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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TÉCNICAS PARA LA CALENDARIZACION DEL RIEGO.

Los procedimientos para contabilizar la cantidad de agua consumida consiste en hacer un balance hídrico. Para la

programación del riego se considera hacer el balance a la profundidad que alcanza el sistema radical.

La figura 8 muestra un ejemplo idealizado de este procedimiento.

Después de que se ha infiltrado un riego o lluvia y que ha llenado los poros del perfil del suelo, a partir de este momento la evapotranspiración se totaliza y se descuenta la lluvia efectiva durante ese período hasta que el agua haya sido consumida a un nivel permisible.

En este punto el riego puede ser aplicado en una cantidad neta equivalente a la pérdida acumulada debido a la evapotranspiración desde el último riego.

Para predecir la fecha y cantidad del próximo riego se necesita la siguiente información:

1. Contenido de humedad del suelo después del último riego.

2. Cantidad de lluvia almacenada en el suelo.

3. La tasa de disminución de agua en el suelo basada en las condiciones de humedad del suelo, etapa de crecimiento del cultivo y demanda evapotranspirativa.

4. La disminución de la humedad permisible del suelo entre riegos. Para la demanda específica se requiere conocer cuál es la combinación cultivo-suelo-ET y la disminución de la humedad permisible en el suelo.

5. La demanda esperada para el siguiente período de tiempo.

Esta información es obtenida por diferentes métodos:

a). Métodos empíricos: Blaney-Criddle, Thornthwaite, Jensen Haise, Tanque de evaporación, balance hídrico, información histórica.

b). Métodos para evaluar el contenido de humedad aprovechable. Estudios de suelos, experiencia y buen juicio, análisis del suelo.

c). Selección del nivel de humedad residual permisible. De la literatura, pruebas de campo, experiencia y buen juicio.

Haciendo el balance hídrico para cada campo en particular de un Distrito de Riego, se puede llegar a requerir una computadora para almacenar un gran número de datos y hacer una gran cantidad de cálculos, por lo que se han desarrollado programas de computo para calendarizar el riego; sin embargo la verificación periódica del campo es necesaria debido a:

1. Incertidumbre de la lámina aplicada en cada riego.

2. Incertidumbre en la evaluación de la capacidad de almacenamiento y humedad residual permisible.

3. La variabilidad espacial de los suelos.

4. Incertidumbre de los cálculos predichos de la evapotranspiración del cultivo particularmente durante la etapa inicial de crecimiento.

5. Se necesita evaluar la lluvia en base a información de campo. El campo puede ser verificado tomando muestras gravimétricas o usando otros sensores de humedad o simplemente mediante la verificación al tacto.

Este método y cualquier otro método de calendarización del riego tiene que tomar en cuenta otras prácticas de manejo que pueden interferir con la calendarización del riego.

Las predicciones del riego con este método pueden ser calendarizadas durante las etapas iniciales de desarrollo de cultivos anuales solo si la tasa de desarrollo radical y la humedad permisible son conocidas.

Después de la germinación la tasa de desarrollo radical puede ser no tan rápida para mantenerse acorde con el secado del perfil del suelo, por lo que es deseable calendarizar riegos ligeros frecuentes basados en la experiencia o mediante la verificación del contenido de humedad de las capas superiores del suelo y el desarrollo radical del cultivo y de la facilidad para la aplicación de dichos riegos.

Procedimiento para formular el calendario de riego.

Los calendarios de riego se determinan en base a un balance de agua en el campo y la lámina de riego se expresa en mm y el intervalo en días.

Procedimiento.

1.- Determine el balance de agua para cada cultivo considerando períodos de un mes o menores sin considerar la aplicación de riegos.

2.- Seleccione para cada cultivo el nivel a que la humedad aprovechable pueda ser consumida para cada suelo y clima.

3.- Determine para cada cultivo las láminas e intervalos de riego durante la estación de crecimiento.

Primero se determina la lámina de riego por aplicar y que puede ser almacenada en la zona radical entre capacidad de campo (CC) y el nivel del agua en el suelo permisible de consumirse para un cultivo suelo y clima dado. Los datos del tipo de suelo y las curvas características de retención de agua puede colectarse en cada sitio, en el cuadro 20 del apéndice, se muestran algunos datos aproximados de la humedad disponible expresada en mm/m para cada tipo de suelo. La cantidad total de agua disponible en el suelo, (HA) después de regarse (1 - 3 días) es dado por la cantidad de agua del suelo retenida a capacidad de campo (o en términos de tensión de 0.1 a 0.3 atm) menos el contenido de humedad del suelo retenido en el punto de marchitamiento permanente (PMP) tensión del agua en el suelo a -15 atmósferas).

