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INTA E.E.A Manfredi Manfredi, Córdoba (AR)
Noviembre 2010
Prólogo
Reafirmando los conceptos vertidos en nuestra 1ª Reunión de Riego realizada en Manfredi, Córdoba, Argentina en el año 2008, donde sosteníamos la necesidad de desarrollar herramientas que permitan, al sector agroalimentario argentino, aumentar la producción, lograr un mayor desarrollo social generando más empleo con un manejo sustentable de los recursos naturales.
Teniendo el área productiva del país más del 75% en condiciones áridas y semiáridas, resulta, a veces, muy difícil sostener la producción en el tiempo y es un desafío aumentarla y diversificarla.
El INTA como institución de Investigación y Tecnológica que trabaja para el sector agro-productivo, viene aportando soluciones en sus distintas áreas investigación, experimentación, extensión y desarrollo, para que junto a los demás organismos públicos y privados y los productores alcancen los resultados esperados.
El “uso del agua para riego” es una temática importante debido a la competencia por los distintos usos. El INTA en su Plan estratégico Institucional (PEI) y en el Plan de Mediano Plazo (PMP) 2009-2011 define el “uso del agua” como uno de los desafíos institucionales. A través, de los Proyectos enmarcados en las Áreas Estratégicas de Recursos Naturales y Gestión Ambiental. La institución viene desarrollando tecnologías que permiten conocer la demanda de agua de los cultivo para planificar los métodos y estrategias de riego con el objetivo de lograr mayor eficiencia del uso de agua por los cultivos, al menor costo posible.
A la 2ª Reunión Internacionales de Riego acudirán especialistas nacionales y extranjeros - España, Brasil, Chile, Uruguay y Estados Unidos, entre otros - que brindarán sus conocimientos en riego focalizando un aspecto en particular, la planificación del momento y la cantidad de agua a aplicar en los principales cultivos extensivos e intensivos, programación de riego con sistemas gravitacionales, entre otras temáticas de interés. También se expondrán modelos organizativos de los productores regantes para administración del recurso hídrico y asesoramiento.
El encuentro contará con disertaciones y presentación de trabajos de investigadores y técnicos nacionales e internacionales. Los interesados podrán visitar una exposición comercial de equipos de riego e instrumental ofrecidos en el mercado nacional.
La 2º Reunión fue organizada por INTA el Proyecto “Desarrollo de tecnologías de optimización del riego” y la Plataforma Tecnológica de Riego del PROCISUR, con el colaboración del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación de la provincia de Córdoba, la Red Iberoamericana de Riego, la Subsecretaría de Recursos Hídricos y el Consorcio de Regantes de Agua Subterránea ZONA I de la Provincia de Córdoba.
Muchos todavía son los desafíos que tenemos por delante y los problemas que debemos enfrentar para que la utilización del “Recurso hídrico” en la producción alcance los niveles máximos de eficiencia. Lo que hoy aportamos es conocimiento y capacitación para que junto a otras organizaciones y los usuarios del “Recurso hídrico”, logremos las metas buscadas.
Manfredi, Noviembre 2010
“para un uso más eficiente del agua de riego”
Consorcio de Usuarios deAguas Subterráneas Zona 1
Minist. de Agric., Gan. y AlimentosSubsecretaría de Recursos Hídricos
Organizan
Auspician
Red Ibero Americana de Riego
Colaboran
Total Gas
Índice
CONFERENCIAS
ASESORAMIENTO A REGANTES EN CHILE. Alfonso Osorio U., Gabriel Sellés van Sch, y Raúl Ferreyra.
LOS SERVICIO DE ASESORAMIENTO EN LA GESTIÓN Y USO DEL AGUA DE RIEGO. Martínez A., Ortega J. F., de Juan J.A.; Medina D., y Tarjuelo J.M.
SISTEMA IRRIGER DE GERENCIAMENTO DE IRRIGAÇÃO. Everardo C. Mantovani y Hiran M. Moreira
ASSESSORAMENTO DE IRRIGANTES NO BRASIL. Henoque R. da Silva y Waldir A. Marouelli
SISTEMA DE ASESORAMIENTO A REGANTES EN URUGUAY. Claudio García, Sebastián Casanova
SERVICIO DE PROGRAMACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA DE RIEGO (SEPOR). S. Ortega-Farias, H. Jeria, M. Carrasco, R. Morales, S. Juliet, A. Acevedo.
MANEJO DEL RIEGO Y ASESORAMIENTO AL REGANTE. Reimar Carlesso
CIMIS. Kent Frame and BekeleTemesgen
AquaSpy MANEJO ESTRATÉGICO DEL RIEGO UTILIZANDO SONDAS DE CAPACITANCIA. David Sloane
BAHIRES UN SOFTWARE MULTIPROPOSITO DE RIEGO. Daniel Prieto
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TRABAJOS COMPLETOS
MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RIEGO POR SUPERFICIE COMO UNA ALTERNATIVA SUPERADORA PARA EL MANEJO DEL RIEGO EN FINCA. Schilardi C., Morábito J. A. y Vallone R.C.
PROGRAMACION DEL RIEGO EN VID PARA VARIEDADES DE MESA Y PASA CON RIEGO PRESURIZADO. LIOTTA Mario y Anibal SARASUA
RESÚMENES EXTENDIDOS
RIEGO POR SURCOS EN CULTIVOS INTENSIVOS UTILIZANDO AGUA DE DRENAJE. Sánchez R.M., L. G. Dunel Guerra
EVALUACION DE LAS APLICACIONES DE AGUA DE RIEGO POR GRAVEDAD EN EL SUR DE BUENOS AIRES. Ramón Mauricio Sánchez
ASSESSMENT OF THE PERFOMANCE OF BORDER–FURROW STRIP AND FURROW IRRIGATION. Ramón Mauricio Sánchez
CONTROL AUTOMATICO PARA LA APLICACIÓN DE DIFERENTES TRATAMIENTOS DE RIEGO EN UN OLIVAR (Olea
1europaea L.) cv ARBEQUINA. Facundo Vita Serman , Alfredo Olguín 1 2 2Pringles , Flavio Capraro , Carlos Schugurensky .
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2ª Reunión Internacional de Riego – 1
CONFERENCIAS
2ª Reunión Internacional de Riego – 2
2ª Reunión Internacional de Riego – 3
ASESORAMIENTO A REGANTES EN CHILE
Alfonso Osorio U.1, Gabriel Sellés van Sch, y Raúl Ferreyra.
Introducción
En los últimos 30 años Chile ha tenido un crecimiento importante en su agricultura bajo
riego, lo cual ha sido producto del establecimiento de una política de exportaciones
hortofrutícolas, generándose nuevos emprendimientos productivos e incorporando
tecnologías de riego de mayor eficiencia. En la actualidad, se riegan en forma permanente
aproximadamente 1.100.000 ha (Censo Agropecuario 2007). De este total, 304 mil ha se
riegan mediante sistemas mecánicos, fundamentalmente goteo (70%), y el resto en forma
gravitacional.
Este desarrollo agrícola y de riego en el país, ha sido posible debido a la participación e
interés del sector privado, con un fuerte apoyo del sector estatal, a través de programas
especiales, de investigación, de validación y transferencia de tecnología, y en inversiones
cofinanciadas de obras mayores, medianas y menores de riego.
En el ámbito de asesoramiento de regantes, Chile no cuenta con un sistema nacional que
desarrolle y coordine acciones de este tipo; en el tiempo se han ejecutado múltiples
programas y proyectos cuya finalidad ha sido prestar apoyo a los regantes en las diferentes
etapas que involucra el mejoramiento de sus sistemas de riego y el manejo del recurso
hídrico a nivel predial. Chile tuvo un Servicio de Extensión de carácter público, que se
inició en 1897 y que durante gran parte del siglo XX fue un Departamento del Ministerio de
Agricultura. Como parte de ese servicio operó el Plan Coordinado de Extensión, Salud
Pública y Educación en Aconcagua. Actualmente existe un Servicio de Asistencia Técnica,
que apoya a la agricultura familiar campesina, que representa el 22,60% de la tierra regada,
a cargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP), que depende del Ministerio de
Agricultura.
Tomando en cuenta tales condicionantes, el objetivo de este trabajo es presentar diferentes
modelos o metodología de asesoramiento de regantes utilizados en el país, que han
permitido el desarrollo del riego y de la agricultura nacional.
Metodologías o modelos de asesoramiento existentes
En la actualidad coexisten dos modelos o metodologías de asesoramiento de regantes en el
país, los cuales pueden identificarse de la siguiente forma:
Sector privado:
1 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Chile, Casilla Postal 36-B, La Serena. [email protected].
2ª Reunión Internacional de Riego – 4
Asesores privados dedicados total o parcialmente a prestar asesoría en el manejo del
riego.
Consultores de riego especializados en la elaboración de proyectos autofinanciados
o para optar a subsidio de la Ley de Riego N° 18.450.
Equipos técnicos de las Organizaciones de regantes, que cumplen funciones de
apoyo en la administración de los sistemas.
Sector público:
Programas especiales de asesoramiento de agricultores pequeños a través de los
Municipios, donde el riego es sólo un aspecto considerado.
Programa especiales del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP), que otorga
asesoría y créditos a los pequeños agricultores.
Programa de subsidios para financiar a Consultores para la formulación de
proyectos de riego (CORFO).
Programas de validación y transferencia de tecnología en riego, financiados por
entidades estatales como: Comisión Nacional de Riego (CNR); Corporación de Fomento de
la Producción (CORFO), Gobiernos Regionales (FNDR), entre otros.
Servicios Regionales de Programación de Riego (SEPOR).
Programa de apoyo en la constitución de Comunidades de Agua, a través de fondos
de la Comisión Nacional de Riego (CNR).
Programas de extensión y transferencia de tecnología implementados por el Instituto
de Investigaciones Agropecuarias (INIA), asociados a Grupos de Transferencia de
Tecnología (GTT).
Programas de transferencia tecnológica implementados por Universidades, con
financiamiento compartido.
Programas de apoyo en la construcción de obras menores y mayores de riego, a
través del Ministerio de Obras Públicas (MOP).
Programas de apoyo para el fortalecimiento de organizaciones de usuarios (DOH-
MOP).
Red Agroclimática Nacional cofinanciada por el sector público y el sector privado
(Ministerio de Agricultura-Fundación de Desarrollo Frutícola).
Principales resultados e impactos:
A pesar de la no existencia de un sistema nacional de asesoramiento, la implementación de
los diferentes programas señalados ha traído como consecuencia impactos y resultados
importantes en la agricultura nacional, atribuibles a la gestión de asesoramiento y
transferencia de tecnología de riego, pudiendo destacarse lo siguiente:
2ª Reunión Internacional de Riego – 5
Si bien es cierto, la cobertura de los programas es baja, es indiscutible el impacto
generado en ciertas estratos de agricultores, quienes al disponer de información técnica de
riego y disponer de instrumentos del Estado, incorporan tecnología en sus propiedades.
En todas las tipologías de agricultores o regantes se han realizado inversiones
significativas en riego, pero especialmente en la tipología de grandes agricultores (con
superficies mayores de 60 hectáreas de riego básico).
En todas las tipologías, en términos relativos, ha existido una importante sustitución
de métodos de riego tradicionales a métodos tecnificados, concentrándose en mayor medida
dicho incremento en propiedades mayores de 60 hectáreas de riego básico. En el período
1997-2007 los sistemas de riego tradicional se dejaron de utilizar en 191 mil hectáreas y los
riegos tecnificados se incorporaron en 212 mil hectáreas, para llegar a un total de 304 mil
ha de riego mecánico.
La Ley de Riego N° 18.450 se ha constituido en un instrumento muy eficaz en el
mejoramiento del riego en Chile; beneficiando a cerca de 25 agricultores en la década
1997-2007.
La incorporación de nuevas tecnologías de riego ha posibilitado la incorporación al
cultivo de nuevas superficies, imposibles de regar con métodos tradicionales.
2ª Reunión Internacional de Riego – 6
2ª Reunión Internacional de Riego – 7
LOS SERVICIO DE ASESORAMIENTO EN LA GESTIÓN Y USO
DEL AGUA DE RIEGO
Martínez A.,Ortega J. F., de Juan J.A.; Medina D., y Tarjuelo J.M.
1
Introducción
El regadío es el principal consumidor de agua en el mundo. En algunas regiones, el regadío
supone más del 80 % de los usos totales de agua, jugando un papel fundamental para
garantizar la producción de alimentos. En estas condiciones, y sobre todo en las regiones con
escasez de agua, situación que desafortunadamente es cada vez más frecuente y extendida, la
sostenibilidad del regadío obliga a encontrar soluciones tecnológicas en el diseño, manejo y
gestión de los sistemas de riego que permitan maximizar la productividad por unidad de
volumen de agua consumida. La competencia creciente por el agua, consecuencia de un
aumento de la demanda para distintos usos, conduce a un incremento de su coste y a una
creciente limitación de su disponibilidad para uso en la agricultura. Si a todo esto se le añade
que las orientaciones de las políticas agrarias apuntan a que el regante haga frente a los costes
asociados al uso del agua y a la reducción del impacto ambiental con su uso, se pone de
manifiesto la necesidad de ayudarles a realizar un uso eficiente del agua para ser competitivos
en un mercado cada vez más globalizado.
