metodologia para la estimacion del requerimiento de riego en base

METODOLOGIA PARA LA ESTIMACION DEL REQUERIMIENTO DE RIEGO EN BASE A
FUNCIONES DE PRODUCCION1
Leonardo Tijerina Chávez2 y Guillermo Crespo Pichardo3
RESUMEN
El conocimiento de la demanda evapotranspirativa de los cultivos, para la planeación y operación de las
actividades agrícolas es muy importante. La literatura es rica sobre ‚éste tema, existiendo numerosos m‚todos
empíricos para calcular la evapotranspiración potencial (ETp); sin embargo, su uso está limitado a la disponibilidad
de datos meteorológicos; adicionalmente, la estimación de la evapotranspiración real (ETr) de cada cultivo para
cada localidad específica, ha sido determinada siguiendo diferentes criterios y metodologías. En consecuencia, los
coeficientes de desarrollo de los cultivos (Kc), obtenidos a partir de ‚éstos cálculos son inciertos si no se específica
el clima y las condiciones del régimen de humedad del suelo durante la estación de crecimiento de cada cultivo.
Técnicas para mejorar la eficiencia en el uso del agua en los Distritos de Riego de México, consideran nuevas
metodologías de operación de la red de canales y entrega del agua a nivel de parcela del agricultor. En ‚éste
contexto, el objetivo del presente trabajo, es poner a consideración del personal técnico dedicado a la planeación y
operación de los Distritos de Riego, un programa de cómputo de la metodología para estimar el requerimiento de
riego. La metodología considera varios m‚todos para calcular la evapotranspiración de referencia y
evapotranspiración potencial a nivel regional. El cálculo de la evapotranspiración real, considera el régimen de
humedad del suelo en cada etapa fenológica de los cultivos como la principal variable en las funciones de
producción; asumiendo que los otros factores de producción se mantienen a un nivel óptimo para obtener el
máximo rendimiento. Con ‚esta base es posible calcular los coeficientes de cultivo para cada localidad en
particular, y conociendo la función matemática que relaciona el consumo de agua por el cultivo en cada etapa
fenológica con su rendimiento correspondiente, es posible estimar la reducción del rendimiento potencial cuando el
cultivo sufre de deficiencia o exceso de agua en el suelo en alguna de sus etapas fenológicas. El programa fue
escrito en Turbo Pascal versión 6.0. Consta básicamente de tres archivos: climático, cultivos y suelos. Con los
datos climáticos y de cultivo se calculan los requerimientos de riego e interactuando con los datos de la capacidad
de retención de agua en del suelo a la profundidad radical apropiada, el programa calcula el calendario de riego.
1
Contribución del Programa de Agrometeorología, Colegio de Postgraduados. 56230 Montecillo, México.
2
Profesor Investigador Adjunto.
3
Investigador Adjunto.
METHODOLOGY TO ESTIMATE THE CROP WATER REQUIREMENTS ON
CROP PRODUCTION FUNCTION BASIS.1
Leonardo Tijerina Chávez2 y Guillermo Crespo Pichardo3
The knowledegement of the crop water requirements for planning and operation of the agricultural activities, is
very important. Literature is rich in this topic, the empirical methods to calculate potential evapotranspiration
(ETp) are numerous; however, its use is limited to the availability of the meteorological data, in addition the
estimation of real evapotranspiration (ETr) of each crop in a specific location have been determined following
different criteria and methodologies. In consequence, the crop coefficient values (Kc), obtained from these
calculations (Kc = Etr/ETp) are uncertained if not is specified the weather and soil water regime of each crop
during its growth season. Techniques to improve the water use efficiency of the Mexican Irrigation Districts, takes
into account new methodologies to operate the channel network, and water delivery at farmer plot level. In this
context, the objective of this paper is to put under consideration of the technical personnel dedicated to planning
and operate the irrigation districts, a computer program of the methodology to estimate the crop water
requirements. The methodology considers several methods to calculate the reference evapotranspiration and
potential evapotranspiration at regional level. Calculation of real evapotranspiration, takes into account the soil
water regime in each phenological stage of each crop, as the main variable in each crop- production-function,
assuming that the other production factors are maintained at optimal level to get the maximum yield. On these
basis is possible calculate the crop coefficients for each particular location, and also knowing the mathematical
function that relates the water consumption by the crop in each phonological stage with the corresponding yield, is
possible to estimate the reduction of the potential yields when crop suffers deficiency or excess of water in the soil
in some of its phenological stage. The program was written in Turbo Pascal version 6.0 . It has basically three files:
climatic, crop and soil information. With the climatic and crop data are calculated the crop water requirements and
interacting with the soil water retention capacity at the appropriate root depth, the program calculates the irrigation
scheduling.
1
Contribución del Programa de Agrometeorología, Colegio de Postgraduados. 56230 Montecillo, México.
2
Profesor Investigador Adjunto.
3
Investigador Adjunto.
METHODOLOGIE D'ESTIMATION DES BESOINS EN EAU DES CULTURES D'APRES UNE
FUNCTION DE PRODUCTION
RESUME
La connaissance des besoins en eau des cultures est très importante pour la planification des activités culturales. La
littérature sur ce sujet abonde, et il existe de nombreuses méthodes empiriques pour calcules l'evapotranspiration
potentielle (ETP). Cependant, leur usage est limité pour la disponibilité des données météorologiques.
L'évapotranspiration réelle pour une culture donnée, dans un lieu donné est déterminée, d'aprés plusieurs critères et
méthodologies. Il en découle que le coéficient cultural (Kc) obtenu par ces méthodes (Kc= ETR/ETP) reste peu
fiable si l'on ne précise pas les spécificités du climat et du régime hydrique du sol pour chaque culture.
Les planifications recentes visant á améliorer l'efficience de l'eau dans les périmétres irrigués mexicains prennent
en compte de nouvelles méthodes de gestion du réseau hydraulique et de distribution d'eau au niveau de la parcelle.
Dans ce contexte, le but de cet article est de mettre sur pied, pour le personnel technique gérant les périmétres
irrigués, une méthode facilement appréhendable de calcul des besions en eau. Cette méthode prend en compte
différentes options permettant le calcul de l'évapotranspiration de référence et de l'évapotranspiration potentielle au
niveau régional.
Les calculs de l'évapotranspiration réelle d'apres des fonctions de production sont basés essentiellement sur le
régime hydrique du sol et sur le stade phenologique de la culture, ceci pour atteindre on rendement maximum, tous
les autres paramétres étantá leur niveau optimal. Sur ces bases, on peut calculer les coéficients culturaux pour un
lieu donné. Il est aussi possible de construire la fonction mathématique qui relie la consommation en eau de la
plante pour chaque stade phoenologique au rendement espéré.
On peut aussi estimer la réduction du rendement potentiel occasionnée par un stress hydrique ou au contraire par en
excés d'eau dans le sol. Le programme est ecrit en Turbo-Pascal et il contient 3 fichiers principaux: climat, culture
et sol, avec lesquels, a partir des besions en eau et de la capacité de retentiondu sol pour une profondeur racinaire
donnée, le programme élabore un calendrier d'irrigation.
REQUERIMIENTOS DE RIEGO Y CALENDARIO DE RIEGO
Leonardo Tijerina Chávez*
* Profesor Investigador Adjunto, Centro de Hidrociencias. Colegio de Postgraduados, Montecillo, México.
INTRODUCCIÓN.
El propósito del riego es el de abastecer a los cultivos con el agua necesaria con el fin de optimizar sus
rendimientos. El contenido de agua en el suelo puede perderse, al transferirse a la atmósfera a través de los
procesos de absorción y transpiración por las plantas, la evaporación directa a partir de la superficie del suelo y por
percolación por debajo de la zona radical. Existen una variedad de otro tipo de pérdidas que deben considerarse en
la determinación del requerimiento de riego. En la figura 1 se ilustra el balance de agua en una parcela, después de
que cierta cantidad de agua ha sido aplicada. A partir del diagrama de la figura 1 se puede establecer una relación
simple entre los requerimientos de riego, (RR) y la evapotranspiración, (ET).
