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Octubre 2018 | Riego

Factores a considerar en la evaluación del riego localizado y la fertirrigación

El riego localizado permite alcanzar eficiencias de aplicación de hasta el 90%, permitiendo ahorros considerables de agua. Sin embargo, contar con métodos como estos no garantiza un riego adecuado, ya que este dependerá del manejo que se realice. El éxito de la fertirrigación o aplicación de fertilizantes solubles a través de la red de riego al cultivo dependerá en gran parte de la calidad del riego.

Cristián Barrera; Claudia Bonomelli, Camila Aguilera; Carola Palma.

Departamento Fruticultura y Enología. Pontificia Universidad Católica de Chile.

El manejo de riego considera la estimación de tiempos y frecuencias, la aplicación de técnicas que permitan conocer el estado hídrico de la planta y o del suelo, como resultado de la aplicación de los tiempos y frecuencias estimados. Pero de manera importante, también dependerá de la ejecución de labores de mantenimiento, entre otras, de la revisión de los equipos de bombeo, lavado de redes y la medición de la uniformidad de riego. Es común que algunos agricultores apliquen el riego sólo en base a algún método de monitoreo como el control de la humedad de suelo a través de calicata/barreno o tensiómetro, no obstante, estos métodos no permiten la cuantificación directa de los volúmenes de agua a aplicar, ni de tiempos asociados a las características del sistema.

Foto 1. Sistema de inyección de fertilizante a la succión de la bomba (Foto a la izquierda) y daño por corrosión en filtro de arena (foto a la derecha).

Un programa de riego se define usando varios parámetros, entre ellos, los requerimientos hídricos del área, la capacidad de retención de humedad del suelo y las características del sistema de riego, especialmente de la precipitación. Entre más ajustados a la realidad sean los parámetros usados en el programa, se conseguirá aplicar con mayor precisión el agua que realmente requiere el huerto.

El mantenimiento de los equipos de riego tiene como objetivo lograr buenas condiciones de funcionamiento de los sistemas y se realiza a través de un programa de actividades o labores que incluyen limpieza de filtros y de redes de distribución, observación permanente del funcionamiento de cada una de las partes del sistema a través del control de presiones y caudales, y a lo menos una vez en la temporada, la determinación de la uniformidad del sistema y el caudal o gasto de riego.

Gráfico 1. Relación entre el agua que se estima debiera aplicar, el agua que se programa aplicar y el agua que realmente se aplica en el huerto de estudio. Temporada 2017 – 2018.

Gráfico 2. Comparación porcentual de nutrientes entre los emisores que entregaban mayor y menor concentración de N y K.

Gráfico 3. Aporte de distintas cantidades de calcio y magnesio en un huerto de paltos, durante una temporada, al cambiar los metros cúbicos de agua de riego utilizados.

DE UN BUEN RIEGO A UNA BUENA FERTIRRIGACIÓN

Una vez que se ha conseguido asegurar el buen funcionamiento del sistema y un adecuado manejo del riego, hay que poner atención en las metodologías de fertirrigación. La fertirrigación o aplicación de fertilizantes solubles al cultivo a través de la red de riego, es una práctica asociada a las metodologías de riego presurizado, por ello su éxito dependerá absolutamente de la calidad del riego. Esta práctica aumenta la utilidad del sistema de riego y con ello la rentabilidad del cultivo, ahorrando mano de obra y aumentando los rendimientos, principalmente debido a la distribución uniforme de los fertilizantes, pero siempre y cuando los sistemas de riego funcionen adecuadamente.

Para conseguir las ventajas de la fertirrigación, no basta con incorporar fertilizantes al sistema de riego, se trata de “controlar” las cantidades de nutrientes en función de los requerimientos del cultivo. Esto se relaciona estrechamente al tipo de fertirrigación que se practica, al equipo inyector disponible y al grado de capacitación del encargado en la operación de éste.

