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Fundamentos para una óptima programación de riego |
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viernes, 18 de julio de 2008 |
El suelo, la planta y la atmósfera constituyen un sistema continuo, donde el suelo proporciona un anclaje mecánico a las plantas, almacena el agua y el oxígeno que absorben las raíces, y la atmósfera constituye una fuente de demandas de aguas ilimitada.
La planta constituye una unidad conductora entre el suelo y la atmósfera ya que absorbe el agua del suelo y esta circula por el xilema y se pierde a través los estomas de las hojas, hacia la atmósfera por un proceso conocido como transpiración. El flujo de agua se produce en respuesta a un gradiente de energía o de potenciales que existe entre el suelo y la atmósfera, de acuerdo a la siguiente ecuación y representado por la figura 1.
T = ((h-(a)/Rest = ((s - (h)/Rsp
Donde T es la transpiración,(a,(h y ,(s, son lo potenciales totales del agua en la atmósfera, en la hoja y en el suelo, respectivamente, Rest, es la resitencia estomática y Rsp, es la resistencia a la circulación del agua entre el suelo y la planta (resistencia de raíces, y de los sistemas conductores hasta llegar a las hojas).
 Figura 1. Flujo transpiratorio en respuesta a gradientes de potenciales hídricos en el sistema suelo planta atmósfera. Entre paréntesis, se indican potenciales hídricos representativos en las diferentes partes del sistema.
La aplicación de cantidades de agua concor-dantes con los requerimientos de las plantas y la eficiencia del aplicación, del sistema de riego que se utilice, permite ahorrar agua y energía, controlar las pérdidas de nutrientes por lixiviación y aumentar los rendimientos y calidad de la producción. Por otra parte el manejo del agua a nivel predial, y la calidad del agua de riego, son aspectos importantes en el establecimiento de las buenas prácticas agrícolas. De hecho, las Buenas Prácticas Agrícolas establecidas en el EUREPGAP ( Good Agricultural Practices, del Euro Retailer Group), consideran dentro de su protocolo la predicción de los requerimientos de riego.
2.- FUNDAMENTOS PARA LA PROGRAMACION DE RIEGO
La programación de riego consiste en lograr reponer a la planta el agua requerida para su desarrollo, en la cantidad y momento adecuado, con el objetivo de maximizar su producción o bien obtener un producto de calidad definida. Es así, por ejemplo que en uva de mesa el objetivo de la programación del riego es mantener al cultivo con un abastecimiento hídrico tal que no restrinja su crecimiento y desarrollo y que estimule la obtención de fruta con calibre de exportación y racimos de calidad. En la uva vinífera, en cambio, el objetivo de al programación es restringir el crecimiento de la vid, limitar el desarrollo de las bayas y la producción, de tal manera de obtener un mosto que permita elaborar vinos de alta calidad.
La programación de riego, en nuestra opinión hay que dividirla en dos etapas, una predicativa, que corresponde a la programación propiamente tal, y una etapa de control de esta, a través de la cuantificación de la humedad del suelo y/o el estado hídrico de la planta.
2.1.1.- Programación del riego
La etapa predicativa de la programación de riego tiene por finalidad establecer a priori y tiempos y frecuencias de riego que permitan obtener un adecuado desarrollo de los cultivos.
Para que la programación pueda funcione adecuadamente es necesario considerar una serie de factores:
• Condiciones del clima, que determinan la demanda evaporativa de la atmósfera o la evapotranspiración de referencia (potencial).
• Características propias del cultivo, como son su estado de desarrollo, el período fenológico, la distribución del sistema radicular.
• Características propias de el suelo, tales como capacidad de retención de humedad, aireación, profundidad y su variabilidad espacial, entre otras.
• En el caso de equipos de riego localizados, características propias de este, como es la intensidad de precipitación real del equipo o el caudal aplicado por planta.
2.1.1.1 Clima
Interesa determinar aquellos aspectos del clima que definen la demanda evaporativa de la atmósfer.
La demanda evaporativa de la atmósfera puede ser determinada a partir de la evapotranspiración de referencia (Eto). Esta se define como la cantidad de agua requerida para satisfacer la demanda de un cultivo bajo, denso, que cubre totalmente la superficie del terreno (pastos), en adecuadas condiciones fitosanitarias y con una humedad del suelo óptima. La evapotranspiración de referencia refleja los efectos climáticos sobre la demanda de agua (anteriormente se hablaba de evapotranspiración potencial). En ella interviene por una parte la radicación solar, la cual depende de la latitud, la altitud, la época del año, la nubosidad y la hora del día. Por otra parte también depende de las condiciones de viento, temperatura y humedad relativa del aire. En consecuencia la Eto es independiente de las características de un cultivo particular.