Ante esta situación, muchas Administraciones Públicas han propuesto una batería de
medidas para maximizar el potencial social, económico y ecológico de los recursos hídricos
disponibles, asegurar y potenciar el complejo agroalimentario y, en un contexto de
equilibrio del balance hídrico, mejorar y modernizar los regadíos existentes e incluso
incrementar la superficie de los mismos allí donde sea posible. En este marco, y en
colaboración con Universidades y empresas públicas o privadas, los gobiernos de muchas
regiones, donde el regadío juega un papel fundamental en su economía, han diseñado, y
están desarrollando, los Servicios de Asesoramiento al Regante (SAR) como el que
tenemos en Castilla-la Mancha denominado SIAR (Servicio Integral de Asesoramiento al
Regante) (http://crea.uclm.es/siar/).
La iniciativa pretende ser el hilo conductor para la transferencia de tecnología a la
agricultura, permitiendo a los agricultores ir conociendo y aplicando los avances
tecnológicos ligados a la agronomía e ingeniería del riego en su sistema productivo.
Objetivos del SAR
1 Centro Regional de Estudios del Agua (CREA). Universidad de Castilla-La Mancha. Ctra. De las Peñas, km
3,200. 02071, ALBACETE. [email protected]
2ª Reunión Internacional de Riego – 8
La finalidad primordial de SAR es convertirse en una herramienta capaz de atender las
demandas de los agricultores en todos los temas relacionados con el manejo del agua y
sistemas de riego, contribuyendo así a una utilización más eficiente de la misma. Esto
llevará asociados beneficios de índole económico (reducción de los costes de producción) y
medioambientales (disminución del consumo energético, conservación de los recursos
hídricos y reducción del impacto ambiental en las aguas y suelos). Para ello se plantean
distintos objetivos básicos, entre los que se pueden destacar los siguientes:
Responder a las demandas tecnológicas de los regantes ante la consolidación y mejora
de los regadíos.
Asesorar a los regantes sobre el manejo del riego en función de la tecnología existente,
del sistema utilizado, del estado del cultivo y de los suelos.
Crear y difundir una base de datos de necesidades de agua de los principales cultivos a
nivel local y suministrar a los agricultores las bases para una programación óptima del
riego.
Mejorar el medio ambiente ligado a los regadíos y asegurar su adaptación a la
normativa vigente.
Apoyar la mejora en la gestión técnico-económica de las Asociaciones de Regantes para
favorecer el uso eficiente de los recursos agrarios, y principalmente del agua y la energía.
Realizar actividades de formación continua a los regantes mediante cursos, visitas y
jornadas técnicas.
Estos objetivos debenalcanzarse actuando de modo integrado con el agricultor, haciéndole
partícipe de las soluciones ofrecidas, suministrándole una información que le sea útil, y
contribuyendo, en la medida de lo posible, a complementar su formación en aquellos temas
que le sean necesarios, de modo que el agricultor disponga de las suficientes herramientas
para tomar las decisión que le corresponde como empresario responsable de la gestión de su
explotación.
Cabe destacar que este tipo de iniciativas contribuyen a preservar y mejorar el valor
patrimonial de los recursos naturales, entre otros de los recursos hídricos, al:
o Poner en marcha herramientas de gestión, de información, de educación y de
sensibilización adecuadas para realizar un uso racional del agua en el regadío y atender la
demanda creciente, tratando de no producir un freno en las actividades económicas, pero
contemplando el regadío como una actividad sostenible.
o Fomentar el intercambio de información y experiencias de buenas prácticas agrícolas
que permitan disminuir, entre otros, la posible contaminación difusa de los regadíos por
fertilizantes y otros agroquímicos, contribuyendo a la integración de políticas sectoriales.
o Contribuir a reducir la sobreexplotación de los recursos hídricos disponibles, tanto por
escasez de recursos como por exceso de demanda.
o Favorecer el acercamiento de todos los implicados en la gestión patrimonial y
medioambiental del agua como son las Administraciones Públicas, Universidades, usuarios,
etc.
Proceso de implantación de un SAR
2ª Reunión Internacional de Riego – 9
En su inicio de actividades, el SAR se puede sustentar en cuatro pilares fundamentales:
a) La programación de los riegos (PR).
b) La optimización del diseño y manejo de los sistemas de distribución y de aplicación
del agua en la parcela.
c) La divulgación de la información.
d) La formación de técnicos y regantes.
Una vez consolidados, el SAR puede ampliar su campo de tareas al conjunto de técnicas
que intervienen en el proceso productivo agrícola:
Asesoramiento sobre el uso eficiente de la energía, incluyendo auditorías
energéticas que pongan de manifiesto los posibles problemas, así como las soluciones que
sean económicamente viables.
Asesoramiento sobre la fertilización de los cultivos, así como la elaboración y la
divulgación de programas de abonado.
Planificación de cultivos en explotaciones agrícolas con limitaciones en la
disponibilidad de agua y otros medio de producción, mediante la utilización de modelos de
ayuda a la toma de decisiones que buscan el manejo del riego y el abonado, que conduce al
óptimo económico en una agricultura sostenible.
Asesoramiento sobre el manejo de suelos y aguas salinas.
Seguimiento y control de la fertilidad de los suelos y de la calidad de las aguas de
riego.
Divulgación de técnicas culturales ecocompatibles.
Otras
Necesidades del SAR
La implantación del SAR exige, además de contar con los medios humanosnecesarios
(equipo científico y técnico multidisciplinar que abarque desde los campos de la agronomía
y la ingeniería agraria, hasta la hidrogeología, la electrónica o la informática), el disponer
de los correspondientes equipos y metodologías de trabajo, así como conocer en
profundidad el entorno agronómico en que va a desarrollar sus actividades. Para ello es
necesario conocer:
El clima local y las condiciones climáticas de la campaña agrícola. Las estaciones
meteorológicas automáticas, constituyen un pilar importante en las estrategias de
asesoramiento para poder optimizan el uso del agua. El SAR ha de disponer de una amplia
red de información agroclimática de calidad que abarque la mayor parte de la superficie
donde realizar el asesoramiento. Una serie histórica de datos es también aconsejable para
poder establecer calendarios medios y realizar previsiones de PR.
La naturaleza de los suelos de la zona, de las explotaciones piloto y de las parcelas
de los agricultores colaboradores.
2ª Reunión Internacional de Riego – 10
El origen, la disponibilidad y la calidad del agua de riego.
Los sistemas de producción utilizados en la zona de actuación, con sus sistemas de
cultivo e itinerarios técnicos.
Los sistemas de riego utilizados: materiales, características, condiciones de
funcionamiento, etc., así como los programas de mantenimiento y conservación de las
infraestructuras de riego.
Las necesidades de los agricultores y los problemas en el manejo del riego: estado
de las instalaciones de riego, criterios de programación de riegos utilizados, relaciones con
la Comunidad de Regante, nivel de formación técnica de los regante, etc.
Con toda esta información, se puede realizar un diagnóstico general de la zona de
actuación, necesario para elaborar el plan inicial de funcionamiento: elección de las
instalaciones de riego a evaluar, metodología a seguir, forma de realizar la PR, informes a
elaborar y los resultados a difundir.
Para el SAR, son fundamentales las parcelas piloto, en las que se toman las decisiones de
riego, junto con las demás prácticas de cultivo, de forma consensuada con el agricultor. Son
explotaciones agrícolas de referencia para la zona, utilizándose para establecer las
recomendaciones de riego a nivel general. Son pues parcelas demostración, que han de
servir para ganar la confianza del resto de agricultores en la utilización del SAR.
Otra figura importante es la de los agricultores colaboradores, donde, sin influir en las
decisiones del agricultor, se puede tener información de la PR que sigue en cada parcela y
los criterios del manejo del agua de riego, para así poder comparar con las parcelas piloto.
Tareas del SAR
Una de las primeras tareas del SAR es seleccionar los agricultores colaboradores de entre
los más innovadores de la zona, para que sirvan de demostración de la utilidad del servicio
al resto. Dentro de sus explotaciones se seleccionarán las parcelas piloto, sobre las que se
realizará el seguimiento de los cultivos que servirá de base para la estimación del consumo
de agua y las recomendaciones de la programación de riegos. En la figura 1 se representa
un posible organigrama del conjunto de tareas a realizar por el SAR.
2ª Reunión Internacional de Riego – 11
Figura 1. Ejemplo de organigrama de tareas del SAR
La evaluación de las instalaciones de riego es otra tarea fundamental del SAR. Sirve, por
una parte, para iniciar la relación con los agricultores, implicándoles directamente en la
realización de las pruebas para que conozcan el funcionamiento de sus instalaciones, y por
otra, suministran la información necesaria para poder aplicar la programación de riegos.
Los resultados deberán poner de manifiesto las posibles deficiencias de diseño,
funcionamiento y manejo de sus instalaciones, para tratar posteriormente de buscarles las
soluciones más adecuadas según los condicionantes existentes. Para la evaluación de los
sistemas de riego en parcela se debe seguir la metodología descrita en las principales normas
y recomendaciones, en función del sistema de riego que se trate (Merriam y Keller, 1978;
Montero, 1999; Ortega et al. 2002; Tarjuelo, 2005). Las evaluaciones de riego, además de
permitir conocer la uniformidad de riego y ser útiles para estimar la eficiencia de aplicación
del agua, hacen posible identificar posibles problemas o deficiencias de las instalaciones de
riego, que deberán ser subsanadas para mejorar la eficiencia en el uso del agua. También, la
evaluación del sistema de riego permite conocer la cantidad de agua aplicada por el sistema
en las condiciones normales de trabajo. Este dato, una vez determinadas las necesidades
brutas de riego, puede utilizarse para calcular el tiempo que debe estar funcionando la
instalación para satisfacer las necesidades de los cultivos.
Una actividad fundamental dentro del SAR es la difusión de la información, así como de
los resultados y conclusiones que se van obteniendo. Son múltiples los medios de difusión
ESTACIONES
AGROMETEOROLÓGICAS
EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO
(Necesidades)
RECOMENDACIONES
GENERALES
BOLETINES
PERSONALES
RECOMENDACIONES
PERSONALIZADAS
PÁGINA WEB
CONSEJERIA
AGRICULTURA
CCRR, etc.
Difusión
semanal Programación riego
(Balance hídrico FAO) Datos edáficos
Contacto con
agricultor
(lluvia, manejo
etc)
Evaluación
sistemas riego
ANÁLISIS
DE
RESULTADOS
Visitas
campo
Seguimiento de
campo
2ª Reunión Internacional de Riego – 12
de la información que pueden utilizarse (Ortega, 1997; Gómez et al. 2000;Tarjuelo et al.
2001; Ortega et al. 2005), entre los que pueden destacarse:
a) Los que transmiten la información de forma continua, o casi continua: Internet
(http://crea.uclm.es/siar/, http://www.jccm.es), fax, boletines, medios de comunicación
(prensa, radio, TV, etc.). (fig. 2)
b) Los de información periódica: Hojas divulgativas, charlas, seminarios, cursos, etc. Muy
útiles tanto para la presentación y difusión del SAR, acercando el servicio a los usuarios,
como para complementar la formación de los técnicos de las Comunidades de Regantes y
de los propios agricultores.
Figura 2. Ejemplo de página Web del SIAR
La formación de los regantes es una de las principales tareas a desarrollar por el SAR, con el
fin de conseguir que todos los usuarios adquieran un nivel de conocimientos adecuado, que les
permita analizar situaciones y tomar decisiones en todo lo referente a la PR y al manejo,
mantenimiento y evaluación de las propias instalaciones de riego.
Limitaciones del SAR
A pesar de los importantes esfuerzos que se están realizando en muchas zonas para implantar
los SAR, existen distintas limitaciones para su desarrollo presente y futuro que es preciso
conocer. Estas limitaciones, que, incluso, pueden amenazar su existencia, son de naturaleza
muy diversa: política, económica y técnica. Algunas de ellas nacen con el mismo arranque del
servicio y otras surgen en su propio desarrollo, pudiendo frenar su eficacia. De entre ellas,
cabe destacar:
2ª Reunión Internacional de Riego – 13
Estructurales:
Red de estaciones agroclimáticas representativas de las zonas de asesoramiento.
Variabilidad espacial de los parámetros climáticos y, especialmente, de la lluvia.
Tipo de sistema de distribución de agua y tarifación de la misma.
Sistema de riego en parcela.
Posibilidades de difusión de la información. Implicación de organismos oficiales (Acceso
a INTERNET).
Estructura y dependencia orgánica del servicio.
Sociológicas:
Cultura y tradición de riego.
Grado de formación del agricultor.
Edad de los agricultores.
Existencia de técnicos en las CCRR.
Niveles de confianza y mantenimiento de los mismos.
Técnicos:
Seguimiento preciso de los cultivos.
