Análisis de la oferta de agua y el uso consuntivo para los cultivos de

Resumen: A-008
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
Análisis de la oferta de agua y el uso consuntivo para los cultivos de soja y girasol
en el área de influencia de La Tigra, Chaco.
Currié, Héctor M. - Iván, Ernesto - Caseres, Silvia L. - Virt, Laura E. - Chavez, Diana G.
Hidrologia Agrícola, Facultad de Ciencias Agrarias (UNNE).
Sgto. Cabral 2131, 3400 Corrientes (Argentina).
e-mail: [email protected]
ANTECEDENTES:
El área de influencia de La Tigra (Dpto. O’Higgins) en la Provincia del Chaco se destaca por la superficie destinada a
los cultivos de girasol y soja. En el caso del girasol la fecha más probable de siembra (FMPS) es alrededor del 15/07 y
la fecha más probable de cosecha (FMPC) la última quincena del mes de diciembre. Para la soja la FMPS es la primer
quincena de Enero y la FMPC alrededor del 15/05.
El agua es uno de los más importantes componentes de todos los organismos vivientes. Específicamente en las plantas,
es el principal constituyente, ya que representa 80% o más del peso de las plantas herbáceas y alrededor de un 50% de
las leñosas. Además de ser una parte fundamental, constituye el medio de transporte de los nutrientes que provienen del
suelo y en el proceso fotosintético el agua se combina con el dióxido de carbono para constituir la biomasa. (Palacios
Vélez, E.;1994).
El consumo mayor del agua no es en la formación de los tejidos vegetales, sino en el proceso de transpiración. Se
estima que en la mayoría de los cultivos el agua evapotranspirada durante su desarrollo representa más del 95% del
consumo de este elemento(Palacios Vélez, E.;1994). Las condiciones climáticas y las variables asociadas a la
evapotranspiración, en el área estudiada (La Tigra, Chaco), la hacen particularmente susceptibles a altos coeficientes de
ETP
Los cultivos pueden manifestar deficiencias hídricas, en especial a las horas de máxima demanda atmosférica, cuando la
absorción de agua por las raíces es insuficiente para compensar las pérdidas por transpiración. Si este desbalance es
muy pronunciado y/o se prolonga en el tiempo, genera en el cultivo una situación de estrés hídrico que afecta su normal
funcionamiento. Para disminuir la intensidad del estrés hídrico durante los períodos críticos, las prácticas de manejo
deberán orientarse a obtener un balance de agua más favorable para el cultivo durante esos estadios .(Dardanelli,J. y col;
1992)..
Una de las vías para conseguir este propósito es aplicar prácticas que mantengan los residuos de cosecha en superficie,
como la siembra directa o la labranza reducida, lo cual disminuye la escorrentía, reduce la evaporación desde el suelo e
incrementa el agua disponible para transpiración. Otra vía es la elección de la fecha de siembra y el ciclo del cultivo
para que los estadíos críticos coincidan con períodos en los cuales el balance de agua sea más favorable por un mayor
aporte de precipitaciones, por una menor demanda transpiratoria o por ambos fenómenos a la vez..(Dardanelli,J. y col.
op.cit; 1992).
La absorción de agua que puede realizar un cultivo bajo condiciones limitantes depende de factores del suelo, como la
cantidad de agua disponible y la conductividad hidráulica, y del cultivo, como la densidad y profundidad de las raíces,
la conductancia hidráulica de los tejidos vasculares y la capacidad de ajuste osmótico, que son propios de cada especie y
cultivar, e influenciados por la historia del cultivo. Por ejemplo, el ajuste osmótico que se observa en muchas especies
como girasol y trigo se desarrolla típicamente como respuesta a suelos que se van secando gradualmente. La respuesta
osmótica es menor o no aparece cuando el secado del suelo es abrupto, como ocurre en plantas cultivadas en macetas
con escaso volumen de suelo.(Dardanelli,J. op.cit; 1992).
