REQUERIMIENTO DE LAVADO - Colegio de Postgraduados

REQUERIMIENTO DE LAVADO
La salinidad del suelo principalmente es afectada por la calidad del agua, métodos y prácticas de riego condiciones
del suelo y cantidad y distribución de la lluvia. Los niveles de salinidad en el suelo aumentan conforme avanza la
estación de crecimiento. La lámina de lavado puede aplicarse durante, antes o después de la estación de
crecimiento, dependiendo de la disponibilidad de agua, esta práctica prevé que la acumulación de las sales no
excedan el nivel de tolerancia de los cultivos. Los valores del cuadro 11 pueden usarse como una guía para evaluar
el efecto de la calidad del agua de riego sobre la salinidad, permeabilidad y toxicidad.
Cuadro 11. Efecto de la calidad del agua de riego sobre la salinidad, permeabilidad y toxicidad.
sin
problemas
problemas
problemas
moderados
severos
Salinidad
CEw mmhos/cm
>3.00
<0.75
0.75-3.00
Permeabilidad
CEw mmhos/cm-1
>0.20
<0.75
0.50-0.20
RAS ajustado
Montmorillonita
>9.00
<6.00
6.00- 9.00
Ilita
>16.00
<8.00
8.00-16.00
Kaolinita
>24.00
<16.00
16.00-24.00
Toxicidad mayoría de
árboles frutales
RAS ajustado
>9.00
<3.00
3.00- 9.00
Cloro meq/l
>10.00
<4.00
4.00-10.00
Boro mg/l
<0.75
0.75- 2.00
>2.00
Aryes y Westcot, (1970).
La tolerancia de los cultivos a la salinidad se dan en el cuadro 19 del apéndice y puede usarse para determinar el
requerimiento de lavado para una calidad de agua de riego dada.
Los valores de tolerancia a la salinidad por los cultivos están dados en conductividad eléctrica del extracto de
saturación del suelo CEe en mmhos cm-1 a 25°C. Si se cuenta con una calidad del agua de riego pobre los riegos
frecuentes y el exceso de lavado pueden inducir a obtener rendimientos aceptables.
En el cuadro 19 del apéndice se presentan valores de la calidad del agua relacionada con los niveles de rendimiento
esperados para distintos cultivos. La conductividad eléctrica del agua de riego CE w es expresada también en
mmhos/cm.
El requerimiento de lavado (LR) es la cantidad mínima de agua de riego que debe suministrar y que debe ser
drenada fuera de la zona radical para el control de la salinidad a un nivel específico.
Para suelos con textura franco-arenosas a franco-arcillosas con buen drenaje y donde la cantidad de lluvia es baja el
requerimiento de lavado puede estimarse por:
Para cuando se aplica riego superficial.
LR = CEw / (5 • CEe - CEw)
Ecuación 24
Para riego por goteo o por aspersión con aplicaciones frecuentes.
LR = CEw / (2 • CEmax • CEe)
Ecuación 25
Donde:
CEw = Conductividad eléctrica del agua de riego.
CEe= Conductividad eléctrica del extracto de saturación para mantener el grado de salinidad tolerable para asegurar
un grado de rendimiento.
CEmax = Conductividad eléctrica tolerable máxima del extracto de saturación del suelo para un cultivo dado (ver el
cuadro 19 del apéndice).
Cuando la eficiencia del lavado (Le) es 100% el agua necesaria para satisfacer ETr y LR es igual a (ETr - Pe) / (1LR). La Le se ha demostrado que varía con el tipo de suelo y particularmente con las propiedades del drenaje
interno del suelo y el campo. Ya que Le puede ser de 30% debido a las grietas y el hinchamiento de arcillas y llegar
a 100% en suelos arenosos. Le debe medirse tan pronto como sea posible para cada caso de estudio.
La predicción anual del requerimiento de lavado con esta metodología no se considera el efecto del tipo de sales, ni
las condiciones restrictivas del drenaje y exceso de lluvia, ni tampoco el agua de deshecho, metales pesados y
pesticidas. El uso del agua salina afectara el rendimiento cuando no se toman las precauciones debidas.
LLUVIA EFECTIVA.
No toda la lluvia que cae es efectiva, una parte puede perderse por escurrimiento superficial, percolación profunda
o evaporación, solo una porción de una lluvia pesada y de alta intensidad puede infiltrarse y almacenarse en la zona
radical y consecuentemente la efectividad es baja. Lluvias ligeras y frecuentes interceptadas por el follaje con
cobertura completa tienen una efectividad cercana al 100%. Con una superficie de suelo seco y sin cobertura
vegetal, una lluvia mayor de 8mm/día puede perderse por evaporación, lluvias de 25 a 30 mm tienen una
efectividad del 60%.
Existen varios métodos para estimar la precipitación efectiva.
Coeficientes de Blaney-Criddle.
Estos coeficientes varian con la lámina de lluvia y se aplican para un evento de lluvia. El coeficiente acumulativo
según los autores, los primeros 25 mm tienen una efectividad de 95% los siguientes 25 tienen un coeficiente de
90% etc. ver el cuadro 12.
Cuadro 12. Coeficiente de efectividad de Blaney y Criddle.
Lluvia
Coeficiente
de efectividad
mm
0.95
25
0.90
50
0.82
75
0.65
100
0.45
125
0.25
150
0.05
>150
Technical Bulletin No. 1257 Agricultural Research Service. 1962.
Fórmula de Zierold y Palacios.
En 1971 Palacios utilizando un método desarrollado por Zierold en 1969 para estimar la lluvia percolada en
exceso, y con base en observaciones de intensidades de precipitaciones en tres zonas diferentes de México
dedujeron las siguientes ecuaciones para estimar Pe:
Para lluvias menores de 2.5 cm.
Pe = P - 0.05 p2
Ecuación 26
Para lluvias mayores de 2.5 cm.
Pe = 1.27 p0.75 - 0.0806 p1.5
Ecuación 27
P = Precipitaciones observadas en cm
Pe = Precipitación efectiva en cm
Estas ecuaciones se usan para las láminas de lluvia acumulada en períodos de 10 días.
Coeficiente de Ogrosky y Mockus.
El coeficiente de Ogrosky y Mockus, se determina a partir de la relación Evapotranspiración entre precipitación
ET/P expresados en mm para períodos de un mes.
La ecuación para estimar los coeficientes de precipitación es:
Cp = ET/P/(1.53 + 0.8 ET/P)
Ecuación 28
Pe = Cp • P
Ecuación 29
Donde P, es la precipitación observada en mm. Los valores de Cp se pueden consultar en el cuadro 13. Este
coeficiente no considera la intensidad de lluvia y la distribución de la precipitación en el tiempo.
Cuadro 13. Coeficientes de Ogrosky y Mockus.
ET/P
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
6.00
7.00
9.00
Cp
0.00
0.10
0.19
0.27
0.35
0.41
0.47
0.52
0.57
0.61
0.65
0.67
0.72
0.75
0.77
0.80
0.84
0.88
0.91
0.93
0.96
0.98
0.99
Ecuación de Prescott y Anderson.
Esta ecuación considera para el cálculo de la lluvia efectiva la precipitación calculada en función de la evaporación
mensual media de acuerdo con la siguiente ecuación.
Pcm = 0.9 Ev0.75
Ecuación 30
Donde Pcm = Precipitación calculada media.
Ev = Evaporación mensual media, medida en el tanque tipo "A".
Para calcular la precipitación efectiva Pe, se utiliza el siguiente criterio.
Si Pcm > Pm entonces Pe = 0
Si Pcm < Pm entonces Pe = 0.8 • Pcm
Donde Pm es la precipitación mensual media.
Método desarrollado en el Colegio de Postgraduados.
Palacios citado por Leonvil (1977) desarrolló una ecuación para la zona de Veracruz en donde estima la
precipitación efectiva en función de la evapotranspiración, la precipitación observada en el mes P) y el número de
días de lluvia en el mes según la siguiente ecuación.
