Uso eficiente del agua de riego: Buenas prácticas

GOBIERNO DE CHILE
MINSTERIO DE AGRICULTURA
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES
AGROPECUARIAS
CENTRO REGIONAL DE INVESTIGACIÓN
INIA - RAYENTUÉ
Uso eficiente del agua de riego
Buenas prácticas agrícolas para
mejorar la eficiencia del riego
Alejandro Antúnez B.
Ingeniero Agrónomo Ph.D.
Métodos de programación de riegos
Responde a dos preguntas básicas:
• Cuándo se debe regar: Período de riego
• Con qué cantidad de agua : Volumen de
riego
– Regar cómo y cuándo se debe
Métodos de programación de riegos
– Estado hídrico del suelo
– Estado hídrico de la planta
– Balance hídrico Suelo-Planta-Atmósfera
Métodos basados en el estado hídrico del
suelo
– Secado a 105º C
– Tacto
– Tensiómetro
– Bloques de yeso
– TDR, FDR
– Aspersor neutrones
Tacto usando barreno
Inspección visual y de tacto de muestras de suelo obtenidas
de la zona de las raíces.
Muestras de suelo a
diferentes profundidades y
donde se
encuentre la mayor
concentración de raíces.
Resistencia eléctrica
Watermark (Irrometer Co)
• Bloques de yeso requieren
calibración individual
• Poco sensible en suelos
cercanos a saturación
• Sufren histéresis
Permitividad Relativa o
Constante Dieléctrica:
Aire
:1
Suelos y Rocas : 4.5 – 10
Agua
: 78.5
Propiedades dieléctricas
• Sensores de capacitancia o FDR
Par de electrodos (paralelos o
anillos metálicos circulares) que
forman un capacitor con el suelo.
El capacitor trabaja con el
oscilador para formar un
“circuito sintonizado”.
Cambios en el contenido
de agua del suelo se
detectan por medio de
cambios en la frecuencia
de operación
TDR, Time Domain Reflectometry
Mide la velocidad de propagación de un
pulso de voltaje. La velocidad es función
de la variación de e basada en el contenido
de humedad del suelo.
Ofrece más detalle de la información
que FDR
Neutrones
Desventajas:
•Fuente radioactiva
•Necesidad de
calibración para
cada suelo
•No se puede usar
cerca de la
superficie del suelo
> Más húmedo,
menor el radio de
medición
•
•
Nube de neutrones que se desaceleran con agua.
Átomos más pequeños son más eficientes retardando neutrones > H
TENSIÓMETROS
Mide la energía o tensión a la que el agua
está retenida por las partículas del suelo
Vacuómetro: Miide SUCCIÓN al generarse vacío (o
tensión), en una escala de 0 a 80 centibares.
Fotografías:
Vástago o tubo: se llena totalmente de agua y se
cierra de forma hermética
Cápsula cerámica porosa: Debe estar en íntimo
contacto con el suelo.
Instrumento que indica el esfuerzo que han de realizar las raíces del
cultivo para extraer del suelo la humedad que necesita, actuando como
una raíz artificial.
Importante conocer la profundidad a la que se
encuentran las raíces del cultivo
Extracción de agua en el suelo en duraznero
Girona et al (2002)
Métodos basados en el estado hídrico de
la planta
– Potencial hídrico de la planta:
• Tensión xilema, tensión hoja
– Dendrometría
• variación máxima del diámetro de
tronco
– Temperatura de la canopia
– Reflectancia de la hoja, canopia
Estado hídrico de la planta
• Cuantificación de del status en relación
a sus requerimientos
• Integra efectos de humedad disponible
en el suelo, la demanda evaporativa, y el
flujo hidráulico en el sistema suelo-plantaatmósfera (Chalmers et al, 1983; Spomer,
1985)
Cámara de Presión tipo Scholander
Determina el potencial de la planta, determinando el
estado hídrico del cultivo.
Valor mínimo antes de la salida del sol
y máximo a mediodía.
