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Octubre 2019 | Riego

Panorama del riego por goteo subterráneo en el mundo

El riego por goteo sub-superficial o aplicación de agua bajo la superficie del suelo a través de emisores ubicados junto a los sistemas radicales de las plantas, es una técnica cada vez más utilizada, incluso en cultivos extensivos. Algunos beneficios de estos sistemas que más se destacan son la protección de la estructura y aireación del suelo, la mayor eficiencia de uso de agua y nutrientes, una menor incidencia de enfermedades y malezas, además de la posibilidad de incorporar aire al agua de riego, de modo de lograr una mejor oxigenación de las raíces.

Requerimientos de agua y rendimiento en duraznero. SDI v/s microaspersión

David R. Bryla del USDA ARS (EE UU) comparó en California Central los requerimientos de agua y los rendimientos de un huerto de 5 años de durazneros ‘Crimsom Lady’, regados con microaspersión y SDI. Temprano en la temporada los árboles regados con microaspersión requirieron cerca del doble de agua para mantener el mismo estatus hídrico, medido como potencial hídrico de tallo a medio día, que los regados con SDI. Sin embargo, a medida que se desarrollaba el follaje, se requirió relativamente cada vez menos agua con microaspersión.
Para el final de la temporada, los árboles regados con SDI usaron un 26% menos de agua que los regados con microaspersión. El SDI además incrementó el tamaño de la fruta en un 8% y la cosecha apta para el mercado en un 29%, por sobre la microaspersión. Consecuentemente se incrementó la eficiencia de uso del agua en durazno en un 74%.

El riego por goteo sub-superficial (Sub-surface drip irrigation: SDI, según sus siglas en inglés) o enterrado se define como la aplicación de agua bajo la superficie del suelo a través de emisores, por lo general con tasas de descarga semejantes al riego por goteo tradicional. Debido a la protección de la estructura y la aireación del suelo, el riego sub-superficial es considerado como una técnica válida para aportar agua a cultivos al aire libre. Incluso, se señala que este método permitiría a los productores extender la superficie bajo riego, gracias a la disminución de los costos de mantenimiento de los equipos.

Una variante de esta técnica se utiliza en sistemas extensivos, en los que una napa subterránea es controlada mediante la introducción de agua en drenes, de modo que el agua se mueve en sentido opuesto a la del drenaje, con el fin de levantar la napa hasta los sistemas radiculares de las plantas. Los prerrequisitos de esta aplicación son la existencia de una napa superficial, la presencia de una capa impermeable en el perfil de suelo y una alta conductividad hidráulica del mismo.

En los sistemas para cultivos intensivos las líneas de riego son tendidas enterradas, cerca de las raíces de las plantas. La profundidad de enterramiento dependerá de la textura del suelo, pues la difusión del agua es mayor en suelos arcillosos y menor en suelos arenosos. Por el contrario, el flujo (hacia abajo) de agua es alto en suelos arenosos y bajo en suelos arcillosos. En tanto que en suelos limosos la difusión y el flujo se encuentran balanceados.

El riego superficial y el SDI requieren de equipos semejantes. Pero en el sub-superficial se debe prestar especial atención a la filtración del agua de riego, para evitar la interrupción del flujo en las tuberías, ya que no es posible monitorear visualmente las fallas. Según el esquema de instalación de algunas empresas, tanto las ventosas como las válvulas de retención son accesorios imprescindibles en los sistemas de riego subterráneo, pues evitan que penetre suciedad en los goteros por succión –o inversión de presión– cuando se detiene la bomba. Además, los sistemas deben integrar tuberías de drenaje, con el fin de evacuar toda la suciedad cuando se realizan las periódicas limpiezas de emisores.

Estudio comparativo en sistemas de riego para ahorrar agua

A. M. AL-Moshileh y M. A. Kassem de la Qassim University (Arabia Saudita) compararon los efectos del riego por aspersión, goteo superficial y SDI -con diferentes regímenes de agua- en la eficiencia de uso del agua y rendimiento de papa. Las plantas fueron tratadas con 5 niveles de contenido de humedad del suelo: 15%, 30%, 45%, 60% y 75% del total de agua agotada.
La mínima cantidad de agua aplicada se obtuvo con el SDI, en el régimen de 75%. En el régimen del 15% el SDI disminuyó la cantidad de agua aplicada en la temporada en un 30% y un 15%, respecto a la aspersión y el goteo respectivamente. En un mismo régimen de agua, el SDI disminuyó el agua consumida por las plantas respecto a la aspersión y el goteo. El SDI incrementó el crecimiento de las plantas respecto a los otros sistemas de riego.

VENTAJAS AGRONÓMICAS Y OPERATIVAS

Entre las principales ventajas está que se elimina la evaporación y el escurrimiento de agua en el suelo, o la deriva de la misma por viento. De hecho, esta técnica aumenta la eficiencia de uso del agua y elimina el encostramiento o la compactación del suelo. Además, dada la proximidad de las líneas de goteo a las raíces, se maximiza la eficiencia de uso de los nutrientes. Al localizarse los emisores bajo la superficie, el bulbo húmedo toma una forma esférica, a diferencia de la tradicional semi-esférica del riego superficial, lo que permite a las plantas disponer de entre un 30% y un 40% más de agua.
Algunas ventajas fitosanitarias importantes son que las enfermedades de las plantas (fungosas y bacterianas) ocurren con menos frecuencia y pueden ser controladas con mayor facilidad, así como también la emergencia de malezas.