Pe = ET/((10.96/N) + 0.945 ET/P)
Ecuación 31
Donde.
Pe = Precipitación efectiva en mm
N = Número de días de lluvia (días)
ET = Evapotranspiración (mm)
P = Precipitación observada (mm)
Se observa en ésta ecuación que la Pe esta directamente relacionada con el número de días, y se utilizó para
períodos mensuales.
Método propuesto por la FAO.
La lluvia efectiva puede ser estimada por la relación entre evapotranspiración del cultivo y la precipitación ETr/P.
En el cuadro 20 USDA (1969), o bien usando las gráficas de la figura 6 la precipitación efectiva puede calcularse.
La relación entre la lluvia efectiva promedio mensual y la lluvia media mensual es calculada en función para
diferentes valores promedio mensuales de ETr. Este método asume que al momento de riego, la lámina neta que
puede almacenarse efectivamente en la zona radical es de 75 mm, si no es así, se requiere aplicar los factores de
corrección anexos a la tabla para diferentes láminas que pueden ser almacenadas efectivamente. Los datos de la
tabla no consideran la velocidad de infiltración del suelo ni la intensidad de lluvia: Donde la infiltración es baja y la
intensidad de lluvia es alta se pierde una gran cantidad por escurrimiento.
Utilización del requerimiento de riego de los cultivos o usos consuntivos.
1. Los usos consuntivos auxilian a determinar la posible área de riego ante determinado volumen disponible
de agua.
2. Sirve para elaborar calendarios teóricos de riego de cultivos; es decir, fijar las láminas e intervalos de riego
que en función de las eficiencias de riego a nivel parcelario y de conducción permitirán determinar en los
planes de riego, los calendarios de extracción de volúmenes.
3. Permite estimar las eficiencias de riego a nivel parcelario, las cuales son sumamente útiles en la elaboración
de los planes de riego considerando que la Eficiencia parcelaria = UC. 100/lámina neta.
4. En el caso de que se tenga agua para riego con altos contenidos de sales en solución, el uso consuntivo
permite determinar las láminas de sobreriego necesarias para prevenir problemas de ensalitramiento en los
suelos.
5. Estimación de volúmenes que serán necesarios para auxiliar a los cultivos en el caso en que las lluvias
aporten gran cantidad de sus requerimientos hídricos.
6. Determinación en grandes áreas (cuencas) los posibles volúmenes de agua a drenar.
7. Seleccionar los cultivos mas adecuados para zonas de agricultura de temporal.
8. Por último y considerando lo antes expuesto, los usos consuntivos de los cultivos permiten determinar en
forma general la eficiencia en que se está aprovechando el agua y por lo mismo planear debidamente el
mejoramiento y superación de todo el conjunto de elementos que intervienen en el desarrollo de un Distrito
de Riego.
CALENDARIO DE RIEGO.
Conocida la cantidad de agua que se tiene que aplicar a continuación es necesario calcular el tiempo en que se tiene
que aplicar.
El programa de riego es aquel que nos da información acerca del número de riegos, intervalos, láminas de
reposición y láminas netas.
Intervalo de riego.
Es el período que transcurre entre dos riegos sucesivos y se calcula de las siguiente manera: i = d/UCdiario, donde
d es la lámina capaz de almacenarse en el suelo en la profundidad radical considerada para cada cultivo según su
etapa de desarrollo.
La lámina de riego a aplicar se calcula de acuerdo con la ecuación:
d = (1 - p).(CC - PMP).Da.Z/100
Donde:
d = Lámina de riego.
p= Valor de la humedad aprovechable consumida antes de aplicar el siguiente riego.
Da=Densidad aparente en g/cm3
Z = Profundidad radical.
CC = Capacidad de campo expresado en %.
PMP= Punto de marchitamiento permanente expresado en %.
Intervalo de riego máximo.
El intervalo de riego máximo considera el tiempo en que el suelo una vez después de irrigado tiene un contenido de
humedad mayor del de capacidad de campo, al menos en las primeras capas del perfil. Se calcula de acuerdo con la
siguiente ecuación:
imáx = Ta + Td + (d + Pe)/UCdiario
Donde:
d = Lámina disponible en la zona radical
Pe= Precipitación efectiva
Ta = Tiempo de aplicación.
Td = Tiempo de drenado.
Para texturas gruesas 1 día
Para texturas medias 2-3 días
Para texturas finas 4-5 días
El propósito del riego es abastecer a las plantas con el agua que necesitan para obtener un rendimiento óptimo y
buena calidad del producto. El riego debe ser aplicado antes de que la tasa de abastecimiento de agua a la planta
disminuya lo suficiente para causarle agobio y le ocasione una reducción de los rendimientos o la calidad del
producto.
El requerimiento de riego por los cultivos y la respuesta al riego varía con la clase de suelo, tipo de planta, etapa de
desarrollo y condiciones del clima. Es difícil recomendar universalmente un programa de riego único para un
cultivo.
El programa de riego óptimo para un agricultor será aquél que le proporcione mas beneficio.
Los cultivos difieren en su tolerancia para soportar una disminución del contenido de agua en el suelo antes de
volverse a irrigar. Cultivos como el arroz responden favorablemente a riegos frecuentes.
Otros cultivos como la papa y la mayoría de las hortalizas sufren de agobio si mas del 40 % a 50 % de la humedad
aprovechable es consumida antes de que se vuelvan a irrigar aun cuando la demanda evapotranspirativa no sea
grande.
Cultivos como los que producen granos pequeños durante la etapa de maduración, alfalfa y frutales, que tienen la
capacidad de desarrollar raíces profundas y ramificadas, prácticamente no reducen su rendimiento si consumen la
humedad aprovechable de la profundidad radical.
Se debe hacer énfasis que los programas de riego para cada cultivo deben variar de acuerdo a las condiciones
prevalecientes de clima y suelo.
Este criterio para la calendarización del riego varía de una situación a otra. Donde el agua es escasa o cara, el riego
puede ser calendarizado para maximizar la producción del cultivo por unidad de agua aplicado.
Donde la tierra cultivable es más escasa que el agua, el riego puede ser calendarizado para maximizar la
producción del cultivo por unidad de área sembrada. Sin embargo, en ciertas situaciones los calendarios de riego
pueden ser modificados para minimizar los costos de irrigación o para facilitar algunas operaciones del agricultor;
por ejemplo, para estimular la germinación, para controlar la temperatura atmosférica ó el nivel del agua
subterránea ó para abastecer las necesidades de lavado ó para acomodar el calendario de entrega del agua al
agricultor.
La programación del riego puede facilitar la producción de cultivos en varias formas; por ejemplo, proveer un
control de la humedad del suelo, un uso eficiente de los fertilizantes, una mejor programación de las prácticas
culturales y programas de siembra y cosecha, la implementación de dobles cultivos o rotación de cultivos, la
introducción de cultivos de alto valor comercial como papa, maíz híbrido, caña de azúcar, algodón, frutales, etc. El
alcance de éstos objetivos depende del abastecimiento total de agua y de otros factores.
Principios fundamentales de la calendarización del riego.
Relación del estatus del agua en la hoja con el estatus de agua en el suelo.
A medida que el agua del suelo es consumida por evapotranspiración, el potencial de agua en el suelo ( s) baja,
consecuentemente el potencial del agua en la hoja ( l) también baja, ver figura 7.
El propósito de un buen programa de riego es prevenir que el potencial del agua en la hoja disminuya demasiado
que induzca a un reducción en el rendimiento, mientras que por otra parte se trata de minimizar el número de
riegos (ahorrando mano de obra) y la cantidad de agua necesaria para el crecimiento del cultivo.
l = s - T (Rs + Rr + Rt) 32
Note que el potencial del agua en la hoja no solo depende del potencial del agua en el suelo sino de la transpiración
T y de las resistencias del suelo, raíz y tallo (Rs, Rr y Rt).