Formación y capacitación del personal de campo.
Mantenimiento de la red de estaciones (cobertura vegetal, calibración de sensores, etc.).
Integración real y justificada, en base a datos económicos y fitotécnicos, de las diferentes
estrategias de riego (Riego deficitario y láminas de máximo margen bruto).
Inversión (presupuesto):
Altos requerimientos de inversión.
Experimentación propia y local.
Necesidad de personal.
Efecto demostración entre agricultores.
Difusión (cursos, jornadas, charlas, etc.).
Posible solución: vinculación y estrecha colaboración con centros de investigación y
Universidades.
Posibles mejoras a introducir en el SAR
A parte de superar las posibles limitaciones, el SAR ha de mejorar sus prestaciones en la
programación y manejo del riego, en la modernización y consolidación de los sistemas de
riego, en la gestión de las infraestructuras colectivas, en la gestión ambiental, etc. Para ello, el
SAR ha de:
2ª Reunión Internacional de Riego – 14
Profundizar en las metodologías relativas a la estimación de las necesidades hídricas
de los cultivos y la programación de riegos, dotándose de los recursos necesarios.
Parametrizar las propiedades hidráulicas del suelo para poder aplicar con mayor
precisión los modelos de riego, de cultivo, y, en general, de ayuda a la toma de decisiones.
Extender y adaptar los modelos de simulación de riego existentes, principalmente para
poder operar en tiempo real.
Potenciar los sistemas de información, incluyendo los SIG, para gestionar las
Comunidades y otras asociaciones de regantes.
Desarrollar nuevos sistemas de apoyo a la toma de decisiones para gestión y el manejo
del agua y la energía en todas las variantes tecnológicas (gravedad, aspersión, goteo, etc.).
Integrar los componentes económicos y ambientales en los sistemas de apoyo a la
decisión.
Fomentar la implicación de los regantes en la gestión ambiental: control de la
contaminación de las aguas por nitratos y productos fitosanitarios, control de la salinidad, uso
de aguas residuales tratadas, etc.
Potenciar la utilización del riego deficitario controlado, especialmente para los cultivos
leñosos.
Allí, donde la propiedad de la tierra está muy repartida, trabajar para la creación de
agrupaciones de regantes con sistema de riego y manejo común, que permitan disminuir los
costes de producción.
Contribuir a la creación y extensión de la “cultura” del agua entre los regantes,
aumentando su nivel de sensibilización de la importancia del uso racional del agua, y
haciendo del regadío una actividad sostenible.
El SIAR de Castilla-La Manca
La superficie regada en Castilla-La Mancha, extensa región semi-árida del Sureste de
España, es superior a 450.000 ha distribuidas en toda la región (Fig. 3), representando el
11,5% de su superficie agrícola, aunque aporta más del 40% de la producción final agrícola
de la región (JCCM, 2008). En estos regadíos, al igual que en la mayoría de los existentes
en territorios semi-áridos a nivel mundial, es cada vez más frecuente disponer de cantidades
limitadas de agua: el 60% de los regadíos de Castilla-La Mancha se encuentran
infradotados y el 65% emplean recursos hídricos subterráneos (PNR, 2002). Esta situación,
donde dos grandes acuíferos se encuentran declarados sobreexplotados (Acuíferos 23 y 24),
obliga a hacer un buen uso del agua, programando adecuadamente los riegos y recurriendo
a sistemas de riego con alta eficiencia de aplicación, adecuadamente diseñados y
manejados, y tender a cultivos poco consumidores de agua, de alto valor añadido y elevada
productividad por volumen de agua consumido.
2ª Reunión Internacional de Riego – 15
Figura 3. Distribución de los regadíos de Castilla-La Mancha.
En estas condiciones, se justifica la necesidad de desarrollar servicios de apoyo y
asesoramiento a la toma de decisiones de los agricultores (Ortega et al. 2005). En junio de
1999, ante la enorme importancia de plantear estrategias orientadas hacia la sostenibilidad
de la agricultura, la entonces Consejería de Agricultura y Medio Ambiente de la Junta de
Comunidades de Castilla-La Mancha, en colaboración con el Centro Regional de Estudios
del Agua (CREA) de la Universidad de Castilla-La Mancha, puso en marcha el Servicio
Integral de Asesoramiento al Regante (SIAR) en la Región.
Partiendo del carácter multifuncional de la agricultura, integrada en el medio en que se
desarrolla (económico, social, ambiental, paisajístico, etc.), el SIAR actúa coordinadamente
con el agricultor, haciéndole partícipe de las soluciones ofrecidas y suministrándole una
información útil.
El SIAR se desarrolla desde el Centro Regional de Estudios del Agua (CREA) de la
Universidad de Castilla-La Mancha en Albacete, bajo la dirección de la Consejería de
Agricultura (Dirección General de Producción Agropecuaria), quien se encarga de marcar
las directrices generales, favorecer el contacto con los agricultores y suministrar los datos
climáticos de base procedentes de las 44 estaciones agrometeorológicas actualmente en
servicio por toda la Región (Fig. 4). Se trata de estaciones automatizadas, cuya información
se almacena en un sistema de adquisición de datos y se descarga, por medio de telefonía
móvil, en un ordenador central. El equipamiento disponible permite registros de:
temperatura, humedad relativa, radiación solar global, velocidad y dirección de viento y
precipitación.
Son diversos los medios de difusión empleados por el SIAR, de los que adquiere especial
relevancia Internet, capaz de implicar a un número elevado de agricultores de cualquier
zona de la Región. En un principio, la Página Web del SIAR (http://crea.uclm.es/siar/,
http://www.jccm.es) se ha ido convirtiendo en un portal Web que ofrece servicios “on line”,
entre los que cabe destacar las aplicaciones de “Consulta diaria de los principales datos
2ª Reunión Internacional de Riego – 16
meteorológicos”, “Cálculo de necesidades hídricas”, “Balance de fertilización mineral (N-
P-K)” o modelos de ayuda a la toma de decisiones como MOPECO (Modelo de
OPtimización ECOnomica del regadío), modelo que permite seleccionar la alternativa de
cultivo que consigue maximizar el margen bruto de la explotación en condiciones de
limitada disponibilidad de agua, así como los riesgos asociados a la variabilidad climática,
de precios de los productos etc. En multitud de cultivos se demuestra que el volumen de
agua necesario para la máxima producción no lleva asociada la máxima rentabilidad
económica (Ortega et al. 2004a; López et al. 2010).
Figura 4. Red de estacionas agrometeorológicas empleadas en el SIAR.
Cálculo de las necesidades hídricas a través de la aplicación “on line”
La metodología seguida para la estimación de las necesidades de riego se basa en las
recomendaciones de la FAO (Doorenboss y Pruitt, 1992; Allen et al. 1998). Para ello se
siguen diferentes pasos, que se inician con la estimación de la evapotranspiración de referencia
(ETo) y que concluyen, en el caso de las recomendaciones personalizadas, en el balance
hídrico simplificado para estimar, en función del contenido de agua del suelo, el momento de
riego y el volumen que es necesario aplicar. La ETo se calcula por el método de Penman-
Monteith (Pereira y Allen, 1999), determinándose, en base a la evolución del kc la ETm para
los diferentes cultivos asesorados en cada una de las zonas piloto de actuación. En algunos
cultivos leñosos (viña, olivo, almendro, albaricoquero), las recomendaciones ofrecidas se
corresponden con un planteamiento de riego deficitario controlado, que intente asegurar unos
elevados niveles de calidad con unos consumos hídricos reducidos.
La figura 5 muestra un ejemplo del cálculo de las necesidades hídricas del cultivo de melón en
una explotación ubicada en el término municipal de Tomelloso. En el ejemplo, se contempla
que el usuario debe indicar la provincia, municipio y, si lo desea, la localización geográfica
(coordenadas UTM) donde se ubica su explotación. Posteriormente, procede a la selección de
ENTRESIERRA
2ª Reunión Internacional de Riego – 17
la estación meteorológica, que represente las condiciones climáticas de su parcela, del cultivo
y periodo para el que precisa realizar los cálculos. La aplicación ofrece los valores de kc
correspondientes al cultivo y periodo seleccionado, aportando una gráfica que permite al
usuario adaptar estos valores a su situación particular. Una vez validados los valores de kc, la
aplicación presenta las necesidades hídricas del cultivo. Otra posibilidad que se ofrece al
regante es la realización de un balance hídrico simplificado, teniendo en cuenta la
precipitación registrada por la estación o por el agricultor en la propia parcela.
8.2. Ejemplo de un balance de fertilización mineral (N-P-K)
Las figuras 6 a 11 muestran un ejemplo del balance de fertilización mineral para el cultivo
del melón, realizado con la aplicación “on line” que el SIAR ofrece a los agricultores a
través de su Página Web. Se observa el cuestionario que el agricultor debe ir completando,
donde se solicita información sobre el cultivo, suelo, abonado orgánico y entradas de agua a
la explotación (precipitación, riego).
En la figura 4 se muestra la información sobre la normativa aplicable en la Región en
materia de fertilización, es decir, el Programa de actuación aplicable a las zonas
vulnerables a la contaminación por nitratos de origen agrario y el código de Buenas
Prácticas Agrarias.
2ª Reunión Internacional de Riego – 18
Figura 5. Ejemplo del cálculo de las necesidades netas de riego, a través de la aplicación “on line”, para
el cultivo de melón (1ª quincena de junio) en la localidad de Tomelloso.
Finalmente, se recoge el resultado del balance de fertilización para cada elemento, indicando
las extracciones del cultivo, la cantidad de elemento que aporta la mineralización del humus,
el agua de riego y lluvia, el abonado orgánico y el cultivo precedente, así como las pérdidas
del elemento por lixiviación, retrogradación o fijación de arcillas. Esta cuantificación de las
necesidades de fertilización debe ir acompañada del conocimiento de los límites impuestos a
la zona en cuestión, así como del resto de normas que afectan a la aplicación de fertilizantes en
Castilla-La Mancha (DOCM, 2001).
2ª Reunión Internacional de Riego – 19
Figura 6.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Cuestionario: Normativa aplicable.
Figura 7.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Cuestionario: Datos de cultivo.
En esta ventana se debe
indicar el sistema de cultivo
(secano, regadío), el tipo de
cultivo, especificando la
duración del ciclo y el
rendimiento previsto, así
como, si procede, los restos
de cultivo precedente.
2ª Reunión Internacional de Riego – 20
Figura 8.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Cuestionario: Datos de suelo.
Figura 9.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Cuestionario: Datos de abonado orgánico.
En este caso, es preciso completar
el cuestionario referente a datos
del suelo, indicando la textura,
contenido de arcilla, nitrógeno
mineral residual, profundidad de
laboreo y nivel de materia
orgánica. Si el usuario desconoce
el porcentaje de materia orgánica
se ofrece la posibilidad de indicar
si éste es bajo, medio o alto.
En esta ventana, el usuario
debe indicar si ha realizado
aplicación de abonado
orgánico, especificando el
momento, cantidad y tipo de
estiércol (ovino, gallinaza,
etc.).
2ª Reunión Internacional de Riego – 21
Figura 10.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Cuestionario: Datos de agua.
Por último, se solicita
información sobre la
precipitación acontecida
durante el periodo de cultivo,
así como cantidad de agua
aplicada mediante el riego.
Con el objetivo de cuantificar
el nitrógeno y potasio
aportado a través del agua de
riego, se ofrece la posibilidad
de indicar el contenido de
estos elementos en la misma.
2ª Reunión Internacional de Riego – 22
Figura 11. Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón.
Resultados del balance N-P-K.
Conclusiones sobre la utilización de Internet como medio de difusión del SIAR
Un número elevado de usuarios puede consultar diariamente los principales datos
meteorológicos de cualquiera de las 44 estaciones del SIAR, pudiendo incluso realizar
medias por periodos o consultar datos históricos. Este aspecto supone una herramienta de
ayuda, no solo para la estimación de las necesidades hídricas de los cultivos, sino también
para la toma de decisiones relativas a fechas de plantación, selección de variedades, etc.
2ª Reunión Internacional de Riego – 23
El número de agricultores que acceden a la Página Web va aumentando progresivamente,
debido a una creciente incorporación de las nuevas tecnologías en las explotaciones.
Las herramientas “on line” disponibles permite aumentar el alcance del asesoramiento,
llegando incluso a nivel internacional, permitiendo a cualquier agricultor realizar la
programación del riego de sus cultivos de manera sencilla.
En la situación actual de Castilla-La Mancha, donde existen 6 zonas declaradas vulnerables
a la contaminación por nitratos de origen agrario, y donde las ayudas a la explotación están
ligadas al cumplimiento de un código de Buenas Prácticas Agrarias (ecocondicionalidad),
adquiere especial importancia la aplicación “on line” de Balance de Fertilización Mineral,
que permite al usuario cuantificar de forma adecuada las necesidades de fertilización de su
cultivo.
Resultados destacables. Seguimiento del SIAR
El seguimiento de las necesidades de riego por parte de los agricultores ha sido muy
satisfactorio, especialmente en las zonas donde ya se había actuado en campañas anteriores.
