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EVAPOTRANSPIRACIÓN Y
REQUERIMIENTOS DE RIEGO
DE LOS CULTIVOS
Waldo Ojeda
Acapulco, Gro a 20 de noviembre de 2009
WOB-1
Conceptos básicos
• Evaporación (Ev): Proceso de movimiento de agua en forma
de vapor de agua de la superficie del suelo, agua u hoja a la
atmósfera
• Transpiración (Tr): Proceso de movimiento de agua en
forma de vapor de agua de los estomas de la planta a la
atmósfera
ET=Ev+Tr
• Evapotranspiración (ET): Suma de los componentes de
evaporación y transpiración.
• Uso consuntivo (Uc): Suma de la ET y el agua retenida en
los tejidos vegetales. Como el agua almacenada en la
planta es pequeña comparada a la liberada como ET, se
asume que ambas son iguales (ET=Uc).
WOB-2
Transpiración vs Evaporación
Variación en un día
Variación en el ciclo
WOB-3
Forma de expresar la
evapotranspiración
• Usualmente se expresa en unidades de lámina
de agua por unidad de tiempo, por ejemplo:
mm/día, mm/semana, cm/mes, cm/etapa, o
cm/ciclo
• Para árboles frutales es mas común expresarla
volumen por unidad de tiempo por árbol, en la
forma de litros/día, litros/semana, litros/mes,
litros/etapa, o m3/ciclo
• Bajo condiciones de invernadero es común
expresarla como litros/día por planta o como
litros/día por m2.
WOB-4
Importancia de la transpiración
• La transpiración de agua por las plantas
tiene varios efectos positivos
– Permite refrescar a la planta
– Permite un intercambio gaseoso de la planta
con la atmósfera, entra CO2 y se libera vapor
de agua a través de los estomas
– A mayor transpiración, mayor es la
asimilación de materia seca. Los cultivos
requieren del orden de 100-1000 gr de agua
para acumular un gramo de materia seca.
WOB-5
Variación de la ET
• Varía con la especie. El maíz tiene una mayor
ET que por ejemplo el sorgo.
• Varía con la etapa. A mayor superficie foliar
mayor es la ET.
• Varía con las condiciones ambientales de
humedad, temperatura, viento y radiación solar.
• Varía con las condiciones de humedad del suelo
• Varía con las propiedades del suelo para
almacenar y transmitir agua.
• Varía con el método de riego
WOB-6
Curva de la ET del maíz
WOB-7
Estimación de la ET
• Estimar la evapotranspiración de un
cultivo es complejo por la cantidad de
factores que intervienen en el proceso de
evaporación del agua a través de una
superficie.
WOB-8
Divide y vencerás
• Para facilitar la estimación la ET se
separan los efectos de la planta, suelo, y
clima. Por lo que es necesario presentar
nuevos conceptos usados en el cálculo de
la ET con fines de estimar los
requerimientos de riego de los cultivos.
WOB-9
Mas conceptos
• Evapotranspiración real de un cultivo
(ETr): Es la ET observada en campo.
• Evapotranspiración potencial de un cultivo
(ETc): Es el valor máximo de ET de cultivo
bajo condiciones optimas de agua, manejo
y sanidad. ETr<<ETc
Para estimar la ET real de un cultivo
primeramente se estima la ET potencial
WOB-10
Evapotranspiración potencial
del cultivo (ET
(ETc)
• Para estimar la evapotranspiración potencial de
un cultivo, se separan en dos términos:
ETc= f(clima) x f(cultivo)
• El factor cultivo se conoce como coeficiente de
cultivo (Kc)
• El factor clima se conoce como
evapotranspiración de referencia (ETo)
• La forma de la ETc es ahora
ETc= Kc x ETo
WOB-11
Evapotranspiración
de referencia (ET
(ETo)
• La ETo se refiere a la ET de un cultivo de
referencia, esto es, un cultivo que
permanece casi constante durante su ciclo
como el pasto o la alfalfa (cultivos
perennes).
• Estimar la ETo requiere conocer las
condiciones ambientales de un lugar.
