12/19/2015 PUNTO ÓPTIMO DE RIEGO 1 12/19/2015 Agenda para Hoy • Procedimientos de determinar el punto óptimo de riego: • Cálculo en función de ET y Agua Disponible o Agua Útil. • Cálculo en función del potencial hídrico del suelo. • Cálculo en función del estrés de los cultivos. Punto óptimo de riego La determinación del punto o momento óptimo de riego es una cuestión muy importante en el manejo del riego y en el proyecto de las instalaciones de riego. 2 12/19/2015 • Su importancia agronómica es evidente, ya que un planteamiento incorrecto puede conducir a una disminución en las producciones, generalmente en el caso de un intervalo excesivo de riegos, o a un costo innecesariamente alto en las operaciones de riego, en el caso de un intervalo demasiado corto. • Desde el punto de vista de la ingeniería, el punto óptimo de riego determina la dosis de agua y el intervalo, los cuales condicionan la capacidad de las redes de conducción del agua, instalaciones de bombeo y almacenamiento, etc. • El tema es de mucha importancia en los sistemas de riego de baja frecuencia, como son los tradicionales riegos por gravedad o los de aspersión sin cobertura total 3 12/19/2015 • En los cuales los intervalos de riego se alargan lo más posible con objeto de disminuir el costo de las operaciones de riego tales como manejo de compuertas y surcos, traslado de equipos móviles de riego, que ocupan una extensión menor cuanto mayor sea el intervalo de riegos, etc. • En cambio, en el caso de riegos localizados de alta frecuencia el tema tiene una importancia menor, ya que en ellos se opera generalmente alejados del contenido de humedad por debajo del cual los cultivos se resienten. Existen tres procedimientos de determinar el punto óptimo de riego: 1. En función de la evapotranspiración y del descenso del agua útil del suelo. 2. En función del potencial hídrico del suelo. 3. En función del estrés de los cultivos. Este último procedimiento lo hemos descrito brevemente al tratar del estrés hídrico, señalando como en la actualidad aún no está a nivel de aplicación práctica. Veamos a continuación los otros dos procedimientos. 4 12/19/2015 Cálculo en función de ET y A.U. Tradicionalmente el punto óptimo de riego se definía como aquél en que la humedad del suelo representa una determinada fracción del agua útil de la zona radicular. Recordemos la definición de agua útil (A.u.) como la cantidad de agua limitada superiormente por la capacidad de campo (C.c.) e inferiormente por el punto de marchitez (P.m.). • Con frecuencia esa fracción se establece en 1/3 del A.u., es decir, que se aplica el riego cuando se ha consumido la tercera parte del agua almacenada y en el suelo quedan dos tercios de la misma. • Por ejemplo, consideremos un suelo franco de las siguientes características: • Capacidad de campo: C.c. = 30,3 % en volumen • Punto de marchitez P.m. = 14,4 % en volumen • Profundidad: 900 mm 5 12/19/2015 El agua útil de este suelo es: A.u. (%) = C.c. - P.m. = 30,3 - 14,4 = 15,9 % A.u. (mm) = 900 x 0,159 = 143,1 mm Si se aplica el criterio de regar cuando se ha consumido 1/3 del A.u., la dosis de riego será igual al volumen consumido, es decir: D = 1/3- A.u. =1/3 x 143,1 = 47,7 mm Una vez conocida la dosis, el intervalo de riego (i) se calcula en función de dicha dosis y de la