Resumen el conocimiento de la demanda evapotranspirativa de los cultivos, para la planeación y operación de las actividades agrícolas es muy importante.




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Technical Bulletin No. 1257 Agricultural Research Service. 1962.
Fórmula de Zierold y Palacios.

En 1971 Palacios utilizando un método desarrollado por Zierold en 1969 para estimar la lluvia percolada en exceso, y con base en observaciones de intensidades de precipitaciones en tres zonas diferentes de México dedujeron las siguientes ecuaciones para estimar Pe:

Para lluvias menores de 2.5 cm.

Pe = P - 0.05 p2 Ecuación 26

Para lluvias mayores de 2.5 cm.

Pe = 1.27 p0.75 - 0.0806 p1.5 Ecuación 27

P = Precipitaciones observadas en cm

Pe = Precipitación efectiva en cm

Estas ecuaciones se usan para las láminas de lluvia acumulada en períodos de 10 días.

Coeficiente de Ogrosky y Mockus.

El coeficiente de Ogrosky y Mockus, se determina a partir de la relación Evapotranspiración entre precipitación ET/P expresados en mm para períodos de un mes.

La ecuación para estimar los coeficientes de precipitación es:

Cp = ET/P/(1.53 + 0.8 ET/P) Ecuación 28

Pe = Cp • P Ecuación 29

Donde P, es la precipitación observada en mm. Los valores de Cp se pueden consultar en el cuadro 13. Este coeficiente no considera la intensidad de lluvia y la distribución de la precipitación en el tiempo.

Cuadro 13. Coeficientes de Ogrosky y Mockus.


ET/P

Cp

0.00

0.00

0.20

0.10

0.40

0.19

0.60

0.27

0.80

0.35

1.00

0.41

1.20

0.47

1.40

0.52

1.60

0.57

1.80

0.61

2.00

0.65

2.20

0.67

2.40

0.72

2.60

0.75

2.80

0.77

3.00

0.80

3.50

0.84

4.00

0.88

4.50

0.91

5.00

0.93

6.00

0.96

7.00

0.98

9.00

0.99


Ecuación de Prescott y Anderson.

Esta ecuación considera para el cálculo de la lluvia efectiva la precipitación calculada en función de la evaporación mensual media de acuerdo con la siguiente ecuación.

Pcm = 0.9 Ev0.75 Ecuación 30

Donde Pcm = Precipitación calculada media.

Ev = Evaporación mensual media, medida en el tanque tipo "A".

Para calcular la precipitación efectiva Pe, se utiliza el siguiente criterio.

Si Pcm > Pm entonces Pe = 0

Si Pcm < Pm entonces Pe = 0.8 • Pcm

Donde Pm es la precipitación mensual media.

Método desarrollado en el Colegio de Postgraduados.

Palacios citado por Leonvil (1977) desarrolló una ecuación para la zona de Veracruz en donde estima la precipitación efectiva en función de la evapotranspiración, la precipitación observada en el mes P) y el número de días de lluvia en el mes según la siguiente ecuación.

Pe = ET/((10.96/N) + 0.945 ET/P) Ecuación 31

Donde.

Pe = Precipitación efectiva en mm

N = Número de días de lluvia (días)

ET = Evapotranspiración (mm)

P = Precipitación observada (mm)

Se observa en ésta ecuación que la Pe esta directamente relacionada con el número de días, y se utilizó para períodos mensuales.

Método propuesto por la FAO.

La lluvia efectiva puede ser estimada por la relación entre evapotranspiración del cultivo y la precipitación ETr/P. En el cuadro 20 USDA (1969), o bien usando las gráficas de la figura 6 la precipitación efectiva puede calcularse. La relación entre la lluvia efectiva promedio mensual y la lluvia media mensual es calculada en función para diferentes valores promedio mensuales de ETr. Este método asume que al momento de riego, la lámina neta que puede almacenarse efectivamente en la zona radical es de 75 mm, si no es así, se requiere aplicar los factores de corrección anexos a la tabla para diferentes láminas que pueden ser almacenadas efectivamente. Los datos de la tabla no consideran la velocidad de infiltración del suelo ni la intensidad de lluvia: Donde la infiltración es baja y la intensidad de lluvia es alta se pierde una gran cantidad por escurrimiento.