No toda el agua retenida en la zona radical entre CC y PMP es fácilmente disponible para el cultivo. El nivel máximo de la tensión del agua en el suelo o la máxima disminución del contenido de humedad es definido como p(HA) donde HA = CC - PMP y p es la fracción del total del agua disponible del suelo que puede ser absorbida por el cultivo sin que afecte su evapotranspiración o crecimiento. El valor de p depende principalmente del tipo de cultivo y de la demanda evaporativa.

Algunos cultivos como las hortalizas, papa, cebollas o fresas, requieren relativamente suelos húmedos para producir rendimientos aceptables, otros como el algodón, el trigo o el cártamo, pueden tolerar una disminución mayor del contenido de agua del suelo. Sin embargo, el nivel de disminución tolerable varía grandemente entre cultivos y su etapa de desarrollo. Para la mayoría de los cultivos una reducción de la disminución de la humedad disponible debe permitirse durante los cambios de etapa de vegetativa a reproductiva o durante la formación de los órganos reproductivos floración y establecimiento del fruto. Algunos cultivos pueden no tener etapas específicas ver el cuadro 2 del apéndice.

La lámina de agua disponible para el cultivo p(HA) varía también con el nivel de la demanda evaporativa. Cuando ETr es baja (<3mm/día) el cultivo transpira a su máxima tasa y el suelo es capaz de reabastecerla sin ningún problema pero cuando ETr es mas alta (< 8mm/día). El suelo puede restringir el abastecimiento de agua a la planta, esto es más pronunciado en suelos pesados que en suelos de textura gruesa.

La lámina de riego por aplicar (d) es igual a p(HA) en la zona radical (D). Se considera además una eficiencia de aplicación (Ea).

d = p (HA) • D/Ea (mm) Ecuación 33

En el cuadro 23 del apéndice se presenta información general para diferentes cultivos considerando su profundidad radical (D), el valor de p correspondiente a su crecimiento óptimo y el valor de p(HA) para diferentes tipos de suelo. Los valores del cuadro 23 del apéndice consideran una ETr de 5 a 6 mm/día y la profundidad radical se refiere a cuando el cultivo ha alcanzado su crecimiento total. Cuando ETr es de 3 mm o menor el valor de p(HA) puede aumentarse en un 30%; y cuando ETr es de 8mm/día o mayor p(HA) puede reducirse en un 30%. La profundidad radicular depende de muchos factores y pueden determinarse localmente. Cuando el calendario de riego se hace operativo, requiere hacerse algunos refinamientos y para ello se requiere colectar información local, esta particularidad debe aplicarse principalmente a los coeficientes p para las diferentes etapas de desarrollo del cultivo.

Cálculo del intervalo de riego.

La aplicación del riego a tiempo es de suma importancia. El retraso del riego particularmente en cultivos sensibles al agobio de agua puede afectar los rendimientos los cuales no pueden ser recuperados con riegos subsecuentes. El tiempo de riego debe estar conforme a la disminución del agua del suelo permisible por el cultivo sin que varié considerablemente su evapotranspiración la cual varía grandemente en función de la profundidad radical, tipo de suelo y con la etapa de desarrollo; por lo tanto, en lugar de basarse en un intervalo o calendario prefijado, debe considerarse flexibilidad en tiempo y lámina de riego por aplicar para mantener las diferentes necesidades de agua del cultivo durante su ciclo de desarrollo. Estas consideraciones en la etapa de diseño frecuentemente no se han considerado. La información general para la formulación de un calendario de riego de un campo debe estar disponible antes de seleccionar el método de operación del canal.

El intervalo de riego puede calcularse de acuerdo con la siguiente ecuación.

i = p (HA) • D / ETr Ecuación 34

Donde:

i = Intervalo de riego (días)

p = Fracción de la humedad aprovechable del suelo que no restringe la evapotranspiración.

HA = Humedad aprovechable total mm/m

D = Profundidad radical en m

ETr= Evapotranspiración del cultivo diaria mm/día

La eficiencia de aplicación no se considera cuando se determina i.

Pasos para calcular el calendario de riego.

Una primera evaluación de la lámina (d) y del intervalo de riego (i), para el total de la estación de crecimiento puede hacerse mediante un balance de agua considerando los valores de la disminución del agua aprovechable en el suelo. Las etapas son las siguientes:

1.- Determine el balance de agua en el suelo para la estación de crecimiento para períodos de 1 mes o menores sin incluir el riego.

