Caracterización agroclimática del agua en el suelo en Buenos Aires

Caracterización agroclimática del agua en el suelo en Buenos Aires y
Patagonia
Antelo Matías Rodrigo y Fernández Long María Elena
Cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas. Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires (FAUBA)
E-mail: anteloma@agro.uba.ar
RESUMEN: Se caracterizó el régimen agroclimático del agua en el suelo para 10 localidades de la
Argentina, ubicadas, 7 en Buenos Aires y 3 en la Patagonia en las provincias de Río Negro y Chubut, para el
período 1950-2011, en escala diaria. Se utilizaron datos de evapotranspiración potencial diaria calculada por
la metodología de Penman-Monteith y precipitación diaria. El análisis se basó en el almacenaje de agua en el
suelo, déficit y excesos obtenidos del modelo de balance hidrológico operativo de la cátedra de Climatología
y Fenología Agrícolas de la Facultad de Agronomía- Universidad de Buenos Aires (FAUBA)
Se presentan los gráficos correspondientes al promedio de los valores diarios de las variables en estudio, que
permiten analizar las oscilaciones a lo largo del año. Se puede apreciar claramente en todos los caso un
máximo de agua total en el perfil en los meses de julio y agosto tanto en Buenos Aires como en las
localidades de la Patagonia; por otro lado se observan los mínimos en los meses de diciembre, enero y
febrero, lo cual responde al aumento de la demanda atmosférica provocando una mayor evapotranspiración y
la consecuente disminución de agua en el perfil. Los déficit, presentan una relación con respecto a los
gráficos de agua total en el perfil; registrándose los mínimos en julio y agosto, el cual corresponde a la
máxima reserva de agua en el año, y los máximos durante los meses de diciembre, enero y febrero. No
obstante los excesos de agua en el suelo no presentan un comportamiento homogéneo, pudiéndose
diferenciar claramente las estaciones meteorológicas de Buenos Aires de las de Patagonia, que presentan
excesos sólo en los meses de invierno, los cuales son de magnitudes totalmente diferentes de acuerdo a la
ubicación geográfica de las mismas.
INTRODUCCIÓN
Los procesos de crecimiento y de desarrollo de las plantas tienen como uno de los principales factores
limitantes a la disponibilidad de humedad en el suelo, especialmente en la agricultura de secano. Por lo tanto
conocer el comportamiento habitual de la dinámica del agua en el suelo, en un lugar y a lo largo del año, ha
sido uno de los principales desafíos que ha tenido siempre la agrometeorología.
Se considera el suelo como un recipiente que puede ser llenado por la precipitación y vaciado por
evapotranspiración. La vegetación no entra en el modelo de manera explicita, y no hay distinción entre
evaporación y transpiración. Cuando el recipiente que representa el suelo esta lleno, el exceso de
precipitaciones es eliminado y pasa a ser escorrentía superficial o drenaje profundo. Este modelo considera
una sola capa de suelo y suponen una distribución homogénea vertical y horizontal del suelo y de las raíces
(Spescha y Hurtado, 2011).
Mather (1961), Mc Cullogh (1965) y Slayter (1968) trabajaron con distintas escalas temporales, diarias,
semanal y pentádica, considerando también una sola capa de suelo. Holmes y Robertson (1959), suponen un
suelo que se halla dividido en 5 zonas que pueden coincidir con los horizontes o no. La información
requerida por muchos de los modelos de balance hídrico es variable de acuerdo a su complejidad; en
regiones con escaso nivel de información, es muy posible que gran parte de los datos requeridos no estén
disponibles. En este caso un modelo adecuado será aquel que utilice información de fácil acceso y con
posibilidades de ser aplicada en diversas condiciones ambientales.
Algunos pioneros de esta especialidad en la Argentina comenzaron trabajando con el balance climático de
Thornthwaite. Burgos (1952, 1970, 1978), realizó estudios para la región pampeana y el nordeste de nuestro
país, utilizando esta metodología. Pascale y Damario (1977), desarrollaron el balance hidrológico seriado
(BHS) sobre la base de este modelo.