Vides viníferas
(PMS, 2006)
Rango
Menos de -10 Bares
-10 a -12 Bares
-12 a -14Bares
-14 a -16 Bares
Sobre -16 Bares
Nivel de Estrés
Sin estrés
Estrés Suave
Estrés Moderado
Estrés Elevado
Estrés Severo
Estaciones lisimétricas
Eficiencia de aplicación para diferentes
métodos de riego
METODOS DE RIEGO
RANGO DE EFICIENCIA DE
APLICACIÓN (%)
SUPERFICIAL
Riego Tradicional o Tendido
10 – 30
Riego en Curvas de Nivel
30 – 60
Riego por Bordes
40 – 80
Riego por Surcos
40 – 85
PRESURIZADO
Riego por Aspersión
50 – 90
Riego por Microjet
60 – 95
Riego por Goteo
65 – 95
Eficiencia de Riego depende de:
-Manejo del agua durante el riego
-Características hídricas del suelo
•Velocidad de infiltración
•Retención de agua del suelo
•Profundidad del perfil de suelo
•Densidad aparente entre las distintas estratas del
suelo
Eficiencia de utilización
E u = E a × E al × E d
Eu
Ea
Eal
Ed
: Eficiencia de utilización o agronómica
: Eficiencia de aplicación
: Eficiencia de almacenamiento
: Eficiencia de uniformidad
Eficiencia de aplicación
⎛ ha − hp ⎞
Ea = ⎜
⎟
⎝ ha ⎠
Ea : Eficiencia de aplicación
ha : agua aplicada durante el riego (L)
hp : agua no retenida en la zona radical (L)
Eficiencia de almacenamiento
hal
E al =
hcc
Eal : Eficiencia de almacenamiento
hal : lámina de agua almacenada en el perfil al
finalizar el evento de riego
hcc : lámina de agua requerida para que todo el perfil
de suelo permanezca a capacidad de campo,
hasta la profundidad de raíces
Eficiencia de uniformidad
n
Ed = 1− ∑
i =1
x 1 − x´
n × x´
Eu
: Eficiencia de uniformidad
|xi –x´| : desviación de observaciones individuales con
respecto al promedio de profundidades de
mojado
N
: número de observaciones
Riego superficial
• Óptimo en suelos son uniformes: el suelo es
determinante en la infiltración del agua
• Longitudes de regueros limitadas a 100 metros en
suelos de textura gruesa, pero pueden alcanzar los 400
metros en suelos arcillosos
• El riego por surcos es posible en todo tipo de suelo,
pero los suelos con capacidad de infiltración
demasiado rápida o lenta requieren mano de obra
excesiva o ajustes del costo del capital que rara vez son
económicos
• Las pendientes uniformes y ligeras se adaptan mejor
al riego por infiltración
• La topografía ondulada y los suelos con poca
profundidad requieren nivelación, cuidar que los cortes
profundos pueden exponer las áreas del suelo no
productivo, requiriendo una fertilización especial
• Pueden requerir medidas para controlar la erosión si
se utilizan caudales altos
Riego por inundación
• Sistema tradicional, más antiguo y más
utilizado en la agricultura
• Se adapta para siembras extensas y no
propensas a enfermedades que se desarrollan
por exceso de humedad
• Requiere que los predios estén preparados
con un desnivel que oscile entre 3% y 6% para
que el agua escurrra lentamente y llegue a la
parte más baja del potrero donde se recogerá por
canales (drenajes o desagües) para eliminarla o
volverla a usar.
Riego por inundación, Bordes
Riego por bordes
RIEGO POR SURCOS
•Los surcos son pequeños canales con pendientes que
se forman en el suelo.
•La infiltración ocurre lateral y verticalmente a través de
perímetro mojado del surco
•Las longitudes óptimas de los surcos se controlan
principalmente mediante la capacidad de infiltración y el
tamaño del campo
• Las capacidades de infiltración en los surcos pueden
muy variables, inclusive cuando el suelo esta uniforme
debido a las practicas de cultivo
• La capacidad de infiltración de un surco nuevo (o
recién cultivado) será mayor que la de un surco que se
ha regado antes
• Los surcos por hileras con paso para ruedas, pueden
tener infiltraciones mucho más reducidas debido la
compactación
•Los regadores pueden lograr mayor uniformidad en la
aplicación del agua a los cultivos de regadío mediante la
regulación del caudal que se vierte en el surco (acequia
con tubos nivelados, sifones, compuertas)
Ventajas del riego por surcos
• No necesita grandes inversiones en equipos
• Moderada eficiencia de aplicación de agua. Si el
diseño y el manejo del riego son adecuados, puede
obtenerse una buena eficiencia de aplicación
• Al permanecer seca el área entre los surcos, el
riego no interrumpe las demás labores
• Gran flexibilidad en cuanto al caudal de riego:
usando caudales reducidos se disminuye el peligro
de erosión del suelo.