RR=(ET - Pe)+pérdidas de agua
Ecuación 1
En muchos casos en las zonas áridas o en la estación seca del año la probabilidad de contar con lluvia efectiva (Pe)
puede ser nula. Si el método de riego es bien seleccionado y bien operado, las pérdidas pueden ser bajas y por lo
tanto el requerimiento de riego depende en una mayor parte de la evapotranspiración.
En nuestro país la mayor parte de los Distritos de Riego se ubican en climas áridos y semiáridos en cualquiera de
sus modalidades (estepario, mediterráneo y savana) y en los valles altos dentro de la zona tropical, donde la ET
varía con la estación del año y la suma de esta durante los correspondientes períodos de crecimiento de cada
cultivo determina el volumen de agua requerido. Sin embargo en las áreas de riego con clima subhúmedo el
requerimiento de riego puede disminuirse en función de la precipitación, que ocurre durante el período húmedo del
año que coincide con el período de crecimiento y por aportaciones del manto freático en ciertas regiones.
De acuerdo con lo anterior es evidente que la ET es la componente del requerimiento de riego y su medición o
estimación llega a ser de suprema importancia.
Evaporación y Transpiración.
La evaporación del agua hacia la atmósfera ocurre a partir de la superficie de cuerpos de agua tales como: mares,
lagos, agua almacenada en depresiones y vasos de almacenamiento, a partir del suelo, y de la vegetación húmeda.
La mayor parte del agua que se evapora a partir de las superficies de las plantas es agua que ha sido absorbida por
las raíces y transportada hasta las hojas en donde escapa hacia la atmósfera a través de los estomas y la cutícula.
El proceso de transporte del agua que ha pasado a través de la planta hacia la atmósfera es llamado transpiración.
En un campo la evaporación directa a partir de la superficie del suelo y la transpiración de las plantas constituye lo
que se conoce como evapotranspiración.
Ambos procesos evaporación y transpiración ocurren simultáneamente y es difícil separarlos en la naturaleza pero
el proceso es físicamente idéntico ya sea que tenga lugar a partir de la superficie del suelo o de la superficie de las
plantas.
La evaporación del agua requiere de energía calorífica, alrededor de 585 cal/g son requeridas para evaporar agua a
temperatura ambiente. Este hecho establece uno de los requerimientos físicos para que la evaporación tenga lugar;
además de que tiene que haber un gradiente de la presión de vapor para que halla una transferencia neta de vapor
de agua y por supuesto debe existir agua disponible para evaporarse.
La principal fuente de energía calorífica dentro de un área dada para suplir la gran cantidad de calor de
vaporización es la radiación solar, pero el calor puede ser importado externamente. La energía advectiva será
considerada posteriormente.
FACTORES DEL CLIMA QUE AFECTAN Et.
Radiación y Balance de Energía.
La radiación solar recibida sobre la superficie de la tierra consiste de dos componentes. La radiación solar directa y
la radiación difusa. La radiación total que llega es en parte reflejada, otra parte es absorbida y en parte reiradiada a
la atmósfera. La proporción de radiación que llega y es reflejada se llama albedo y los valores en términos
generales son de 0.05 para el caso de superficies de agua y 0.25 para un cultivo maduro. Los valores del albedo
para un suelo desnudo están entre esos dos valores dados, pero no difieren substancialmente del valor dado para el
caso de cultivos.
La diferencia entre el total de la energía que llega y el total de la que sale, es llamada radiación neta (Rn), que es
una medida del flujo de energía sobre la superficie del suelo. Esta energía es disipada en calentar el aire (H),
calentar el suelo (G), o en evaporación (ET), principalmente; por lo que la ecuación del balance de energía puede
escribirse como:
Rn = H + G + ET
Ecuación. 2
Cada término puede expresarse en unidades de energía como (cal/cm2.hr) o en lámina de agua evaporada (cm/hr),
ambas unidades son equivalentes, ya que para evaporar 1 g de agua a temperatura ambiente (20°) se requieren 585
cal. Cuando se tiene una vegetación densa la cantidad de energía calorífica que llega al suelo puede ser muy
pequeña y ser omitida en la expresión anterior; por lo que la Rn se disipa básicamente en dos formas sobre la
mayoría de las superficies.
Rn = H + ET
Ecuación 3
En condiciones áridas, si se hace la estimación de estas componentes a nivel diario, cuando no existe agua
disponible para evaporarse, H constituye la mayor parte de Rn, y al contrario, en un cultivo bien irrigado la ET
domina y H puede ser solo entre 10 y 20% de la ET.
Evapotranspiración Potencial y Evapotranspiración Actual.
Hay diferencia entre los conceptos transpiración y evaporación de una superficie libre, la mayor parte del agua
transpirada por las plantas es perdida a través de los estomas y estos se cierran durante la noche, por lo tanto, la
evaporación a partir de la superficie de las plantas en la noche puede ser limitada, no por la cantidad de energía
presente, sino por la disponibilidad de agua en la superficie de las hojas.
A partir de consideraciones aerodinámicas, los estomas ofrecen resistencias adicionales a las pérdidas de agua
cuando se comparan en una superficie libre y estas pueden restringir la difusión del vapor de agua de las hojas a la
atmósfera. Sin embargo, durante el día cuando los estomas están completamente abiertos la transpiración es
determinada primeramente por la energía disponible; esta energía es dependiente de una serie de factores
climáticos que son característicos de una área en particular en un tiempo dado. Para propósitos de comparación y
para estimar el requerimiento de agua de las plantas es necesario definir la evapotranspiración de referencia o
estándar. Penman intentó esto definiendo como "Evapotranspiración potencial" como la evaporación que ocurre en
una superficie extensa sembrada con un cultivo corto, que cubre completamente el suelo y sin restricciones de
humedad. Esta definición es inexacta y no real en el caso de climas áridos semiáridos, ya que la mayor parte de las
tierras irrigadas donde están localizadas se omite la consideración de otras fuentes de energía además de la
radiación neta.
La transferencia de energía advectiva dentro del área de interés puede aumentar la energía disponible para
evaporación por encima de los valores de la radiación neta. Parece ser más apropiado para definir esta
evapotranspiración como una evapotranspiración de referencia (ETo) limitada climáticamente. La razón es que el
clima determina el total de la energía disponible para la ETo en una localidad dada y si el cultivo esta bien
abastecido de agua, este transpirará a su tasa potencial.
Definiendo la ETo en términos de energía, ayuda a visualizar la idea que la evapotranspiración es muy parecida
para la mayoría de los cultivos cuando alcanzan la cobertura completa del terreno y están bien abastecidos de agua.
Como ejemplos podemos citar los siguientes: un cultivo es irrigado por aspersión, las altas pérdidas por
evaporación a partir de las superficies del cultivo mojado compensan la baja transpiración. Otro concepto erróneo
muy común es que la ET del arroz en condiciones de inundación es varias veces mayor que la de un cultivo similar
bien regado. La ET al inicio de la estación de crecimiento puede ser alta hasta antes que el cultivo alcanza su
cobertura total; pero posteriormente, la ET no es mayor, ya que la ET es limitada climáticamente. Los altos
requerimientos de riego del "arroz de inundación" son causadas por pérdidas por percolación en lugar de
evapotranspiración.
La evapotranspiración actual (ETr) generalmente difiere de la evapotranspiración de referencia ETo porque varios
parámetros de la planta pueden afectarla. Además debido a que las plantas pueden controlar la transpiración bajo
condiciones limitadas de abastecimiento de agua al suelo, en muchos casos la ETr es un poco menor que la ETo.
A partir de la definición de la ETo cualquier cultivo que cubre completamente el suelo en condiciones de un buen
abastecimiento de agua puede transpirar igualmente. Hay sin embargo, algunas diferencias entre cultivos que se
discutirán más adelante cuando se consideran los factores de la planta que afectan la evapotranspiración.
El Concepto de Advección.
Hasta ahora nosotros hemos considerado la partición de la Rn sobre un cultivo bien irrigado y se ha visto que la
mayor parte de la Rn es transferida para la ET bajo estas condiciones. Si ahora consideramos el balance de energía
sobre una superficie de suelo desnudo y seco, la mayor parte de la Rn calentará el aire y el suelo debido a la
escasez de agua para evaporación. Esto aumenta el calor contenido en el aire (calor sensible H) y cuando la
dirección del viento es tal, que el aire seco y caliente es transferido a un campo irrigado, este constituye otra fuente
de energía para ETr. La ETr puede entonces exceder la Rn. Este intercambio de energía entre áreas secas con
vegetación interespaciada es conocido como advección.