Utilización del requerimiento de riego de los cultivos o usos consuntivos.

  1. Los usos consuntivos auxilian a determinar la posible área de riego ante determinado volumen disponible de agua.

  2. Sirve para elaborar calendarios teóricos de riego de cultivos; es decir, fijar las láminas e intervalos de riego que en función de las eficiencias de riego a nivel parcelario y de conducción permitirán determinar en los planes de riego, los calendarios de extracción de volúmenes.

  3. Permite estimar las eficiencias de riego a nivel parcelario, las cuales son sumamente útiles en la elaboración de los planes de riego considerando que la Eficiencia parcelaria = UC. 100/lámina neta.

  4. En el caso de que se tenga agua para riego con altos contenidos de sales en solución, el uso consuntivo permite determinar las láminas de sobreriego necesarias para prevenir problemas de ensalitramiento en los suelos.

  5. Estimación de volúmenes que serán necesarios para auxiliar a los cultivos en el caso en que las lluvias aporten gran cantidad de sus requerimientos hídricos.

  6. Determinación en grandes áreas (cuencas) los posibles volúmenes de agua a drenar.

  7. Seleccionar los cultivos mas adecuados para zonas de agricultura de temporal.

  8. Por último y considerando lo antes expuesto, los usos consuntivos de los cultivos permiten determinar en forma general la eficiencia en que se está aprovechando el agua y por lo mismo planear debidamente el mejoramiento y superación de todo el conjunto de elementos que intervienen en el desarrollo de un Distrito de Riego.


CALENDARIO DE RIEGO.

Conocida la cantidad de agua que se tiene que aplicar a continuación es necesario calcular el tiempo en que se tiene que aplicar.

El programa de riego es aquel que nos da información acerca del número de riegos, intervalos, láminas de reposición y láminas netas.

Intervalo de riego.

Es el período que transcurre entre dos riegos sucesivos y se calcula de las siguiente manera: i = d/UCdiario, donde d es la lámina capaz de almacenarse en el suelo en la profundidad radical considerada para cada cultivo según su etapa de desarrollo.

La lámina de riego a aplicar se calcula de acuerdo con la ecuación:

d = (1 - p).(CC - PMP).Da.Z/100

Donde:

d = Lámina de riego.

p= Valor de la humedad aprovechable consumida antes de aplicar el siguiente riego.

Da=Densidad aparente en g/cm3

Z = Profundidad radical.

CC = Capacidad de campo expresado en %.

PMP= Punto de marchitamiento permanente expresado en %.

Intervalo de riego máximo.

El intervalo de riego máximo considera el tiempo en que el suelo una vez después de irrigado tiene un contenido de humedad mayor del de capacidad de campo, al menos en las primeras capas del perfil. Se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:

imáx = Ta + Td + (d + Pe)/UCdiario

Donde:

d = Lámina disponible en la zona radical

Pe= Precipitación efectiva

Ta = Tiempo de aplicación.

Td = Tiempo de drenado.

Para texturas gruesas 1 día

Para texturas medias 2-3 días

Para texturas finas 4-5 días

El propósito del riego es abastecer a las plantas con el agua que necesitan para obtener un rendimiento óptimo y buena calidad del producto. El riego debe ser aplicado antes de que la tasa de abastecimiento de agua a la planta disminuya lo suficiente para causarle agobio y le ocasione una reducción de los rendimientos o la calidad del producto.

El requerimiento de riego por los cultivos y la respuesta al riego varía con la clase de suelo, tipo de planta, etapa de desarrollo y condiciones del clima. Es difícil recomendar universalmente un programa de riego único para un cultivo.

El programa de riego óptimo para un agricultor será aquél que le proporcione mas beneficio.

Los cultivos difieren en su tolerancia para soportar una disminución del contenido de agua en el suelo antes de volverse a irrigar. Cultivos como el arroz responden favorablemente a riegos frecuentes.

Otros cultivos como la papa y la mayoría de las hortalizas sufren de agobio si mas del 40 % a 50 % de la humedad aprovechable es consumida antes de que se vuelvan a irrigar aun cuando la demanda evapotranspirativa no sea grande.