En la figura 12, se presenta una de las gráficas de evolución de las necesidades de riego y
seguimiento de las mismas por uno de los agricultores colaboradores del servicio, las cuales
se les facilitan semanalmente para su utilidad en la programación del riego.
Figura 12. Ejemplo de seguimiento de las necesidades de riego para la cebolla en Casas de
Fernando Alonso.
En general, en todas las zonas de actuación donde los recursos están limitados y su coste de
aplicación es elevado, el nivel de seguimiento es alto. No obstante, los agricultores recurren
al SIAR para diferentes consultas relacionadas con el manejo de los cultivos o problemas
puntuales en sus sistemas de riego (e.g. evaluación de sus instalaciones de riego).
Desde la campaña 1999 se han realizado más de 500 evaluaciones de riego, principalmente
en riego localizado y, en menor medida, riego por aspersión. Por otra parte, se ha trabajado
directamente con más de 1000 agricultores, repartidos entre las zonas piloto de Castilla-La
Mancha, además de colaborar con CCRR, SAT, Cooperativas, etc.
En la figura 13 se muestran los resultados medios de Uniformidad de Emisión (UE) medios
obtenidos en las evaluaciones de instalaciones de riego por goteo. No obstante, debe
EXPLOTACIÓN CU-53. PARCELA CU-53-03. CEBOLLA.
NECESIDADES DE AGUA SEMANALES FRENTE A RIEGO APLICADO MÁS
PRECIPITACIÓN EFECTIVA (mm =l/m2).
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
19/03
- 25/
03
26/03
- 01/
04
02/04
- 08/
04
09/04
- 15/
04
16/04
- 22/
04
23/04
- 29/
04
30/04
- 06/
05
07/05
- 13/
05
14/05
- 20/
05
21/05
- 27/
05
28/05
- 03/
06
04/06
- 10/
06
11/06
- 17/
06
18/06
- 24/
06
25/06
- 01/
07
02/07
- 08/
07
PERIODOS SEMANALES
l/m
2
Riego aportado Precipitación efectiva Necesidades de agua
EXPLOTACIÓN CU-53. PARCELA CU-53-03. CEBOLLA.
NECESIDADES DE AGUA ACUMULADA FRENTE A RIEGO APLICADO MÁS
PRECIPITACIÓN EFECTIVA (mm = l/m2)
0
100
200
300
400
500
600
700
19-3
26-3
2-4 9-416-
423-
430-
47-5
14-5
21-5
28-5
4-611-
618-
625-
62-7 9-7
FECHA
l/m
2
Necesidades de agua (acumuladas) Riego + precipitación efectiva (acumuladas)
2ª Reunión Internacional de Riego – 24
considerarse que existen diferencias importantes entre las distintas zonas regables de la
Región, en función de los cultivos, tipo de instalación, etc.
Figura 13. Distribución de la Uniformidad de Emisión en los regadíos de Castilla-La Mancha
La UE media es elevada, con más del 70% de las instalaciones con valores por encima de
86%. No obstante, existen explotaciones que necesitarían mejorar su uniformidad de riego
para conseguir una mayor eficiencia en el uso del agua, que en muchas ocasiones se ve
afectada por problemas de diseño de las instalaciones, fundamentalmente en cuanto a las
diferencias de presión existentes en la subunidad de riego.
Un problema importante en riego por goteo es la presión de trabajo y las diferencias de
presión dentro de las subunidades de riego. La figura 14 muestra la distribución de la
presión media de trabajo, destacando que el 45% de subunidades evaluadas presenta una
presión media inferior a 10 metro de columna de agua (m.c.a.), siendo el valor medio de 6,5
m.c.a. y el mínimo de 0,25 m.c.a. En estas circunstancias de baja presión la mayoría de los
emisores trabajan de un modo muy deficiente, solo un pequeño número de emisores
autocompensantes son capaces de descargar un caudal adecuado, aunque la mayoría posee
un rango de presiones de compensación superior. Alrededor del 35% de las instalaciones
trabajan a una presión adecuada para la mayoría de los emisores (10-15 m.c.a.), siendo
insignificante el número de instalaciones que registran presiones de trabajo consideradas, a
priori, excesivas. Respecto a la variación de presión en la parcela, normalmente es
consecuencia del inadecuado diseño de las instalaciones, sin embargo, que sea o no
adecuada depende del tipo de emisor instalado, que suele ser correcto en la mayoría de los
casos.
DISTRIBUCIÓN DE UE (%) EN EVALUACIONES DE RIEGO
POR GOTEO. SEGUN CLASIFICACIÓN DEL IRYDA.
0
10
20
30
40
50
<70 70-80 80-86 86-94 >94
UE (%)
%
2ª Reunión Internacional de Riego – 25
Figura 14. Distribución de la presión media en las instalaciones de riego por goteo realizadas.
Los resultados medios obtenidos en riego por aspersión se muestran en la figura 15a para
cobertura total enterrada (Coeficiente de Uniformidad de Christiansen) (CU) y en la figura
15b para equipos pivotes (Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein) (CUh). En el
caso de cobertura total enterrada, existe un 60% de las instalaciones que presenta un CU
superior al 85%, frente al 35% de sistemas que registran valores de CU inferiores a 80%.
En el caso de los equipos pivote, los intervalos de uniformidades más frecuentes son 80-
85% y 85-90%, aunque existe un porcentaje importante (29%) de las máquinas evaluadas
que presentan valores de CUh bajos, que debería mejorarse.
Figura 15. Resultados de riego por aspersión en cobertura total enterrada (a) y sistema pivote (b).
Conclusiones de la actividad del SIAR
Se han observado importantes diferencias en la gestión del regadío entre las zonas piloto de la
Región, en función de la cultura de riego, la disponibilidad de recursos y su coste. Así, en
general, en las zonas con mayor escasez de recursos y/o donde estos resultaban a un mayor
coste de aplicación, el seguimiento del SIAR por parte de los agricultores ha sido mucho más
importante, demandando la colaboración del personal técnico del servicio.
Como resultado de las evaluaciones de riego y del seguimiento de campo, se concluye que, en
general, los sistemas de riego presentan una adecuada uniformidad de aplicación del agua. En
algunas zonas es conveniente la mejora del manejo y la concienciación de los regantes para
DISTRIBUCIÓN DE PRESIÓN MEDIA (Pm) EN
EVALUACIONES DE RIEGO POR GOTEO.
0
10
20
30
40
50
<10 10-15 15-20 20-25 >25Pm (m.c.a.)
%
DISTRIBUCIÓN DEL CUh (%) EN EVALUACIONES
DE RIEGO POR PIVOT.
0
10
20
30
40
50
<80 80-85 85-90 >90CUh (%)
%
DISTRIBUCIÓN DEL CU (%) EN EVALUACIONES DE RIEGO
POR ASPERSIÓN (COBERTURA TOTAL ENTERRADA).
0
10
20
30
40
50
<80 80-85 85-90 >90CU (%)
% b a
2ª Reunión Internacional de Riego – 26
seguir criterios de programación del riego más técnicos. En este sentido es necesario continuar
apostando por la información y formación de los agricultores.
Es imprescindible una mayor integración de las CCRR y asociaciones en general
(cooperativas, SAT, etc.) en el SIAR, corresponsabilizándose del mismo, junto a la Consejería
de Agricultura y la Universidad de Castilla-La Mancha, para conseguir, lo antes posible y del
modo más eficiente, los objetivos perseguidos.
Es importante mantener la actividad del SIAR durante futuras campañas, aumentándose las
zonas de actuación, para conseguir una implantación efectiva a nivel regional, que permita
avanzar en la gestión y manejo sostenible de los recursos hídricos.
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2ª Reunión Internacional de Riego – 28
2ª Reunión Internacional de Riego – 29
SISTEMA IRRIGER DE GERENCIAMENTO DE IRRIGAÇÃO
Everardo C. Mantovani
1 y Hiran M. Moreira
2
A empresa IRRIGER.
Empresa de base tecnológica que se dedica à prestação de serviço em gerenciamento da
irrigação. A IRRIGER trabalha com a filosofia de gerenciamento de irrigação assistido,
com profissionais especializados em engenharia e manejo de irrigação acompanhando e
personalizando todas as etapas do processo.
Além de atuar especificamente na implantação do sistema de gerenciamento de irrigação, a
empresa assessora a implementação de projetos de irrigação e também prestando serviço de
monitoramento de balanço hídrico em áreas de produção de sequeiro.
Para implementação de projetos de irrigação, a empresa promove orientação geral quanto à
concepção técnica do projeto, esclarecimentos quanto aos vários aspectos envolvidos nas
opções de mercado, distribuição dos equipamentos e dimensionamento hidráulico dos
sistemas, estudo econômico do custo da lâmina irrigada, acompanhamento da execução e
implantação do sistema de gerenciamento de irrigação visando maximização da
produtividade com uso racional de água e energia.
A implantação do sistema de gerenciamento de irrigação é realizada pelos técnicos da
empresa, envolvendo avaliação do solo, clima, cultura, sistema de irrigação e treinamento
da equipe da fazenda. Os sistemas de irrigação são aferidos e calibrados e, caso necessário,
são redimensionados. As informações são cadastradas em um software que realiza o
balanço hídrico diário, calculando a lâmina de irrigação a ser aplicada na cultura. Visitas
periódicas são realizadas para acompanhamento e ajustes necessários. Ao final de cada
safra é gerado um relatório detalhado do gerenciamento da irrigação.
O benefício do sistema de gerenciamento de irrigação pode ser medido pelo aumento da
rentabilidade da fazenda, economia de energia elétrica, uso eficiente da água, aumento da
produtividade, redução de doenças, maior eficiência nos tratamentos fitossanitários,
otimização do uso de fertilizantes, além da preservação ambiental.
A Irriger tem sede em Viçosa – MG, atualmente cerca de 100.000 ha de área irrigada,
distribuídos em mais de 1070 pivôs centrais e diversas áreas de irrigação localizada, em
1Professor Titular UFV DsIrrigação 0xx31 3891 6440 ou 0xx31 92773968. [email protected]
Consultor IRRIGER 2Eng. AgrônomoM.Sc. Irrigação 0xx61 3612 6420 0xx31-92780866 CREA MG 78566/0
[email protected] Técnico-comercial IRRIGER
2ª Reunión Internacional de Riego – 30
mais de 200 fazendas, através dos escritórios regionais consolidados nos principais pólos
de irrigação do Brasil. Além de atuar em áreas irrigadas também monitora balanço hídrico
em 31000 hectares de área de produção de sequeiro, totalizando 130.000 hectares de
atuação simultânea.
A seguir apresenta-se uma tabela com um resumo das áreas atendidas, por cultura,
continuamente pelos técnicos da Irriger na safra 2008/2009.
RESUMO DAS CULTURAS MONITORADAS PELA IRRIGER 2008/2009
Cultura Área (ha) Área (%)
1ª Feijão 25167 20,37%
2ª Milho Comercial 15550 12,59%
3ª Cana-de-Açúcar 13631 11,03%
4ª Batata 11807 9,56%
5ª Milho Semente 11393 9,22%
6ª Trigo 11044 8,94%
7ª Soja 9788 7,92%
8ª Café 8339 6,75%
9ª Algodão 6120 4,95%
10ª Milho Doce 1906 1,54%
11ª Tomate 1575 1,27%
12ª Sorgo 1692 1,37%
Outras Culturas 5535 4,48%
Soma
123.545 ha 100,00%
2ª Reunión Internacional de Riego – 31
Norte ES
São Paulo
Centro Oeste
Triângulo MG
Norte MG
Oeste BA
Cerrado MG
Chapada BA
Sul de Minas
Noroeste MG Maranhão MA
Paraná
REGIONAL
CENTRO
OESTE
REGIONAL
TRIÂNGULO
REGIONALMINAS - BAHIA
VIÇOSA MG
SEDE
GOIÂNIA GO
Área Técnica/Comercial
Gerência Projetos
Distribuição dos escritórios da Irriger nos mais importantes pólos de irrigação do Brasil.
Números IRRIGER:
Área irrigada monitorada simultaneamente: superior a 100.000 ha.
Área irrigada e de sequeiro monitorada simultaneamente: 130.000 ha.
Número de fazendas atendidas: 207
48 Consultores.
Números de pivôs centrais: 1070.
Volume de água monitorado anualmente: 577.213.000 m3/ano.
Custo total de energia elétrica monitorada: R$ 46.177.000,00/ano.
ATUAÇÃO INTERNACIONAL
A Irriger iniciou em 2008 sua atuação internacional, estando participando de concorrência
em países da África e da América do Sul, com destaque para o Sudão. Ao norte do Sudão,
às margens do Rio Nilo, foi elaborado e entregue um projeto de irrigação constando de 115
2ª Reunión Internacional de Riego – 32
pivôs centrais, 74 km de canais com três grandes estações de bombeamento, totalizando
8000 hectares.