Existen diversos tipos de advección dependiendo de la escala que se considere; en una pequeña escala es llamado
"efecto de orilla"; este efecto ocurre en la frontera del área seca y el campo irrigado y es debida a la transferencia
horizontal del calor dentro de la parcela húmeda. Como resultado de esto, la ETr es mayor en la frontera viento
arriba. Esta es la razón principal del porque las parcelas localizadas en un ambiente seco usan mas agua.
También es bien conocido el hecho, que las plantas localizadas a la orilla de campos irrigados son de menor talla
que el resto y es debido probablemente al efecto de orilla.
Otro tipo de advección a pequeña escala ocurre en cultivos en hileras. Cuando las hileras están ampliamente
espaciadas, la energía radiante incidente sobre la parte desnuda seca el suelo entre las hileras de plantas calienta el
suelo y al aire circundante. Esto constituye una fuente adicional de energía que induce a una mayor ETr y puede
compensar una posible reducción en la ETr debido a la escasez de follaje que intercepta radiación.
La advección ocurre dentro de una zona extensamente irrigada y es debida a la transferencia del calor contenido en
el aire que sopla sobre la superficie del cultivo y aumenta la energía disponible para ETr a un nivel mayor que la
Rn. Este tipo de advección es llamado "efecto de oasis" y ocurre a nivel local o regional. Cuando el área irrigada
durante la época seca está rodeada por áreas sin cultivos. Un buen ejemplo de advección a escala regional son las
áreas irrigadas del Valle Central de California que durante el verano reciben considerables cantidades de energía
advectiva de los desiertos cercanos de California y Nevada.
Volviendo a la definición de "ET potencial" podemos ver que en los casos discutidos anteriormente la ETr puede
ser mayor que la ET potencial definida. El problema del cálculo de la ETr bajo estas situaciones es difícil de
cuantificar, ya que la energía advectiva puede variar con la velocidad y dirección del viento así como en función de
otros factores climáticos, por lo tanto, para la estimación de los requerimientos de riego uno debe estar enterado de
este hecho y no solamente a partir de las estimaciones de la ET potencial.
FACTORES DE LA PLANTA QUE AFECTAN Et.
Grado de Cobertura.
Posiblemente el principal factor de la planta que determina la tasa de ET es el grado de cobertura, puesto que esta
determina la cantidad de radiación interceptada por el cultivo y por lo tanto la energía disponible para ET. Los
cultivos sembrados en hileras normalmente no sombrean completamente el suelo hasta cierta etapa de desarrollo,
otros como la alfalfa, solo la cubren después de un período a partir de ser cortada. Se ha encontrado que el índice
de área foliar (IAF = área foliar de la planta/superficie del suelo), se correlaciona con el porcentaje de cobertura en
la mayoría de los cultivos. Para los espaciamientos comunes, un IAF de 3 a 4 es capaz de interceptar casi la
totalidad de la radiación incidente. Esto es equivalente a un 80-90% de cobertura y a mayor IAF el uso del agua no
aumenta significativamente, debido a un sombreado mutuo. Por el contrario si el suelo esta mojado todo el tiempo,
la evapotranspiración, es dependiente del grado de cobertura y de la evaporación del suelo.
Aumentando la densidad de siembra, generalmente se aumenta el IAF y la rapidez con que se alcanza la cobertura
completa. Si la longitud de las etapas de desarrollo del cultivo no es alterada, entonces el período de tiempo en que
el cultivo intercepta completamente la radiación incidente es mayor bajo altas densidades y por lo tanto también la
ET estacional será mayor. Esto es la base para usar menores densidades de población cuando los cultivos crecen
bajo condiciones limitantes de agua; ya que los cultivos sembrados a separaciones mayores la cobertura total se
alcanza poco mas tarde durante la estación de crecimiento y por lo tanto la ET al inicio de la estación puede
reducirse un poco.
Otro factor relacionado con el grado de cobertura es la configuración de la cobertura, es decir, las diferentes formas
de exposición de las hojas y el ángulo de incidencia de los rayos solares afectan la ET.
Altura del Cultivo y Rugosidad.
La transferencia de vapor de agua fuera del cultivo es un requerimiento para asegurar una evaporación continua a
partir de la superficie del cultivo. La tasa de transferencia de vapor de agua depende del gradiente de concentración
de vapor de agua entre la superficie de la cobertura y el aire circundante. Esta transferencia es mucho más efectiva
sobre una superficie rugosa debido al fenómeno de turbulencia que en cultivos que presentan superficies mas lisas.
La altura de la planta en este sentido está relacionada con la rugosidad aerodinámica y además puede tener una
importancia predominante en áreas secas advectivas. La razón es que los cultivos de mayor altura pueden
interceptar mayor cantidad de calor sensible transferido de las áreas secas, aumentando con esto substancialmente
la energía disponible para ET. Por ejemplo, durante el verano, en Davis California, la ET de maíz (3 m altura)
excede la ET del pasto en 20- 30% una vez que el cultivo ha alcanzado su altura total. En zonas más áridas donde
el contenido de agua del suelo es escaso, es fácil detectar el efecto de advección por la ausencia total de árboles y
otras formas de vegetación alta.
Control Estomático de la Transpiración.
Los estómas completamente abiertos ofrecen muy poca resistencia a la difusión del vapor de agua fuera de las
hojas, no existen muchas diferencias entre especies con excepción de los cítricos que tienen alta resistencia
estomática, debido a que los estómas están hundidos dentro de la epidermis. La apertura estomatal requiere luz, no
obstante si un déficit de agua se desarrolla en la planta, los estomas se pueden cerrar durante el día al menos
parcialmente, reduciéndose la tasa transpirativa.
Algunas especies se comportan diferente. Los estómas de la piña se cierran durante el día y se abren en la noche,
en este caso un camino metabólico específico permite absorber CO2 durante la noche y fijarse como ácidos
orgánicos y lo utilizan durante el día en la fotosíntesis, por lo tanto, en éste caso la transpiración es principalmente
a través de la cutícula gruesa la cual ofrece alta resistencia a las pérdidas de agua. La ET para este cultivo es varias
veces menor que un cultivo mesofítico. Otras plantas suculentas como el sisal se comportan similarmente.
En general exceptuando lo anteriormente mencionado, la regulación estomática de la ET en cultivos bien irrigados
puede considerarse despreciable y solo cuando el potencial del agua en el suelo es muy bajo el control de la
transpiración llega a ser un factor significativo.
FACTORES DEL SUELO QUE AFECTAN Et.
Para que la evaporación del agua ocurra, se requiere de un abastecimiento continuo hacia donde la ET tiene lugar.
El almacenamiento del agua del suelo es una fuente para ET. La evaporación a partir de un suelo húmedo
inmediatamente después de un riego es muy aproximado a la máxima, pero a medida que el suelo se seca, estas
pérdidas de agua se reducen drásticamente. A medida que el suelo se seca, la conductividad hidráulica del suelo se
reduce grandemente, al mismo tiempo la tensión con que el agua es retenida por el suelo aumenta muy
rápidamente, por lo que mas energía es necesaria para remover el agua del suelo. Las propiedades de
transmisibilidad del suelo decrecen conforme el contenido de agua decrece y el incremento de energía necesario
para remover el agua inicialmente es compensado por el incremento del gradiente de potencial que se desarrolla.
Sin embargo, puede darse el caso de que el contenido de agua del suelo llegue a un nivel, en que la tasa de ET no
satisfaga la tasa impuesta por la demanda climática. Este nivel de humedad limitante varía con la densidad de
raíces y la demanda evaporativa como se indicó anteriormente. Este hecho puede ser mas pronunciado en suelos de
textura pesada que en suelos de textura ligera.
El movimiento del agua en el suelo ocurre dentro de la zona radical hacia los lugares que se van secando.
Adicionalmente el agua puede ser abastecida hacia las raíces por el manto freático. Si las plantas están bien dotadas
de un sistema radical y tienen condiciones adecuadas para crecimiento, (incluyendo la disponibilidad de agua,
nutrientes, aereación del suelo, temperatura y estructura), la ETr no es afectada aun cuando la profundidad radical
sea restringida.