Cultivos como los que producen granos pequeños durante la etapa de maduración, alfalfa y frutales, que tienen la capacidad de desarrollar raíces profundas y ramificadas, prácticamente no reducen su rendimiento si consumen la humedad aprovechable de la profundidad radical.

Se debe hacer énfasis que los programas de riego para cada cultivo deben variar de acuerdo a las condiciones prevalecientes de clima y suelo.

Este criterio para la calendarización del riego varía de una situación a otra. Donde el agua es escasa o cara, el riego puede ser calendarizado para maximizar la producción del cultivo por unidad de agua aplicado.

Donde la tierra cultivable es más escasa que el agua, el riego puede ser calendarizado para maximizar la producción del cultivo por unidad de área sembrada. Sin embargo, en ciertas situaciones los calendarios de riego pueden ser modificados para minimizar los costos de irrigación o para facilitar algunas operaciones del agricultor; por ejemplo, para estimular la germinación, para controlar la temperatura atmosférica ó el nivel del agua subterránea ó para abastecer las necesidades de lavado ó para acomodar el calendario de entrega del agua al agricultor.

La programación del riego puede facilitar la producción de cultivos en varias formas; por ejemplo, proveer un control de la humedad del suelo, un uso eficiente de los fertilizantes, una mejor programación de las prácticas culturales y programas de siembra y cosecha, la implementación de dobles cultivos o rotación de cultivos, la introducción de cultivos de alto valor comercial como papa, maíz híbrido, caña de azúcar, algodón, frutales, etc. El alcance de éstos objetivos depende del abastecimiento total de agua y de otros factores.

Principios fundamentales de la calendarización del riego.

Relación del estatus del agua en la hoja con el estatus de agua en el suelo.

A medida que el agua del suelo es consumida por evapotranspiración, el potencial de agua en el suelo ( s) baja, consecuentemente el potencial del agua en la hoja ( l) también baja, ver figura 7.

El propósito de un buen programa de riego es prevenir que el potencial del agua en la hoja disminuya demasiado que induzca a un reducción en el rendimiento, mientras que por otra parte se trata de minimizar el número de riegos (ahorrando mano de obra) y la cantidad de agua necesaria para el crecimiento del cultivo.

l = s - T (Rs + Rr + Rt) 32

Note que el potencial del agua en la hoja no solo depende del potencial del agua en el suelo sino de la transpiración T y de las resistencias del suelo, raíz y tallo (Rs, Rr y Rt).

Para relacionar el límite inferior del ( s) con el límite inferior del contenido de humedad del suelo, (_) más bien conocido como disminución permisible de la humedad es necesario tener las curvas de retención del agua en el suelo.

De acuerdo con la figura 7, la pendiente = _/ t = ET/Zr.

Donde Zr es la profundidad efectiva explorada por las raíces, ET esta en unidades de lámina de agua por unidad de tiempo o volumen de agua por unidad de area por unidad de tiempo.

La cantidad de agua a aplicar para llevar el suelo del limite mas bajo de _ a capacidad de campo ( _) es igual a ( _) · (Zr).

De acuerdo con lo anterior, el calendario de riego significa abastecimiento de agua de acuerdo con las necesidades del cultivo y de los límites de humedad aprovechable. Factores como las características de retención de agua y profundidad radical del cultivo determinan el abastecimiento de agua disponible del suelo para el cultivo en cuestión y cualquier otro factor que afecte la tasa del uso de agua deben ser considerados en la calendarización del riego.

De acuerdo con lo anterior, un calendario de riego debe ser planeado según las condiciones locales considerando los factores suelo, planta, clima y manejo como determinantes.

Factores del suelo. Entre los factores del suelo involucrados dos son: la estructura, textura, profundidad, impedancia mecánica, velocidad de infiltración, drenaje interno, aereación, características de retención de humedad, conductividad hidráulica, profundidad del manto freático, salinidad del suelo, sustancias tóxicas, nemátodos y enfermedades de la raíz, temperatura y grado de fertilidad del suelo.

Factores climáticos. Los factores climáticos por considerar son: temperatura, radiación solar, velocidad del viento, humedad, duración del día, longitud de la estación de crecimiento y fluctuaciones diurnas de la temperatura.