Los mecanismos más simples y económicos para inyectar una solución madre a la red de riego corresponden a la instalación de una tubería a la succión de la bomba (Foto 1), uso de Venturi, bombas hidráulicas, o una combinación entre ellos. Por la facilidad de adquisición estos sistemas son instalados comúnmente por los mismos agricultores, sin embargo, no permiten por sí solos el control de los volúmenes de inyección. Además, cuando son instalados de forma errónea ocasionan serios problemas en el funcionamiento del sistema de riego, al variar la relación presión-caudal o acortar su vida útil por efecto de la corrosión causada por el contacto de las soluciones salinas con las piezas metálicas del cabezal, particularmente la bomba de riego, válvulas de control y filtros (Foto 1). Estos problemas convierten a estas alternativas en opciones de baja relación eficiencia/precio.

La fertirrigación puede ser de dos tipos, de manera continua o parcializada. En el primer caso se trata de aplicar el fertilizante en cada riego o en la mayoría de ellos de acuerdo con las necesidades de la planta y su ciclo fenológico, mientras que cuando se hace de forma parcializada, se fertiliza en determinados momentos del ciclo del cultivo. La fertirrigación continua requiere equipos de mayor complejidad para asegurar tasas de inyección conocidas durante todo el tiempo de riego y conseguir hacer una fertirrigación más eficiente. Cuando se entrega el fertilizante en forma concentrada (forma parcializada) es fácil incurrir en errores tales como mala dosificación, aumento excesivo de la conductividad eléctrica en la solución del suelo (aumento de sales) o pérdida de fertilizante por lixiviación. En general, se baja la eficiencia de esta práctica.

Por lo anterior, es importante conocer y manejar los factores principales en la evaluación de un adecuado riego y fertirrigación. Para ejemplificar lo discutido, se realizó un estudio de caso que aborda estas consideraciones.

Foto 2. Huerto de paltos donde se realizó el estudio, medición de caudal y toma de muestra para análisis de laboratorio.

FACTORES IMPORTANTES PARA LA EVALUACIÓN DEL MANEJO DEL RIEGO Y LA FERTIRRIGACIÓN

Con el objeto de evaluar el manejo del riego y la fertirrigación de un huerto frutal en condiciones normales de operación, en el mes de abril del 2018 se hizo una visita a un huerto de palto de la Región Metropolitana. En la ocasión se aplicó una encuesta para registrar los principales aspectos que describen la aplicación del riego en la unidad. El huerto presenta una superficie de 8,8 ha de cv. Hass (Foto 2) y fue plantado en el año 2006 sobre un suelo franco arcilloso plano. El riego se aplica a través de un microaspersor autocompensado por planta, de caudal nominal 28 l/h. El marco de plantación es de 6 m entre hilera y 2,5 m sobrehilera. La programación se hacía en función de un programa general, con tiempos y frecuencias previamente establecidos, el que se monitoreaba en base a calicatas, análisis de humedad al tacto y tensiómetro. La programación de riego al momento de la evaluación era de 15 horas cada 7 días. El programa de mantenimiento incluía, como principales labores, la revisión de los equipos de bombeo una vez al año para el cambio de sello mecánico, lavado frecuente de redes por presencia de limos y arcillas, desde octubre a marzo, en el agua de riego y aforo de emisores para conocer el caudal.

El sistema de inyección de fertilizante era del tipo succión a la bomba del sistema de riego. El programa de fertilización aplicado en el momento de la evaluación consideraba aplicación de Urea y Nitrato de potasio aplicados en 40 minutos del último tercio del tiempo de riego.

La evaluación del equipo de riego se hizo a partir de la determinación de su uniformidad (método de Merriam y Keller,1978), prueba que requiere medir, además de la presión de funcionamiento, el caudal emitido por planta en 16 puntos bien distribuidos del sector. Por lo que en cada uno de ellos se tomó una muestra que fue enviada al laboratorio de la Pontificia Universidad Católica (Agroanálisis) para la determinación de conductividad eléctrica, N-NO3; N-NH4; P, K, Ca, Mg, Na, Zn, Cu y B.