Atualmente a empresa tem um escritório permanente em Khartoum está envolvida em
grandes projetos no Sudão como por exemplo: substituição de 159 estações de
bombeamento ao longo do Rio Nilo para o Ministério da Agricultura e implantação de um
projeto piloto de irrigação de grãos utilizando pivôs centrais e sistemas lineares para a
empresa Kenana Sugar Company, totalizando 4350 ha, projeto de implantação de área de
13.000 ha de cana irrigada por pivô central para empresa Ketz.
Diferencial IRRIGER:
Equipe técnica especializada em engenharia e gerenciamento de irrigação.
Ênfase em avaliação e ajuste dos sistemas de irrigação, controle do custo de
energia e decisão técnica da irrigação.
Decisão de irrigação é feita pela própria fazenda, sendo assistido pela
IRRIGER periodicamente.
Experiência com diversas culturas: grãos, hortaliças, algodão, café, pastagem,
plantas medicinais e cana.
Banco de resultados locais para dar maior confiabilidade ao novo cliente,
servindo também de parâmetro para a condução da decisão de irrigação.
BENEFÍCIOS DO SISTEMA IRRIGER
Avaliação diária do nível de déficit de água no solo.
Racionalização do uso de água e energia.
Aumento de produtividade (maior vantagem).
Histórico das irrigações realizadas para controle da tomada de decisão, avaliando-se
fornecimento de água para a cultura, excesso de irrigação, evolução da umidade do solo,
stress hídrico submetido, custo de energia e produtividade.
Implantação de um sistema de controle da decisão de irrigação, gasto de energia e
fornecimento de água para a cultura
ASSESSORIAIRRIGER PARA IMPLANTAÇÃO DE PROJETO DE IRRIGAÇÃO
A divisão de projetos da Irriger projetou mais de 250 equipamentos de irrigação no Brasil e
no exterior somente nos últimos 12 meses, desenvolvendo desde a concepção,
dimensionamento hidráulico e avaliação orçamentária dos mesmos. O diferencial da Irriger
advém da experiência única da empresa na área de gerenciamento de irrigação,
monitorando diariamente praticamente 1000 pivôs centrais em vários estados e 33 culturas
comerciais diferentes. Esta experiência propicia um grande domínio quanto aos aspectos
operacionais e de custo de energia envolvidos na escolha da concepção do projeto e na
configuração dos equipamentos.
2ª Reunión Internacional de Riego – 33
A proposta de assessoramento IRRIGER para implantação de projeto de irrigação do tipo
pivô central inclui:
1) Orientação geral quanto à concepção técnica do projeto, esclarecimentos quanto aos
vários aspectos e detalhes envolvidos nas opções de sistemas de irrigação disponíveis no
mercado.
2) Realização de estudo do clima, solo, cultura, para definição de parâmetros de projeto
como lâmina de irrigação, altura do equipamento, tipos de automação, etc.
3) Avaliação dos quatro principais aspectos envolvidos na decisão de irrigação: clima,
solo, cultura e equipamento.
4) Estudo climático (comportamento da temperatura, umidade relativa, velocidade do
vento, chuva e radiação solar), edáfico e de características da cultura para geração de
balanço hídrico e balanço de água no solo sob diferentes critérios de decisão de irrigação
visando gerar subsídios para a definição da concepção do projeto de irrigação.
5) Apresentação de estudo sobre os principais aspectos envolvidos nas opções de sistemas
de irrigação pressurizada.
6) Estudo de adução e distribuição de água.
7) Definição dos equipamentos, detalhando os vários aspectos envolvidos no projeto.
8) Apresentação de opções de engenharia com projeção de economicidade de energia
elétrica ao longo de 10 anos, bem como do tempo de retorno do investimento.
9) Indicação de fornecedores de equipamentos, realizando supervisão de orçamentos e
parecer quanto aos aspectos técnicos, comerciais e econômicos do projeto.
10) Distribuição dos equipamentos na área irrigada Encaminhamento para geração de
orçamentos.
11) Dimensionamento dos sistemas com estudo de viabilidade técnica e econômica,
envolvendo:
Cálculo hidráulico: diâmetros de tubulações, pressões nominais necessárias e seleção de
sistema moto-bomba.
Definição de acessórios e automação.
Opções de projeto com avaliação do custo da lâmina ao longo do tempo.
Distribuição dos equipamentos na área.
Lay out do projeto na planta planialtimétrica com geração de ficha técnica
de cada equipamento.
12) Presença nas reuniões necessárias que envolvam aspectos técnicos, operacionais e
comerciais.
13) Parecer sobre orçamentos e fichas técnicas propostas pelos fornecedores.
2ª Reunión Internacional de Riego – 34
14) Avaliação dos sistemas de irrigação após a implantação: distribuição de pressão, mapa
de emissores, tensão e corrente elétrica do motor, lâmina diária e uniformidade de
aplicação.
Implantação do sistema de gerenciamento de irrigação
Para projetos de irrigação já implantados, a IRRIGER dispõe de um sistema de
gerenciamento de irrigação. Este sistema constitui em um programa que visa tecnificar e
planejar a decisão de irrigação, definir metas de desempenho de suprimento de água às
culturas, gasto de energia e eficiência de funcionamento dos equipamentos de irrigação.
O sistema de gerenciamento de irrigação inclui:
A. Implantação do sistema de decisão diária da necessidade de irrigação de cada
equipamento através de balanço hídrico diário utilizando o software IRRIGER. Para tanto,
leva-se em consideração o tipo de solo, característica do sistema de irrigação, cultura e seu
estádio de desenvolvimento, clima do dia e fatores operacionais;
B. Realização de estudo das características físico-hídricas dos solos cultivados, através
de análises laboratoriais e testes de campo. São avaliados: capacidade de campo, ponto de
murcha, densidade aparente e análise textural.
IRRIGER SOFTWARE
2ª Reunión Internacional de Riego – 35
Amostras de solo para análise físico-hídrica.
Teste de bacia de saturação para estimar a capacidade de campo do solo.
C. Monitoramento climático através da rede de estações, distribuídas em diversas
regiões. O monitoramento climático é utilizado para estimar o consumo hídrico diário das
culturas.
2ª Reunión Internacional de Riego – 36
Estação meteorológica automática.
D. Aferição e calibração dos equipamentos de irrigação, otimizando-se a performance
de aplicação de água dos mesmos. Para tanto, os sistemas têm a uniformidade e lâmina
média aplicada avaliadas, assim como a distribuição de pressão ao longo do sistema e
avaliação do funcionamento do sistema motobomba. O trabalho envolve também
redimensionamento de lâmina e remapeamento de bocais, quando necessário, e estudo
econômico de cada sistema de irrigação aferido.
Aferição de pressão na extremidade do pivô central.
2ª Reunión Internacional de Riego – 37
Medição de tensão elétrica em um painel de motobomba.
Teste de uniformidade de aplicação em sistema de irrigação tipo Pivô central.
E. Treinamento do pessoal da fazenda relacionado à irrigação, dentro dos objetivos de
utilização do programa de manejo;
F. Visitas periódicas de acompanhamento do processo de tomada de decisão de
irrigação. Nestas visitas faz-se o acompanhamento das contas de energia elétrica,
avaliando-se a performance de uso de energia, buscando-se alcançar os índices de
desempenho preconizados.
2ª Reunión Internacional de Riego – 38
G. Geração de relatórios mensais e de final de safra, por sistema de irrigação,
envolvendo os principais aspectos relacionados à condução da irrigação (demanda diária de
irrigação, lâmina de irrigação aplicada, consumo de energia, custo de energia por hectare,
custo do mm/ha/por sistema, avaliação de irrigações em excesso, acertos e erros do manejo,
produtividade etc).
Resumo do Gerenciamento - Pivô 03 Baixo
Irrigação (mm) 681,55 Etpc (mm) 633,73
Precipitação (mm) 23,60 ETc (mm) 591,91
Redução ETpc (%) 6,60% Custo (R$/ha) R$ 251,23
Exc. de irrigação (mm) 23.00 Produtividade (sc/ha) 223,12
Resumo de uma parcela com irrigação monitorada pelo sistema Irriger.
2ª Reunión Internacional de Riego – 39
ASSESSORAMENTO DE IRRIGANTES NO BRASIL
Henoque R. da Silva1, Waldir A. Marouelli
2
Introdução
A área cultivada no Brasil é superior a 58 milhões de hectares com uma produção de
131 milhões de toneladas, no ano-safra 2006/07. Desse total, estima-se que atualmente
sejam irrigados cerca de 4,0 milhões de hectares, sendo cerca de 50% são por superfície,
40% por aspersão (convencional + pivô central) e 10% por irrigação localizada (Prieto et
al., 2010).
Estima-se que o uso consuntivo de água atual para a produção agrícola irrigada no
Brasil é cerca de 70% do volume total derivado dos mananciais, o que corresponde a cerca
de sete vezes o uso consuntivo para abastecimento domiciliar. Diante disso, espera-se uma
crescente competição pelos recursos hídricos entre os setores da agricultura e para o
abastecimento doméstico em razão do crescimento urbano e da agricultura irrigada (Prieto
et al., 2010).
A Política Nacional de Irrigação está a cargo do Ministério da Integração Nacional.
A atual lei inicial sobre as atividades de irrigação foi editada em 1979 e regulamentada em
1984. Atualmente encontra-se tramitando no Congresso Nacional um projeto que proporá
uma nova Lei de Política Nacional de Irrigação. No Brasil existe um acordo de cooperação
técnica entre o Ministério da Integração Nacional e a Agência Nacional das Águas (ANA)
para a colaboração institucional que integre o planejamento das ações do Ministério
relativas à implantação de infra-estrutura hídrica e de utilização de água na agricultura com
as ações da ANA, visando o planejamento e a gestão da água, considerando como unidade
territorial a bacia hidrográfica.
Em todo país, a irrigação é feita geralmente com grande desperdício de água devido ao
uso de sistemas de irrigação ineficientes ou de baixa manutenção, manejo inadequado de
irrigação, aplicação de água em excesso e carência de tecnologias simples e de baixo custo que
minimizem o uso de água. Segundo Christofidis (2004), as perdas de água na agricultura
irrigada no Brasil estão em torno de 50%. Tal fato contribui de forma negativa na produção e
no manejo fitossanitário da cultura, além de onerar o custo de produção e reduzir a eficiência
econômica da atividade.
A redução no desperdício de água pode ser alcançada com o uso de sistemas de
irrigação mais eficientes, técnicas adequadas para indicar corretamente quando e quanto
irrigar, e de tecnologias que reduzam as perdas de água do solo por evaporação (Marouelli et
al., 2006), tais como irrigação por gotejamento e cobertura do solo com plástico e palha.
2ª Reunión Internacional de Riego – 40
Não existe no Brasil um programa de governo especifico para o assessoramento a
irrigantes visando uma maior racionalização do uso de água na agricultura irrigada. O
serviço de extensão rural oficial tem ação limitada nessa área, todavia existem várias
iniciativas privadas como empresas de assistência técnica, cooperativas, consultores
isolados, serviços via Internet e uso de softwares de tomada de decisão prestando
assessoramento a irrigantes. Apesar dos inúmeros benefícios do manejo correto da água de
irrigação, sua adoção é ainda incipiente no Brasil quando comparada à área irrigada atual e,
quando adotado, apresenta baixos resultados tendo em vista a dificuldade de aplicação e o
descrédito dos agricultores por não saber avaliar os benefícios da tecnologia.
O manejo da irrigação pode ser definido como um conjunto de processos
usados para determinar o momento certo e a quantidade de água adequada para
maior produtividade das culturas e melhor qualidade dos produtos colhidos bem
como promover a conservação dos recursos hídricos, energia e solos. O produtor
rural rotineiramente irriga em excesso exatamente por desconhecer ou por não
adotar um método de controle da irrigação.
Existem diferentes métodos de manejo e sua escolha dependerá de vários fatores
dentre os quais podemos destacar o custo benefício de cada um e o nível de dificuldade de
aplicação. A aplicação de um método dependerá de equipamentos para a medição do
“status” da água na planta e/ou no solo. O desenvolvimento e a acessibilidade de novos
produtos da engenharia eletrônica atualmente tem disponibilizado sensores e aparelhos para
medição da umidade do solo permitindo maior eficácia do método de manejo bem como
redução no custo de adoção da tecnologia o que tem motivado a adoção do manejo por
produtores empresariais. Todavia, o desempenho da indústria e do mercado de
equipamentos e sensores é, ainda, restrito a um relativamente pequeno número de
fornecedores que, em geral, comercializam produtos importados tornando o custo do
manejo elevado e desmotivando sua adoção.
O surgimento de grandes áreas irrigadas em empreendimentos empresariais,
notadamente na região do cerrado do Brasil Central, os quais usam a irrigação por aspersão
com pivô central tem se beneficiado pela adoção do manejo da irrigação utilizando
informações de redes de estações meteorológicas associadas ao uso da Internet e celulares
de “softwares” para tomada de decisão (Mantovani et al., 2006). No Brasil, esse método de
manejo tem sido mais estudado e implementado pelas Universidades de Santa Maria e de
Viçosa com a disponibilização de serviços de assessoramento da irrigação.