• Con surcos en contorno se reduce el peligro de
erosión del suelo
• Se pueden usar mangas, tuberías o sifones para
regular los caudales aplicados a los surcos
• El lavado de sales es fácil y barato, de ser
necesario
• Es adecuado para cultivos que requieren de
aporque
Desventajas del riego por surcos
• Pérdidas excesivas de agua, especialmente en
suelos arenosos
• Pérdidas importantes de agua por escurrimiento
superficial
• Es difícil aplicar dosis pequeñas de riego
• Las sales pueden concentrarse en la parte superior
de los bordes
• Peligro de erosión en terrenos de fuerte pendiente
• Eficiencia de riego es baja, cuando el sistema no
está bien diseñado y operado
• Exige mayor cantidad de mano de obra que otros
métodos de gravedad
• Se pueden presentar dificultades para lograr un riego
uniforme
SURCOS EN CONTORNO
•
Pequeños canales con una pendiente continua, casi uniforme por
los cuales se distribuye el agua en terrenos con alta pendiente.
•
Los surcos en contorno siguen las curvas de nivel del terreno.
•
Este sistema puede utilizarse en casi todos los suelos con
desnivel, excepto aquellos arenosos; también en los cultivos que se
siembran en hileras.
•
La pendiente recomendada debe ser entre 1% y 2% en el surco
Infiltración a partir de surcos en suelos
arenosos y arcillosos
Diagrama esquemático de fases de riego; ta= tiempo completo de avance, tc= tiempo de corte, tr=
tiempo de comienzo de recesión, ti= tiempo complementación del riego.
AVANCE Y RECESION DEL AGUA
¾ El avance es el proceso por el cual el agua de riego se traslada
horizontalmente sobre cada punto de la melga o del surco, una vez que se
inicia la entrada de agua.
¾ La recesión o retirada, es el proceso por el cual el agua de riego
desaparece horizontalmente de cada punto de la melga o del surco, una
vez que se corta la entrada de agua.
¾ El tiempo de retirada del agua en los surcos es relativamente pequeño. El
tiempo de retirada puede ignorarse para pendientes mayores a 0,05%,
mientras que para pendientes menores a 0,05%, es significativo.
¾ El movimiento horizontal del agua en el suelo depende de los mismos
factores que para el movimiento vertical y, además, del caudal empleado.
Etapas en la operación del riego por surcos
Se vierte el agua en la cabecera del surco y avanza a
través de la longitud del surco y se infiltra.
El agua llega al final del surco y continúa el riego para
humedecer la profundidad de la zona de raíces.
™Una parte del agua escurre.
™En la cabecera del surco se llega a humedecer a la
profundidad deseada, pero al final del mismo
todavía no,
por lo tanto, continúa el riego.
Cuando la lámina es suficiente al final del surco. Se
detiene el riego.
™Una parte del agua de riego se percola
fuera de la zona radicular y otra parte,
escurre al final del surco.
La Eficiencia del método es función del caudal y tiempo de riego
caudales muy bajos
Tiempo de riego
El tiempo de riego es la
suma del tiempo de avance
caudales muy altos
(tiempo necesario para que
el agua alcance el final del
surco) y el de infiltración
(tiempo necesario para
aportar la dosis deseada al
un solo caudal bien definido
final del surco).
Dos caudales diferentes
ELEMENTOS BÁSICOS DE DISEÑO
a) Orientación de los surcos: Que varía según la pendiente del
terreno; si ésta es muy grande y el agua corre muy rápido, existe
peligro de erosión del suelo, por lo que deben realizarse los trabajos
necesarios de nivelación del terreno.
b) Forma de los surcos: La forma y ancho de los surcos depende del
implemento que se utilice y varía de acuerdo con el tipo de suelo y
el cultivo.