Para relacionar el límite inferior del ( s) con el límite inferior del contenido de humedad del suelo, (_) más bien
conocido como disminución permisible de la humedad es necesario tener las curvas de retención del agua en el
suelo.
De acuerdo con la figura 7, la pendiente = _/ t = ET/Zr.
Donde Zr es la profundidad efectiva explorada por las raíces, ET esta en unidades de lámina de agua por unidad de
tiempo o volumen de agua por unidad de area por unidad de tiempo.
La cantidad de agua a aplicar para llevar el suelo del limite mas bajo de _ a capacidad de campo ( _) es igual a ( _)
· (Zr).
De acuerdo con lo anterior, el calendario de riego significa abastecimiento de agua de acuerdo con las necesidades
del cultivo y de los límites de humedad aprovechable. Factores como las características de retención de agua y
profundidad radical del cultivo determinan el abastecimiento de agua disponible del suelo para el cultivo en
cuestión y cualquier otro factor que afecte la tasa del uso de agua deben ser considerados en la calendarización del
riego.
De acuerdo con lo anterior, un calendario de riego debe ser planeado según las condiciones locales considerando
los factores suelo, planta, clima y manejo como determinantes.
Factores del suelo. Entre los factores del suelo involucrados dos son: la estructura, textura, profundidad,
impedancia mecánica, velocidad de infiltración, drenaje interno, aereación, características de retención de
humedad, conductividad hidráulica, profundidad del manto freático, salinidad del suelo, sustancias tóxicas,
nemátodos y enfermedades de la raíz, temperatura y grado de fertilidad del suelo.
Factores climáticos. Los factores climáticos por considerar son: temperatura, radiación solar, velocidad del viento,
humedad, duración del día, longitud de la estación de crecimiento y fluctuaciones diurnas de la temperatura.
Factores de la planta. Los factores de la planta incluyen variedades, características de la raíz, comportamiento en
base a su resistencia a sequía, etapa crítica de desarrollo afectada por estrés de agua a los órganos o constituyentes
de la planta al ser cosechados, efecto del agobio de agua sobre la calidad del producto a ser cosechado y la longitud
de la estación de crecimiento.
Factores de manejo. Los principales factores de manejo incluyen: fecha de siembra, densidad de población,
métodos de entrega de agua, calendarización del riego en relación a períodos críticos de crecimiento, aplicación del
fertilizante, medidas para proteger el cultivo y fechas de cosecha.
Almacenamiento de agua en el suelo.
Después de que se aplica un riego el agua tiende a drenarse por gravedad hacia las capas más profundas del suelo.
La tasa a la que el agua drena dentro del perfil del suelo es rápida inmediatamente después de que se aplica el riego
y eventualmente decrece a una tasa muy pequeña. Una vez que se ha alcanzado esta tasa baja, el agua en al zona
radical puede considerarse almacenada y ser referida como humedad máxima retenida por el suelo.
Cuando el drenaje es muy lento para propósitos prácticos puede despreciarse, entonces el contenido de humedad
del suelo se considera que está a capacidad de campo (CC) y representa la máxima cantidad de agua que no es
afectada por la fuerza de la gravedad en la zona radical.
Por el contrario, cuando el contenido de humedad del suelo es bajo puede causar agobio al cultivo y afecta su
crecimiento y eventualmente puede llegar a marchitamiento permanente. A este punto se le conoce como punto de
marchites permanente (PMP).
Mientras las plantas puedan extraer agua en cantidades pequeñas, esta extracción tiene poca o ninguna
significancia en la agricultura de riego, aunque puede ser crucial para la supervivencia de plantas que viven en
zonas áridas.
La diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento permanente se llama humedad
aprovechable (HA). En el cuadro 14 se presenta la HA de varios suelos de diferente textura. Varios días se
requieren para que la tasa de movimiento del agua llegue a ser despreciable dependiendo de las condiciones
iniciales de humedad del suelo. La tasa de drenaje es controlada por la distribución de los poros y determinada
principalmente por la textura y estructura del suelo.
Cambios de textura entre los estratos del suelo afecta la tasa de movimiento del agua internamente. Si se conoce la
HA en cada capa de 30 cm la lámina de agua disponible se obtiene multiplicando HA por la profundidad radical.
Profundidad radical.
Las raíces crecen con un patrón definido como resultado de sus características genéticas, pero pueden ser
modificadas por las condiciones del medio ambiente.
La profundidad del suelo de la que un cultivo extrae agua, corresponde a la profundidad efectiva de sus raíces. Para
un cultivo dado esta profundidad varía con la etapa de desarrollo si es un cultivo anual.
Las raíces no extraen agua uniformemente del perfil del suelo explorado. En un suelo uniforme los patrones de
extracción de humedad varían de acuerdo con el cultivo. En general, la extracción de agua tiene lugar cuando las
condiciones de humedad del suelo son favorables.
Disminución permisible del contenido de humedad del suelo.
A medida que la cantidad de agua almacenada en el suelo disminuye, no hay efecto en de la tasa
evapotranspirativas durante un período más o menos largo. Sin embargo, la tasa evapotranspirativa empieza a
disminuir antes de que se alcanza el PMP.
La reducción de la evapotranspiración causada por el secado del suelo, es probablemente lo que reduce el
rendimiento y generalmente la eficiencia en el uso del agua baja. Por esta razón los agricultores deben de regar
antes de que el contenido de humedad alcance un nivel que restringe la evapotranspiración por abajo de la
potencial. Este nivel depende de factores de la planta (densidad de raíz, etapa de desarrollo); factores del suelo
(humedad aprovechable, profundidad del suelo) y factores atmosféricos (demanda evapotranspirativa). Por lo tanto
un valor permisible único no puede ser recomendado para todas las situaciones.
Para cultivos perennes con raíces profundas en suelos de textura fina en climas no muy extremosas la disminución
del contenido de humedad puede llegar a un 80 % sin tener un impacto significativo sobre la evapotranspiración.
Por lo contrario, en cultivos con una baja densidad de raíces y una alta demanda evapotranspirativa, un abatimiento
de la humedad aprovechable del 30 a 50 % puede afectar la tasa de crecimiento del cultivo.
A juicio del agricultor debe seleccionar el valor permisible de la disminución del contenido de humedad entre los
dos extremos o bien estos valores deben determinarse experimentalmente utilizando funciones de producción en
donde un cultivo se somete a regímenes variables de humedad en cada una de sus etapas fenológicas manteniendo
los demás factores a un nivel óptimo.
Condiciones que tienden a requerir riegos frecuentes.
a). Planta.
-Plantas con raíces someras, poca densidad de raíz y esparcidas.
- El mayor crecimiento ocurre durante el período en que no llueve o de alta demanda evaporativa.
- Se desea obtener rendimiento en peso fresco de materia orgánica.
b). Suelo.
- Baja infiltración y drenaje interno lento, aereación deficiente induce a producir enfermedades de la raíz y
nemátodos.
- Bajo contenido de humedad aprovechable retenida a bajas tensiones.
- Suelo salino o agua de riego salina.
- Alto nivel de fertilidad, nutrientes concentrados en la parte superior del suelo.
- Alta temperatura del suelo, con raíces someras.
c). Clima.
- Alta tasa evapotranspirativa.
- Ausencia de lluvia durante la estación de crecimiento.
d). Manejo.
- Siembra al inicio de la estación más cálida.
- Se desea obtener un rendimiento máximo aunque la maduración se retrase.
- Dependencia del valor del producto en el mercado en la época de cosecha.
Condiciones que permiten riegos relativamente menos frecuentes.
a). Planta.
- Raíces profundas, densas y crecimiento rápido.
- Características xerofíticas.
- El crecimiento mayor ocurre durante la estación lluviosa en períodos de baja demanda evaporativa.
- Se desea el peso seco de algún órgano.
b). Suelo.
- Suelo profundo y buena estructura.