La cantidad de agua disponible al inicio y final de cada período se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación de balance.

Wf = Wp + G + Pe - ETr Ecuación 35

Donde:

Wf = Contenido de humedad del suelo en la zona radical al final del período.

Wp = Contenido de humedad del suelo en la zona radical al principio del período.

G = Aportación del subsuelo durante el período.

Pe = Precipitación efectiva durante el período.

ETr = Evapotranspiración del cultivo durante el período.

2.- Grafique los valores de Wf para cada mes y dibuje la curva correspondiente.

3.- Determine para un suelo y cultivo dado la lámina de almacenamiento disponible total en la zona radical (consulte los cuadros 22 y 23 del apéndice) y grafique los valores correspondientes en la misma gráfica del punto 2. Haga el ajuste para el inicio de la estación de crecimiento.

4.- Determine el valor de p (consulte el cuadro 23 del apéndice o bien de la información experimental local) corrijalo en función de la ETr diaria según se indicó anteriormente. (si ETr < 3mm/día aumentar el valor de p en 30%, o si ETr > 8mm/día disminuya el valor de p en 30%).

Calcule (1-p) • HA • D para cada mes y grafique los valores y finalmente haga el ajuste para la etapa inicial de la estación.

5.- Cuando la curva de balance descrita en el inciso 2, satisface la curva de disminución de agua del suelo descrita en el punto 4, reponga el agua del suelo consumida de acuerdo con (p • HA • D) dibujando una línea vertical entre las curvas graficadas según los incisos 3 y 4.

6.- Dibuje una nueva curva de balance de agua iniciando según se indica en el punto 3 y trace una línea paralela a la curva 2 a partir del punto en que la primera línea vertical intercepta a la curva descrita en el punto 3 hasta donde corta a la curva descrita en el punto 4. Repita el proceso hasta completar el ciclo de desarrollo del cultivo.

7.- Determine el número de riegos para cada mes.

8.- Determine lámina neta de cada riego para cada mes.

9.- Determine el intervalo de riego cada mes.

10.- Aumente las pérdidas de aplicación y requerimiento de lavado para determinar los requerimientos de agua que se deben aplicar en cada riego.

Ver ejemplo de cálculo en el anexo 2 del apéndice.

PROGRAMA DE CÓMPUTO PARA EL CÁLCULO DEL CALENDARIO DE RIEGO

Introducción.

En los Distritos de Riego de México, tradicionalmente, se ha utilizado el método de Blaney y Criddle, por su simplicidad ya que únicamente requiere valores de temperatura media mensual y el porcentaje de horas luz, para estimar el uso consuntivo de los cultivos. Si bien éste método estima razonablemente la evapotranspiración para períodos mensuales en zonas con clima árido y semiárido; en zonas de climas húmedos la sobreestima. Por otra parte, la predicción de la evapotranspiración y el momento de riego a partir de datos de evaporación medida en el tanque tipo "A" en los últimos años ha adquirido gran popularidad por su simplicidad; sin embargo, la veracidad de los datos reportados en la mayoría de las estaciones evapo-termo-pluviométricas es cuestionable, porque el estado de conservación de los tanques de evaporación no es satisfactorio y porque en una gran cantidad de casos están ubicados en lugares que no son representativos de la región. El método de Blaney y Criddle se ha utilizado para estimar la evapotranspiración con fines de planeación para el cálculo de los requerimientos globales de riego, permitiendo elaborar calendarios de riego preliminares. Sin embargo, desde el punto de vista de la operación de los Distritos de Riego no hay que olvidar que numerosas investigaciones han demostrado que la oportunidad de aplicación del riego a cada cultivo y en la cantidad necesaria conlleva a un aprovechamiento mejor de otros insumos y a la obtención de mejores cosechas.

Debido a la variabilidad climática, año con año hace que el calendario de riego planeado sufra modificaciones y los agricultores con base a su experiencia y criterio hacen sus ajustes. Este tipo de acciones repercuten en la solicitud global del gasto hidráulico que se tiene que hacer de la fuente de abastecimiento por lo que el servicio de riego podría ser no oportuno y además causar en la operación de la red de canales una merma en la eficiencia de conducción sobre todo cuando se trabaja con canales de tierra.

En un Distrito de Riego dada la variabilidad de los suelos, cultivos y períodos de siembra de cada uno de ellos, hace necesario hacer los cálculos para la estimación del requerimiento de riego de forma independiente para poder estimar un requerimiento de riego más acertado.