La evapotranspiración de referencia se puede determinar por varios métodos. Uno de ellos es mediante la utilización de modelos físicos como es el caso de la ecuación de Penman -Monteith. Este método requiere de mediciones de radiación solar, viento, humedad relativa, temperatura y el uso de algunos coeficientes. La gran cantidad de información que requiere hizo que este método fuera poco utilizado con fines de programación de riego durante muchos años. Sin embargo, hoy con el avance electrónico, se han desarrollado estaciones meteorológicas automáticas (figura 3) , de un costo razonable , que permiten medir estos parámetros en tiempo real, y facilitar los cálculos de Eto mediante el uso de un computador. La ecuación de Penman-Monteith es la siguiente:
 Figura 4. Ejemplo de evolución diaria de la Eto medida en tiempo real, utilizando una estación meterológica automática.
Otra forma de estimar la Eto, de uso corriente en Chile y en muchos otros países, como Israel, es mediante un evaporímetro de bandeja clase A (figura 3). Es necesario señalar que el uso e instalación de la bandeja de evaporación se encuentra normado internacionalmente, por lo cual es necesario respetar estas normas para obtener lecturas adecuadas y realizar una correcta interpretación de los valores que se midan.
La bandeja proporciona una medida integrada de los efectos de radiación, viento, temperatura y humedad sobre la evaporación de una superficie de agua. Sin embargo la estimación que se realiza no representa bien la Eto, por lo cual es necesario corregir sus lecturas por un coeficiente (kp), que toma en cuenta las características de ubicación de la bandeja, y condiciones particulares de viento y humedad relativa, de tal forma que:
Eto = kp x Eb
Donde kp es un coeficiente adimensional y Eb la evaporación de bandeja (mm/día).
En general en condiciones de campo, los valores de kp tienen un valor que varía entre 0,6 y 0,8. En climas áridos y con viento se recomienda 0,6. El valor de kp es posible determinarlo en cada caso particular, con la ayuda del siguiente cuadro.
Es necesario tener presente que hay otros factores que inciden sobre las lecturas que se realizan en la bandeja, tales como la turbidez del agua (algas), el grado de deterioro de la bandeja ( falta de pintura) y obviamente no respetar las normas de instalación y manejo.
Existen discrepancias respecto de la metodología de medición de la Eto, entre el uso de la ecuación de Penman-Monteith y la bandeja de evaporación. Sin embargo ambas determinaciones han mostrado estimar razonablemente la Eto, al compárasela con las mediciones de Eto realizadas en lisímetros de alta precisión.
Es recomendable contar con instrumentos para determinar la Eto en el predio, no obstante es posible utilizar información local de áreas o predios vecinos. De no contar con información en tiempo real, se puede utilizar información histórica disponible, que permite tener una aproximación a la magnitud de la demanda evaporativa de la atmósfera a nivel mensual o diaria, según se requiera.
2.1.1.2 Características del cultivo
Las pérdidas de agua de las plantas, además de la demanda evaporativa de la atmósfera depende de su arquitectura (forma de la canopia, sistema de conducción), su estado desarrollo (área foliar) y de las características y comportamiento de los estomas, entre otros. La absorción de agua depende, además de la disponibilidad de agua en el suelo, de la distribución, densidad y sanidad del sistema radicular. En este sentido el área de suelo mojada por los emisores y las condiciones de aireación del suelo pasan a tener una significativa importancia en la programación del riego, tanto así que estos componentes se deben considerar ya en la etapa de diseño y selección del sistema de riego que se va a utilizar. Por otra parte es necesario tener claro aspectos fisiológicos del cultivo, como los períodos críticos y el grado de respuesta frente a déficit hídricos de algún grado magnitud.
Evapotranspiración máxima del cultivo
La evapotranspiración del cultivo que se produce s in restricciones hídricas se conoce como evapotranspiración máxima (Etm) y su magnitud depende de la Eto ( condiciones climáticas) y, de las características del cultivo (estructura y resistencia estomática), y de su estado de desarrollo, principalmente del grado de cobertura o desarrollo foliar que este presente , factores que se engloban en un coeficiente adimensional, denominado coeficiente de cultivo (kc). De esta forma la Etm de un cultivo cualquiera puede ser estimada según la siguiente expresión .
Etm = Eto * kc
Donde Eto representa la demanda evaporativa de la atmósfera o evapotrans-piración de referencia y kc corresponde al coeficiente de cultivo.
 Figura 5. Evolución esquemática del kc a lo largo de la temporada curva 1, cultivo anual. Curva 2 Frutal de hoja caduca. Curva 3 Frutal de hoja persistente.