Forte Lay (1987, 1988) efectuó la estimación de humedad edáfica a partir de datos diarios de precipitación y
evaporación, probando diversos modelos con mediciones a campo, creando un software denominado
AgroAgua (Forte Lay et al., 1995, 1996), destinado a estimar variables agrohidrológicas, con el seguimiento
diario de la humedad del suelo.
Hurtado y otros (2002, 2009) y Fernández Long y otros (2005) idearon un software en entorno delphi que
brinda al usuario un rápido manejo de los resultados para diferentes localidades.
Fernández Long (Inédito) realizó un programa de lenguaje Fortran para la automatización del balance
hidrológico seriado y calculo de probabilidades de las variables estimadas (los resultados del mismo se
publican en la página del INTA (http://climayagua.inta.gob.ar/balance_de_agua_en_el_suelo) y el
CIAg (http://www.agro.uba.ar/centros/ciag/info/AU).
Este trabajo propone a partir de este programa describir el comportamiento de las reservas de agua a lo largo
del año así como también lo excesos y deficiencias de agua en el suelo comparando su dinámica entre
distintas localidades de Buenos Aires y algunas localidades de la Patagonia.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron datos de diez estaciones meteorológicas, siete ubicadas en Buenos Aires (Junín, Buenos Aires,
Nueve de Julio, Dolores, Coronel Suárez, Pigüé y Mar del Plata) y tres en la Patagonia; dos en Chubut
(Trelew y Comodoro Rivadavia) y una en Río negro (Bariloche).
Los valores de capacidad de campo (figura 1a) y punto de marchitez (figura 1b) se obtuvieron a través del
consenso entre valores determinados experimentalmente a campo en el CIBIOM (Centro de Investigaciones
Biometeorológicas), valores estimados por Falasca y otros (1998) mediante el modelo de Ritchie y Crum
(1989) y estimaciones del INTA (Damiano y Taboada, 2000).
Figura 1(a).- Valores de CC
Figura 1(b).- Valores de PM
Se dispuso del programa en lenguaje FORTRAN desarrollado por Fernández Long y otros (Inédito) para el
cálculo del balance hidrológico; obteniendo diferentes variables de salida como: almacenaje de agua en el
suelo, situación hídrica, evapotranspiración real (ER), déficit y excesos. Estas salidas se brindan de forma
diaria, de manera de poder realizar el seguimiento de los excesos, déficit y almacenaje de agua total en el
suelo.
A partir de esta información se calcularon las marchas anuales de almacenajes medios diarios, excesos y
deficiencias que fueron graficados para analizar su comportamiento.
RESULTADOS OBTENIDOS
Se obtuvieron los gráficos correspondientes a los promedios de los valores diarios de almacenaje (Figura 2)
de las diez localidades estudiadas. Por razones de espacio se muestran solamente seis, Junín, Buenos Aires,
Mar del Plata y Dolores (Provincia de Buenos Aires); Bariloche (Provincia de Río Negro) y Trelew
(Provincia de Chubut). Se graficó para cada localidad la CC (línea verde) y el PMP (línea naranja), de
manera de poder visualizar el agua útil, definida como la cantidad de agua contenida en el suelo entre CC y
300
300
250
250
200
200
mm
mm
PMP que está disponible para las plantas.