Dentro de los programas de modernización de los Distritos de Riego en lo que se refiere a la tecnificación del riego para incrementar la eficiencia en el uso del agua, el cálculo de la evapotranspiración es el pilar fundamental del cual deriva la operación del sistema de canales secundarios y red mayor. La demanda de riego en cada toma,tiene que conocerse con una antelación de por lo menos siete días para hacer los ajustes del gasto hidráulico en la obra de toma de la fuente de almacenamiento, para que dicho caudal llegue a la toma del usuario en el tiempo apropiado.

Si bien las estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional básicamente han proporcionado información para hacer clasificaciones climáticas; sin embargo, para poder hacer un pronóstico a corto plazo (una semana), se requiere modernizar la infraestructura de las estaciones evapo-termo-pluviométricas de los distritos de riego y complementarlas con estaciones automáticas que permitan disponer de información meteorológica como: radiación neta, humedad atmosférica, velocidad y dirección del viento, temperatura, precipitación y evaporación para poder utilizar esta información en el pronóstico del requerimiento de riego, además de otro tipo de índices agroclimáticos que ayuden a la toma de decisiones en diversas actividades agrícolas.

De acuerdo con lo anterior el objetivo del presente trabajo, es determinar el momento de riego de cada uno de los cultivos sembrados en el área de dominio de cada una de las obras de toma, considerando la superficie por regarse de cada cultivo, tipos de suelo y fechas de siembra.

Recomendar el gasto a derivar en cada una de las obras de toma con una anticipación de una semana.

Estimación de la evapotranspiración real

La estimación de la evapotranspiración de un cultivo parte de la ecuación:

ETr = Kc Ks ETo Ecuación 1

Donde:

ETr = Evapotranspiración real de un cultivo.

Kc = Coeficiente de desarrollo del cultivo.

Ks = Coeficiente de disponibilidad de agua del suelo.

ETo = Evapotranspiración de referencia.

Asumiendo que el manejo del agua del suelo se efectúa de manera óptima, para la obtención del máximo rendimiento de un cultivo en particular para las condiciones de suelo y clima locales como se discutirá mas adelante entonces el Ks = 1. En consecuencia la ecuación 1 queda:

ETr = Kc ETo Ecuación 2

Consecuentemente según puede observarse, la evapotranspiración real de un cultivo corresponde a la perdida de agua en el complejo suelo- planta, bajo las condiciones meteorológicas, edáficas y biológicas que prevalecen, por lo que la determinación de la Etr únicamente esta en función de Kc y ETo. A continuación se presentan algunos de los métodos existentes para su determinación y que son considerados en el programa de cómputo.

Evapotranspiración Potencial y Evapotranspiración de Referencia

Aunque el concepto de evapotranspiración potencial ha tenido mayor influencia en estudios geográficos para la clasificación de climas del mundo, se ha aplicado también para predecir las necesidades de riego. La evapotranspiración potencial se define como la evaporación de una superficie extensa de un cultivo corto, en crecimiento activo que sombrea completamente el terreno y presentando una resistencia despreciable al flujo de agua y estando siempre bien abastecido de ésta, Rosenberg, (1974). La evapotranspiración potencial no puede exceder a la evaporación de una superficie libre bajo las mismas condiciones climatológicas. De hecho se sabe que la evapotranspiración real difiere de la evapotranspiración potencial en la mayoría de las circunstancias. La razón de éstas diferencias, son explicadas haciendo referencia a las condiciones impuestas por la definición de la evapotranspiración potencial y un análisis de las condiciones reales para cada caso particular. Existen un gran número de ecuaciones empíricas para determinar la evapotranspiración potencial y requieren diferentes variables meteorológicas como las que se resumen en el cuadro 1.


Cuadro 1. Variables meteorológicas y de sitio que son requeridas por los diferentes métodos de estimación de la evapotranspiración potencial (pendiente)

Ecuación

p

Lat

T

Tmax

HR

VV

n

Nub

Rg

Rn

dd

es

ev

Turc





*









*

*





*




Jensen-Haise





*













*








Stephens





*















*






Blanney-Criddle

*

*

*






















Thornthwaite





*






















Thornthwaite utilizando temp. max.







*




















Preistly - Taylor





*







*














Ivanov





*



*


















David























*

*

Papadakis





*

















*

*

Christiansen-Hargreares





*



*

*





*










Christiansen





*

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*

*



*

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