En el uso de agua reciclada para riego, el SDI representa una estrategia promisoria ya que la parte aérea de los vegetales no tiene posibilidad de contacto con el agua, la que podría estar contaminada por patógenos.

Entre las ventajas operativas se menciona que se puede regar al tiempo que se hacen labores en el huerto, que las líneas de goteo quedan protegidas de la radiación UV, de los cambios de temperatura, labranza del suelo, animales y vandalismo. Desde el punto de vista medioambiental, el SDI requiere de una menor cantidad de agua, lo que lleva a un ahorro del recurso y a una menor acumulación de sales en el suelo y en las napas freáticas.
En el riego localizado superficial la red de tuberías se sitúa sobre el terreno lo que dificulta las tareas agrícolas, sobre todo las que requieren el uso de maquinaria. Con el SDI, inconvenientes como la recogida de líneas de goteo (mano de obra) y el almacenaje de las tuberías entre campañas de riego, quedan eliminados.

CUIDADOS ESPECIALES A CONSIDERAR

La profundidad de labranza del suelo se reduce debido a la presencia de las líneas de goteo enterradas cerca de la superficie. Además, durante las primeras etapas del cultivo, se puede requerir de un sistema de riego superficial suplementario, si las pequeñas raíces no llegan a la zona del suelo humedecida por capilaridad. Por último, las líneas de goteo pueden ser obturadas por raíces, del cultivo o de las malezas, o por burbujas de aire; eventos que sólo pueden ser anticipados mediante frecuentes y precisas limpiezas del equipo de riego. La intromisión de raíces en los goteros, por su parte, puede ser controlada mediante dispositivos mecánicos o químicos.

Se recomienda –cuando el pH del agua es mayor a 7– aplicar ácido nítrico o fosfórico, para precaver los precipitados de carbonatos (cales), evitando así la obturación de las instalaciones. Además, se aconseja controlar periódicamente los caudales de riego por válvula o sector de riego, para garantizar el rendimiento adecuado de los emisores.

Oxigenación por SDI para aumentar el rendimiento y la eficiencia de uso del agua en cultivos hortícolas

Surya P. Bhattarai y David J. Midmore de Central Queensland University (Australia), probaron los efectos de la oxigenación sub-superficial en soja y tomate, comparando los resultados con el SDI normal, en tratamientos con distintos aportes de humedad. Encontraron que el rendimiento se incrementó como promedio en un 86 % en soja y en un 21 % en tomate, en los tratamientos con aire. Los incrementos se relacionaron con número de vainas en soja y con el tamaño en tomates.
Los tratamientos con aireación aumentaron la absorción de agua lo que se relacionó con una mayor eficiencia de uso de la misma. Mientras que en soja el rendimiento se debió a la mayor intercepción de radiación por mayor follaje y biomasa total;
en tomate el efecto se debió a una mayor área foliar, mayor contenido de clorofila y fruta más grande.

DE GRAN POTENCIAL PARA MUCHOS CULTIVOS ALREDEDOR DEL MUNDO

En la actualidad, la aplicación más común del SDI es en el cultivo de frutales y hortalizas, tomate (para fresco y procesado), seguido por lechuga, papa y maíz dulce. Otras especies son manzana, espárragos, banana, pimentón, brócoli, col, melón, zanahoria, coliflor, arveja, poroto verde, cebolla, papaya, raps (colsa o canola), calabaza y floricultura. Entre los cultivos extensivos los más populares son caña de azúcar, algodón y maíz. Algunos otros son alfalfa, sorgo de grano, maní, pasto king grass y trigo.

Según datos recogidos, en España hay sobre 12,000 ha regadas con SDI y se espera que la competencia por el agua y la necesidad de utilizarla con mayor eficiencia incremente el uso del riego sub-superficial en todo el mundo, pues esta tecnología ofrece la capacidad de realizar aplicaciones muy precisas de agua de riego, nutrientes y otros químicos directamente en la zona de raíces. Con un diseño, instalación y manejo adecuados, se afirma que los sistemas SDI pueden funcionar de forma correcta y confiable durante más de 10 años.

LAS VENTAJAS DE INYECTAR AIRE A TRAVÉS DEL SISTEMA

La Dra. Lucia Bortolini, investigadora de la Universidad de Padova, ha trabajado en la inyección de aire en el suelo a través del sistema de riego Esta es una técnica que se utiliza para mejorar la capacidad productiva en suelos anóxicos, de textura fina y/o salinos. En ese tipo de suelos, los cultivos pueden mostrar señales de intolerancia tales como marchitez, clorosis, poco desarrollo, mayor susceptibilidad a enfermedades, etc.