Manto Freático.
Cuando el manto freático es somero o llega a aflorar, el crecimiento de la mayoría de los cultivos se afecta y
consecuentemente los valores de la ETr. Sin embargo, en situaciones donde es posible controlar el nivel del manto
freático de tal manera que se puede mantener a un nivel que no se afecte el sistema radical, la ETr no cambia.
Salinidad.
La ETr puede afectarse debido a la salinidad del suelo ya que la absorción de agua por la planta puede reducirse
drásticamente debido a los altos potenciales osmóticos. El crecimiento restringido puede deberse a las
características adversas de algunos suelos salinos. Algunas sales causan toxicidad y afectan el crecimiento.
La reducción de la absorción bajo condiciones de salinidad es mostrada por síntomas similares a los causados por
sequía como son: marchitamiento prematuro, quemadura de las hojas, color verde-azulado en algunas plantas,
reducción del crecimiento y hojas pequeñas.
El mismo nivel de salinidad puede causar mas daño bajo condiciones de alta demanda evaporativa. El efecto
negativo de la salinidad, puede ser parcialmente compensado manteniendo el suelo de la zona radical a un alto
nivel de humedad. Mientras el crecimiento del cultivo no sea impedido, los valores de ETr prácticamente no se
afectan.
El AGUA Y EL RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS.
Cuando los factores de crecimiento del cultivo tales como, fertilidad, temperatura, brillo solar, tipo de suelo, no son
factores limitantes excepto la disponibilidad de agua, la ETr guarda una relación directa con la producción de
materia seca, esta relación es diferente en cada especie, es decir, en un mismo ambiente para obtener el mismo
rendimiento de materia seca, la ETr de la alfalfa puede ser cuatro veces mas que para el sorgo o dos veces mas que
para el trigo, asimismo el clima tiene un efecto pronunciado. Cuando el producto de interés es el rendimiento de un
producto químico como (azúcar o aceite) o una parte reproductiva (grano, fruto), el aspecto planta a nivel de
variedad es muy importante, es decir, con la misma ET el rendimiento de las variedades de arroz altamente
productivas puede ser cuatro veces más que las variedades tradicionales bajo condiciones del mismo manejo y la
aplicación de los insumos oportunamente.
Sin embargo, para nuevas variedades algunos conceptos recientes muestran que la relación (ETa/ETmax vs.
Ra/Rmax), es aproximadamente constante cuando únicamente el factor limitante es el agua.
ETa = Evapotranspiración de la nueva variedad.
ETmax = Evapotranspiración de la variedad que produce el máximo rendimiento.
Ra = Rendimiento de la nueva variedad.
Rmax = Rendimiento de la variedad que produce el máximo.
La disminución del contenido de humedad del suelo en ciertos períodos de crecimiento, puede causar diferentes
efectos según la época en que ocurra dicha disminución; por ejemplo: en el maíz si la disminución de la
disponibilidad de agua ocurre durante la etapa de espigamiento, el rendimiento se ve afectado drásticamente. Si la
ET en caña de azúcar se reduce durante el período de crecimiento activo, causa una mayor reducción en el
rendimiento que cuando el estrés hídrico ocurre al final del período de crecimiento. Sin embargo, ligeros déficits
evapotranspirativos provocados intencionalmente en ciertas etapas fenológicas en algunos cultivos pueden
contribuir al mejoramiento de la calidad del fruto, como en el caso de los manzanos, duraznos y ciruelos, calidad
aromática del tabaco, contenido de aceite de los olivos y el contenido de azúcar en caña. En el caso de algodón es
necesario que después del establecimiento de las bellotas, se debe permitir una reducción en la evapotranspiración.
Métodos de Riego.
La ET es afectada muy poco por el método de riego si el sistema está bien diseñado, instalado y operado. Las
ventajas de un método sobre otro no son determinadas por la cantidad total del agua aplicada; pero si por la
adecuación y efectividad con que el cultivo la pueda aprovechar.
La aplicación del agua por diferentes métodos, implican diferentes tasas de aplicación. Cuando se comparan varios
métodos en términos de eficiencia en el uso del agua en relación con el abastecimiento de la demanda de agua, las
diferencias entre ellos pueden ser reconocidas por las fallas en el manejo y no debidas al método en si.
Algunas prácticas que se piensa afectan la ETr se mencionan a continuación:
Riego Superficial.
Reduciendo el área humedecida alternando los surcos de riego generalmente tiene poco efecto sobre la ETr. El
efecto positivo del crecimiento del cultivo algunas veces observado puede ser debido a otros factores, como a una
mejor aereación del suelo. La reducción en evaporación de la superficie del suelo se obtiene bajo condiciones de
una cobertura incompleta (menos del 60%) y/o humedecimiento de solo una área relativamente pequeña (menos de
30%). Esta última práctica en huertos y viñedos se logra irrigando cerca de los troncos, la reducción neta en la ET
estacional en general no es más del 5%.
Riego por Aspersión.
La transpiración por el cultivo puede reducirse durante el tiempo de aplicación, pero es compensada por el
incremento de la evaporación directa del agua de las hojas y la superficie del suelo. Los efectos combinados no
exceden la ETr predicha. El ahorro de agua en el caso de riego por aspersión bajo los árboles no es significativo.
La aspersión sobre la cobertura puede cambiar el microclima considerablemente pero es sin embargo, en un
intervalo muy corto de tiempo y poco efecto tiene sobre la ETr estacional excepto en el caso de aplicaciones diarias
con sistemas de pivote central.
Las pérdidas por evaporación por la aspersión son pequeñas y generalmente por abajo del 2%. Las pérdidas
debidas a la acción del viento pueden ser considerables a altas velocidades y pueden alcanzar 15% a una velocidad
de 5 m/s. Los vientos fuertes ocasionan un patrón de distribución muy pobre. El riego por aspersión normalmente
no se recomienda en lugares que tienen velocidades del viento mayores de 5 m/s.
Riego por Goteo.
Un sistema de riego por goteo bien operado permite la aplicación frecuente de pequeñas cantidades de agua,
pudiendo proveer una condición de baja tensión constante en la mayor parte de la zona radical. La alta eficiencia en
el uso del agua con este sistema, puede atribuirse al mejoramiento de la red de distribución y a la distribución del
agua dentro de la zona radical. La ETr no se afecta bajo condiciones de cobertura total, solo en el caso de cultivos
espaciados y huertos jóvenes, la ETr puede reducirse ya que la evaporación queda restringida al área húmeda. Para
huertos jóvenes con 30% de cobertura en suelos ligeros y en condiciones de alta demanda evaporativa requieren
riegos frecuentes y se ha observado una reducción en la ETr hasta del orden de 60%. Esta reducción, puede ser
considerablemente menor en suelos de textura media a pesada bajo condiciones de baja demanda evaporativa
donde la frecuencia de riego es mucho menor. Para cultivos establecidos a una separación corta, y bajo condiciones
de riego por goteo la ETr puede calcularse usando los métodos descritos en el manual de FAO (1977).
Riego Subsuperficial.
Con un sistema de riego subsuperficial dependiendo de la adecuación del abastecimiento de agua, a través del
movimiento vertical ascendente en la zona radical, la ET puede disminuirse ligeramente, excepto durante la etapa
inicial de desarrollo de algunos cultivos en que se requiere acortar el intervalo de riego ya que las raíces no
alcanzan un desarrollo suficiente.
PRACTICAS CULTURALES.
Fertilizantes.
El uso de fertilizantes, tiene poco efecto sobre la ETr, al menos que el crecimiento del cultivo fuera afectado
adversamente por un bajo nivel nutricional; entonces, la cobertura completa podría retardarse por causa de un nivel
nutricional deficiente.
El riego impone una mayor demanda de fertilizante; el suministro de fertilizante a los suelos en forma adecuada,
induce a la obtención de rendimientos más altos por unidad de m3 de agua aplicado, que con respecto a los suelos
pobres, suministrando el fertilizante a una profundidad adecuada en el perfil de suelo, este es absorbido
conjuntamente con el agua. El movimiento de los nutrientes solubles y su disponibilidad para los cultivos dependen
en gran parte del método y la frecuencia de riego.