evapotranspiración E, según: i = D/E En nuestro ejemplo: ET = 6,5 mm/d D = 47,7 mm i = 47,7/6,5- = 7,3 días 6 12/19/2015 • Por tanto se regará cada 7 días con una dosis de 47,7 mm (477 m3/h). • Aclaremos que no se tienen en cuenta las distintas pérdidas que se pueden producir; consideramos dosis de riego a la cantidad de agua infiltrada y retenida por el suelo. • Evidentemente, la dosis que sale de las compuertas de las acequias o de los aspersores es mayor que la que aquí consideramos, en función de la eficiencia de la aplicación del agua de riego, factor que, repetimos, no se tiene en cuenta. • El sistema antes descrito de calcular la dosis adolece de varios defectos. • Citemos de pasada la confusión en torno a ese factor 1/3 que se aplica el A.u. y que algunos lo interpretan como que hay que regar cuando se ha consumido un tercio del agua útil y otros suponiendo que en el momento del riego, el suelo debe contener un tercio del agua útil. • Pero sin insistir en esas diferencias de interpretación, los verdaderos defectos del citado sistema de cálculo se pueden resumir en tres puntos: 7 12/19/2015 • 1. No se tiene en cuenta el tipo de cultivo. • Se puede aceptar a efectos prácticos, aunque no es exacto, que el punto de marchitez es una característica de cada suelo independiente del tipo de cultivo. • Pero lo que no es cierto es que todos los cultivos respondan de igual forma a niveles de humedad comprendidos entre la capacidad de campo y el punto de marchitez. • En términos más comunes: no todos los cultivos presentan la misma resistencia a la sequía. • El definir la dosis de riego como un tercio del A.u. supone aplicar el riego a todos los cultivos con el mismo estado de humedad en el suelo, ignorando la diferente resistencia de los distintos cultivos. 8 12/19/2015 • 2. Aún suponiendo que todos los cultivos tuviesen la misma resistencia a la sequía, hay que tener en cuenta que a igualdad de contenido de humedad, los diferentes suelos retienen el agua con distinta energía. • La relación entre la humedad y el potencial mátrico varía para cada tipo de suelo y lo que determina la mayor o menor facilidad con que las raíces pueden extraer el agua del suelo no es el volumen ocupado por ese agua, sino la energía con que es retenida. • 3. El tercer punto no considerado en el criterio del tercio de A.u. es la salinidad del suelo. • Cuanto mayor es el contenido de sales disueltas en la solución del suelo, menos se debe permitir que disminuya la humedad del terreno, para evitar que las sales se concentren provocando una disminución del potencial osmótico que exigiría esfuerzos adicionales en el mecanismo de absorción de agua por las raíces. 9 12/19/2015 Cálculo en función del potencial hídrico del suelo • En la tabla 1, confeccionada a partir de datos de Taylor (1965) Hagan y Stewart (1972), Salter y Goode (1967) y otros, se muestran, para varios cultivos, los valores del potencial hídrico del suelo que no se debe superar para que no se produzca una disminución inaceptable de la transpiración y en consecuencia de los rendimientos. • Esos valores por tanto se pueden considerar como los potenciales hídricos óptimos de riego para los distintos cultivos. • Como se ve, los datos disponibles son incompletos en el doble sentido de que no incluyen a muchos cultivos