El término sequía indica que se trata de un período prolongado sin lluvias, según la definición meteorológica
.consecuentemente muchas situaciones presentes en los ambientes agrícolas pueden hallarse abar-cadas en la misma, sin
dar precisión respecto a su efecto sobre los cultivos. Del mismo modo, el concepto de tolerancia a sequía se refiere a la
habilidad de una planta para soportar dicha condición, lo cual especialmente cuando se refiere a especies cultivadas.
Muchos rasgos que otorgan tolerancia a la sequía en especies silvestres tienen que ver con su supervivencia durante los
períodos secos y no serían deseables como caracteres para aumentar el rendimiento de los cultivos (e.g. forman áfilas y
espinosas en vez de una importante área foliar). .(Dardanelli,J. op.cit; 1992).
Sin duda, uno de los aspectos más importantes para el éxito de un cultivo en un ambiente con deficiencias hídricas es la
adecuación de su ciclo a los cambios temporales de disponibilidad hídrica, especialmente la ubicación de sus períodos
críticos para la determinación del rendimiento fuera de los momentos de mayor estrés. Así, una de las formas de escape
se basa en un rápido desarrollo fenológico, que le permite a la especie cumplir su ciclo en períodos con condiciones
hídricas favorables para el crecimiento.( Dardanelli,J. op.cit; 1992).
El déficit hídrico suele provocar pérdida de turgencia, que resulta en una disminución de la tasa de crecimiento y da
como resultado un menor tamaño final de los órganos que se encuentran en expansión activa en el momento del estrés.
En los cultivos estos efectos se aprecian a escala productiva, lo cual implica la consideración de los órganos de cosecha
al definir períodos susceptibles. Esto impone conocer tanto los regímenes estacionales de precipitaciones y demanda
evaporativa como la fenología y los períodos críticos para la ocurrencia de una sequía. Este conocimiento es importante,
ya que los atributos que otorgan los vegetales un buen comportamiento ante situaciones de déficit hídrico son
Resumen: A-008
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
numerosos, pudiendo una propiedad ser irrelevante en algunos ambientes y muy importante en otros, según el patrón de
déficit característico.(Dardanelli,J. op.cit; 1992).
La capacidad de retención de agua del suelo y su disponibilidad para las plantas, dependen de la textura, de la presencia
de horizontes argílicos , de la profundidad que pueden explorar las raíces y de factores físicos, químicos y biológicos
que afectan al suelo y al sistema radical.(Dardanelli,J. op.cit; 1992).
La cantidad de agua que una planta evapotranspira en un momento dado, depende de la demanda que establecen los
factores atmosféricos y de la oferta de agua por la planta y el suelo, la cual a su vez es función de las características
morfológicas y fisiológicas de la planta, así como del contenido de humedad del suelo, el diferencial de presión del agua
entre el suelo y la planta y las características físicas de dicho suelo. Si las plantas solo reciben agua de lluvia, lo más
probable es que no puedan satisfacer la demanda establecida por los factores de clima, en cuyo caso podrían presentarse
déficits que reducirán el rendimiento, respecto al máximo potencial. Para evitar esta situación, se puede regar y en esta
forma asegurar que se satisface la demanda evapotranspirativa. No toda el agua de lluvia que cae durante el desarrollo
de un cultivo puede ser aprovechada por las plantas, una parte de dicha lluvia escurre y otra se percola debajo de la zona
de las raíces; por lo tanto, se dice que la lámina de lluvia que es aprovechada por los cultivos , es la “lluvia efectiva”, y
la que debe ser estimada para poder calcular el requerimiento de riego de los cultivos. Este se refiere a la cantidad de
agua de riego que hay que proporcionarle, en adición a la de “lluvia efectiva”, para que la planta pueda evapotranspirar
el equivalente a un mínimo del 80% de la evapotranspiración máxima (Vélez Palacios, E.op cit.;1994).
Para la región sojera núcleo, las necesidades de agua de los cultivos de soja de 1º y 2º varían de 500 a 600 mm y de 350550 mm, respectivamente. Las variaciones en dichas cantidades dependen de la demanda atmosférica, la duración del
ciclo del cultivo y del área foliar desarrollada por el mismo.