Densidad de Población.
El efecto de la densidad de población sobre la ETr es similar al del porcentaje de cobertura, cuando la parte
superior del suelo es mantenida relativamente seca, la evaporación de la superficie del suelo se reduce
drásticamente y la ETr podría ser menor para cultivos sembrados con una baja densidad de población. Durante las
etapas iniciales de desarrollo de los cultivos sembrados a una densidad mayor, pueden requerir mayor cantidad de
agua, debido a que van cubriendo mas rápidamente la superficie del terreno; sin embargo en la agricultura bajo
riego, a este factor no se le ha considerado de importancia en términos del requerimiento total de agua.
Labranza.
La labranza tiene poco efecto sobre ETr, al menos que una cantidad significante de malas hierbas se eliminen. El
barbecho acelera la evaporación de la capa arable, un barbecho profundo induce a aumentar las pérdidas de agua
cuando el terreno esta desnudo o cuando la cobertura esta esparcida. Después de que la superficie del suelo se ha
secado, la evaporación a partir de la superficie seca puede ser menor que en el caso de suelos sin labrar. Otros
factores como el mullido y sellado de los surcos puede favorecer a la infiltración y se podría decir que en este caso
la labranza es favorable. Las labores de cultivo en cultivos sembrados en hileras pueden afectar negativamente,
debido a la poda de algunas raíces.
Cobertura con Estiércol Paja y Plásticos.
En la agricultura de riego el uso de coberturas de residuos orgánicos (estiércol o paja) para reducir ETr es usado
frecuentemente; sin embargo, estas prácticas tienen un efecto benéfico neto muy pequeño, excepto para otros
propósitos específicos, como la reducción de la erosión, prevención del sellamiento del suelo e incremento de la
velocidad de infiltración.
Los residuos pueden ser una desventaja donde los suelos son intermitentemente humedecidos, el agua absorbida
por la materia orgánica permanece más tiempo; por lo tanto, la evaporación se incrementa. Como una barrera para
evitar la evaporación es inefectiva. La temperatura baja de la cubierta del suelo y la alta capacidad de reflexión de
la materia orgánica son fácilmente contrarrestadas por la evaporación del agua de los residuos orgánicos que son
frecuentemente rehumedecidos.
Puede haber desventajas adicionales como el incremento de plagas y enfermedades, debido a las bajas temperaturas
del suelo y causar problemas en la distribución del agua cuando se usan métodos de riego superficiales. El
polietileno y quizás también el asfalto pueden ser efectivos en reducir ETr cuando se cubre más del 80% de la
superficie del suelo y el porcentaje de cobertura es menos del 50% del área total del cultivo. El control de las malas
hierbas puede ser una ventaja adicional al usar plásticos.
Barreras Rompevientos.
En condiciones de viento seco y caliente la colocación de barreras vegetales o artificiales reducen la Etr en un 5 %
en una distancia horizontal viento abajo igual a 25 veces su altura, incrementándose a 10 y hasta 30 % a una
distancia de 10 veces esta altura.
En la mayoría de los casos, arbustos y árboles se utilizan y debido a la transpiración de las barreras la ET total en el
área puede ser mayor.
Uso de Antitranspirantes.
El uso de antitranspirantes naturales o artificiales induce a variaciones de las propiedades del follaje, los
acondicionadores de suelo para reducir la ET continúan siendo de interés de muchos investigadores pero en la
actualidad en términos generales las investigaciones están a nivel experimental.
EVAPOTRANSPIRACION REAL DE LOS CULTIVOS
La evapotranspiración real es definida como la lámina de agua que es evapotranspirada por un cultivo creciendo en
una superficie externa saludablemente bajo un régimen de humedad y fertilidad en el suelo óptimo y que alcanza su
producción potencial en un medio ambiente dado.
Métodos directos
Existen diversos métodos para estimar la ETr: métodos directos y métodos indirectos.
Entre los métodos directos están los lisimétricos y los métodos que se basan en medir el cambio del contenido de
humedad del suelo durante el ciclo de cultivo.
Lisímetros
Los lisímetros son grandes depósitos llenos de suelo generalmente instalados en el campo para representar las
condiciones ambientales naturales y en que las condiciones del sistema agua-suelo-planta pueden regularse a
conveniencia y medirse con más precisión que en el perfil natural del suelo (Hillel, 1964). Los parámetros que
pueden estimarse en los lisímetros se indican en la ecuación 4.
± S = P + R - (ET + I + Ro)
Ecuación 4
Donde:
S = Cambio del contenido de humedad del suelo.
P = Precipitación.
R = Riego.
ET = Evapotranspiración.
I = Infiltración profunda o percolación.
Ro = Escurrimiento superficial.
Los lisímetros pueden clasificarse en dos grandes categorías:
Los lisímetros volumétricos y de pesada.
Los lisímetros volumétricos permiten estimar la evapotranspiración que ocurre en un período de tiempo
determinado restando el agua drenada de la total que entra y en los lisímetros de pesada se estiman los
componentes del balance hídrico incluyendo el drenaje y pueden ser determinados simultáneamente e
independientemente a intervalos de tiempo más cortos.
Dentro de los lisímetros volumétricos podemos citar los siguientes:
1. Lisímetros de drenaje sin capa freática.
2. Lisímetros de compensación con nivel freático constante.
3. Lisímetros de compensación con nivel freático sobre la superficie, y
4. Lisímetros con diferentes tipos especiales de drenaje.
En cuanto a los lisímetros de pesada se clasifican en:
1. Lisímetros con sistema mecánico de pesada.
2. Lisímetro con sistema electrónico de pesada.
3. Lisímetros hidráulicos.
4. Lisímetros de flotación.
Estos instrumentos son los más precisos cuando están bien diseñados, instalados y operados; sin embargo por su
costo, su utilización queda limitada a instituciones de investigación.
Determinación de la evapotranspiración en la parcela
Por lo que se refiere a la metodología de la estimación de la evapotranspiración real de los cultivos, basada en
hacer la medición de los cambios del contenido de humedad del suelo durante su estación de crecimiento, este
método asume que solo el proceso que remueve el agua del perfil del suelo es la absorción del agua por las raíces
de las plantas. Esta asumción desprecia las pérdidas por percolación abajo de la zona radical.
Aunque el método es aproximado cuando se muestrea durante el proceso de secado y con completa cobertura del
cultivo, es impreciso cuando se aplican riegos frecuentes, ya que las pérdidas por percolación son altas, o bien
existe un manto freático somero cercano al sistema radical.
Los cambios del contenido de humedad del suelo pueden ser estimados usando diferentes instrumentos como
tensiómetros, bloques de resistencia eléctrica, sonda de neutrones; pero el método más usado es hacer un muestreo
del perfil del suelo en forma periódica durante el ciclo del cultivo y determinar el contenido de humedad de las
muestras por el método gravimétrico.
Por ser el método que puede estar más al alcance de los técnicos en riego a continuación se describe.
Equipo requerido
 Botes de aluminio o recipientes de vidrio con capacidad de 100 g con tapadera.
 Balanza de torsión de 0.5 g de aproximación.
 Balanza digital de 0.1 g de aproximación.
 Barrenas de tirabuzón para profundidades menores de 90 cm o Veihmeyer para profundidades mayores de
90 cm.
 Barrenas de caja para el caso en que se vayan a muestrear suelos arenosos.

Estufa de ventilación (circulación de aire y tiro forzado) de temperatura controlable. (Las muestras se secan
hasta tener peso constante a una temperatura de 110°C).
Elección de la parcela.
Se elige una parcela de un tamaño de 8 ha, perteneciente a un buen agricultor y que tenga un suelo mas o menos
homogéneo (tener la misma estratificación). Para esto se requiere hacer un muestreo previo y determinar la textura,
densidad aparente, capacidad de campo y punto de marchitamiento permanente para cada estrato de 30 cm de
profundidad hasta donde se sabe que va a crecer la raíz (90 cm por lo menos).
Los muestreos se hacen en tres sitios, según se indica en la figura 2. Se toman muestras a cada 30 cm de
profundidad hasta cubrir el hábito radical del cultivo, ver cuadro 1. La muestra debe corresponder al tercio medio
de la capa muestreada y la cantidad de muestra se divide en dos porciones y se deposita en un bote o frasco
cerrándolo inmediatamente.