importantes y de que para algunos cultivos el intervalo de potencial es demasiado amplio. • No obstante, el cálculo del punto óptimo de riego en función del potencial es mucho menos incorrecto que el criterio del tercio del Agua útil. 10 12/19/2015 • Una vez conocido, para el cultivo de que se trate, el Ψ óptimo, la determinación del momento de riego a efectos de manejo puede hacerse mediante la instalación de tensiómetros. • Sin embargo, a efectos de proyecto es necesario calcular la dosis y el intervalo de riego, para lo cual se necesita conocer la relación Ψ - θ, es decir potencial-humedad. De los cuatro componentes de Ψ, el gravimétrico (Ψg) y de presión (Ψp) no afectan a la absorción del agua. El problema, por tanto, se reduce a conocer las relaciones cuantitativas entre la humedad θ y los potenciales mátrico (Ψm) y osmótico (Ψo). 11 12/19/2015 TABLA 1 Potencial hídrico óptimo de riego (valores negativos en bares). Aguacate 0,50 Lechuga 0,4-0,6 Alfalfa 0,8-1,5(1) Limón 0,4 Algodón 1,0-3,0 Maíz 0,5-1,5(1) Apio 0,2-0,3 Melón 0,35-0,4 Arroz Saturación o casi Naranjos 0,2-1,0 Banana 0,3-1,5(1) Patatas 0,3-0,5 Caña de Azúcar 0,8-1,5(1) Pepino 1,0-3,0 Cártamo 1,0-2,0(1) Remolacha azucarera 0,6-0,8 Cebolla verde 0,45-0,65 Soja 0,5-1,5 TABLA 1 Potencial hídrico óptimo de riego (valores negativos en bares). Cebolla seca 0,55-0,65 Sorgo 0,6-1,3(1) Cereales secundarios 0,4-1,0(1) Tabaco temprano 0,3-0,8 Col 0,6-0,7 Tabaco tardío 0,8-2,5 Flores y Plantas de adorno 0,1-0,5 Trébol 0,3-0,6 Fresas 0,2-0,3 Trigo 0,8-1,5 Frutas caedizas 0,5-0,8 Trigo (maduración) 3,0-4,0 Gramíneas 0,4-1,0 Vid 0,4-1,0 Guisantes 0,3-0,8 Zanahoria 0,55-0,65 Judías 0,6-1,0 Los valores inferiores se refieren a condiciones de alta ET y los superiores a baja ET. (1) Valores superiores a los indicados durante la fase de maduración. 12 12/19/2015 La relación Ψm - θ es un dato que debe aportar el laboratorio. Para la relación Ψo - θ se pueden aplicar las formulas: Ψoe = - 0.36 * CEe Ψo = ε/θv * Ψoe que se pueden reunir en la siguiente: Ψo = ε/θv*(0,36 * CEe) (3) lo que a su vez requiere que el laboratorio proporcione los datos ε (porosidad total) y CEe (conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo). Ejemplo 1 Calcular el punto óptimo de riego, la dosis y el intervalo de riego para cultivos de sorgo y col con los datos siguientes: e = 48 % C.c. = 30 % P.m. = 8,6 % CEe= 0,65 mmhos/cm 13 12/19/2015 E (evaporación en mm/día) p (profundidad de raíces) mm Sorgo 6.1 800 Col 5.8 700 Cultivo • Otro dato es la relación Ψm y θ, que contituye las columnas (1) y (2) del cuadro 1 CUADRO 1 (1) θv (% volumen) (2)Ψm (bar) (3) Ψo (bar) (4) Ψ (bar) 8,6 -15 -1,29 -16,29 15 -1,58 -0,74 -2,32 16 -1,38 -0,69 -2,07 17 -1,18 -0,65 -1,83 18 -1,01 -0,62 -1,63 19 -0,89 -0,58 -1,47 20 -0,79 -0,55 -1,34 21 -0,72 -0,53 -1,25 22 -0,63 -0,50 -1,13 14 12/19/2015 CUADRO 1 (1) θv (% volumen) (2)Ψm (bar) (3) Ψo (bar) (4) Ψ (bar) 23 -0,58 -0,48 -1,06 24 -0,53 -0,46 -0,99 25 -0,48 -0,44 -0,92 26 -0,44 -0,43 -0,87 27 -0,40 -0,41 -0,81 28 -0,37 -0,40 -0,77 29 -0,35 -0,38 -0,73 30 -0,33 -0,37 -0,70 En el mismo cuadro se han calculado el Ψo y el Ψ para cada estado de humedad. El Ψo según la fórmula (3) y el Ψ como suma de Ψm + Ψo. Por ejemplo, para = θ = 20 % Ψo = -48/20 * 0,36 * 0,65 = - 0,55 bar Ψ = Ψm+ Ψo=-0,79 - 0,55 = - 1,34 15 12/19/2015 Sorgo A la vista del cuadro 1, se decide regar cuando el potencial hídrico del suelo sea de - 1 bar que corresponde un porcentaje de humedad en el suelo (θ) del 24% . La dosis de riego (D) será: D =p(C.c.