- Buena infiltración, drenaje interno y aereación.
- Una gran porción de la humedad aprovechable es retenida a bajas tensiones.
- No salino.
- Nivel de fertilidad bajo y los nutrientes distribuídos en todo el perfil.
- Manto freático constante localizado lo suficientemente profundo sin que dañe la raíz.
c). Clima.
- Tasas evapotranspirativas bajas.
- Lluvia durante la estación de crecimiento.
d). Manejo.
- Siembra y crecimiento del cultivo durante la estación lluviosa o período de baja demanda evaporativa.
- Siembra y buen establecimiento antes del período cálido y seco.
- Requiere maduración temprana para obtener durante la cosecha un mercado favorable aunque el rendimiento
disminuya un poco.
- El valor del cultivo es determinado por el mercado en función del peso seco total, o contenido específico del
constituyente cosechable.
Períodos críticos.
La mayoría de los cultivos son sensibles al agobio de agua durante algún período en su estación de crecimiento.
Un período crítico es definido como aquel período en que el estrés de agua causa una disminución irreversible del
crecimiento y este puede ocurrir en cualquier etapa del ciclo de vida de los cultivos.
Los períodos críticos son usualmente aquellos donde los efectos de la deficiencia de agua causa un detrimento
mayor en los rendimientos.
Si hay suficiente humedad para la germinación y para el desarrollo adecuado durante las primeras etapas, el
período crítico frecuentemente puede ocurrir más tarde durante la estación, cuando el cultivo se aproxima a la
cosecha. los períodos críticos deben considerarse cuidadosamente, ya que ellos dependen de la especie de planta,
variedad, volumen de suelo explorado por el sistema radical, rapidez con que se desarrolla el agobio hídrico,
demanda evaporativa, enfermedades, fertilizantes, etc. Un error frecuente es no saber calendarizar riegos en un
período crítico sin considerar el estatus del agua en el suelo; es recomendable verificar el contenido de agua del
suelo cuando el cultivo se encuentra en este período para prevenir el desarrollo de agobio hídrico que pueda
repercutir en una disminución del rendimiento, ver cuadro 21 del apéndice.
Deficiencia de riego.
Este término ha sido usado para definir la práctica de riego donde solo una fracción de agua perdida por
evapotranspiración es aplicada.
Bajo estas condiciones, la capacidad de retención de agua del suelo y la cantidad total de agua almacenada en la
zona radical juega un papel importante en la determinación del impacto del déficit de riego en el rendimiento del
cultivo.
TÉCNICAS PARA LA CALENDARIZACION DEL RIEGO.
Los procedimientos para contabilizar la cantidad de agua consumida consiste en hacer un balance hídrico. Para la
programación del riego se considera hacer el balance a la profundidad que alcanza el sistema radical.
La figura 8 muestra un ejemplo idealizado de este procedimiento.
Después de que se ha infiltrado un riego o lluvia y que ha llenado los poros del perfil del suelo, a partir de este
momento la evapotranspiración se totaliza y se descuenta la lluvia efectiva durante ese período hasta que el agua
haya sido consumida a un nivel permisible.
En este punto el riego puede ser aplicado en una cantidad neta equivalente a la pérdida acumulada debido a la
evapotranspiración desde el último riego.
Para predecir la fecha y cantidad del próximo riego se necesita la siguiente información:
1. Contenido de humedad del suelo después del último riego.
2. Cantidad de lluvia almacenada en el suelo.
3. La tasa de disminución de agua en el suelo basada en las condiciones de humedad del suelo, etapa de
crecimiento del cultivo y demanda evapotranspirativa.
4. La disminución de la humedad permisible del suelo entre riegos. Para la demanda específica se requiere conocer
cuál es la combinación cultivo-suelo-ET y la disminución de la humedad permisible en el suelo.
5. La demanda esperada para el siguiente período de tiempo.
Esta información es obtenida por diferentes métodos:
a). Métodos empíricos: Blaney-Criddle, Thornthwaite, Jensen Haise, Tanque de evaporación, balance hídrico,
información histórica.
b). Métodos para evaluar el contenido de humedad aprovechable. Estudios de suelos, experiencia y buen juicio,
análisis del suelo.
c). Selección del nivel de humedad residual permisible. De la literatura, pruebas de campo, experiencia y buen
juicio.
Haciendo el balance hídrico para cada campo en particular de un Distrito de Riego, se puede llegar a requerir una
computadora para almacenar un gran número de datos y hacer una gran cantidad de cálculos, por lo que se han
desarrollado programas de computo para calendarizar el riego; sin embargo la verificación periódica del campo es
necesaria debido a:
1. Incertidumbre de la lámina aplicada en cada riego.
2. Incertidumbre en la evaluación de la capacidad de almacenamiento y humedad residual permisible.
3. La variabilidad espacial de los suelos.
4. Incertidumbre de los cálculos predichos de la evapotranspiración del cultivo particularmente durante la etapa
inicial de crecimiento.
5. Se necesita evaluar la lluvia en base a información de campo. El campo puede ser verificado tomando muestras
gravimétricas o usando otros sensores de humedad o simplemente mediante la verificación al tacto.
Este método y cualquier otro método de calendarización del riego tiene que tomar en cuenta otras prácticas de
manejo que pueden interferir con la calendarización del riego.
Las predicciones del riego con este método pueden ser calendarizadas durante las etapas iniciales de desarrollo de
cultivos anuales solo si la tasa de desarrollo radical y la humedad permisible son conocidas.
Después de la germinación la tasa de desarrollo radical puede ser no tan rápida para mantenerse acorde con el
secado del perfil del suelo, por lo que es deseable calendarizar riegos ligeros frecuentes basados en la experiencia o
mediante la verificación del contenido de humedad de las capas superiores del suelo y el desarrollo radical del
cultivo y de la facilidad para la aplicación de dichos riegos.
Procedimiento para formular el calendario de riego.
Los calendarios de riego se determinan en base a un balance de agua en el campo y la lámina de riego se expresa
en mm y el intervalo en días.
Procedimiento.
1.- Determine el balance de agua para cada cultivo considerando períodos de un mes o menores sin considerar la
aplicación de riegos.
2.- Seleccione para cada cultivo el nivel a que la humedad aprovechable pueda ser consumida para cada suelo y
clima.
3.- Determine para cada cultivo las láminas e intervalos de riego durante la estación de crecimiento.
Primero se determina la lámina de riego por aplicar y que puede ser almacenada en la zona radical entre capacidad
de campo (CC) y el nivel del agua en el suelo permisible de consumirse para un cultivo suelo y clima dado. Los
datos del tipo de suelo y las curvas características de retención de agua puede colectarse en cada sitio, en el cuadro
20 del apéndice, se muestran algunos datos aproximados de la humedad disponible expresada en mm/m para cada
tipo de suelo. La cantidad total de agua disponible en el suelo, (HA) después de regarse (1 - 3 días) es dado por la
cantidad de agua del suelo retenida a capacidad de campo (o en términos de tensión de 0.1 a 0.3 atm) menos el
contenido de humedad del suelo retenido en el punto de marchitamiento permanente (PMP) tensión del agua en el
suelo a -15 atmósferas).
No toda el agua retenida en la zona radical entre CC y PMP es fácilmente disponible para el cultivo. El nivel
máximo de la tensión del agua en el suelo o la máxima disminución del contenido de humedad es definido como
p(HA) donde HA = CC - PMP y p es la fracción del total del agua disponible del suelo que puede ser absorbida por
el cultivo sin que afecte su evapotranspiración o crecimiento. El valor de p depende principalmente del tipo de
cultivo y de la demanda evaporativa.