O objetivo deste trabalho é apresentar preliminarmente o tema assessoramento aos
irrigantes no Brasil para discussão para sensibilizar agricultores e governantes da
necessidade de políticas que recomendem e facilitem a adoção do manejo da irrigação na
produção agrícola.
Métodos de Manejo da Irrigação
O assessoramento a irrigantes tem como pilar a adoção de métodos de manejo da irrigação.
Os métodos de manejo de irrigação são baseados em informações de “status” da água no
solo e na planta. Infelizmente, o método mais usado pelo produtor brasileiro se baseia em
critérios de senso comum como freqüência e tempo de irrigação. Assim, podemos destacar
2ª Reunión Internacional de Riego – 41
brevemente os métodos de manejo da irrigação disponíveis para assessoramento aos
irrigantes no Brasil:
Aparência ou tato – é o método mais simples e de menor precisão. É baseado na avaliação
visual e do tato na análise de uma amostra de solo para avaliar seu teor de umidade.
Tensiômetro – talvez o sensor mais usado no monitoramento da umidade de solo em nível
de campo no Brasil. Atualmente seu uso tem se intensificado com o crescimento e
modernização da agricultura do país, principalmente, no manejo da irrigação para produção
de hortaliças sob irrigação por pivô central.
Turno de rega simplificado – é um método simples e de precisão aceitável. É baseado em
informações históricas de temperatura e umidade relativa média do ar para o cálculo da
evapotranspiração de referência. Sua aplicação está descrita em livro publicado pela
Embrapa Hortaliças para uso no manejo de irrigação em sistemas de irrigação por aspersão
incluindo recomendação para diversas hortaliças (Marouelli et al., 2008).
Software IRRIGER – é um sistema de gerenciamento e engenharia de irrigação
(Sistema Tecnológico Digital) que realiza o balanço hídrico utilizando informações
da planta, do solo e do clima para determinar a necessidade de água diária da
cultura. Atualmente, a empresa IRRIGER realiza o assessoramento de mais de
100 mil hectares de lavouras, na sua maioria em sistemas de irrigação por
aspersão com pivô central. O assessoramento através desses softwares é um
serviço prestado ao agricultor.
Softwares Irriplus® e Irrisimples® – o primeiro, de acordo com o fornecedor é um software
agroeducacional com a finalidade de capacitação de usuários voltada para a solução da
problemática com a não adoção do manejo de irrigação através da compreensão de técnicas
de tomada de decisão na área de manejo e gerenciamento da irrigação. O segundo é mais
simples e voltado para pequenas e médias propriedades irrigadas (Irriplus, 2010).
Software Irriga Fácil - software para o monitoramento e manejo da irrigação a partir de
dados climatológicos históricos (normais climatológicas). Nesse caso, o agricultor tem que
comprar o software com a base de dados para a sua região.
Sistema Irriga®– é um sistema de gerenciamento do manejo e do monitoramento
de eventos de irrigação na cultura pelos diferentes métodos de irrigação. O
sistema leva em conta parâmetros da planta, do solo, do clima e do sistema de
irrigação utilizado para o cálculo da necessidade de água da cultura. O Sistema
Irriga® opera em um portal WEB através do qual ocorre a permuta de informações
remotas com a rede de estações meteorológicas e com o agricultor através do
2ª Reunión Internacional de Riego – 42
navegador WEB (Sistema Irriga®, 2010). Segundo informações do portal WEB,
mais de 50 mil hectares são monitorados anualmente. O sistema está disponível
para o produtor rural no Brasil e outros países da América do Sul.
INMET – é o serviço de assessoramento gratuito do Ministério da Agricultura, Pecuária e
do Abastecimento através de seu Instituto Nacional de Meteorologia - INMET. O INMET
disponibiliza informações diárias sobre o balanço hídrico climático e risco climático de
doenças para diversas culturas através do portal oficial do instituto (INMET 2010).
Gravimetria – tendo em vista o tempo de resposta é pouco usado como método de manejo
da irrigação. Todavia, pela sua precisão, é usado para avaliar e calibrar a eficácia de outros
métodos.
Irrigas® - e um equipamento simples, desenvolvido pela Embrapa Hortaliças, que pode ser
de grande ajuda ao agricultor no manejo diário da irrigação. Sua função básica é indicar se
o solo está úmido ou seco. Por estar limitado a tensões menores que 50 kPa, o Irrigas® é
mais recomendado para o manejo de irrigação de hortaliças e flores. Sistemas
automatizados do Irrigas® tem sido mais utilizados em produção de mudas, flores e plantas
ornamentais. Marouelli et al., 2010, prepararam um guia prático para o uso do Irrigas na
produção de hortaliças como mostra a Figura 1. A publicação pode ser “download” através
do link http://www.cnph.embrapa.br/paginas/serie_documentos/guia_irrigas.pdf. A Figura
2 ilustra as três faixas de tensão de água no solo (15, 25 e 40 kPa) controlada pelo sensor
Irrigas® disponíveis no comércio. Ainda, a Tabela 1 indica o tipo de cápsula porosa mais
recomendada para as diversas hortaliças irrigadas por sistemas de irrigação por aspersão,
gotejamento e superficial por sulcos (Marouelli et al., 2010):
2ª Reunión Internacional de Riego – 43
Figura 1. Guia prático para o uso do Irrigas® na produção de hortaliças (Marouelli et al.,
2010)
Figura 2. Recomendação do sensor Irrigas® para as três faixas tensão de água no solo
disponíveis no mercado brasileiro (Marouelli et al., 2010).
2ª Reunión Internacional de Riego – 44
Tabela 1. Recomendações práticas do tipo de cápsula porosa mais adequada para as
diferentes hortaliças (Marouelli et al., 2010).
Outros sensores (TDR, FDR, Sonda de Neutrons, Blocos de gesso, etc) – estão restritos ao
uso em pesquisa de irrigação.
Projetos de irrigação no Brasil
A irrigação, no Brasil, é regida pela Lei 6.662 de 25/06/79, regulamentada pelo
Decreto 89.496/84, modificado pelos Decretos 90.309/84, 90.991/85 e 93.484/84, os quais
foram revogados pelo Decreto n.º 2.178/97. O uso da água para irrigação é regido pela Lei
Nº 9.433, de 08/01/1997 que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o
Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do
art. 21 da Constituição Federal e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990,
que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989.
Os projetos de irrigação foram assim definidos pelo art. 8º da Lei de Irrigação:
Públicos - “são aqueles cuja infra-estrutura de irrigação é projetada, implantada e
operada, direta ou indiretamente, sob a responsabilidade do Poder Público”. A
maior parte dos investimentos é feita pelo governo federal e estadual. O custo
médio total de projetos públicos na Região Nordeste do Brasil é de US$8, 600/ha,
US$9, 650/ha e US$10, 150/ha para irrigação superficial, aspersão e micro-
irrigação localizada, respectivamente (Entrepeneurstoolkit, 2010). Os principais
requisitos para a implantação de projetos públicos de irrigação são o
2ª Reunión Internacional de Riego – 45
licenciamento ambiental (Res. CONAMA 369/2006) e a outorga do direito de uso
(Lei 9.433/1997).
As Tabelas 2, 3 e 4 ilustram a situação dos projetos de irrigação em estudo,
em implantação e em produção na área de atuação da CODEVASF. São cerca de
120 mil hectares em projetos em produção dos quais cerca de 9 mil produtores
recebem assessoramento de irrigação de assistência técnica contratada pela
CODEVASF.
Tabela 2. Projetos públicos de irrigação em estudo nos estados (CODEVASF,
2010).
Projetos em Estudo/Estado Área total
(ha)
Canal do Sertão Pernambucano
(BA/PE)
140.000
Canal de Xingó (SE) 16.500
Jequitaí (MG) 40.000
Total 196.500
Tabela 3. Projetos públicos de irrigação em implantação nos estados
(CODEVASF, 2010).
Projetos em
implantação/Estado
Área total
(ha)
Área em
implantação
(ha)
Jaíba I, II, III e IV (MG) 69.107 32.754
29.982
16.000
21.264
Baixio de Irecê (BA) 58.659 4.723
2ª Reunión Internacional de Riego – 46
Marituba (AL) 3.136 3.136
Jacaré-Curituba (SE) 3.339 3.339
Salitre (BA) 32.566 5.099
Pontal (PE) 7.862
Totais 166.807 124.159
Tabela 4. Projetos públicos de irrigação em produção nos estados (CODEVASF,
2010).
Projetos em produção
Área
Total
(ha)
Área
em
Produç
ão (ha)
Prod.
assistid
os
Tipo de
Assessoramento
Barreiras Norte (BA) 2.093 2.071 105
Assistência técnica e
extensão rural
(ATER)
Bebedouro(PE) 2.091 1.912 137 ATER
Betume(SE) 2.865 2.865 753 ATER
Boacica(AL) 3.334 3.334
Ceraíma (BA) 408 112 ATER
Cotiguiba/Pindoba (SE) 2237 2.237 412 ATER
Curaçá (BA) 4366 4.350 266 ATER
Estreito (BA) 7983 2.735 580 ATER
Piloto Formoso (BA) 528 528 40 ATER
Formoso"A e H"(BA) 12558 11.279 926 ATER
Gorutuba (MG) 5286 5.286 430 ATER
2ª Reunión Internacional de Riego – 47
Itiúba (AL) 894 894
Jaíba (MG) 44021 44.782 1.831 ATER
Lagoa Grande (MG) 1538 1.468
Mandacaru (BA) 419 419 154 ATER
Maniçoba (BA) 5031 5.006 241 ATER
Mirorós (BA) 2703 2.095 150 ATER
Nupeba/Riacho Grande
(BA) 4947 2.727 160
ATER
Pirapora (MG) 1236 1.236
Propriá (SE) 1177 1.177 311 ATER
S.Desidério/Barreiras Sul
(BA) 2238 1.758 313
ATER
Senador Nilo Coelho (PE) 18858 18.563 2.045 ATER
Tourão (BA) 13662 13.662 37 ATER
Totais 140.4
73 120.202 9.003
-
Privados - são aqueles cuja infra-estrutura de irrigação é projetada, implantada e
operada por particulares, com ou sem incentivos do poder público e acrescenta
que os “projetos privados que pretendem beneficiar-se dos incentivos do Poder
Público deverão ser analisados e aprovados pelo Ministério do Interior”. Os
investimentos são menores que no setor publico: US$1,600/ha, US$2,650/ha e
US$3,150/ha para projetos com irrigação superficial, aspersão e micro-irrigação
localizada, respectivamente. Os projetos têm um custo maior na área da Região
Nordeste que em outras regiões por causa do acesso a fontes de água perene. Os
custos de desenvolvimento das infra-estruturas básicas (bombeamento, conexão a
2ª Reunión Internacional de Riego – 48
eletricidade, estradas, etc.) varia entre US$4,500/ha até US$7,000/ha, e
investimentos na área custa entre US$650/ha para projetos de irrigação simples
até US$2,500/ha para micro-irrigação (Entrepeneurstoolkit, 2010). Até o ano de
2000, o setor privado era responsável por 95% da área irrigada total, sendo 72%
da área localizada na Região Nordeste.
Conclusões
A questão do assessoramento a irrigantes no Brasil ainda depende de muito esforço
governamental para que o agricultor adote a tecnologia de manejo da irrigação na produção
agrícola, aliás, como já consta do substitutivo ao projeto de lei 6381/2005 que inclui, dentre
outros, a “certificação dos projetos de irrigação – para comprovar o uso racional dos
recursos hídricos. A certificação passa a ser um diferencial para os produtos oriundos de
sistemas eficientes no uso da água. Prevê a criação do Selo Azul para a identificação do
projeto e do produto”. Por outro lado, o substitutivo prevê ainda a educação superior e
tecnológica para a capacitação de recursos humanos voltados para a gestão e
operacionalização da agricultura irrigada. Nessa orientação, os serviços de extensão rural
necessitam adequar seus quadros para incorporar técnicos com formação em irrigação para
motivar e difundir a tecnologia de manejo de irrigação.
A conclusão final é de que somente um percentual mínino da área irrigada do país
adota o manejo de irrigação. Portanto, muito ainda pode ser feito em benefício do aumento
da produtividade e melhoria da qualidade das culturas no Brasil pela adoção do manejo da
irrigação, o que permite impacto positivo sobre a conservação de recursos hídricos e
energia além da redução do uso de agrotóxicos em casos de irrigação em excesso.
Bibliografia
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En: VII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste, São Luis.