La frecuencia del muestreo es dos días consecutivos antes de cada riego y dos días después de cada riego
respectivamente.
Cuando existen varios lotes de observación el muestreo debe hacerse en el mismo orden para que cada parcela sea
muestreada a la misma hora.
Envase y transporte de las muestras.
Los recipientes (botes o botellas) se deben numerar y pesar cada uno. El transporte no debe hacerse en recipientes
sueltos sino en cajas apropiadas de madera; de esta manera se facilita ordenarlas y se evita quebrarlas o abollarlas.
Sobre la tapa de la caja se recomienda colocar un costal húmedo durante el transporte para protegerlas de los rayos
solares.
Determinación del contenido de humedad del suelo, Ps.
1. Obtener el peso total, Ptsh (peso del suelo húmedo + peso del recipiente).
2. Secar a 110oC hasta peso constante (generalmente el proceso de secado tarda 24 h).
3. Obtener el peso total, Ptss (peso del suelo seco + peso del recipiente).
4. Descontar el peso del recipiente (Pb).
Obtención del Ps.
Psh - Pss
Ps = ------------- * 100
Ecuación 5
Pss
Donde:
Psh = Ptsh - Pb
Pss = Ptss - Pb
Registro de los datos.
Los datos obtenidos se grafican para facilitar su interpretación según se muestra en la figura 3. La graficación se
debe hacer el mismo día que se obtienen los datos para detectar errores.
Los promedios del Ps de cada capa de suelo se deben graficar por separado.
Los Ps multiplicados por la densidad aparente del estrato correspondiente y por su profundidad se obtiene el
contenido de humedad expresado en lámina (cm) y la suma de las láminas de cada capa corresponderá al contenido
de humedad en el perfil estudiado.
La diferencia entre los contenidos de humedad en el perfil entre dos fechas de muestreo consecutivas estiman el
consumo de agua, por lo tanto de acuerdo con la figura 3, el consumo total de agua durante el período estudiado
será:
Consumo total de agua = Pstc1 + Pstc2 + Pstc3 + Pstc4 +...+ Pstci
Ecuación 6
Métodos indirectos para estimar la evapotranspiración real de los cultivos.
Los costos y el tiempo que se requiere para estimar la evapotranspiración de los cultivos por los métodos directos,
ha originado que se propongan una gran cantidad de métodos indirectos para estimar la evapotranspiración
potencial (ETp) o la evapotranspiración de referencia ETo para cada lugar específico, para tener una base para el
cálculo de la evapotranspiración real (ETr) de los cultivos. Estos métodos se pueden clasificar en métodos
empíricos, métodos que se basan en el balance de energía, métodos aerodinámicos y métodos mixtos, siendo estos
últimos los que por considerar el balance de energía y los factores aerodinámicos pueden estimar la
evapotranspiración potencial con mas precisión en intervalos de tiempo cortos. Sin embargo, por la gran cantidad
de información meteorológica que requieren su uso queda limitado a instituciones de enseñanza e investigación.
En nuestro país los métodos empíricos son los más usados, en virtud de que en la mayoría de las estaciones
climatológicas sólo cuentan con datos de temperatura, precipitación, evaporación del tanque tipo "A" y
eventualmente con datos de humedad relativa y nubosidad. Otro problema es la ubicación de las estaciones
climatológicas en la zona, las cuales no siempre son representativas de las condiciones donde los cultivos crecen.
Los métodos empíricos frecuentemente se aplican en condiciones climáticas y agronómicas muy diferentes a las de
donde originalmente fueron desarrolladas. La verificación de estos métodos para cada lugar puede ser tardada y
costosa pero sin embargo es necesario visualizar este tipo de estudios a largo plazo.
Partiendo del concepto de que la evapotranspiración real de un cultivo puede obtenerse según la ecuación:
ETr = Ks•Kc•ETo
Ecuación 7
Donde:
Ks = Coeficiente de disponibilidad de agua del suelo.
Kc = Coeficiente de desarrollo del cultivo.
ETo= Evapotranspiración de un cultivo de referencia.
A continuación se indica como se estima cada uno de los parámetros de la ecuación.
Coeficiente de disponibilidad de agua del suelo, (Ks).
Existen varias opiniones referentes a la dinámica del Ks en el rango en que las plantas crecen, por ejemplo,
Veihmeyer y Hendrikson (1950), consideran que el factor de disponibilidad de agua en el suelo se mantiene
constante con un valor de 1 en el rango de humedad aprovechable por las plantas (capacidad de campo 0.3
atmósferas y punto de marchitamiento permanente 15 atmósferas) bajo las siguientes condiciones.
1. Plantas con un sistema radical bien establecido que tienen la cualidad de aprovechar el agua de los estratos
inferiores del suelo y que pueden tener diferentes propiedades físicas.
2. El Ks se mantiene alrededor de 1 cuando se presenta una tasa de evapotranspiración baja y el suelo es capaz
de reabastecer de agua a la planta según la demanda evapotranspirativa.
3. Para mantener un Ks alrededor de 1 en suelos de textura gruesa donde la humedad aprovechable es liberada
a altos potenciales del agua del suelo, es decir, suelos que poseen una conductividad hidráulica alta en la
zona radical requerirán riegos frecuentes.
Otros puntos de vista que consideran que el Ks decrece en forma curvilínea a medida que el suelo pierde agua en el
rango de humedad aprovechable han sido propuestos por Hanson (1975), Denmead y Shaw (1960), Norero (1976),
Palacios y Marinato (1978) entre otros, quienes indican que este tipo de relación es de esperarse cuando la
humedad del suelo es insuficiente para satisfacer la demanda evapotranspirativa. Algunas asumciones que soportan
esta dinámica son las siguientes:
1. Plantas cuyo sistema radical es limitado.
2. Condiciones climáticas en que la demanda evapotranspirativa es alta.
3. Suelos de textura media y fina donde la mayor cantidad de agua es liberada a más bajos potenciales del
agua en el suelo.
En conclusión, un análisis de estos dos puntos de vista no se contraponen si se considera la dinámica del potencial
del agua en el suelo en el rango de humedad aprovechable por las plantas, el cual depende de las características
hidrodinámicas del suelo para liberar el agua retenida según sea la demanda evapotranspirativa, las características
genéticas de las plantas que le permiten a su sistema radical explorar un determinado volumen de suelo el cual
puede ser limitado por diferentes factores externos, por ejemplo compactación, altos niveles freáticos, pH adverso
de la solución del suelo, deficiencias nutricionales, presencia de iones tóxicos, presencia de nemátodos en el suelo,
etc.
Una ecuación para estimar el Ks desarrollada en el Centro de Hidrociencias del Colegio de Postgraduados, es la
propuesta por Palacios y Marinato (1978), quienes modificaron una propuesta por Norero (1974).
Ks = 1 / (1+Ev / S (1-H/HA)
Ecuación 8
Donde:
Ev = Evaporación del tanque tipo "A" en mm/día
S = Factor que engloba las características hidrodinámicas del suelo recomendándose los siguientes valores: Para
Texturas gruesas S=10, para texturas medias S=30 y para texturas finas S=60.
H =Es el contenido de humedad actual expresado en porcentaje.
HA= Es el contenido de humedad aprovechable total del suelo, expresado en porcentaje.
En la figura 4 se ilustra la dinámica del Ks para diferentes valores de evapotranspiración para el caso del trigo.
El Ks puede determinarse experimentalmente en cada caso particular, estableciendo un experimento del cultivo de
interés y someterlo a diferentes niveles de humedad y medir la evapotranspiración real en cada caso y
posteriormente comparar esta evapotranspiración con la evapotranspiración del tratamiento que presentó la máxima
evapotranspiración (ETm) y calcular la relación
Ks = ETr/ETm.
En virtud de que los mejores rendimientos en los cultivos comerciales se obtienen cuando se manejan los niveles
de humedad en el suelo óptimos para cada caso, se asume que bajo éstas circunstancias el Ks = 1. En el cuadro 2 se
presentan los niveles de humedad del suelo expresados en tensión, correspondientes a la tolerancia de diferentes
cultivos para mantener su evapotranspiración a un nivel tal que induzca a obtener los rendimientos máximos.