Algunos cultivos como las hortalizas, papa, cebollas o fresas, requieren relativamente suelos húmedos para
producir rendimientos aceptables, otros como el algodón, el trigo o el cártamo, pueden tolerar una disminución
mayor del contenido de agua del suelo. Sin embargo, el nivel de disminución tolerable varía grandemente entre
cultivos y su etapa de desarrollo. Para la mayoría de los cultivos una reducción de la disminución de la humedad
disponible debe permitirse durante los cambios de etapa de vegetativa a reproductiva o durante la formación de los
órganos reproductivos floración y establecimiento del fruto. Algunos cultivos pueden no tener etapas específicas
ver el cuadro 2 del apéndice.
La lámina de agua disponible para el cultivo p(HA) varía también con el nivel de la demanda evaporativa. Cuando
ETr es baja (<3mm/día) el cultivo transpira a su máxima tasa y el suelo es capaz de reabastecerla sin ningún
problema pero cuando ETr es mas alta (< 8mm/día). El suelo puede restringir el abastecimiento de agua a la planta,
esto es más pronunciado en suelos pesados que en suelos de textura gruesa.
La lámina de riego por aplicar (d) es igual a p(HA) en la zona radical (D). Se considera además una eficiencia de
aplicación (Ea).
d = p (HA) • D/Ea
(mm)
Ecuación 33
En el cuadro 23 del apéndice se presenta información general para diferentes cultivos considerando su profundidad
radical (D), el valor de p correspondiente a su crecimiento óptimo y el valor de p(HA) para diferentes tipos de
suelo. Los valores del cuadro 23 del apéndice consideran una ETr de 5 a 6 mm/día y la profundidad radical se
refiere a cuando el cultivo ha alcanzado su crecimiento total. Cuando ETr es de 3 mm o menor el valor de p(HA)
puede aumentarse en un 30%; y cuando ETr es de 8mm/día o mayor p(HA) puede reducirse en un 30%. La
profundidad radicular depende de muchos factores y pueden determinarse localmente. Cuando el calendario de
riego se hace operativo, requiere hacerse algunos refinamientos y para ello se requiere colectar información local,
esta particularidad debe aplicarse principalmente a los coeficientes p para las diferentes etapas de desarrollo del
cultivo.
Cálculo del intervalo de riego.
La aplicación del riego a tiempo es de suma importancia. El retraso del riego particularmente en cultivos sensibles
al agobio de agua puede afectar los rendimientos los cuales no pueden ser recuperados con riegos subsecuentes. El
tiempo de riego debe estar conforme a la disminución del agua del suelo permisible por el cultivo sin que varié
considerablemente su evapotranspiración la cual varía grandemente en función de la profundidad radical, tipo de
suelo y con la etapa de desarrollo; por lo tanto, en lugar de basarse en un intervalo o calendario prefijado, debe
considerarse flexibilidad en tiempo y lámina de riego por aplicar para mantener las diferentes necesidades de agua
del cultivo durante su ciclo de desarrollo. Estas consideraciones en la etapa de diseño frecuentemente no se han
considerado. La información general para la formulación de un calendario de riego de un campo debe estar
disponible antes de seleccionar el método de operación del canal.
El intervalo de riego puede calcularse de acuerdo con la siguiente ecuación.
i = p (HA) • D / ETr
Ecuación 34
Donde:
i = Intervalo de riego (días)
p = Fracción de la humedad aprovechable del suelo que no restringe la evapotranspiración.
HA = Humedad aprovechable total mm/m
D = Profundidad radical en m
ETr= Evapotranspiración del cultivo diaria mm/día
La eficiencia de aplicación no se considera cuando se determina i.
Pasos para calcular el calendario de riego.
Una primera evaluación de la lámina (d) y del intervalo de riego (i), para el total de la estación de crecimiento
puede hacerse mediante un balance de agua considerando los valores de la disminución del agua aprovechable en
el suelo. Las etapas son las siguientes:
1.- Determine el balance de agua en el suelo para la estación de crecimiento para períodos de 1 mes o menores sin
incluir el riego.
La cantidad de agua disponible al inicio y final de cada período se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación de
balance.
Wf = Wp + G + Pe - ETr
Ecuación 35
Donde:
Wf = Contenido de humedad del suelo en la zona radical al final del período.
Wp = Contenido de humedad del suelo en la zona radical al principio del período.
G = Aportación del subsuelo durante el período.
Pe = Precipitación efectiva durante el período.
ETr = Evapotranspiración del cultivo durante el período.
2.- Grafique los valores de Wf para cada mes y dibuje la curva correspondiente.
3.- Determine para un suelo y cultivo dado la lámina de almacenamiento disponible total en la zona radical
(consulte los cuadros 22 y 23 del apéndice) y grafique los valores correspondientes en la misma gráfica del punto
2. Haga el ajuste para el inicio de la estación de crecimiento.
4.- Determine el valor de p (consulte el cuadro 23 del apéndice o bien de la información experimental local)
corrijalo en función de la ETr diaria según se indicó anteriormente. (si ETr < 3mm/día aumentar el valor de p en
30%, o si ETr > 8mm/día disminuya el valor de p en 30%).
Calcule (1-p) • HA • D para cada mes y grafique los valores y finalmente haga el ajuste para la etapa inicial de la
estación.
5.- Cuando la curva de balance descrita en el inciso 2, satisface la curva de disminución de agua del suelo descrita
en el punto 4, reponga el agua del suelo consumida de acuerdo con (p • HA • D) dibujando una línea vertical entre
las curvas graficadas según los incisos 3 y 4.
6.- Dibuje una nueva curva de balance de agua iniciando según se indica en el punto 3 y trace una línea paralela a
la curva 2 a partir del punto en que la primera línea vertical intercepta a la curva descrita en el punto 3 hasta donde
corta a la curva descrita en el punto 4. Repita el proceso hasta completar el ciclo de desarrollo del cultivo.
7.- Determine el número de riegos para cada mes.
8.- Determine lámina neta de cada riego para cada mes.
9.- Determine el intervalo de riego cada mes.
10.- Aumente las pérdidas de aplicación y requerimiento de lavado para determinar los requerimientos de agua que
se deben aplicar en cada riego.
Ver ejemplo de cálculo en el anexo 2 del apéndice.
PROGRAMA DE CÓMPUTO PARA EL CÁLCULO DEL CALENDARIO DE RIEGO
Introducción.
En los Distritos de Riego de México, tradicionalmente, se ha utilizado el método de Blaney y Criddle, por su
simplicidad ya que únicamente requiere valores de temperatura media mensual y el porcentaje de horas luz, para
estimar el uso consuntivo de los cultivos. Si bien éste método estima razonablemente la evapotranspiración para
períodos mensuales en zonas con clima árido y semiárido; en zonas de climas húmedos la sobreestima. Por otra
parte, la predicción de la evapotranspiración y el momento de riego a partir de datos de evaporación medida en el
tanque tipo "A" en los últimos años ha adquirido gran popularidad por su simplicidad; sin embargo, la veracidad de
los datos reportados en la mayoría de las estaciones evapo-termo-pluviométricas es cuestionable, porque el estado
de conservación de los tanques de evaporación no es satisfactorio y porque en una gran cantidad de casos están
ubicados en lugares que no son representativos de la región. El método de Blaney y Criddle se ha utilizado para
estimar la evapotranspiración con fines de planeación para el cálculo de los requerimientos globales de riego,
permitiendo elaborar calendarios de riego preliminares. Sin embargo, desde el punto de vista de la operación de los
Distritos de Riego no hay que olvidar que numerosas investigaciones han demostrado que la oportunidad de
aplicación del riego a cada cultivo y en la cantidad necesaria conlleva a un aprovechamiento mejor de otros
insumos y a la obtención de mejores cosechas.
Debido a la variabilidad climática, año con año hace que el calendario de riego planeado sufra modificaciones y los
agricultores con base a su experiencia y criterio hacen sus ajustes. Este tipo de acciones repercuten en la solicitud
global del gasto hidráulico que se tiene que hacer de la fuente de abastecimiento por lo que el servicio de riego
podría ser no oportuno y además causar en la operación de la red de canales una merma en la eficiencia de
conducción sobre todo cuando se trabaja con canales de tierra.