La evapotranspiración del cultivo (ETC), es la suma de la evaporación desde el suelo y la transpiración de las plantas,
cuando no hay deficiencia de agua. Mientras que la evapotranspiración real del cultivo (ETR) es la cantidad de agua
consumida por el cultivo bajo las condiciones ambientales existentes durante el crecimiento y desarrollo. En
condiciones de deficiencia de agua la ETR se reduce con respecto a la ETC. La ETC se calcula sobre la base de la ETP
y el coeficiente del cultivo (Kc.). Este Kc. varía según las condiciones ambientales específicas, el tipo de cultivo y su
cobertura, el estado de desarrollo y la época de siembra. La deficiencia de agua es generalmente la limitante más
importante en la producción de semilla de soja. Podemos determinar tres subperíodos con diferentes respuestas a la
reducción del rendimiento ante deficiencias moderadas o severas.
Desde emergencia a Floración: este período de deficiencias hídricas de mediana intensidad (40-50% del agua útil en el
suelo) no producen reducciones en el rendimiento de semilla, si bien pueden reducir el área foliar y la altura de la
planta. Intensidades mayores( 20-40% de agua útil) producirían reducciones en el rendimiento de la semilla del orden
del 10%. En la Pampa Húmeda, en soja de primera, no es nada común alcanzar estos porcentajes de agua útil y rara vez
ocurren en soja de segunda. Es bastante seguro establecer el valor de 40% como límite del contenido de agua útil del
suelo y solo en cultivos de soja de segunda y de baja densidad de plantas, donde se corre el riesgo de no llegar al área
Foliar crítica, ese límite podría aumentarse.
Desde Floración a comienzo de llenado de semillas: este período es más susceptible a deficiencias hídricas que el
anterior, ya que las intensidades medias pueden causar reducciones en el rendimiento de la semilla. Las magnitudes de
estas reducciones es variable según el hábito de crecimiento del cultivo y el régimen hídrico del período anterior. Sin
embrago sería correcto establecer el nivel del 50% de agua útil en el suelo como límite del agua almacenada.
Desde comienzo de llenado a fin de llenado de la semilla: es el período más crítico para el cultivo de soja, porque
además de depender de la historia previa, se produce un cambio en la distribución de los asimilados y el sistema
radicular ya alcanzo su máxima profundización. Sería aconsejable mantener un valor superior al 40 % de agua útil en
este período.
Para estimar el requerimiento de riego de un cultivo determinado, es necesario calcular la lluvia efectiva y la
evapotranspiración máxima, la cual se estima a partir de la lámina de evapotranspiración potencial (en función de
medidas de radiación solar, de la temperatura del aire y de la velocidad del viento a dos metros de altura). Para ajustar la
evapotranspiración potencial en función del desarrollo del cultivo, es necesario utilizar el factor de corrección “Kc” que
depende de dicho desarrollo. (Palacios Vélez, E.op cit.;1994).
La cantidad y distribución de las precipitaciones en relación a la evapotranspiración potencial permiten determinar las
deficiencias de agua desde el punto de vista climático e identificar los momentos de mayor probabilidad de ocurrencias
de sequías.
OBJETIVOS: Analizar la oferta de agua y el uso consuntivo de los dos principales cultivos del área de influencia de
La Tigra (Chaco)
MATERIALES Y METODOS: Se ha utilizado un registro de datos de precipitaciones comprendidos en el período
1977 a 2005, los registros mensuales se hallan divididos en períodos decádicos de los cuales se analiza promedio,
máximo, mínimo; desvío estándar y coeficiente de variación. Para determinar el uso consuntivo de los cultivos de soja y
girasol se utilizó el balance hídrico propuesto por Blaney y Criddle (1950), que fue modificado por Doorembos y Pruitt
(1974) para la FAO, en el cual se incluye la influencia de la radiación, viento y humedad relativa, pudiendo expresarse
el valor de ET0 por este método como:
Resumen: A-008
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
En 1986, Allen y Pruitt, desarrollaron el método Blaney & Criddle con las modificaciones introducidas por Doorembos
y Pruitt (op. cit), con el fin de ajustarlo a las medidas de lisímetro y a su desviación estándar, teniendo en cuenta para
ello la aridez del lugar de ubicación de la estación y su entorno. La expresión, puede definirse como:
En esta ecuación, a y b representan los valores tabulados por Doorembos y Pruitt (1974), y cuyas ecuaciones han sido
desarrolladas por Frevert et al (1983).