150
150
100
100
50
50
0
0
138- 10- 13- 15ene feb mar abr may jun
18- 20- 22- 25- 27jul ago sep oct nov
30dic
138ene feb mar
300
300
250
250
200
200
150
100
50
50
0
16- 21abr may
25jun
30jul
3sep
8oct
12nov
17dic
1ene
4- 10- 13- 17- 20feb mar abr may jun
300
300
250
250
200
200
150
100
50
50
0
16- 21abr may
25jun
30jul
3sep
27- 30- 3- 7-dic
ago sep nov
150
100
5- 12feb mar
24jul
Dolores (d)
mm
mm
30dic
0
5- 12feb mar
Mar del Plata (c)
1ene
20- 22- 25- 27ago sep oct nov
150
100
1ene
18jul
Buenos Aires (b)
mm
mm
Junín (a)
10- 13- 15abr may jun
8oct
Comodoro Rivadavia (e)
12nov
17dic
0
1ene
4feb
10mar
13- 17- 20abr may jun
24jul
27- 30- 3- 7-dic
ago sep nov
Trelew Aero (f)
Figura 2.- (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de almacenaje de agua en el suelo.
Se aprecia claramente las diferencias que existen entre localidades ubicadas en Buenos Aires, comparado con
las de la Patagonia. Podemos observar que en Buenos Aires los promedios de los valores diarios del
almacenaje de agua en suelo se encuentran en los cuatro casos entre la CC y PMP, donde la mayor cantidad
de agua disponible se da desde julio a agosto. Este fenómeno estaría asociado a la disminución de la
demanda atmosférica y por lo tanto una mayor disponibilidad para las plantas. Caso contrario ocurre en los
meses de diciembre y enero que arrojan los mínimos valores debidos al aumento de la temperatura y por lo
tanto una mayor evapotranspiración. Si bien esta tendencia de mínimos y máximos se mantiene en las
localidades de la Patagonia en el caso de Comodoro Rivadavia (Figura 2e) podemos observar que desde
finales de octubre a mediados de mayo el agua no se encuentra disponible para las plantas, ya que se
encuentra por debajo del PMP y solo existe un periodo corto de agua disponible que se da desde mediados de
mayo hasta octubre aproximadamente. En Trelew (Figura 2f) el periodo de agua disponible es menor
todavía, teniendo solamente desde finales de junio hasta aproximadamente mediados de septiembre. Caso
contrario que pasaba en localidades de Buenos Aires donde el agua está disponible todo el año.
6
5
5
4
4
mm
mm
6
3
3
2
2
1
1
0
0
1ene
38feb mar
10- 13- 15abr may jun
18jul
20- 22- 25- 27ago sep oct nov
1ene
30dic
5- 12feb mar
16- 21abr may
6
6
5
5
4
4
3
2
1
1
2679feb mar abr may
10jun
12jul
13- 14ago sep
16- 17oct nov
1ene
19dic
4feb
10mar
Coronel Suarez aero (c)
12nov
17dic
6
6
5
5
4
4
3
2
1
1
1445- 5-jun 6-jul 66feb mar abr may
ago sep
Comodoro Rivadavia (e)
7oct
7- 8-dic
nov
17- 20may jun
24jul
27- 30- 3- 7-dic
ago sep nov
3
2
0
13abr
Trelew aero (d)
mm
mm
8oct
0
0
1ene
3sep
3
2
1ene
30jul
Pigüé Aero (b)
mm
mm
Nueve de Julio (a)
25jun
0
1ene
30ene
28feb
29mar
27- 26- 24abr may jun
23jul
21- 19ago sep
18oct
16nov
15dic
Bariloche Aero (f)
Figura 3. (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de las deficiencias de agua.
En la Figura 3 se presentan los promedios diarios de las deficiencias de agua de tres localidades de Buenos
Aires (Nueve de Julio, Pigüé Aero y Coronel Suarez Aero) y tres localidades de la Patagonia (Bariloche
Aero y Comodoro Rivadavia). Con los resultados obtenidos en los gráficos de deficiencias se puede observar
una relación con respecto a los gráficos de almacenaje agua en el perfil. En el caso de las localidades de
Buenos Aires las mínimas deficiencias de agua se presentan en general de mayo a agosto, concordante con
los meses de mayor disponibilidad de reserva de agua en el suelo. Por lo contrario los meses siguientes
comienzan con el aumento de deficiencias tomando valores extremos de casi 3 mm, el cual corresponde a
una disminución en la reserva de agua. Estas deficiencias se deben a que la precipitación en estos meses es
menor a la evapotranspiración potencial, y el agua almacenada en el suelo no llega a compensar la demanda
atmosférica, generando un déficit de agua. Se observa que tanto las localidades de Buenos Aires como las de
la Patagonia muestran la misma tendencia, pero presentando una mayor intensidad en las localidades
8
8
7
7
6
6
5
5
mm
mm
patagonicas; tomando valores extremos aproximadamente de hasta 5 mm de deficiencia.