• Existen varias formas de estimar la ETo de
un lugar.
WOB-12
Medición directa de la ETo
Los lisímetros proporcionan una medición directa
de la ETo si se usa el cultivo de referencia. Pero
también pueden medir directamente la ETc o la
ETr, dependiendo de las condiciones del cultivo.
WOB-13
Estaciones especializadas
Correlación Turbulenta
WOB-14
Tipo Bowen
Estimación de la ETo
usando tanques evaporímetros
ETo=Kt ∆L
• Los tanques evaporímetros pueden ser
usados para estimar la ETo una vez
calibrados, midiendo el cambio diario
(∆L) en el nivel del agua y
multiplicándolo por un coeficiente del
WOB-15
tanque
(Kt).
(K
Estimación de la ETo
usando estaciones meteorológicas
• Se han desarrollado un sinnúmero de
ecuaciones para estimar la ET por medio de uno
o más valores de variables meteorológicas,
principalmente HR, Ta, Vv, Rs.
• A mayor cantidad de variables monitoreadas y
mayor frecuencia de monitoreo, mayor es la
precisión en la estimación de la ETo.
WOB-16
Principales variables
meteorológicas
WOB-17
Ecuación de PenmanPenman-Montieth
(PM)
La ecuación de PM es una de las ecuaciones mas robustas para
estimas la ETo a intervalos cortos de monitoreo, 1min, 15 min,
60 min.
∆(Rn − g ) γ * Mw (e s − e d )
ETo =
+
λ(∆ + γ *) RKrv (∆ + γ *)
Donde
ETo
= Evapotranspiración de referencia (kg m-2s-1 o mm s-1
Rn
= Radiación neta (Kw m-2)
G
= Flujo térmico del suelo (Kw m-2)
Mw
= Masa molecular del agua (0.018 kg mol-1)
R
= Constante universal de los gases (8.3x10 -3 KJ mol-1 K-1)
K
= Temperatura, Kelvin (273°K)
λ
= Calor latente de vaporización de agua (2450 KJ kg-1)
rv
= Resistencia al flujo de vapor de la cubierta vegetal (s m-1)
∆
= Pendiente de la función de presión (Pa °C -1)
γ WOB-18 = Constante sicrométrica aparente (Pa °C -1)
Cálculos requeridos
• Usar la ecuación de PM requiere realizar una
gran cantidad de cálculos, afortunadamente
existen una serie de programas de computo o
hojas de calculo que facilitan esta tarea.
• La mayoría de las compañías manufacturadoras
de estaciones meteorológicas incluyen en el
programa registro de las variables una
estimación automática de la ETo, aunque con
variantes en la ecuación de PM.
WOB-19
Evapotranspiración de
referencia (5 años)
El Carrizo, Sinaloa
Fuente: Ojeda, 2004
WOB-20
Coeficiente de cultivo (Kc)
• Diversos experimentos que han estimado
tanto la ETc como la ETo, ha permitido
estimar la variación diaria del coeficiente
de cultivo como:
Kc=ETc/ETo
• Los valores de Kc son generalmente en el
rango de 0.2-1, aunque pueden ser
mayores que 1 o cercanos a cero.