En un Distrito de Riego dada la variabilidad de los suelos, cultivos y períodos de siembra de cada uno de ellos,
hace necesario hacer los cálculos para la estimación del requerimiento de riego de forma independiente para poder
estimar un requerimiento de riego más acertado.
Dentro de los programas de modernización de los Distritos de Riego en lo que se refiere a la tecnificación del riego
para incrementar la eficiencia en el uso del agua, el cálculo de la evapotranspiración es el pilar fundamental del
cual deriva la operación del sistema de canales secundarios y red mayor. La demanda de riego en cada toma,tiene
que conocerse con una antelación de por lo menos siete días para hacer los ajustes del gasto hidráulico en la obra
de toma de la fuente de almacenamiento, para que dicho caudal llegue a la toma del usuario en el tiempo
apropiado.
Si bien las estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional básicamente han proporcionado
información para hacer clasificaciones climáticas; sin embargo, para poder hacer un pronóstico a corto plazo (una
semana), se requiere modernizar la infraestructura de las estaciones evapo-termo-pluviométricas de los distritos de
riego y complementarlas con estaciones automáticas que permitan disponer de información meteorológica como:
radiación neta, humedad atmosférica, velocidad y dirección del viento, temperatura, precipitación y evaporación
para poder utilizar esta información en el pronóstico del requerimiento de riego, además de otro tipo de índices
agroclimáticos que ayuden a la toma de decisiones en diversas actividades agrícolas.
De acuerdo con lo anterior el objetivo del presente trabajo, es determinar el momento de riego de cada uno de los
cultivos sembrados en el área de dominio de cada una de las obras de toma, considerando la superficie por regarse
de cada cultivo, tipos de suelo y fechas de siembra.
Recomendar el gasto a derivar en cada una de las obras de toma con una anticipación de una semana.
Estimación de la evapotranspiración real
La estimación de la evapotranspiración de un cultivo parte de la ecuación:
ETr = Kc Ks ETo
Ecuación 1
Donde:
ETr = Evapotranspiración real de un cultivo.
Kc = Coeficiente de desarrollo del cultivo.
Ks = Coeficiente de disponibilidad de agua del suelo.
ETo = Evapotranspiración de referencia.
Asumiendo que el manejo del agua del suelo se efectúa de manera óptima, para la obtención del máximo
rendimiento de un cultivo en particular para las condiciones de suelo y clima locales como se discutirá mas
adelante entonces el Ks = 1. En consecuencia la ecuación 1 queda:
ETr = Kc ETo
Ecuación 2
Consecuentemente según puede observarse, la evapotranspiración real de un cultivo corresponde a la perdida de
agua en el complejo suelo- planta, bajo las condiciones meteorológicas, edáficas y biológicas que prevalecen, por
lo que la determinación de la Etr únicamente esta en función de Kc y ETo. A continuación se presentan algunos de
los métodos existentes para su determinación y que son considerados en el programa de cómputo.
Evapotranspiración Potencial y Evapotranspiración de Referencia
Aunque el concepto de evapotranspiración potencial ha tenido mayor influencia en estudios geográficos para la
clasificación de climas del mundo, se ha aplicado también para predecir las necesidades de riego. La
evapotranspiración potencial se define como la evaporación de una superficie extensa de un cultivo corto, en
crecimiento activo que sombrea completamente el terreno y presentando una resistencia despreciable al flujo de
agua y estando siempre bien abastecido de ésta, Rosenberg, (1974). La evapotranspiración potencial no puede
exceder a la evaporación de una superficie libre bajo las mismas condiciones climatológicas. De hecho se sabe que
la evapotranspiración real difiere de la evapotranspiración potencial en la mayoría de las circunstancias. La razón
de éstas diferencias, son explicadas haciendo referencia a las condiciones impuestas por la definición de la
evapotranspiración potencial y un análisis de las condiciones reales para cada caso particular. Existen un gran
número de ecuaciones empíricas para determinar la evapotranspiración potencial y requieren diferentes variables
meteorológicas como las que se resumen en el cuadro 1.
Cuadro 1. Variables meteorológicas y de sitio
evapotranspiración potencial (pendiente)
p Lat
Ecuación
Turc
Jensen-Haise
que son requeridas por los diferentes métodos de estimación de la
T
*
*
Tmax
HR
VV
n
Nub
Rg
*
*
Rn
dd
es
*
*
ev
Stephens
Blanney-Criddle
Thornthwaite
Thornthwaite utilizando temp. max.
Preistly - Taylor
Ivanov
David
Papadakis
Christiansen-Hargreares
Christiansen
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Nomenclatura: p = Porciento de horas luz, Lat = latitud, T = temperatura media del aire, Tmax = temperatura
máxima del aire, HR = humedad relativa, vv = velocidad del viento, n = horas de brillo solar, Rg = radiación
global, Rn = radiación neta, dd = duración del día, es = presión de vapor saturación, ev = presión de vapor actual,
Nub = nubosidad.
La disponibilidad de la información meteorológica va a ser la limitante del uso de cada uno de los métodos; y es
necesario calibrar cada método para las condiciones climatológicas locales.
La evapotranspiración de referencia se define como: la tasa de evapotranspiración de una superficie extensa,
cubierta uniformemente con un pasto verde de 8 a 15 cm de altura en crecimiento activo sombreando
completamente el terreno y sin deficiencia de agua en el suelo. (FAO 1977). Esta misma publicación propone
cuatro métodos para estimarla: Blaney - Criddle, Radiación, Penman y evaporación medida en tanques.
Cada una de estas metodologías requiere de diferente información meteorológica básica según se indica en el
cuadro 2.
Cuadro 2. Métodos para determinar la evapotranspiración de referencia, (FAO, 1977).
Metodo
Temperatura
Humedad Viento Brillo
Radiación
solar
Blanney-Criddle
*
0
0
Radiaci¢n
*
0
0
Penman
*
*
*
Evaporación de tanques
0
0
* El método requiere que el dato sea medido.
0 El método solo requiere de un valor estimado.
(*) El dato puede ser usado si está disponible pero no es esencial.
0
*
*
Evapora
ción
(*)
(*)
*
Medio
ambiente
0
0
0
*
De acuerdo con lo anterior cada uno de las metodologías tienen diferente capacidad predictiva, la información
meteorológica es agrupada en diferentes intervalos de tiempo (10 días). El orden de aproximación de cada método
es: Penman, evaporación de tanques, radiación, de tal manera que el método de Blanney - Criddle es recomendable
para hacer estimaciones mensuales de evapotranspiración, mientras que para períodos más cortos como decenales o
semanales los métodos de evaporación y Penman son más recomendables. Sin embargo, es necesario que a nivel
regional se haga la calibración de cada una de las metodologías, utilizando para ello cualquier método directo para
medir la evapotranspiración del pasto o alfalfa, creciendo bajo las condiciones indicadas por la definición.
Régimen de Humedad del Suelo y Rendimiento.
Anteriormente se dijo que el régimen de humedad del suelo durante el período de crecimiento del cultivo es
determinante en la obtención del máximo rendimiento para las condiciones climatológicas dadas, siempre y cuando
los demás factores controlables como lo son fertilización, calidad de la semilla, fecha de siembra, densidad de
siembra, control de plagas y enfermedades, etc., se mantengan a un nivel óptimo.
En el Centro de Hidrociencias del Colegio de Postgraduados, hace más de 12 años se han realizado investigaciones
tendientes a encontrar relaciones funcionales entre el rendimiento de los cultivos y el régimen de humedad en el
suelo en diferentes etapas fenológicas de su desarrollo.
Este tipo de funciones permiten determinar cuando regar para lograr rendimientos óptimos y en las areas de
temporal, permiten predecir cual sería el rendimiento que podría esperarse para un determinado régimen
pluviométrico dado durante la estación de crecimiento. Con estos conocimientos es posible estimar la mejor fecha
de siembra y seleccionar la variedad de cultivos mas apropiada para un óptimo aprovechamiento del período
húmedo.