ANÁLISIS DE LOS FACTORES ASOCIADOS AL MANEJO DEL RIEGO

Los responsables del manejo del riego del huerto informan como problemas más importantes la calidad del agua, la proviene del río Maipo, conocido por la gran cantidad de sedimentos que arrastra en la época de deshielo. En segundo lugar de importancia se señala el desgaste y corrosión del rodete de la bomba del sistema, elemento que se cambia cada dos años. Por la misma causa también se reemplaza la carcasa de la bomba cada cinco años. El productor informa que hay daños por corrosión y fugas en los elementos metálicos del cabezal de riego, en especial en los filtros de arena, razón por la que son reemplazados por filtros de anillas de material plástico. El problema descrito podría deberse a la calidad de agua (1,86 dS/m) como también al paso de soluciones fertilizantes por el cabezal cuándo se inyecta la solución madre por la succión de la bomba.

La uniformidad de riego resultó “aceptable” ya que su valor fue del 83%. Es decir, el 25% de las plantas que menos agua recibía en el sector de riego, obtenía el 83% del caudal medio del sector, el que era de 33 l/h/emisor; o sea, un 18% más que el caudal que se pensaba era aplicado. Si bien la uniformidad de riego era “aceptable”, en suelos de baja pendiente, como los del estudio, esta debiera ser mayor al 86%, lo que corresponde a la calificación de “buena”. La presión de funcionamiento fue en promedio de 2,5 bar al final de las tuberías portaemisores, no varió durante la prueba y se mantuvo en el rango de funcionamiento de un emisor acutocompensado. Entre los emisores muestreados se observó aumento de caudal de hasta el 100% (56 l/h) respecto del nominal, probablemente por pérdida del elemento de autocompensación.

Teóricamente no hay una diferencia importante entre el caudal estimado a aplicar (8.097 m3/ha/temporada) y el que debiera aplicarse (8.308 m3/ha/temporada), pero si la hay respecto del caudal aplicado realmente (9.543 m3/ha/temporada) (Gráfico 1). No obstante las diferencias, lo más complejo del manejo de programación de riego observado sería la distribución de la aplicación del agua en la temporada, observándose que en los meses de primavera el agua aplicada subestima las necesidades hídricas del cultivo, mientras que en verano y otoño el programa de riego aplicaría más agua de la requerida por el cultivo (Gráfico 1). Lo anterior pone en evidencia que existe potencial para mejorar la eficiencia de riego a partir de una programación más ajustada a los parámetros reales del sistema de riego, los que son conocidos a partir de pruebas como la de medición de la uniformidad del riego.

Gráfico 4. Aporte de sodio por emisor del agua de riego y de la solución fertilizante.

Gráfico 5. Comparación de la conductividad eléctrica del agua de riego y fertirrigación con la norma 1333.

Gráfico 6. Relación entre la CE y el pH en la solución fertilizante.

EVALUACIÓN DEL APORTE DE N Y K EN SOLUCIÓN FERTILIZANTE

Para el estudio se analizaron las concentraciones de nutrientes del agua de riego, de la solución nutritiva y de la entregada por cada emisor en el huerto. Consecuentemente con las variaciones de caudal de los emisores, las que fueron observadas en la prueba de uniformidad, se detectaron diferencias entre emisores en cuanto a la cantidad, por ejemplo, de nitrógeno aplicado a cada planta. Si bien las diferencias en las concentraciones entre emisores son pequeñas cuando la evaluación se hace en un riego, al considerar el aporte de toda la temporada, estas llegan a ser importantes (Gráfico 2).

Para el caso del nitrógeno, la máxima diferencia entre emisores, en cuanto a la dosis que entregaban, fue de aproximadamente el 30%. En este caso, el manejo de la fertilización del huerto en estudio no consideraba el aporte de nitrógeno del agua de riego, razón por la que no se detectaba una condición muy distinta entre los árboles del huerto. Es decir, el huerto contaba -además de las dosis calculadas-, con lo aportado por el agua de riego, en lo que se podría definir como “consumo de lujo”.

En lo relativo al potasio, el cambio es aún mayor, llegando a una diferencia de más de un 100% entre los emisores que entregan el fertilizante (Gráfico 2). Dadas las cantidades de potasio que se aportan en la temporada a través del agua de riego, las que no son consideradas en el cálculo de las dosis. En el caso del estudio, más de 100 kg/ha, lo que probablemente genera una acumulación de este nutriente en el suelo, ya que a diferencia del nitrógeno, el potasio presenta poca movilidad.

