetativo en las ases enológicas t%picas del cultivo

2álculo de E-o en unción del clima y las necesidades $%dricas, y E-pcorrespondientes de acuerdo con los 6c de cada per%odo



Determinación de la 8umedad -otal 'provec$able del diseño y 8umedad7ácilmente 'provec$ableEjecución de un balance sustrayendo las necesidades de riego E-p & 3e! a la$umedad residual del periodo anterior, $asta agotar la $umedad ácilmenteaprovec$able o la $umedad l%mite establecida por el agricultor

<na vez agotada la $umedad convenida, restituir el nivel de $umedadestablecido como limite superior generalmente $umedad a capacidad decampo! mediante el riego#

160

140

120

100

80

60

40

20

0

D E F M A

HTU

HF

U

RIEGOS

P

e

HUMEDAD A PMP (mm)

HUMEDAD A CC (mm)

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