- θ/100) =800x30-24/100=48mm Intervalo de riego (i): i = D/E=48/6,1= 7,9 días Por tanto el sorgo se regará cada 8 días con una dosis útil de 8 x 6,1 = 48,8 mm (488 m3/ha). Recuérdese que en esta dosis no se incluyen las distintas pérdidas. Col Potencial hídrico óptimo (Cuadro 1): - 0,8 atm Humedad óptima: 27 % D = 700 x 30-27/100=21 mm i= 21/5,8=3,6 días =4 días 16 12/19/2015 Se regará cada 4 días con dosis útil de 4 x 5,8 = 23,2 mm (232 m3/ha). Es interesante comparar estos resultados con los que se habrían obtenido con el criterio de regar cuando se ha consumido 1/3 del A.u. Sorgo D = 1/3 * p (C.c. - P.m./100) = 1/3*800*)308,6/100)* 57,1. mm i = 57,1/6,1= 9,4 días - 9 días Col D = 1/3 * 700* (30-8,6/100)=49,9 mm i = 49,9/5,8 = 8,6 días 17 12/19/2015 Resumen Criterio Optimo 1/3 A.u. D (mm) 48 57,1 i (días) 7,9 9,4 θ (% volumen) 24 22,9 % del A.u. consumido 28 33,3 % del A.u. en el suelo 72 66,6 D (mm) 21 49,9 i (días) 3,9 8,6 θ (% volumen) 27 22,9 % del A.u. consumido 14 33,3 % del A.u. en el suelo 86 66,6 SORGO COL • Como se ve, en el caso del sorgo los resultados son parecidos con los dos criterios. • En cambio, en la col el criterio del tercio del agua útil conduce a intervalos de riego excesivos. • Obsérvese que en este caso, en vez de regar cuando se ha consumido 1/3 (33,3 %) del A.u., habría que hacerlo cuando el consumo es aproximadamente 1/7 (14%). 18 12/19/2015 • Como se ha advertido anteriormente, los datos disponibles no son suficientes para establecer el uso general del método de cálculo de la dosis e intervalo de riego en función del potencial hídrico óptimo de riego. • Sí permiten en cambio dilucidar la controversia «un tercio o dos tercios», es decir, si en el momento del riego la humedad del suelo debe ser 1/3 del A.u. (con lo que la dosis sería 2/3) al revés, humedad 2/3 y dosis 1/3. En el suelo que hemos utilizado en el ejemplo, la humedad del suelo correspondiente a 1/3 del A.u. es: θ = P.m. +1/3 (C.c. - P.m.) = 8,6 + 30 – 8,6/3= 15,7 % A esta humedad corresponde (Cuadro 1) un potencial algo menor de - 2 atm. Como se ve en la tabla 1 este valor de Ψ es excesivo para la mayoría de los cultivos. 19 12/19/2015 • Por tanto, si a pesar de su falta de precisión se ha de aplicar el criterio del tercio del agua útil es con la interpretación siguiente: en el momento de riego se habrá consumido 1/3 del A.u. y en el suelo permanecen los restantes 2/3. • Aunque esta conclusión se ha obtenido para el caso concreto de un suelo franco arenoso, es de aplicación general. Comprobémoslo en el caso real de un suelo arcilloso pesado de las siguientes características: C.c. = 39 % P.m. = 26 % Cuando se han consumido 2/3 del A.u. la humedad del suelo es: θ = P.m. + 1/3 (C.c. - P.m.) = 26 + 39-26/3= 30,3 % 20 12/19/2015 • En la curva Ψ – θ del suelo (no incluida en este ejemplo), a θ = 30,3, corresponde Ψ = - 3 atm., valor claramente excesivo. • En cambio, cundo se ha consumido 1/3 del A.u., la humedad del suelo es θ = 34,7 % a la que corresponde Ψ = - 1,3 atm., valor más próximo al óptimo. Próxima Clase • EVAPOTRANSPIRACIÓN 21