Aunque las investigaciones que se han llevado a cabo, se han obtenido funciones de respuesta para los cultivos de
maíz, fríjol trigo y cebada en la zona del Valle de México y caña de azúcar y papaya en la zona del trópico
semihúmedo, ésta metodología es extensiva para otras regiones del país y principalmente para las áreas de riego.
(Consultar Palacios y Martínez, (1978)).
Algunos modelos que permiten estimar el rendimiento de grano en función del régimen de humedad del suelo
como ejemplo son los siguientes:
Modelo lineal: Y = _o + _x
Modelo de Mitscherlich: Y = a[1-10-c(_+x)]
Modelo Cobb-Douglas: Y = _x1_1x2_2x3_3 .... xp_p
Modelos Polinómicos:
R = Ao + A1X1 + A2X2+ A3X3+ A4X12+ A5X22 + A6X32 + A7X1X2 + A8X1X3 + A9X2X3 + E
Donde: R es el rendimiento, X1, X2 y X3 son los valores promedio en que se mantuvo la humedad residual del
suelo en cada una de las etapas fenológicas del cultivo: X1 Etapa vegetativa, X2 Etapa reproductiva, X3 = Etapa de
maduración. Los coeficientes Ao, A1 y Ai's de los modelos correspondientes, se obtienen por técnicas de regresión
y E es el error experimental.
Los modelos polinómicos son los que mas se han utilizado para el caso de cultivos de riego.
Algunos resultados obtenidos que a continuación se presentan se refieren a algunas funciones de producción de
diferentes cultivos obtenidos por diferentes investigadores.
Trigo, Escobosa, (1983)
Y = -0.0273+0.063X1+0.167X2+0.139X3+0.0003X12-0.001X22-0.001X32-0.001X1X2
r2 = 0.97, c.v.= 11.0 %
Cebada, Zermeño, (1984)
Y = -0.109+0.043X1+0.136X2+0.089X3-0.001X12-0.001X22-0.001X32+0.0003X1X2
r2 = 0.97, c.v.= 4.5 %
Maíz, Inzunza, (1986)
Y = -4.399+0.109X1+0.296X2+0.269X3-0.001X12-0.002X22-0.003X32-0.001X1X2
r2 = 0.94, c.v.= 7.5 %
Donde: Y = Rendimiento de grano en Ton/ha, X1, X2, y X3 es la humedad aprovechable residual promedio durante
las etapas vegetativa, reproductiva y maduración respectivamente.
Posteriormente, maximizando cada una de las funciones anteriores, se obtiene el vector de los valores del
contenido de humedad aprovechable residual par cada etapa fonológica que maximiza el rendimiento de cada
cultivo, ver cuadro 3. A continuación, dichos valores se convierten a contenido de humedad al suelo, expresado en
bases gravimétricas y enseguida estos valores se transforman a potencial del agua del suelo (atmósferas o bars)
utilizando para ello las curvas de retención de humedad del suelo correspondientes.
Cuadro 3. Vector que maximiza el rendimiento de cada cultivo expresado en función del contenido de humedad
aprovechable residual y tensión.
Cultivo
Humedad Aprov.
Tensión
Rendimiento
Lámina
Residual(%).
(atm)
(Ton/ha)
Total
(mm)
Vector
Vector
X1
X2
X3
X1
X2
X3
Trigo
32
57
48
3.4
1.3
1.8
7.0
80.5
Cebada
38
55
51
2.0
1.0
1.2
6.7
75.5
Maiz
38
58
49
2.5
1.2
1.6
12.8
72.4
A continuación, se obtiene mediante la técnica de regresión una función que relaciona el porcentaje de humedad
aprovechable residual promedio entre riegos correspondiente a cada una de las etapas fenológicas, con la lámina
consumida respectiva. Estas funciones se presentan a continuación en el Cuadro 4.
Cuadro 4. Relación entre la lámina consumida y la humedad aprovechable residual en cada etapa fenológica para
tres cultivos.
Cultivo
Función
Estadísticos
Lámina
Trigo
L = 22.23 + 0.207X1 + 0.566X2 + 0.401X3
r2 = 0.89
80.5
Cebada
L = 29.88 + 0.21X1 + 0.48X2 + 0.22X3
r2 = 0.97
75.5
Maíz
L = 31.22 + 0.18X1 + 0.39X2 + 0.17X3
r2 = 0.94
72.4
Asimismo, se indica el cálculo de la lámina total consumida por cada cultivo en función del contenido de humedad
que resultó mejor en cada una de las etapas fenológicas.
La utilidad de este tipo de funciones consiste en poder optimizar la lámina de agua, en función del precio del
producto y el costo del insumo (agua).
Otro enfoque de este tipo de estudios, permite analizar la producción de materia seca y grano en función del
régimen de humedad del suelo prevaleciente en cada una de las etapas fenológicas permitiendo predecir el
rendimiento esperado.
Determinación de los coeficientes de desarrollo de los cultivos.
Asumiendo que no existen restricciones de humedad en el suelo, la evapotranspiración de un cultivo (ETr) va a
depender de los factores climáticos y de la planta misma y se calcula según la siguiente ecuación:
Kc = ETr/ETp
Ecuación 3
La evapotranspiración potencial puede determinarse a nivel regional utilizando algunas ecuaciones empíricas
previamente calibradas,(Blaney-Criddle, Jensen Haise, Turk, Penmman etc.), cuya utilización dependerá de la
información meteorológica disponible.
La determinación del Kc recomendable, se ha determinado a partir de los valores de ETr correspondientes al
tratamiento de humedad del suelo que indujo a la obtención del rendimiento máximo de grano para cada cultivo en
particular, de acuerdo con la siguiente ecuación:
Kci = ETri/Evi = [K + F (DVi2 - DVi3)]
Ecuación 4
Donde:
ETri = Evapotranspiración real del cultivo en el día i en mm
Evi = Evaporación del tanque tipo "A" en el día i en mm
K = Parámetro que se obtiene por regresión para cada cultivo en particular
F = Índice de área foliar medio del cultivo
DVi = Porcentaje de desarrollo del cultivo =Ti/Tc
Ti = Tiempo transcurrido desde la germinación hasta el día i (en días)
Tc = Tiempo total del ciclo de desarrollo (en días)
Para estimar el índice de área foliar medio, primeramente se midió el índice de área foliar (IAF) en diferentes
fechas del período de crecimiento en cada uno de los tratamientos, obteniendo en cada caso la ecuación
correspondiente según el modelo:
IAF = A0 + A1 DVi2 - A2 DVi3
Ecuación 5
Donde: A0, A1 y A2 son coeficientes de regresión.
Posteriormente se determinó el índice de área foliar medio de acuerdo con la siguiente ecuación:
_1
F = ¦ (A0 + A1 DVi2 - A2 DVi3)/Tc
Ecuación 6
_0
En el cuadro 5 se indican algunos valores de K y F para algunos cultivos reportados por Palacios, (1986).
En caso de que no se conozca la función de los Kc’s de un cultivo en particular, el programa tiene la opción de que
se introduzcan directamente.
Cuadro 5. Valores de los coeficientes K y F para utilizarse en la ecuación 4.
CULTIVO
K
F
r2
Algodón
0.25
4.8
0.93
Cártamo
0.25
5.3
0.85
Fríjol de guía
0.49
7.1
0.79
Fríjol de mata
0.40
4.1
0.82
Maíz
0.40
4.2
0.72
Soya
0.40
4.0
0.74
Sorgo
0.35
4.2
0.78
Trigo
0.36
6.8
0.91
Programa de cómputo para el cálculo del requerimiento de riego.