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2ª Reunión Internacional de Riego – 50
SISTEMA DE ASESORAMIENTO A REGANTES EN URUGUAY
Claudio García1, Sebastián Casanova
2
Introducción
INIA, a partir del año 2002, tiene un convenio firmado con la Universidad Federal de Santa
Maria (Brasil) para dar asesoramiento con base técnico-científico a profesionales y
productores regantes en diversos cultivos intensivos y extensivos. Dicho asesoramiento se
trata de una prestación de servicio de planificación del riego sobre la base de parámetros de
clima, suelo y cultivo, donde se realiza la recomendación vía internet de cuándo y cuánto
tiene que regar, además de indicar la previsión de ocurrencia de la necesidad de aplicación
de riego para un período de 24 y 48 horas. En los primeros años las áreas que se
monitoreaban cultivos bajo riego (recomendación de la lámina a aplicar), las mismas
estaban vinculadas a cultivos en investigación ya sea en alguna de las estaciones
experimentales de INIA o en casa de productores donde existían ensayos de riego. A
medida que se logró consolidar los resultados y validar los mismos se fue ampliando el
servicio hacia áreas comerciales más importantes y al presente en todo el país, en un área
promedio anual de 500 has, en aproximadamente 12 cultivos.
Materiales y Métodos
La forma de vinculación con el sistema de monitoreo del riego es a través de un contrato
que se firma entre el productor y el INIA, una vez que es aceptado el presupuesto. En el
contrato se establece claramente el área a ser monitoreada (georeferenciada), el cultivo a ser
regado, período del mismo y propósito de la planta (grano, forraje, semilla, etc), así como
las particularidades del equipo de riego a ser utilizado.
Al ser firmado el contrato, se realiza una visita al predio de manera de realizar los
muestreos de suelo para determinación de infiltración de agua en el suelo, toma de anillos
para realizar en laboratorio la curva característica de agua en el suelo, así como fecha
probable de siembra (en caso de cultivos anuales), densidad de plantación, variedad o
híbrido, etc.
El equipo de riego es evaluado de manera de conocer la lámina mínima de aplicación, el
turno de riego que realiza el productor y la uniformidad de aplicación de agua determinada
a través del coeficiente de uniformidad de Christiansen.
Una vez que se cuenta con los datos básicos de suelo y cultivo, de acuerdo a su posición
geográfica se le asigna una estación agrometeorológica de la cual se van a tomar los datos
para estimar la evapotranspiración del cultivo.
1 Ing. Agr. Dr. INIA Las Brujas. Ruta 48 km 10, Canelones, Uruguay. [email protected]
2 Ing. Agr., M.Sc., INIA Las Brujas. Ruta 48 km 10, Canelones, Uruguay
2ª Reunión Internacional de Riego – 51
Estos datos son transferidos para el personal técnico del Sistema Irriga en Brasil para darle
el ingreso de los datos del área a ser monitoreada, otorgándose un login y una seña a cada
usuario para el ingreso a internet y poder realizar las consultas sobre el o los cultivos a ser
regados.
La prestación final del servicio comprende el acceso a una dirección electrónica de Internet
donde se dispondrá diariamente de la información detallada por cultivo y sistema de riego
de cuándo y cuánto regar, además de indicar la previsión de ocurrencia de la necesidad de
aplicación de riego para un período de 24 y 48 horas.
Una vez otorgado el "login" o nombre de "usuario" y el "código" o "seña" por parte de
INIA, mediante algún navegador de internet podrá ingresar a:
http://www.sistemairriga.com.br, http://www.irrigabem.com.br,
http://www.irriga.proj.ufsm.br y se visualiza la siguiente pantalla:
Para mayor practicidad, en la parte inferior derecha de la pantalla se puede seleccionar el
idioma español. En la pantalla inicial deberá ingresar su nombre de usuario y su seña
(código) y pulsar "Entrar" para poder acceder a la información de su establecimiento.
2ª Reunión Internacional de Riego – 52
Ingreso
Aparecerá la pantalla con los datos climáticos recientes y los línks de acceso a las
diferentes prestaciones.
Pulsando en "Manejo del Riego" ("Manejo de Irrigação") se ingresará directamente a la
ventana de "Cuánto Regar" que tiene las opciones de visualizar todas las áreas bajo el
servicio o un área en particular, así como la fecha de la información.
2ª Reunión Internacional de Riego – 53
Para cada área (en caso de existir más de un área de riego) se indicará la lámina de riego
que se recomienda aplicar. El color verde significa que no precisa riego, el amarillo
significa que de continuar las condiciones climáticas tendrá un 60% de probabilidad de
recomendar riego para esa área y el rojo indica que tendrá una probabilidad del 95% de
recomendar riego.
Esta pantalla tiene la recomendación de cuándo regar con una previsión de 24 y 48 horas
siguientes en caso de mantenerse las condiciones climáticas. Los diferentes colores indican
las distintas opciones de condición de necesidad de agua en el cultivo. Para el caso que el
color sea azul indica que hay que regar y aparecerá la lámina en milímetros necesaria en el
mismo cuadrado indicador. De todas maneras si se hace clic en cuánto regar aparecerá la
siguiente pantalla con las indicaciones detalladas.
2ª Reunión Internacional de Riego – 54
En esta pantalla aparece la lámina que habría que aplicar en milímetros (mm) al cultivo
para ese riego (Riego*) y la lámina acumulada (Lám. acum.*) desde el comienzo de la
temporada de riego (ej. 1/10/06) hasta el presente.
Registro de la precipitación
Como está establecido contractualmente, para asegurar la confiabilidad del servicio es
necesario registrar en el mismo sitio las precipitaciones e ingresarlas al sistema. Para ello se
debe pulsar en "Registrar lluvias" ("Cadastrar precipitação") y se ingresa a una pantalla en
que para cada área se dispone de los últimos cinco días para registrar la precipitación. Ese
es el límite para ingresar, si no se realiza dentro de los cinco días de ocurrida la lluvia,
luego no será posible hacerlo.
2ª Reunión Internacional de Riego – 55
Para el día indicado se pulsa "Editar" y se tendrá la posibilidad de ingresar los milímetros
de lluvia caídos.
La ventana presenta una tercer columna con la interrogante "Riego?". Dado que el sistema
es una herramienta de soporte a la toma de decisiones, puede ocurrir que se tome la
decisión de regar sin que el programa lo indique; es en esos casos que la lámina aplicada se
registra en esta ventana y se tilda la casilla de riego. Para registrar tanto la precipitación
como el riego aplicado, luego de completar las casillas en imprescindible pulsar "Enviar"
para que ingresen al servidor.
Pulsando "Consultar" vuelve a la pantalla "Registrar lluvias".
En casos de imposibilidad de registrar la lluvia dentro de los cinco días, se pueden enviar
los registros a [email protected], desde donde el equipo técnico de INIA ingresará al
servidor dichos datos.
En los casos donde por problemas operativos y/o decisiones técnicas no se aplica la lámina
recomendada, se recomienda también completar esta planilla. El procedimiento es similar
al registro de lluvias. Solamente hay que marcar la casilla Riego? y pulsar enviar.
Cuando se aplica la lámina recomendada no es necesario registrar en la planilla.
2ª Reunión Internacional de Riego – 56
Control de los Riegos
La penúltima opción del menú "Manejo del Riego" ("Manejo de Irrigação") brinda la
posibilidad de ingresar las láminas aplicadas en cada riego, “control de su riego”. Esta es
una forma de planilla electrónica de llevar registrados los riegos que se van realizando en
las áreas.
Resultados
A continuación se presentan algunos ejemplos de áreas que se han monitoreado a lo largo
de estos ocho años de trabajo en predio de productores. Se ha trabajado en frutales de hoja
caduca, algunas hortalizas como papa, tomate, cebolla, pasturas, maíz, soja, sorgo y arroz.
A los efectos de mostrar algunos resultados de la metodología utilizada por INIA con los
productores regantes usuarios del sistema, se elegió la zafra 2007-08 y dos sistemas
diferentes, riego por gravedad y riego por pivot central.
Ejemplo 1: riego por superficie.
Trabajos desarrollados en el norte de Uruguay en el departamento de Salto fueron
monitoreados los cultivos de maíz, arroz y sorgo dulce, bajo riego por gravedad. En la
siguiente tabla se presentan las principales características de los cultivos monitoreados.
2ª Reunión Internacional de Riego – 57
Tabla 1. Características de los cultivos monitoreados
Cultivo Superficie
(Hás)
Fecha
siembra
Fecha
cosecha
Rendimiento
Arroz 1 10/12/07 30/03/08 8.01
Maíz 200 05/11/07 15/03/08 7.01
Sorgo dulce 50 05/01/08 10/05/08 332
1: ton ha
-1;
2: ton MS ha
-1
En la tabla 2 se presenta el manejo del agua en los cultivos monitoreados, relacionando la
cantidad de agua aplicada (lluvias + riegos) en relación a la lámina de riego recomendada
por el servicio de asesoramiento de riego.
Tabla 2. Milímetros de agua aplicados durante el ciclo de cultivo (riegos + lluvias) en
relación a los riegos recomendados por el servicio.
Cultivo
Lluvias Riegos Riegos
recomendados
Total de agua
aplicada
Milímetros de agua aplicados durante el ciclo del cultivo
Arroz 215 760 475 975
Maíz 205 305 400 510
Sorgo dulce 200 120 240 320
El contenido de agua en el suelo fue monitoreado durante el ciclo de crecimiento en los
diferentes cultivos a través de mediciones de humedad gravimétrica y volumétrica
(utilizándose sensores de TDR). En latabla 3 son presentados los datos de humedad
gravimétrica de suelo en los tres cultivos monitoreados, durante los respectivos ciclos de
crecimiento.
2ª Reunión Internacional de Riego – 58
Tabla 3. Medidas de humedad gravimétrica de suelo (g g-1
) para los tres cultivos, en las
distintas fechas de evaluación.
Cultivo
Fechas de evaluación
29-11-
07
26-12-
07
10-01-
08
29-01-
08
13-02-
08
28-03-
08
04-03-
08
Arroz 0.44 0.41 0.38 -- 0.29 0.49
Maíz 0.50 0.35 0.35 0.32 0.41 --
Sorgo -- -- 0.33 0.17 0.37 0.47 0.42
En el cultivo de maíz se realizaron mediciones de área foliar durante el desarrollo del
cultivo. En la figura 1 se presentan los datos de índice de área foliar promedio y desvío
estándar de 15 plantas seleccionadas al azar, según fecha de evaluación.
Figura 1. Índice de área foliar de las plantas de maíz, promedio y desvío estándar de 15 plantas.
Departamento de Salto, Uruguay, 2008.
Ejemplo 2. Riego por pivot central.
En el departamento de Artigas, se trabajó con un equipamiento de Pivot central, en los
cultivos de maíz y sorgo granífero.
Se regaron 200 hectáreas de cultivo con un equipo de Pivot central, discriminadas en 100
hectáreas de maíz y 100 de sorgo para grano. Fue evaluada la lámina bruta de agua aplicada
por este equipo y la uniformidad de aplicación. En la siguiente tabla se presentan
características generales de los cultivos monitoreados.
Fechas de evaluación
nov dic ene feb mar abr
Ind
ice d
e á
rea
fo
liar
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
2ª Reunión Internacional de Riego – 59
Tabla 4. Características de los cultivos monitoreados
Cultivo Superficie
(Hás)
Fecha
siembra
Fecha
cosecha
Rendimiento
(ton MV ha-1
)
Maíz 100 10-11-07 22-02-08 35
Sorgo dulce 100 20-11-07 01-03-08 s/d
MV: Materia Verde; sin dato
El contenido de agua en el suelo fue monitoreado durante el ciclo de crecimiento en los
diferentes cultivos a través de mediciones de humedad gravimétrica y volumétrica
(utilizándose sensores de TDR). En latabla 5 son presentados los datos de humedad
gravimétrica de suelo en los dos cultivos monitoreados y durante los respectivos ciclos de
crecimiento.
Tabla 6. Medidas de humedad gravimétrica de suelo (g g-1
) para los tres cultivos, en las
distintas fechas de evaluación.
Cultivo
Fechas de evaluación
29-11-
07
26-12-
07
10-01-
08
29-01-
08
13-02-
08
28-03-
08* 04-03-08
Maíz 0.41 0.31 0.38 0.23 0.33
Sorgo 0.39 0.29 0.38 0.27 0.45 0.42
*a partir de esa fecha no se regó por no disponer de agua en la fuente de reserva. El cultivo
de maíz fue cosechado el día 22-02-08.
En el cultivo de sorgo se realizaron mediciones de área foliar durante el desarrollo del
cultivo. En la figura 2 se presentan los datos de índice de área foliar promedio y desvío
estándar de 15 plantas seleccionadas al azar, según fecha de evaluación.
2ª Reunión Internacional de Riego – 60
Figura 2 - Índice de área foliar de las plantas de maíz, promedio y desvío estándar de 5
plantas. Departamento de Artigas, Uruguay, 2008.
Existen para cada usuario y cada área que está bajo el monitoreo de riego de INIA, un
estricto seguimiento periódico durante la zafra del cultivo del crecimiento de las plantas, de
la evolución de la humedad de suelo en la profundidad radicular y de la calidad de la
recolección de los datos climáticos. Al final de cada ciclo se entrega un informe detallado
con todo lo realizado en el campo y los resultados arrojados por software de balance hídrico
del Sistema Irriga, de manera que el productor con su técnico asesor puedan realizar una
evaluación del manejo del riego en cada zafra y en cada área de cultivo.