Partiendo de la premisa que el Ks para la mayoría de los cultivos debe ser cercano a la unidad la ecuación 7 se
reduce a:
ETr = Kc • ETo
Ecuación 9
Metodologías para calcular el Kc.
Existen varios métodos para calcular el Kc:
1. Método de Grassi y Christiansen. En la época de los años cincuentas, Grassi y Christiansen publicaron los
coeficientes globales de uso consumtivo KG para diferentes cultivos, ver cuadro 3. A partir de estos
coeficientes se obtienen los coeficientes periódicos de uso consumtivo en función del ciclo vegetativo de
cada cultivo, ver cuadro 4. Estos coeficientes se usan para estimar el uso consumtivo según la ecuación de
Blaney y Criddle (1950), la cual se verá posteriormente.
2. Método Racional. El método anterior fué modificado por Hansen y en lugar de tener una curva del Kc para
cada cultivo, conjugando curvas de muchos cultivos y de varios lugares del mundo, obtuvo una curva
promedio para todos los cultivos, en la cual se señalan los tramos de ésta curva que corresponden a cada
uno de ellos, por ésta razón el método también se llama de la "curva única". Esto se ha hecho considerando
básicamente que casi todas las plantas cultivadas presentan etapas fenológicas de crecimiento como son:
germinación, emergencia, vegetativa, floración, fructificación y maduración con subetapas de fruto fresco,
fruto maduro y fruto seco. Ver figura 5. Este método es el que más se ha usado en los Distritos de Riego,
porque no se tienen las curvas de los Kc para todos los cultivos.
3. Coeficientes de desarrollo de Cultivo obtenidos experimentalmente. En el Centro de Hidrociencias del
Colegio de Postgraduados se han obtenido valores del Kc experimentalmente a partir de la relación entre la
evapotranspiración medida en un lisímetro de pesada y la evaporación del tanque tipo "A".
Kc = ETr/Ev
Ecuación 10
Donde:
ETr = Evapotranspiración del cultivo medida en el lisímetro creciendo con un régimen de humedad sin
restricciones de humedad en el suelo durante todo el ciclo de desarrollo del cultivo.
Ev = Evaporación del tanque tipo "A".
Norero (1976), Palacios y Marinato (1978), propusieron que el Kc esta relacionado con el desarrollo del
cultivo expresado en porcentaje del ciclo total y con el índice de área foliar medio, pudiendo expresarse de
acuerdo con la siguiente ecuación:
ETri/Evi = Kci = K + F(DVi2-DVi3)
Ecuación 11
Donde K es el intercepto de la curva en el eje de las ordenadas y que corresponde a la relación de la
evaporación del agua del suelo cuando la planta está en la etapa de germinación, F es el índice de área foliar
medio del cultivo y DV es la relación entre el número de días acumulados desde la siembra hasta el día i
entre la duración total del ciclo del cultivo.
En el cuadro 5 se presentan algunos valores de K y F reportados por Palacios (1986), para el calculo del Kc.
El mismo autor indica que para cultivos perennes el Kc se distribuye en forma simétrica ajustándose a un
modelo parabólico cuadrático, adicionalmente indica que para obtener el Kc promedio para un ciclo
agrícola se debe integrar la ecuación anterior, obteniéndose de ésta manera los KG que son muy
aproximados a los coeficientes globales propuestos por Grassi y Christiansen.
Cuadro 5.Valores de los Coeficientes K y F que se han obtenido para la ecuación.
Cultivo
K
F
0.25
4.8
Algodón
Cártamo
Fríjol de guía
Fríjol de mata
Maíz
Soya
Sorgo
Trigo
0.25
0.49
0.40
0.40
0.40
0.35
0.36
5.3
7.1
4.1
4.2
4.0
4.2
6.8
4. Cálculo de los Kc de acuerdo con la FAO. Esta metodología considera que los valores del Kc que
relacionan la evapotranspiración de un cultivo creciendo libre de enfermedades en una superficie extensa ,
bajo condiciones óptimas de contenido de agua en el suelo y fertilidad y alcanzando su producción
potencial en un medio ambiente dado.
Los procedimientos para la selección de los Kc propuestos por la FAO ver Cuadros del 1 al 10 del apéndice, toman
en consideración las características del cultivo, tiempo de plantación o siembra, etapas de desarrollo del cultivo y
las condiciones climáticas generales.
Las variaciones amplias de los Kc’s entre los grupos de cultivos se deben en gran parte a la diferencia a la
resistencia a la transpiración de diferentes plantas como por ejemplo el cierre estomático durante el día en el caso
de la piña y hojas cerosas como en el caso de los cítricos. También diferencias de las plantas en altura, rugosidad,
reflexión y cobertura producen variaciones en su ETr. Para condiciones de alta demanda evapotranspirativa, por
ejemplo en lugares con vientos fuertes calientes y secos, los valores de la evapotranspiración de referencia ETo (se
discutirá mas adelante), puede llegar a ser de 12 a 14 mm/día y los valores de la ETr pueden alcanzar hasta valores
de 15 a 17 mm/día en estas mismas condiciones, particularmente esto ocurre en campos pequeños, en zonas áridas
las cuales son afectadas por vientos fuertes y secos.
En el cuadro 6 se presentan las magnitudes de la ETr de diferentes cultivos.
Factores que afectan el Kc
Existen otros factores que afectan los valores del Kc y dependen principalmente del las características del cultivo,
fecha de siembra, tasa de desarrollo del cultivo, longitud de la estación de crecimiento y condiciones climáticas.
Particularmente después de la siembra y durante la etapa temprana de crecimiento, la frecuencia del riego o la
lluvia es importante.
La fecha de siembra o plantación afectará la longitud de la estación de crecimiento, la tasa de desarrollo del cultivo
hasta la cobertura completa y su arribo a la madurez.
Las condiciones climáticas generales, especialmente la velocidad del viento y la humedad, tienen que ser
consideradas.
Comparado una cobertura lisa como la que presenta un pasto con una superficie rugosa como la que presenta el
maíz, la velocidad del viento afecta la tasa de transpiración de los cultivos más altos debido a la turbulencia del aire
encima de la superficie rugosa. Esto es más pronunciado en climas secos que en húmedos y los valores del Kc para
cultivos de cobertura rugosa son por lo tanto mayores en climas áridos.
Cuadro 6. Rango aproximado de ETr en mm
Cultivo
ETr estacional mm
Alfalfa
600 - 1500
Aguacate
650 - 1000
Plátano
700 - 1700
Fríjol
250 - 500
Cacao
800 - 1200
Café
800 - 1200
Algodón
550 - 950
Palma datilera
900 - 1300
Frutales de hoja caduca
700 - 1050
Lino
450 - 900
Granos pequeños
300 - 450
Toronja
650 - 1000
Maíz
400 - 750
Oleaginosas
300 - 600
Cebolla
350 - 600
Naranjos
600 - 950
Papa
350 - 625
Arroz
500 - 950
Sisal
550 - 800
Sorgo
300 - 650
Soya
450 - 825
Betabel
450 - 850
Caña de Azúcar
1000 - 1500
Papa dulce
400 - 675
Tabaco
300 - 500
Tomate
300 - 600
Vegetales en general
250 - 500
Viñedos
450 - 900
Nogales
700 - 1000
La ETr como sabemos es la suma de la transpiración del cultivo y la evaporación a partir de la superficie del suelo.
Cuando se ha alcanzado la cobertura completa, la evaporación es despreciable; pero justo enseguida de la siembra
y durante el período inicial de crecimiento, la evaporación de la superficie del suelo puede ser considerable,
particularmente cuando la superficie del suelo está húmeda, la mayor parte del tiempo debido al riego o la lluvia.
La transpiración y la evaporación son gobernadas por diferentes procesos físicos; sin embargo, ya que en el inicio
de la estación de crecimiento la evaporación del suelo (Es) forma parte de ETr y por simplicidad el coeficiente que
relaciona ETo y Es queda incluido dentro del Kc, por lo que uno tiene que ser cuidadoso al seleccionarlo. El valor
del Kc depende grandemente del nivel de ETo y de la frecuencia con que el suelo se humedece ya sea por riego o
lluvia. Sin embargo, debemos admitir que durante esta etapa la metodología no considera diferentes tipos de suelo
por lo que la precisión del Kc puede ser menor.