 Figura 6. Relación entre el porcentaje de cubrimiento y el consumo de agua en huertos frutales (Fereres et al 1982)
 Figura 7. Relación entre el número de raíces finas por metro cuadrado de suelo y rendimiento (Cajas/has), en uva de mesa, var. Thompsom Sedles (Fuente INIA)
El coeficiente de cultivo refleja la diferencia en el consumo de agua entre un cultivo particular (Etm) y la Eto de referencia (pasto corto), en consecuencia diferentes cultivos tendrán diferentes kc. Cultivos altos y de mucha rugosidad, cubriendo gran parte de la superficie del suelo pueden llegar a valores de kc superiores a 1, como el maíz por ejemplo. Otros cultivos, con estomas por una sola cara de las hojas, y plantas espaciadas que no cubren completamente la superficie del suelo, como el caso de los cítricos, por ejemplo, presentan valores de kc del orden de 0,7. El coeficiente de cultivo cambia durante la temporada hasta llegar a un valor máximo normalmente cerca de la madurez, para luego disminuir hacia fines de ciclo de desarrollo, normalmente después de la cosecha, cuando las hojas comienzan a perder su funcionalidad ( figura 5). La evaporación directa del suelo también afecta el valor de kc, a lo menos hasta que el cultivo no cubre completamente el suelo. La presencia de malezas o pastos (cubiertas vegetales) incrementa el valor de kc, respecto a cultivos limpios. En frutales, los incrementos de kc pueden ser del 25 al 35% en condiciones de huertos con cubiertas vegetales.
Finalmente, por otra parte, también condiciones climáticas particulares pueden alterar los valores de kc de los cultivos. Condiciones de viento y baja humedad relativa provocan aumentos en los valores de kc. A modo de ejemplo, en el cuadro 3 , 4 y 5 se presentan valores de kc para diferentes especies frutales, indicados en la literatura. Mayores detalles se pueden obtenener en texto de la colección FAO de Riego y Drenaje Nº 24 ( Requerimientos de agua de los cultivos) y texto de la colección FAO de Riego y Drenaje Nº56 (Crop evapotranspiration, Guidelines for computing crop water requirements).
En el caso de las especies frutales, los coeficientes de cultivo están establecidos para huertos adultos. Para huertos jóvenes, con cubrimiento entre un 20 a 50%, se recomienda reducir los kc de mediados de temporada entre un 25 a un 35% y de un 10% a 15% respectivamente, si no hay malezas o cubiertas vegetales. Sobre un 55% a 60% de cobertura, el consumo de agua de un huerto joven es muy similar a un huerto adulto ( figura 6).
 Cuadro 4. valores de kc para distintas variedades de uva de mesa (Selles et al 2001)
 Cuadro 6. valores de kc para vides viníferas
Los coeficientes de cultivo han sido obtenidos en estaciones experimentales (fundamentalmente de otros países), muchas veces en condiciones agronómicas diferentes a aquellas del campo en que se van a utilizar, por lo cual corresponde a aproximaciones de la realidad. Es necesario realizar un “control” de la programación para corregir los parámetros que se están utilizando.
Desarrollo radicular y área de suelo mojado
El desarrollo radicular esta definido genéticamente y varía de acuerdo a la especie que se utilice y fundamentalmente, de acuerdo a las características del portainjerto. Sin embargo, las condiciones del medio pueden limitar o estimular el desarrollo de las raíces (propiedades físicas del suelo, por ejemplo).Existe un equilibrio funcional entre el desarrollo y funcionamiento del sistema radicular y el comportamiento de la parte área y productivo de las plantas. A mayor desarrollo radicular mayor producción.
Normalmente las raíces de las plantas exploran y explotan un volumen de suelo mayor que el humedecido por un emisor, en particular en zonas con precipitaciones invernales, y de alta retención de humedad. Como resultado, durante la temporada una parte importante del sistema radicular se mantiene en un suelo seco (figura 8).
 Figura 8. Area de suelo mojado y desarrollo radicular.
En riego por goteo, el tamaño del bulbo húmedo está ligado a las características físicas del suelo. En suelos de textura fina el movimiento lateral es mayor y el bulbo de mojamiento es más ancho. Por el contrario, en los suelos arenosos, el bulbo se alarga en profundidad. Una alternativa para aumentar el área de suelo mojada es el uso de más de una línea de goteo, o bien el uso de microaspersión, si el cultivo lo permite.
Otra forma que se puede mejorar la distribución de agua en el suelo, en particular en aquellos de textura fina (franco a franco- arcillosa) es mediante la aplicación de mayores volúmenes de agua en cada riego (golpes de agua), dejando luego periodos sin riego (3 a 4 días, riego en baja frecuencia) para permitir la aireación del bulbo de mojamiento . Finalmente, en este tipo de suelos es posible aumentar el área de suelo mojada, cambiando la lateral de posición, por ejemplo, cada cierto número de riegos, se traslada la lateral al centro de la hilera, aplicando un golpe de agua.
En los inicios del riego localizado, se estimaba que un volumen de suelo mojado del orden de 30% sería suficiente para permitir un desarrollo adecuado de los cultivos. Hoy en día existen evidencias de que, al menos en algunos cultivos, esto no sería así, sino que aumentos de área mojada estarían asociados a un mejor desarrollo de las plantas, como criterio general para frutales se puede considerar un porcentaje de 45 a 55%. En vides viníferas se puede considerar entre 30 a 35%.
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