DISCUSION DE RESULTADOS: El uso consuntivo (UC) para el cultivo del girasol para los meses considerados es
de 550,3 mm, la media diaria de dicho UC es de 3,28 mm día-1; la soja sembrada en enero en tanto posee un UC de
920,8 mm y la media diaria del UC es de 5,48 mm día-1.
En el Cuadro 1 se observan los datos estadísticos de las precipitaciones, mes a mes y agrupadas en forma decádica,
dado que el registro disponible de datos fue de día por día para La Tigra, Chaco; en el Gráfico 1 por su parte es posible
advertir que las precipitaciones de las terceras decenas de los meses de Enero, Marzo, Octubre y Noviembre, son
estadísticamente las más lluviosas, y si se exceptúa Abril, Mayo, Junio, Agosto y Diciembre, esta tendencia persiste en
el resto del año. A su vez en el Cuadro 2, es posible indicar que las mayores variaciones (CV) en las precipitaciones
se producen entre los meses de Junio a Agosto, con comportamiento dispar en cuanto a las decenas; y los mayores
desvíos de las mismas (DS) en la última decena de Marzo y primera de Abril.
CUADRO 1: Precipitaciones promedios decádicos
período 1977-2005. La Tigra, Chaco.
Promedio de lluvia decádico (1977-2005)
La Tigra (Chaco)
21 al 30
67,10
37,97
69,72
38,90
14,21
8,72
6,55
9,03
23,38
47,10
61,00
45,66
Ppnes (mm)
80
70
60
50
1 al 10
40
11 al 20
30
21 al 30
20
10
Meses
CUADRO 2 : Coeficiente de Variación y Desvío Estándar de las precipitaciones.
CV
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
1 al 10
11 al 20
21 al 30
114.7
96.3
100.3
139.3
157.3
202.6
235.0
189.5
194.1
160.6
97.4
97.8
96.4
86.0
96.6
147.2
170.9
220.2
225.7
199.2
101.7
92.0
75.4
100.0
145.1
122.3
169.8
206.2
164.2
134.6
104.9
96.8
66.4
DS
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
1 al 10
11 al 20
21 al 30
44.5
49.2
37.1
83.6
26.5
18.2
13.8
18.8
17.7
29.8
37.1
40.7
45.3
38.7
58.4
26.3
11.2
11.3
6.6
19.3
29.4
32.7
50.6
38.0
101.2
47.6
24.1
18.0
10.8
12.2
24.5
45.6
40.5
D ic
O ct
No v
Sep
A gost
Julio
Mayo
Junio
Abril
M arz o
0
Feb rero
11 al 20
41,62
46,97
44,97
60,45
17,86
6,55
5,14
2,93
9,69
28,90
35,59
53,66
Enero
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
1 al 10
38,83
51,14
37,00
60,00
16,83
9,00
5,86
9,90
9,14
18,55
38,10
51,76
GRAFICO 1 : Promedio de lluvias decádicos.
Resumen: A-008
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
CUADRO Nº3: Balance Hídrico para el cultivo de Girasol
( Blaney y Criddle.)
Meses
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
U.C. = F .
K . 10
(mm)
26,59
45,03
57,21
U. C.
(mm
dia-1)
1,11
1,88
2,38
Pnes(mm)
Ppit.Ajda =
0,8 . P
5,86
4,69
5,14
4,11
6,55
5,24
9,90
7,92
2,93
2,34
9,03
7,23
9,14
7,31
9,69
7,75
Lam. Rep =
(0,8 . P UC)
CUADRO Nº4: Balance Hídrico para el cultivo de Soja.
(Blaney y Criddle).