Factores de la planta. Los factores de la planta incluyen variedades, características de la raíz, comportamiento en base a su resistencia a sequía, etapa crítica de desarrollo afectada por estrés de agua a los órganos o constituyentes de la planta al ser cosechados, efecto del agobio de agua sobre la calidad del producto a ser cosechado y la longitud de la estación de crecimiento.

Factores de manejo. Los principales factores de manejo incluyen: fecha de siembra, densidad de población, métodos de entrega de agua, calendarización del riego en relación a períodos críticos de crecimiento, aplicación del fertilizante, medidas para proteger el cultivo y fechas de cosecha.

Almacenamiento de agua en el suelo.

Después de que se aplica un riego el agua tiende a drenarse por gravedad hacia las capas más profundas del suelo. La tasa a la que el agua drena dentro del perfil del suelo es rápida inmediatamente después de que se aplica el riego y eventualmente decrece a una tasa muy pequeña. Una vez que se ha alcanzado esta tasa baja, el agua en al zona radical puede considerarse almacenada y ser referida como humedad máxima retenida por el suelo.

Cuando el drenaje es muy lento para propósitos prácticos puede despreciarse, entonces el contenido de humedad del suelo se considera que está a capacidad de campo (CC) y representa la máxima cantidad de agua que no es afectada por la fuerza de la gravedad en la zona radical.

Por el contrario, cuando el contenido de humedad del suelo es bajo puede causar agobio al cultivo y afecta su crecimiento y eventualmente puede llegar a marchitamiento permanente. A este punto se le conoce como punto de marchites permanente (PMP).

Mientras las plantas puedan extraer agua en cantidades pequeñas, esta extracción tiene poca o ninguna significancia en la agricultura de riego, aunque puede ser crucial para la supervivencia de plantas que viven en zonas áridas.

La diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento permanente se llama humedad aprovechable (HA). En el cuadro 14 se presenta la HA de varios suelos de diferente textura. Varios días se requieren para que la tasa de movimiento del agua llegue a ser despreciable dependiendo de las condiciones iniciales de humedad del suelo. La tasa de drenaje es controlada por la distribución de los poros y determinada principalmente por la textura y estructura del suelo.

Cambios de textura entre los estratos del suelo afecta la tasa de movimiento del agua internamente. Si se conoce la HA en cada capa de 30 cm la lámina de agua disponible se obtiene multiplicando HA por la profundidad radical.

Profundidad radical.

Las raíces crecen con un patrón definido como resultado de sus características genéticas, pero pueden ser modificadas por las condiciones del medio ambiente.

La profundidad del suelo de la que un cultivo extrae agua, corresponde a la profundidad efectiva de sus raíces. Para un cultivo dado esta profundidad varía con la etapa de desarrollo si es un cultivo anual.

Las raíces no extraen agua uniformemente del perfil del suelo explorado. En un suelo uniforme los patrones de extracción de humedad varían de acuerdo con el cultivo. En general, la extracción de agua tiene lugar cuando las condiciones de humedad del suelo son favorables.

Disminución permisible del contenido de humedad del suelo.

A medida que la cantidad de agua almacenada en el suelo disminuye, no hay efecto en de la tasa evapotranspirativas durante un período más o menos largo. Sin embargo, la tasa evapotranspirativa empieza a disminuir antes de que se alcanza el PMP.

La reducción de la evapotranspiración causada por el secado del suelo, es probablemente lo que reduce el rendimiento y generalmente la eficiencia en el uso del agua baja. Por esta razón los agricultores deben de regar antes de que el contenido de humedad alcance un nivel que restringe la evapotranspiración por abajo de la potencial. Este nivel depende de factores de la planta (densidad de raíz, etapa de desarrollo); factores del suelo (humedad aprovechable, profundidad del suelo) y factores atmosféricos (demanda evapotranspirativa). Por lo tanto un valor permisible único no puede ser recomendado para todas las situaciones.

Para cultivos perennes con raíces profundas en suelos de textura fina en climas no muy extremosas la disminución del contenido de humedad puede llegar a un 80 % sin tener un impacto significativo sobre la evapotranspiración. Por lo contrario, en cultivos con una baja densidad de raíces y una alta demanda evapotranspirativa, un abatimiento de la humedad aprovechable del 30 a 50 % puede afectar la tasa de crecimiento del cultivo.