APORTE DE NUTRIENTES A TRAVÉS DEL AGUA DE RIEGO

Un aspecto que debe considerarse en el manejo de los huertos, es la calidad química del agua de riego, en cuanto a su salinidad, así como su aporte de nutrientes y otros elementos. Al momento de calcular las dosis de un fertilizante, se debe restar el aporte de nutrientes proveniente de las aguas de riego. El caso del huerto en estudio, que utiliza agua proveniente del río Maipo, al igual que otras 136 mil hectáreas productivas de la RM (Bonelli y Meza, 2012). Estas aguas contienen una fuerte carga de minerales debido a la hidrología, volcanismo, precipitaciones nivales y el arrastre de los afluentes del río (DGA, 2003).

En este estudio se cuantificaron los aportes de nutrientes como proyección de una temporada, considerando la cantidad de agua aplicada al huerto y la concentración de elementos que contenía el agua de riego. La cantidad de agua aplicada al huerto fue de 9.543 m3 en la temporada, lo que se muestra en la Tabla 1.

El agua de riego analizada contenía muchos nutrientes que al estimarlos por temporada, resultaron ser aportes importantes que se debieran considerar. Cabe mencionar que la calidad química del agua puede variar durante las distintas estaciones del año, sin embargo, estas variaciones no son de una magnitud que cambie la clasificación del agua.

Al ver los resultados de esta estimación (Tabla 1) queda claro que el aporte de nitrógeno y potasio del agua de riego representa cantidades que se debieran restar del programa de fertilización o incluso, podrías ser, que no se necesitara aplicar.

APORTE DE CALCIO Y MAGNESIO PROVENIENTE DEL AGUA DE RIEGO

Los elementos que más llaman la atención son el calcio y el magnesio, cuyos aportes sobrepasan por mucho las necesidades anuales de este cultivo frutal. En la proyección de la temporada, en el caso del calcio se estaría aportando 1.792 kg/ha y en el del magnesio 225 kg/ha. Es claro que no debieran hacer aplicaciones de estos nutrientes vía fertilización y que el ajuste del riego cobra una gran importancia. En el Gráfico 3 se puede apreciar las diferencias al utilizar distintos volúmenes de agua.

APORTE DE NA Y PROBLEMAS ASOCIADOS

Al analizar el elemento sodio (Na), así mismo llama la atención el aporte que significa al agua de riego. Este elemento es perjudicial cuando la planta lo absorbe, existiendo especies como el palto, que son aun más sensibles a su toxicidad. Adicionalmente, el sodio es negativo para las condiciones físicas del suelo, debido a que dispersa las arcillas y no permite la agregación del suelo, deteriorando su estructura y disminuyendo la infiltración del agua en el perfil. En el Gráfico 4 se observa que el agua aporta más de 80 mg/L, en los distintos emisores de riego medidos en el huerto, lo que en una temporada significaría más de 800 kg/ ha de este elemento.

Al analizar químicamente el agua, una vez aportada la solución fertilizante, se aprecia que el sodio (Na) aumenta. La razón puede ser que el fertilizante contuviera trazas de este elemento, que aunque en pequeña cantidad, igualmente suma a esta condición negativa.

De acuerdo a la norma NCh N°1333 del agua de riego, la concentración de sodio no debe exceder del 35%, respecto a los otros cationes. En este caso no alcanza este valor, sin embargo, el aporte es elevado, alcanzando un 28,8%, condición que se debe tener en cuenta en cultivos sensibles como el palto.

Tabla 1. Aporte de nutrientes del agua de riego proveniente del río Maipo, en una temporada (caso de estudio).

CALIDAD DE AGUAS DE RIEGO EN FUNCIÓN DE LA SALINIDAD

La conductividad eléctrica (CE) de una disolución puede definirse como la aptitud de esta para transmitir la corriente eléctrica. Al aplicar un campo eléctrico en el agua, en este caso de riego, se produce un movimiento de los iones en disolución, cuya medición se representa con la conductividad eléctrica, la cual se utiliza como un indicador de sales disueltas en el agua.