Existen surcos de sección triangular o tipo “V”, cuyas dimensiones
varían de 15 a 20 cm de profundidad y 25 a 30 cm de ancho
superior. También, se tienen surcos de sección parabólica, cuyas
dimensiones usuales son: profundidad, 30 a 35 cm; fondo, 15 a 30
cm
Sección triangular (Tipo “V”) y sección parabólica
Forma de los surcos y su relación con las sales; forma de surcos que
reduce daños por sales
c) Separación entre surcos : generalmente está
determinada por el cultivo y por las prácticas
culturales, especialmente si se usa maquinaria.
• El espaciamiento, en general, debe ser menor en
suelos de textura gruesa que en los de textura
pesada, en función a las condiciones del movimiento
lateral del agua en el surco y la profundidad
humedecida.
• En suelos arcillosos el agua se infiltra más
lentamente y su movimiento hacia los lados es
mayor que en terrenos arenosos. En suelos
arcillosos, la infiltración en el fondo del surco es
menor que en suelos arenosos.
Separación entre surcos y el humedecimiento del suelo
d) Longitud de los surcos: Depende del tamaño y la forma de la
parcela, del tipo de suelo y del cultivo. A medida que los
surcos son más largos, en la cabecera aumenta la cantidad de
agua que se pierde por percolación profunda.
•
En los suelos arenosos, la velocidad de infiltración es mayor
que en los arcillosos. Para disminuir las pérdidas de agua, se
debe acortar los surcos.
LONGITUD MÁXIMA DE SURCOS (m)
Textura
Arenosa
Profundidad suelo
(cm)
50
Franca
100
50
Arcillosa
100
50
100
Pendiente (%)
0.25
150
220
250
350
320
460
0.5
105
145
170
245
225
310
0.75
80
115
140
190
175
250
1.00
70
100
115
165
150
230
1.50
60
80
95
130
120
175
2.00
50
70
80
110
105
145
Fuente: Cartilla Divulgativa; Proyecto PROMM; Convenio INIA – ODEPA; Métodos de Riego.
Pendiente máxima según tipo de suelo
Suelo
Pendiente máxima (%)
Arena
0,25
Franco arenoso
0,4
Franco limoso
0,5
Arcilloso
2,0 – 2,5
g) Caudal de agua en los surcos:
Qmáx. = 0,63/s
Donde:
Qmáx = caudal máximo (l/s)
s = Pendiente del terreno (%)
Por ejemplo, para una pendiente de 1,5%,
el caudal máximo erosivo a utilizar será de 0.42 L/s.
Tabla: Caudales máximos no erosivos y reducidos para diferentes pendientes
CAUDALES (l/s/m)
Pendiente (%)
Máximos
Reducidos
0.2
3.2
1.6
0.4
1.6
0.8
0.6
1.1
0.5
0.8
0.8
0.4
1.0
0.6
0.3
1.2
0.5
0.3
1.4
0.5
0.2
1.6
0.4
0.2
1.8
0.4
0.2
2.0
0.3
0.2
Nota: Los valores de gasto máximo pueden ser modificados de acuerdo a la experiencia que se obtenga en cada caso particular.
MANGAS PLÁSTICAS DE RIEGO
Los orificios de
salida se deben
hacer antes de
instalar la
manga en el
campo;
normalmente se
usan orificios de
2” de diámetro y
tapones de 6
mm.
Importante : no soportan mas
de 70 cm de desnivel o presión
SISTEMA DE ADUCCIÓN CALIFORNIANO FIJO
•El sistema de aducción californiano fijo consiste en una red de
tuberías enterradas, que trabajan a baja presión (máximo 1 metro
de diferencia de nivel), permite reducir y distribuir el agua de riego
en forma eficiente.
•Se adapta especialmente a cultivos permanentes que sean
regados por surcos como la vid o frambuesas.
•Para diseñar el sistema se necesita un levantamiento topográfico
de la cabecera del sector a regar, conocer el caudal disponible y
posible de aplicar en cada riego.
•Se eliminan los canales y acequias para la conducción y
distribución del agua, lo que permite usar mayor superficie de suelo
•Ahorro en limpieza de canales y trazado de acequias.
•Los animales y la maquinaria agrícola pasan sin problemas por el
campo.
•Menores pérdidas de agua en los canales y acequias.
ESQUEMA GENERAL SISTEMA FIJO Y MÓVIL
Sistemas de riego tipo californiano
Gracias