La pérdida de presión, naturalmente asociada a estos aparatos, obliga a que la presión en el interior del inyector sea al menos dos veces mayor que la presión exterior del inyector. Sin embargo, al mismo tiempo, el aparato puede operar como regulador de presión, eliminándose la necesidad de una válvula reguladora en el sistema.

Ensayos con equipos de inyección de aire llevados a cabo en Italia, Australia y EE UU, en cultivos tales como pimentones, melones, coliflores, maíz, zapallo italiano, frutilla, algodón y uvas, muestran que como mínimo se asegura un 10 % de incremento de la cosecha en la mayoría de los cultivos y a veces mucho más. Un ensayo recientemente realizado en Italia demostró que el efecto de la inyección de aire es más notorio en suelos saturados de agua, en huertos donde las camas de cultivo están bajo mulch y/o es difícil cultivar entre las hileras, y también cuando se acoplan las aplicaciones de fertilizante (fertirrigación). Los incrementos obtenidos en el rendimiento de los cultivos compensarían con facilidad los costos del inyector instalado en el sistema SDI.

La ventaja del sistema está en la abundancia de aire en la rizósfera, dada la mayor cantidad de oxígeno disuelto en el agua, lo que entre otras cosas mejora la absorción de nutrientes. También hay consecuencias positivas en el equipo de riego: un menor crecimiento de algas en la tubería debido al oxígeno y menos sólidos suspendidos gracias a las microburbujas, las que reducen la obturación de emisores.
Una posible desventaja de la mayor presencia de oxígeno en el agua es que puede provocar la precipitación de, por ejemplo, hierro de agua de pozo, por la oxidación de compuestos reducidos.

Diferencia de la eficiencia entre SDI y microaspersión en papa

Anconelli S., Guidoboni G. y Battilani, A. compararon la aspersión v/s el SDI en el norte de Italia en papas. El esquema del experimento fue el siguiente:
Sin riego (sólo lluvia)
Microaspersión (50% ETc)
Microaspersión (100% ETc)
SDI (50% ETc)
SDI (100% ETc)
No hubo significativas diferencias entre ambos métodos, sin embargo el rendimiento con SDI fue un poco mayor (en 50% y 100% de ETc). Como consecuencia, se encontró que la Eficiencia de Uso del Agua era similar en ambos métodos. El SDI incrementó la materia seca de los tubérculos y el contenido de almidón. El riego en general incrementó el tamaño de los tubérculos respecto a los sin riego. En los ensayos con SDI, el porcentaje de tubérculos de calibre entre 60-75 mm, resultó más alto respecto a aquellos obtenidos usando microaspersión.

TAMBIÉN INTERESA EN HIDROPONÍA

Hoy en día se discute la sustentabilidad de los sistemas de cultivo sin suelo de ciclo abierto (a solución perdida), en los que el exceso de solución nutritiva (SN) lixiviada, es liberado al medioambiente. Con un porcentaje de drenaje del 20-30 %, para lavar de los sustratos las sales nutritivas remanentes, el volumen de SN liberada al medio puede llegar a 2,000-3,000 m3/ha/año; con un desperdicio de fertilizante de más de 8 toneladas.

Con un sistema subsuperficial, la SN no es lixiviada o descargada al medioambiente por lo que se los denomina sistema ‘sub-superfical de cero escurrimiento’ (ZRS en inglés). Los sistemas ZRS presentan muchas ventajas si se los compara con los sistemas hidropónicos tradicionales, tales como uniformidad en la aplicación de SN, menor compresión del sustrato e importantes ahorros de agua y fertilizante. En un estudio en EEUU, los agricultores establecieron que los sistemas ZRS disminuyen las labores de control y mantenimiento de los goteros, mejoran la uniformidad de las plantas e incrementan los rendimientos, en comparación con los sistemas de riego tradicionales.

Los sistemas ZRS han sido estudiados y propuestos principalmente para cultivar pequeñas plantas ornamentales en contenedores, las que se caracterizan por temporadas de crecimiento cortas y requerimientos limitados de agua y nutrientes.

En las técnicas ZRS de bancos de canal, el movimiento de la SN dentro del contenedor es sólo hacia arriba, debido a la evaporación del agua en la superficie del sustrato y a la transpiración de las plantas. Las sales minerales no absorbidas son sometidas a un leve pero continuo movimiento hacia las capas superiores, por lo que las sales no utilizadas migran hacia arriba incrementando la salinidad en la porción superior del sustrato, donde no hay crecimiento de raíces.

La composición iónica del extracto acuoso del sustrato en el contenedor, analizada después de dos meses de cultivo de tomate cherry, mostró una concentración de iones y una proporción de los mismos, muy similar a aquellas de la SN en la capa inferior, en tanto que en la capa media y superior la concentración de N, K+ y Mg2+ fue menor. Por el contrario, la concentración de Na+, Cl- y Ca2+ fue más alta en comparación con los de la SN.
Al utilizar las técnicas de riego subsuperficial la composición de la SN recirculante permanece inalterada, por lo que el manejo de la SN se facilita, al simplificarse el control de pH y conductividad eléctrica (CE).