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
1ene
2679- 10feb mar abr may jun
12jul
13- 14- 16- 17ago sep oct nov
1ene
19dic
4- 10feb mar
8
8
7
7
6
6
5
5
4
3
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1
1
0
10abr
13- 15may jun
18jul
20- 22- 25- 27ago sep oct nov
30dic
12ene feb
679- 10mar abr may jun
12- 13- 14- 16- 17jul ago sep oct nov
19dic
Mar del Plata (d)
8
8
7
7
6
6
5
5
mm
mm
27- 30- 3- 7-dic
ago sep nov
0
38feb mar
Junín (c)
4
4
3
3
2
2
1
1
0
1ene
24jul
4
3
1ene
20jun
Pigüé Aero (b)
mm
mm
Coronel Suarez Aero (a)
13- 17abr may
0
4feb
10mar
13abr
17- 20may jun
24jul
27- 30- 3- 7-dic
ago sep nov
Comodoro Rivadavia (e)
1ene
38feb mar
10- 13- 15abr may jun
18jul
20- 22- 25ago sep oct
27nov
30dic
Trelew Aero (f)
Figura 4. (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de excesos de agua.
En la Figura 4 se presentan los promedios diarios de excesos de agua para cuatro localidades de Buenos
Aires (Junín, Pigüé Aero, Mar del Plata y Coronel Suarez Aero) y dos localidades de la Patagonia (Trelew
Aero y Comodoro Rivadavia). En los gráficos correspondientes a los excesos de agua en el suelo, lo que se
puede recalcar es que no presentan un comportamiento homogéneo como ocurría con las deficiencias o los
almacenajes. Se observa que en las localidades de Buenos Aires (Pigüé Aero, Coronel Suarez, Junín y Mar
del Plata) presentan durante gran parte del año excesos; pudiéndose diferenciar claramente de las estaciones
de la Patagonia que presentan excesos sólo en los meses de invierno, los cuales son de magnitudes
totalmente diferentes de acuerdo con la magnitud de las lluvias.
En Coronel Suarez, Pigüé y Junín los excesos son más comunes en el otoño mientras que en Comodoro
Rivadavia Trelew y Mar del Plata se presentan principalmente durante el invierno. Este fenómeno
respondería a las intensidades de las lluvias en localidades continentales y marítimas; siendo en el primer
caso más intensas en otoño y en el segundo caso en invierno concordante con lo observado por Fernández
Long y otros (2012).
CONCLUSIONES
•
La reserva de agua almacenada en el suelo presenta una mayor disponibilidad en los meses de julio y
agosto y luego disminuye hasta enero sin llegar a PMP. En las localidades de la Patagonia gran parte
del año la reserva de agua del suelo se encuentra por debajo del PMP, indicando que el agua se
encuentra retenida con gran fuerza por las partículas del suelo, y por lo tanto no está disponible para
el cultivo.
•
Con respecto a las deficiencias de agua en el suelo, su comportamiento es igual tanto en las
localidades de Buenos Aires como las de la Patagonia, presentando en ambos casos las mayores
deficiencias en diciembre y enero; pudiéndose encontrar en la Patagonia déficit hídricos de mayor
intensidad.
•
Los excesos de agua en el suelo presentan un comportamiento más heterogéneo que las variables
antes analizadas. En general, en las estaciones meteorológicas más continentales los excesos más
importantes se dan durante el otoño, mientras que en las estaciones costeras se dan principalmente
durante el invierno.
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