Meses
U.C. = F . K
. 10
(mm)
U. C.
(mm dia1)
Pnes(mm)
Ppit.Ajda
= 0,8 . P
Lam. Rep =
(0,8 . P UC)
ENERO
169,81
7,08
38,83
31,06
22,26
41,62
33,30
67,10
53,68
9,04
23,17
FEBRERO
OCTUBRE
102,89
4,29
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
151,93
166,62
550,27
6,33
6,94
22,93
51,14
40,91
46,97
37,57
138,38
229,33
9,56
37,97
30,37
37,00
29,60
44,97
35,97
77,64
18,70
18,55
14,84
28,90
23,12
47,10
11,44
15,00
MARZO
23,38
274,44
8,34
ABRIL
37,68
38,10
30,48
35,59
28,47
61,00
48,80
51,76
41,41
53,66
42,92
45,66
36,52
461,93
369,54
160,01
6,67
17,24
MAYO
86,69
3,61
15,55
920,28
88,34
38,35
69,72
55,78
60,00
48,00
60,45
48,36
38,90
31,12
16,83
13,46
17,86
14,29
14,21
11,37
643,55
514,84
0,66
37,79
276,73
5,48 mm.día-1
3,28 mm.día-1
El Cuadro 3 a partir de los registros obtenidos muestran que el cultivo de Girasol, posee una demanda de agua de 550
mm a los largo de su ciclo, de los cuales, en el récord estudiado estaría satisfechos 462 mm; pero asumiendo una
efectividad de la lluvia del 80%, esta disponibilidad se restringe a solo 369 mm, el déficit alcanzaría en tal caso
(550,27 mm – 369,54 mm) a 180,72 mm. Este aspecto es de alguna manera una conjetura, en razón que el método
utilizado Blaney y Criddle no evalúa el almacenaje del suelo. El Cuadro 4, se efectúa un análisis similar para el cultivo
de soja y es síntesis del balance hídrico total para este cultivo , donde se manifiesta que su demanda cultivo alcanza
alrededor de 920,28 mm; de los cuales estarían cubiertos con este récord de precipitaciones (1987-2005), algo más de
643 mm; y con ello el déficit histórico global del cultivo alcanzaría a 276 mm.
CONCLUSIONES:
A partir del registro de precipitaciones consideradas y los UC calculados se ha establecido que se manifiesta un déficit
histórico puntuales 88,33 mm anuales, para el cultivo de girasol; si se considera la efectividad de la lluvia en 80%, el
déficit alcanza a 180,46 mm. La situación de la soja es un tanto más crítica dado que el déficit promedio del ciclo es de
276.73 mm; considerando la efectividad de la lluvia en 80%, este déficit podría ser de hasta 465.44 mm.
BIBLIOGRAFIA:
ALLEN, R.G., PRUITT, W.O., 1991. FAO-24 reference evapotranspiration factors. J. Irrig. Drain. Eng., ASCE. 117(5):
758-773.
BLANEY, H. F.; CRIDDLE, W. D. 1950. Determining Water needs From Climatological Data. U. S. D. A. Soil
Conservation Service. SOS –TP. pp. 8-9.
DARDANELLI, J.L.;DE LA CASA, A. C.; ATECA, M.R.; ZANVETTOR, R.; NUÑEZ VAZQUEZ, F.; SALAS H.P.
1992. Validación del balance hidrológico versátil para la rotación sorgo-soja bajo dos sistemas de labranza. Revista
Agropecuaria de INTA Manfredi e INTA Marcos Juarez,.
DOOREMBOS J., PRUITT W.O 1974. Las necesidades de agua de los cultivos. Estudio FAO Riego y Drenaje nº 24.
ROMA
FREVERT, D.K., HILL, R.W., BRAATEN, B.C., 1983. Estimation of FAO evapotranspiration coefficients. J. Irrig.
Drain. Eng., ASCE. 109(2): 265-270.
PALACIOS VÉLEZ ENRIQUE . ¿Por qué, cuándo, cuánto y cómo regar? Para lograr mejores cosechas. Colegio de
Postgraduados. 1994. Montecillo, Edo de México.