En el caso del agua en estudio, su conductividad eléctrica era de 1,86 mS/cm o 1.860 µmhos/cm, lo que de acuerdo a la norma N°1333, corresponde a un agua que puede tener efectos adversos en muchos cultivos y necesita de métodos de manejo cuidadoso. El agua que se considera sin efectos perjudiciales es cuya conductividad eléctrica es < a 750µmhos/cm o 0,75 mS/cm.

Considerando lo mencionado, en el caso de estudio la calidad química del agua no era óptima, como se ve en los resultados de las mediciones realizadas en los distintos emisores del sistema de riego del huerto (Gráfico 5).

Como se observa en el Gráfico 5, la norma N° 1333 indica valores óptimos de conductividad eléctrica menores a los que presenta esta agua de riego. Si adicionalmente, se le agrega una solución fertilizante, la conductividad eléctrica -en este caso- se triplica, como se ve en los resultados de los distintos emisores. Con este ejemplo, se hace énfasis en que cuando se tiene un agua de mala calidad química, solo se deben poner los fertilizantes estrictamente necesarios ya que éstos son sales que se disuelven y aumentan esta característica perjudicial en casos como los de este estudio.

Otro factor que influye en la conductividad eléctrica es la aplicación de ácidos. El agua aplicada al cultivo en estudio, se acidificó presentando al inicio un pH cercano a 7,8 y hacia el final de la medición pH 6,4, lo que generó un aumento en la conductividad eléctrica debido a la solubilización de las sales, como se observa en el Gráfico 6. Es importante que al aplicar los fertilizantes estos lleguen a la planta y no precipiten las sales en las tuberías y emisores, obturándolos y dejando de recibir las dosis que se requieren aplicar, lo que se logra aplicando la solución con un pH adecuado, cercano a 6, a través de la acidulación.

Entre los resultados obtenidos se cuenta también que la solución madre presentó un pH 2,2 y una CE de 48,8 mS/cm. Cabe señalar que se debe cuidar que las mezclas de fertilizantes sean compatibles entre sí y que las cantidades de soluciones sean suficientes, tomando en cuenta la solubilidad de cada uno de los componentes así como las características del agua de riego.

Es importante además cuidar de que la inyección sea en volúmenes uniformes durante el tiempo que esta dure, en lo posible monitoreando conductividad eléctrica y pH de la solución fertilizante; intentando si es necesario, mejorar la absorción de los nutrientes mediante la acidificación del agua de riego.

PARA ASEGURAR LA EFICIENCIA DE LA FERTIRRIGACIÓN

Para el logro de las ventajas del riego localizado, entre ellas el aumento de eficiencia de aplicación y la fertirrigación, es necesario conocer el sistema, las presiones de funcionamiento, los caudales que se aplican por emisor, por planta, por sector, por sistema y por temporada. La medición de la uniformidad de distribución del agua en el sector, además de calificar el estado del sistema de riego para tomar decisiones de mantenimiento, reparación y recambio de componentes, permite conocer los caudales reales que se aplican y que determinan el consumo del huerto.

Es recomendable en la fruticultura de la zona central, realizar análisis del agua de riego para conocer su calidad química y el aporte de nutrientes que significa. En el caso que el agua aporte nutrientes, se debe restar esas cantidades de las dosis de fertilizantes que se aplicarán.

REFERENCIA

• Bonelli S., Meza F. (2012) Abastecimiento de agua en la cuenca del Maipo: Cómo enfrentar el cambio climático. Revista Agronomía y Forestal UC, 45, 4-7.

• Dirección General de Aguas. (2003). Diagnóstico y clasificación de los cursos y cuerpos de agua según objetivos de calidad. Recuperado de http://portal.mma.gob.cl/wp-content/uploads/2017/12/Informemetodologia.pdf

• Ministerio de Obras Públicas. (1978). Norma Oficial de Calidad para el recurso agua (INN Norma Chilena Nº1333). Chile: Autor.