A juicio del agricultor debe seleccionar el valor permisible de la disminución del contenido de humedad entre los dos extremos o bien estos valores deben determinarse experimentalmente utilizando funciones de producción en donde un cultivo se somete a regímenes variables de humedad en cada una de sus etapas fenológicas manteniendo los demás factores a un nivel óptimo.

Condiciones que tienden a requerir riegos frecuentes.

a). Planta.

-Plantas con raíces someras, poca densidad de raíz y esparcidas.

- El mayor crecimiento ocurre durante el período en que no llueve o de alta demanda evaporativa.

- Se desea obtener rendimiento en peso fresco de materia orgánica.

b). Suelo.

- Baja infiltración y drenaje interno lento, aereación deficiente induce a producir enfermedades de la raíz y nemátodos.

- Bajo contenido de humedad aprovechable retenida a bajas tensiones.

- Suelo salino o agua de riego salina.

- Alto nivel de fertilidad, nutrientes concentrados en la parte superior del suelo.

- Alta temperatura del suelo, con raíces someras.

c). Clima.

- Alta tasa evapotranspirativa.

- Ausencia de lluvia durante la estación de crecimiento.

d). Manejo.

- Siembra al inicio de la estación más cálida.

- Se desea obtener un rendimiento máximo aunque la maduración se retrase.

- Dependencia del valor del producto en el mercado en la época de cosecha.

Condiciones que permiten riegos relativamente menos frecuentes.

a). Planta.

- Raíces profundas, densas y crecimiento rápido.

- Características xerofíticas.

- El crecimiento mayor ocurre durante la estación lluviosa en períodos de baja demanda evaporativa.

- Se desea el peso seco de algún órgano.

b). Suelo.

- Suelo profundo y buena estructura.

- Buena infiltración, drenaje interno y aereación.

- Una gran porción de la humedad aprovechable es retenida a bajas tensiones.

- No salino.

- Nivel de fertilidad bajo y los nutrientes distribuídos en todo el perfil.

- Manto freático constante localizado lo suficientemente profundo sin que dañe la raíz.

c). Clima.

- Tasas evapotranspirativas bajas.

- Lluvia durante la estación de crecimiento.

d). Manejo.

- Siembra y crecimiento del cultivo durante la estación lluviosa o período de baja demanda evaporativa.

- Siembra y buen establecimiento antes del período cálido y seco.

- Requiere maduración temprana para obtener durante la cosecha un mercado favorable aunque el rendimiento disminuya un poco.

- El valor del cultivo es determinado por el mercado en función del peso seco total, o contenido específico del constituyente cosechable.

Períodos críticos.

La mayoría de los cultivos son sensibles al agobio de agua durante algún período en su estación de crecimiento.

Un período crítico es definido como aquel período en que el estrés de agua causa una disminución irreversible del crecimiento y este puede ocurrir en cualquier etapa del ciclo de vida de los cultivos.

Los períodos críticos son usualmente aquellos donde los efectos de la deficiencia de agua causa un detrimento mayor en los rendimientos.

Si hay suficiente humedad para la germinación y para el desarrollo adecuado durante las primeras etapas, el período crítico frecuentemente puede ocurrir más tarde durante la estación, cuando el cultivo se aproxima a la cosecha. los períodos críticos deben considerarse cuidadosamente, ya que ellos dependen de la especie de planta, variedad, volumen de suelo explorado por el sistema radical, rapidez con que se desarrolla el agobio hídrico, demanda evaporativa, enfermedades, fertilizantes, etc. Un error frecuente es no saber calendarizar riegos en un período crítico sin considerar el estatus del agua en el suelo; es recomendable verificar el contenido de agua del suelo cuando el cultivo se encuentra en este período para prevenir el desarrollo de agobio hídrico que pueda repercutir en una disminución del rendimiento, ver cuadro 21 del apéndice.

Deficiencia de riego.

Este término ha sido usado para definir la práctica de riego donde solo una fracción de agua perdida por evapotranspiración es aplicada.

Bajo estas condiciones, la capacidad de retención de agua del suelo y la cantidad total de agua almacenada en la zona radical juega un papel importante en la determinación del impacto del déficit de riego en el rendimiento del cultivo.
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