WOB-21
Variación estacional del Kc
WOB-22
Modelo de ajuste lineal
WOB-23
Valores de Kc para Mochis
Fase
Inicial
Duración
(días)
Kcb
30
Duración
(días)
Kcb
Duración
(días)
Kcb
Duración
(días)
Kcb
0.26
20
0.3
20
0.3
15
0.26
Desarrollo Intermedia Maduración
Algodón
65
70
75
Maíz
70
1
0.5
40
50
Sorgo
30
1.1
0.5
25
20
Trigo
40
1
0.55
35
40
1.1
0.45
-
Fuente: Ojeda y Sifuentes, 2000
WOB-24
Kc para cultivos perennes
Vid
Cítricos
Frutales de hoja
caduca
Frutales de hoja
perenne
0.48
0.20
0.65
0.20
0.60
0.75
0.60
0.23
0.67
0.25
0.75
0.50
0.85
0.75
0.30
0.69
0.35
0.85
4
0.60
1.00
0.85
0.50
0.70
0.65
1.00
5
0.77
1.10
0.87
0.70
0.71
0.85
1.10
6
0.90
1.13
0.90
0.80
0.72
0.95
1.12
7
0.98
1.12
0.90
0.80
0.72
0.98
1.12
8
1.02
1.08
0.87
0.75
0.71
0.85
1.05
9
1.02
1.00
0.85
0.67
0.70
0.50
1.00
10
0.98
0.90
0.80
0.50
0.68
0.30
0.85
11
0.90
0.80
0.65
0.35
0.67
0.20
0.75
12
0.78
0.65
0.60
0.25
0.65
0.20
0.60
Mes
Caña
1
0.30
0.65
2
0.35
3
WOB-25
Alfalfa Pasto
Pasos para estimar la
evapotranspiración real
WOB-26
Efecto del contenido
de humedad del suelo
ETr= KeETc = KcETo
• Una vez que se ha estimado la
evapotranspiración potencial del cultivo, se
ajusta por un factor de estrés calculado en
función la humedad disponible en el suelo
usando la siguiente relación:
ln(HA + 1)
Ke =
ln(101)
• Donde HA es la humedad aprovechable
presente en el suelo, si el suelo se encuentra a
capacidad de campo el valor de HA es de 100%,
si esta a PMP la HA es de 0%.
WOB-27
Variación de las ET´
ET´s
WOB-28
REQUERIMIENTOS DE RIEGO
WOB-29
BALANCE DE HUMEDAD
ET
Lluvia
Escurrimiento
Riego
Escurrimiento
Ess
Ese
Esss
Esse
Zona de raices
Percolación
WOB-30
Ascenso capilar
Ecuación de balance del riego
∆θ= Entradas - Salidas
Donde
Entradas= R + Pe +Ac
Salidas=ET + D
∆θ= Cambio en el almacenamiento de humedad
R=Riego
Pe=Lluvia
Ac=Ascenso capilar
D=Percolación profunda
WOB-31
Requerimientos de riego (RR)
En forma simplificada los requerimientos de
riego se calculan con la siguiente
ecuación:
RR=ETr-Pe
WOB-32
PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe)
Pe=0 para P≤16.7 mm
Pe =0.6P-10
Para 16.7<P<70 mm
Pe = 0.8P-24
Para P≥70 mm
Pe= Precipitación efectiva (mm)
P= Precipitación obervada(mm)
WOB-33
RRD (mm/día)
Requerimientos de riego diario
12
6
A
0
WOB-34
Ya estamos listos
para calcular la lamina de riego?
• Hasta ahora se ha calculado la lamina de agua
que se tiene que aplicar a una parcela
asumiendo que toda el agua se queda en la
zona de raíces. ¡Lo cual no es cierto! El
requerimiento de riego calculado se conoce
como lámina neta.
• Dependiendo del sistema de riego, se tiene que
aplicar un sobreriego de acuerdo a su eficiencia.
• La lamina calculada de acuerdo a la eficiencia
del sistema de riego se conoce como lamina
bruta.
WOB-35
Rangos de eficiencias
de riego de los sistemas
WOB-36
Método
Rango
Surcos
55-80
Melgas
63-87
Goteros
74-93
Cintas goteo
85-95
Pivote
80-87
Ahora si…
Si se quiere aplicar una lámina neta de 10
mm por un sistema de riego por goteo con
una eficiencia del 85%, la lamina bruta que
se requiere aplicar es de:
10 / 0.85 = 11.8 mm
WOB-37
Lamina bruta x Sistema
RR
dia
1
2
3
4
5
6
mm
4
4
2
2
4
2
Goteo Goteo Pivote
diario 2 dias
4.7
4.7
9.4
2.4
2.4
4.7
4.7
2.4
7.1
21.2
Ea=85%
WOB-38
Dr. Waldo Ojeda
[email protected]
(777) 329-36-00 ext 445.
GRACIAS…..
WOB-39