El programa de cómputo ha sido desarrollado en TURBO PASCAL versión 6.0, y su esquema general se muestra
en la Fig. 1. El programa esta diseñado a base de menús para su fácil manejo, además ofrece ayudas a todo lo largo
del programa. Esto le da la versatilidad para poder ser usado por personal poco experimentado en el uso de las
computadoras.
INICIO
PRESENTACION
BASE DE
DATOS DE
CLIMA
BASE DE
DATOS DE
SUELOS
BASE DE
DATOS DE
CULTIVOS
PADRON DE
USUARIOSY
PUNTOS DE
TOMA
CALCULO DEL
CALENDARIO
DE RIEGO
Fig. 1 Diagrama general del programa de cómputo.
Esta formado por las bases de datos de clima, suelo, cultivos, del padrón de usuarios y el cálculo del el volumen y
fecha de riego a nivel de toma. En los datos climáticos se consideran aquellas variables que nos permitan definir el
poder evapotranspirativo del ambiente, como lo es la humedad, precipitación, temperatura, viento y radiación solar.
En los datos del suelo de toma en cuenta sus propiedades físicas para determinar el movimiento de agua en el suelo
y la humedad aprovechable. De los datos del cultivo se requiere conocer la fenología, fecha de siembra y la función
de producción específica. En el padrón de usuarios se indican, para cada toma, la superficie física dominada por la
toma, los diferentes cultivos, fechas de siembra, superficie sembrada y tipos de suelos.
En el modulo para el cálculo del requerimiento de riego, este se hace para cada cultivo, tipo de suelo y parcela
dentro de cada una de las tomas, obteniéndose como resultado la estimación del volumen demandado y fecha de
riego para cada toma, haciendo una predicción a 7 días (Fig. 2).
Sí la ETr (calculada a partir de datos climáticos y de cultivos) es mayor que la humedad disponible en el suelo se
calcula la fecha del riego y el volumen a aplicar y se totaliza éste para cada parcela y toma.
INICIO
ARCHIVO DE DATOS (CLIMA,
CULTIVO, SUELO Y PADRON DE
USUARIOS)
POR CADA TOMA
POR CADA PARCELA
PREDICCION DE
DATOS
METEOROLOGICOS
A 7 DIAS
CLIMA (ETo)
CULTIVO (Kc)
ETr
NO REGAR
No
SUELO (HA)
Etr > HA?
Sí
Cálculo del volumen y
fecha de riego
Resultado: Volumen y fecha de riego para cada parcela y toma
Fig. 2. Esquema para el cálculo del requerimiento de riego.
|
(HA=humedad aprovechable del suelo)
Literatura Citada
Escobosa, G. L. F. 1983. Construcción y uso de una función de respuesta del trigo en base a las variaciones de
humedad en el suelo. Tesis de Maestría, Centro de Hidrociencias, Colegio de Postgraduados, Montecillo,
México.
FAO, 1977. Guidelines for predicting crop water requirements. Food and Agriculture Organization of the United
Nations. No. 24. Roma, Italia.
Inzunza, I. M. A. 1986. Respuesta del maíz (Zea mays L.) a variaciones del régimen de humedad en el suelo en tres
etapas de su desarrollo. Tesis de Maestría, Centro de Hidrociencias, Colegio de Postgraduados, Montecillo,
México.
Palacios, V. E. y A. Martínez G. 1978. Respuesta en el Rendimiento de los Cultivos a Diferentes Niveles de
Humedad en el Suelo. Colegio de Postgraduados, Montecillo, México.
Palacios, V. E. 1986. Introducción a la Modelación y Optimización de Sistemas de Producción Agrícola. Un
enfoque hacia el uso eficiente de los recursos hidráulicos. Centro de Hidrociencias, Colegio de
Postgraduados, Montecillo, México.
Rosenberg, N. J. 1974. Microclimate. The Biological Environment. Capitulo 7. John Wiley and Sons. N. Y.
Zermeño, G. A. 1984. Respuesta de la cebada (Hordeum vulgare L.) a diferentes niveles de humedad aprovechable
residual en el suelo en tres etapas fenológicas de su desarrollo. Tesis de Maestría. Centro de Hidrociencias,
Colegio de Postgraduados, Montecillo, México.
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van Bavel, C. H. M., and D. I. Hillel. 1976. Calculating potential and actual evaporation from a bare soil surface by
simulation of concurrent flow of water and heat. Agric. Meteorol. 17:453-476.
Cuadro 2. Tensiones del suelo recomendables para cada cultivo para obtener los rendimientos máximos.
Cultivo
Tensión
atm
Alfalfa
0.8 - 1.5
Plátano
0.3 - 1.5
Frijol
0.6 - 1.0*
Col
0.6 - 1.0
Zanahoria
0.5 - 0.7
Cítricos
0.5 - 1.0
Trébol
0.3 - 1.6
Algodón
1.0 - 3.0
Calabacita
0.5 - 1.0
Frutales de hoja caduca
0.6 - 1.0
Flores y ornamentales
0.1 - 1.5
Vid
0.4 - 1.0
Pastos
0.4 - 1.0
Lechuga
0.4 - 0.6
Maíz
0.5 - 1.5*
Melones
0.3 - 0.8
Cebolla
0.4 - 0.7
Chícharo
0.3 - 0.8
Papa
0.3 - 0.7
Arroz
Cerca a saturación
Cartamo
1.0 - 2.0*
Cultivos de granos pequeños
0.4 - 1.0*
Sorgo
0.6 - 1.3*
Fresa
0.2 - 0.5
Betabel
0.6 - 0.8
Caña de azúcar
0.8 - 1.5
Tabaco precoz
0.3 - 0.8
Tabaco tardío
0.8 - 2.5
Tomate
0.5 - 1.5
Trigo
0.8 - 1.5
Trigo etapa de maduración
3.0 - 4.0
* Los valores de la tensión más altos se aplican durante la maduración.
Fuentes: Taylor, (1965), Hagan y Stewart, (1972), Salter y Goode, (1967), Doorembos y Pruitt, (1977).
Cuadro 1. Profundidades radicales de diferentes cultivos al alcanzar su desarrollo completo y son capaces de
absorber la humedad disponible cuando crecen en un suelo profundo permeable y bien drenado.
Cultivo
Profundidad
Cultivo
Profundidad
mm
3.00 - 4.50
Trébol ladino
Alfalfa
0.60
1.80 - 2.70
Lechuga
Almendro
0.30 - 0.45
1.80 - 2.70
Melón
Albaricoque
1.50
1.20 - 1.35
Milo
Alcachofa
1.80
3.00
Mostasa
Espárrago
0.90 - 1.05
0.90 - 1.05
Olivo
Frijol seco
1.80 - 2.70
0.90
Cebolla
Frijol verde
0.30
1.20
Berraza
Frijol lima
1.20
1.50 - 1.80
Chícharo
Frijol dulce
0.90 - 1.05
0.90
Durazno
Frijol mesa
1.80 - 2.70
0.60
Pera
Brócoli
1.80 - 2.70
0.60
Ciruelo
Col
1.80 - 2.70
Pimiento
Melón cantalup 1.20 - 1.80
0.90
0.90
Papa
Zanahoria
0.90
0.60
Papa dulce
Coliflor
1.20 - 1.80
0.60*
Calabaza
Apio
1.80
0.90
Rábano
Cardo
0.30 - 0.45
1.80 - 2.70
Espinaca
Cerezo
0.60
1.20 - 1.80
Calabacita
Cítricos
0.90
0.90
Pasto
Sudán
Maíz dulce
1.80
1.80
Tomate
Maíz grano
1.80 - 3.00
1.20
Nabo
Algodón
0.90
0.90 - 1.05
Fresa
Calabacita
0.90 - 1.20
0.90
Nogal
Berenjena
3.60 - 5.40
1.50
Sandia
Higuera
1.80
1.20
Granos pequeño
Lino
1.20
Vid
2.40
Lúpulo
1.20 - 1.80
* La mayor cantidad de raíces en el Apio se encuentra en los primeros 30 cm.
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