Valores de Kc recomendados.
Para los cultivos anuales y vegetales (verduras) la estación de crecimiento se divide en cuatro etapas. Los Kc
dados, presentados en los cuadros del 1 al 10 del apéndice, corresponden a diferentes etapas de crecimiento y
condiciones climáticas.
Se recomienda colectar información respecto a la estación de crecimiento y tasa de crecimiento de los cultivos bajo
riego de la zona de estudio.
Las cuatro etapas de desarrollo del cultivo se describen como sigue:
1. Etapa inicial. Comprende desde la siembra hasta que el cultivo alcanza el 10 % de cobertura del terreno.
2. Etapa de desarrollo vegetativo. Comprende desde que el cultivo alcanza el 10 % de cobertura hasta que el
cultivo alcanza la cobertura total efectiva que corresponde a un 70-80 % de cobertura (por cobertura total
efectiva se entiende cuando el Kc se aproxima al máximo).
3. Etapa intermedia. Está comprendida desde que el cultivo alcanza la cobertura total efectiva hasta que se
inicia la madurez, la cual es detectada por la decoloración de las hojas (fríjol) ó la caída de las hojas
(algodón).
4. Etapa final. Comprende el período desde el final de la etapa intermedia hasta la madurez completa o
cosecha.
Para obtener los Kc para las diferentes etapas consulte el cuadro 2 del anexo siguiendo los siguientes pasos:
1. Establezca la fecha de siembra o cosecha a partir de información local o prácticas en climas similares.
2. Determine el total de la estación de crecimiento y la longitud de cada una de las etapas a partir de la
información local o consulte el cuadro 2 del anexo.
3. Etapa inicial. Prediga la frecuencia de riego o lluvia para un determinado valor de ETo y obtenga el valor
del Kc según la figura 1 del apéndice y dibuje el valor del Kc como se indica en la figura 2 del apéndice.
4. Etapa intermedia. Para un clima dado (humedad y velocidad del viento) seleccione el valor del Kc del
cuadro 1 del apéndice y grafique el valor seleccionado, posteriormente trace una línea horizontal pasándola
por ese punto.
5. Etapa final. Para cuando se alcanza la madurez completa (o cosecha dentro de unos cuantos días),
seleccione el valor del Kc para las condiciones climáticas (humedad y velocidad del viento) en el mismo
cuadro 1 y grafique el valor al final de la estación o para cuando se alcanza la madurez completa. Asuma
una línea recta entre los valores de Kc correspondientes al final de la etapa intermedia y el final de la
estación de crecimiento.
6. Etapa de desarrollo. Asuma una línea recta entre el valor del Kc del final de la etapa inicial y el inicio de la
etapa intermedia.
Para períodos de 10 a 30 días, los valores del Kc pueden obtenerse de la gráfica preparada. Una gráfica suavizada
debe dibujarse como se indica en la figura 2 del apéndice. Esto puede tener efecto en términos de la previsión.
MÉTODOS PARA ESTIMAR LA EVAPOTRANSPIRACION DE LOS CULTIVOS
Método de Blaney y Criddle.
Por ser uno de los métodos que más se han usado en los distritos de Riego, a continuación se describe:
Harry F. Blaney y Waine D. Criddle propusieron una fórmula en el oeste de los EUA, en la cual se emplean la
temperatura media mensual, el fotoperíodo diario y un factor del cultivo con lo cual se puede estimar el uso
consuntivo.
La expresión general es la siguiente:
UC = KG • F
Ecuación 12
Donde:
UC = Uso consuntivo en cm.
KG = Coeficiente global, que depende del tipo de cultivo.
F = Es un factor que toma en consideración el fotoperíodo y la temperatura media mensual durante la estación de
crecimiento del cultivo.
F = ?f
Donde:
f = p (T + 17.8/21.8)
Ecuación 13
Donde:
T = Temperatura media mensual en °C.
p = Porcentaje de horas luz del mes con respecto al total anual.
El valor del KG para el cultivo en estudio se consulta en el cuadro 3.
El valor de p se consulta en el cuadro 7, teniendo como argumento la latitud del lugar.
El valor de T se consulta en las normales climatológicas correspondiente a la estación climatológica de la región
bajo estudio.
Los valores de (T + 17.8/21.8) se pueden leer en el cuadro 8 entrando con el argumento de la temperatura media
mensual.
Coeficiente de corrección por temperatura Kt.
En virtud de que esta fórmula daba valores muy elevados, por haber sido deducida en una región desértica, Phelan
introdujo una corrección por temperatura Kt que se calcula como sigue:
Kt = 0.03114•T + 0.2396
Ecuación 14
Donde:
T = Temperatura media mensual en °C.
Por otro lado considerando que la expresión general de éste método sólo permite obtener valores de uso consuntivo
en períodos no menores de 30 días y en virtud de que KG varía en función del desarrollo del cultivo, se han
obtenido las curvas de variación de KG en función de los coeficientes periódicos del desarrollo del cultivo que
permiten obtener los valores del uso consuntivo en el período que se desee, por lo que el factor Kg se transforma en
Kc y por lo tanto la expresión de la ecuación de Blaney y Criddle queda como sigue:
UC = Kc • Kt • F
Ecuación 15
Secuencia de cálculo para determinar el uso consuntivo con la fórmula de Blaney y Criddle.
1. Se elige el valor del KG según del cultivo de que se trate, el valor del KG se lee en el cuadro 3.
2. La temperatura media mensual se toma de la estación climatológica representativa del área de estudio.
3. Se calcula el valor las f's para cada mes según la ecuación 13, el valor de p se toma del cuadro 7 teniendo
como argumento la latitud del lugar.
4. Se calcula la corrección por temperatura para cada uno de los valores de f según la ecuación 14.
5. Se hace la corrección de las f's multiplicando el valor del Kt correspondiente a cada mes por el respectivo
valor de f.
6. Según sea el período de crecimiento del cultivo bajo estudio, se calcula la F = _f para dicho período,
considerando las f's corregidas en el cálculo.
7. Se calcula el Kc del cultivo para cada mes utilizando la curva única o los coeficientes periódicos para el
correspondiente valor del KG
8. Se calcula el uso consumtivo sin corregir (UC') sumando los productos Kc•f de cada mes.
9. Se verifica si al dividir el UC' entre la _f es igual al KG considerado.
10. Si el valor del KG' calculado en el inciso 9 no es igual al del valor tomado de la tabla, se calcula un factor
de corrección del uso consumtivo (C) según la siguiente relación C = KG/KG'. La corrección se hace
multiplicando el valor de c por el valor del UC para cada mes. Al sumar nuevamente los UC corregidos al
hacer nuevamente la verificación del KG, este debe ser igual al del valor de tablas.
Ver ejemplo en el apéndice 2.
Método de Thornthwaite.
Thornthwaite (1948) correlacionó temperaturas medias mensuales con valores de evapotranspiración determinada
en estudios de balance hidrológico obteniendo la expresión.
ETp = 1.6 (10 • T / I) a
Ecuación 16
Donde ETp es la evapotranspiración potencial no ajustada en cm por mes (para meses de 30 días de 12 horas luz),
T es la temperatura media mensual en °C, a es una constante que depende del lugar y que es una función del índice
de eficiencia anual de temperatura (I) cuyo valor es:
a = 6.75 x 10-7(I) 3 - 7.71 x 10-5(I) 2 + 0.017925(I) + 0.49239
Ecuación 17
I es el índice de eficiencia anual de temperatura y es igual a la sumatoria de "i" para todos los meses del año, donde
i es la eficiencia de temperatura la cual se obtiene a partir de la relación:
i = (T / 5) 1.514
Ecuación 18
Torres (1984) menciona que cuando la temperatura media de un mes es superior a 26 °C el valor de
evapotranspiración se obtiene directamente del cuadro 9.
La ETp no ajustada se corrige por la duración del día en horas y los días del mes mediante un factor de corrección
Fc obtenido del cuadro 10. Para obtener la ETa ajustada, Thornthwaite aplica el ajuste para la duración del día por
estación y latitud, donde
ETa = ETp • Fc
Ecuación 19
Ver ejemplo de cálculo en el apéndice 2.