Fechas de evaluación
dic dic dic ene ene feb feb
Ind
ice
de
áre
a f
olia
r
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
2ª Reunión Internacional de Riego – 61
2ª Reunión Internacional de Riego – 62
SERVICIO DE PROGRAMACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA DE
RIEGO (SEPOR)
S. Ortega-Farias1, H. Jeria
2, M. Carrasco
1, R. Morales1, S. Juliet
1, A. Acevedo
1.
Introducción
A nivel mundial y más específicamente en América Latina se proyecta para los próximos
años una disminución significativa de la disponibilidad de agua para la producción agrícola.
En Chile, la pluviometría para las principales zonas agrícolas muestra una declinación
constante de las precipitaciones de hasta un 25% durante el siglo XX, las cuales podrían
llegar hasta un 40% en el largo plazo (Santibáñez et al. 1996). Estas condiciones son
agravadas debido a las frecuentes anomalías climáticas del fenómeno de “La Niña”, la cual
ha producido importante sequías (disminuyendo en hasta un 70% la pluviometría normal
anual) generando graves pérdidas económicas en la producción agrícola (Dirección
Meteorológica de Chile, 2006). En este contexto, la Comisión Nacional de Riego (CNR)
financio la ingeniería de proyecto en el año 1998 y la puesta en marcha del SEPOR en el
año 2007. Ambas tares estuvieron a cargo del grupo de investigadores del “Centro de
Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología” (CITRA) de la Universidad de
Talca.
El objetivo principal del SEPOR es la optimización técnica y económica del uso del agua
de riego, mediante la puesta a disposición de los agricultores de un sistema de información
en tiempo real de las dosis y frecuencias de riego, orientado a satisfacer y regular
eficientemente, en cantidad y oportunidad, los requerimientos hídricos de frutales, viñas y
cultivos para las áreas regadas de los ríos Cachapoal (2ª sección), Maule Norte y Longaví.
El área de influencia del proyecto considera 135.700 ha y una población de 11.754
agricultores.
La implementación del SEPOR considera las siguientes etapas:
i. establecimiento de una red de estaciones meteorológicas automáticas (EMA) para
estimar la evapotranspiración de referencia usando el modelo de Penman-Monteith (Allen
et al. 1998; Cuenca, 1998).
ii. desarrollo de un programa de investigación aplicada para calibrar localmente el
algoritmo matemático de la programación del riego y corregir los coeficientes de cultivo en
base a las condiciones específicas de suelo, clima y planta.
1Centro de Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología (CITRA), Universidad de Talca. Casilla
747, Talca, Chile. email: [email protected]. 2 Comisión Nacional de Riego, Av. Bernardo O`Higgins 1449, Cuarto Piso, Santiago, Chile
2ª Reunión Internacional de Riego – 63
iii. desarrollo un programa de transferencia técnica para capacitar a los agricultores en la
utilización adecuada del SEPOR y tecnologías de riego.
iv. establecimiento de un Servicio integrado de programación del riego, orientado a asistir
a los agricultores en el uso del agua de riego a nivel predial.
1. Componentes del SEPOR:
El SEPOR está formado por un Módulo Central (MC) y módulos remotos (12 unidades
agroclimáticas de referencia (UAR) y 10 unidades de validación (UV)), las cuales son
descritas a continuación:
a) Módulo Central (MC): corresponde al lugar físico donde se encuentra instalado una serie
de software y hardware que permite procesar, analizar y administrar la información (clima,
suelo, cultivo y manejo agronómico) recopilada de distintos módulos remotos (UAR y
UV). En este caso, la información climática es transmitida directamente desde una EMA al
MC a través del sistema GPRS (General Packet Radio Services) de la telefonía celular, lo
cual permite incorporar las datos climáticos automáticamente a una página Web. Los
agricultores, en tiempo real, pueden obtener de la página Web la siguiente información:
a) básica: radiación solar (Rs), temperatura (Ta), humedad relativa (HR), velocidad (Vv) y
dirección (Dv) del viento y precipitaciones (Pp)
b) procesada: evapotranspiración de referencia (ETr), evapotranspiración actual (ETa),
coeficientes de cultivos (Kc) calibrados, capacidad de almacenamiento de agua del suelo,
frecuencias y tiempos de riego, días grados acumulados y horas de frío.
b) Unidad Agroclimática de Referencia (UAR): corresponde a una empastada en
condiciones de referencia (área = 1 ha) que cubre por completo el suelo y se encuentra en
óptimas condiciones de crecimiento (sin restricción hídrica o problemas de manejo
agronómico). En estas condiciones de referencia se puede asumir que la empastada es
equivalente a una hoja gigante y de este modo se puede el modelo de Penman-Monteith
(PM) para estimar la ETr en base a información climática (Jensen et al. 1990).
c)Unidad de Validación (UV): corresponde a parcelas experimentales donde se
desarrollan ensayos de riego para calibrar los coeficientes de cultivo para cada período
fenológico de maíz, tomate industrial, arándano, manzano, olivos para aceite, vides de mesa
y vinífera. Además, en la UV se realizan estudios sobre el efecto del déficit hídrico
controlado en viñas, olivos y tomate industrial para optimizar la relación
calidad/rendimiento.
2.- Investigación Aplicada
La implementación y operación eficiente del SEPOR, requiere de una investigación
aplicada que permita el desarrollo y/o calibración del algoritmo matemático de la
2ª Reunión Internacional de Riego – 64
programación del riego de acuerdo a las condiciones específicas de suelo, clima, cultivo y
manejo agronómico. De este modo, el programa de investigación considera los siguientes
aspectos:
i. Calibración en las UAR de los sub-modelos de radiación neta, calor del suelo y
resistencia estomática que están incorporados en la ecuación Penman-Monteith (PM) para
estimar la evapotranspiración de referencia (ETr).
ii. Desarrollo y/o calibración de coeficientes de cultivo
iii. Evaluar el impacto de diferentes láminas de riego (déficit hídrico controlado) sobre
el rendimiento y calidad de las especies agrícolas seleccionadas.
iv. Determinación del consumo de agua para cada período fenológico de los cultivos en
estudio.
v. Determinación de la eficiencia del uso del agua de riego
vi. Evaluación técnico-económica del SEPOR en las áreas de estudio.
vii. Desarrollo de una base de datos en SIG y un sistema informático para la gestión
hídricas
3. Transferencia Tecnológica
Para lograr un verdadero impacto de la programación del riego en el sector productivo, el
SEPOR considerara el desarrollo de un intensivo programa de transferencia tecnológica,
que contempla la entrega de las herramientas necesarias a los agricultores, técnicos y
profesionales para optimizar la gestión del recurso hídrico a nivel predial. Los objetivos
específicos de este mecanismo de transferencia son los siguientes:
a. Capacitar a los regantes en las metodologías que son usadas en el SEPOR
b. Capacitar a técnicos y profesionales que se desempeñan en funciones de apoyo a la
producción y desarrollo de la agricultura regada
c. Transferir a las organizaciones de regantes, y agricultores en particular, los conceptos
fundamentales y metodologías de gestión de riego, de operación y mantención de equipos
de riego, así como los aspectos técnicos y económicos en el uso de información de clima,
suelo y cultivo aplicada al riego de los frutales, viñas y cultivos.
d. traspasar el resultado de la investigación aplicada a los agricultores en forma directa, y
proveer de los conocimientos, habilidades y actitudes necesarias para operar mejor sus
sistemas de riego y por consecuencia sus sistemas de producción.
e. Desarrollar un programa piloto de un servicio integral de programación del riego a los
agricultores.
2ª Reunión Internacional de Riego – 65
Requerimientos de Información
Para realizar una correcta programación del riego el SEPOR considera esencial: a)
determinar el consumo de agua de los cultivos (evapotranspiración actual); b) la cantidad
de agua almacenada en el suelo explorados por las raíces; y c) el comportamiento
fenológico de la planta. Además, es necesario incorporar información adicional tal como
manejo agronómico, sistema de riego, potencial productivo, etc., que de alguna forma
condicionan la demanda de agua de los cultivos.
Determinación del consumo de agua
La medición del clima es fundamental para estimar el consumo de agua o
evapotranspiración actual (ETa). Esta variable de entrada en el modelo de programación del
riego se cuantifica utilizando la evapotranspiración de referencia (ETr), la cual es corregida
por un coeficiente de cultivo (Kc) (ETa = ETr * Kc). La ETr se estima a través de la
fórmula de Penman-Monteith, la cual tiene como variables de entrada la radiación solar,
temperatura, humedad relativa, y velocidad del viento (Jensen, 1990). La ETr se puede
calcular del siguiente modo(Allen et al. 1998):
donde ETr = evapotranspiración de referencia (mm d-1
); Rn = radiación neta (MJ m-2
d-1
);
G = calor del suelo (MJ m-2
d-1
); = pendiente de la curva pressión de vapor en saturación
versus temperatura ( kPa C 1 ); = constante sicrométrica (kPa °C-1
); es = presión de vapor
en saturación (kPa); ea = presión de vapor (kPa) ; Ta= temperatura del aire (K); U2 =
velocidad del viento medida a 2 metros (m s-1
).
Determinación la cantidad de agua almacenada en el suelo
Para determinar la cantidad de agua disponible en el suelo para la planta es necesario
realizar un balance hídrico a nivel predial. Para esto se requiere medir en forma simultánea
las siguientes variables:
a) Propiedades Físico-Hídricas: Estas propiedades determinan la cantidad de agua
disponible (humedad aprovechable) para los cultivos considerando la textura del suelo.
Estas propiedades son: capacidad de campo, punto de marchitez permanente y densidad
Aparente
b)Aportes de agua a la zona de raíces: Para determinar los aportes agua en el suelo es
necesario obtener:
)U34,01(
)e-e(UT
900G-Rn408.0
ETr2
as2
a
2ª Reunión Internacional de Riego – 66
-Porcentaje de precipitaciones efectivas que representa de la cantidad de agua infiltrada en
el suelo
- La evolución de la napa freática.
c)Profundidad de Raíces: El objetivo del riego es aplicar el agua donde se ubica el mayor
porcentaje de raíces efectivas, por lo tanto en cada predio es necesario realizar calicatas
para determinar la profundidad de raíces efectivas.
d) Criterio de Riego: En general esta variable es igual a 0,55 y 0,3 para los sistemas de
riego por surco y goteo, respectivamente (Cuenca, 1988). Sin embargo, estos coeficientes
deben ser modificados si se requiere aplicar la técnica del estrés hídrico controlado (EHC)
para mejorar calidad (Hepner et al. 1985; Acevedo et al. 2004).
Determinación del coeficiente de cultivo o riego
El efecto del estado fenológico sobre el consumo de agua de un cultivo está representado
por el coeficiente de cultivo (Kc), el cual depende del índice de área foliar en el tiempo o
porcentaje de cubrimiento del suelo por el follaje, la localidad, la variedad y régimen de
riego previo. En general este parámetro representa una gran incertidumbre pues en Chile
existen pocos trabajos de validación del Kc.
Impactos del SEPOR
A continuación se van a describir algunos resultados del servicio de programación del riego en
viñas, maíz semillero y tomate invernadero usando la metodología SEPOR.
Programación del riego en viñas
Desde la temporada 1997-1998, el equipo de profesionales del CITRA ha realizado un
servicio de programación del riego a varias empresas vitivinícolas de las regiones VI y VII.
A través de este servicio, en los viñedos regados por goteo se logró ahorros de agua que
oscilaron entre un 20 y 60%. Lo anterior puede ser ilustrado en la Figura 1, donde se puede
apreciar que el agricultor tendió a aplicar un tiempo de riego superior durante toda la
temporada que el recomendado por el servicio. Producto de ello, se puede observar que los
caudales aplicados en el viñedo no se ajustaron a las características de suelo, clima y planta.
Esto queda reflejado en la Figura 2, donde el caudal aplicado con el método tradicional fue
superior desde los meses de septiembre a mayo. Es importante mencionar que junto al
ahorro de agua en las viñas se incrementó la calidad de los mostos y vinos entre un 20 y
30%.
2ª Reunión Internacional de Riego – 67
Figura 1. Tiempo de riego mensual estimado por el agricultor en comparación con el método de
programación del riego para una viña regado por goteo (Temporada 1998-1999).
El caudal total aplicado en el período de crecimiento de la vid, rendimiento total y
eficiencia del uso del agua es presentado en la Tabla Nº 1. En este cuadro se puede observar
que la programación del riego del viñedo permitió un ahorro de 1619 m3 ha
-1 temporada
-1,
lo que significó un ahorro neto de agua del 40%. Por otro lado, la eficiencia del uso del
agua se incrementó desde 4,1 kg m-3
a9,1 kg m-3
, indicando un mejoramiento significativo
del uso del agua de los viñedos regados por goteo.
Figura 2. Caudal mensual estimado por el agricultor en comparación con el método de
programación del riego para una viña regado por goteo (Temporada 1998-1999).
0
8
16
24
32
40
48
Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May.
Tie
mp
o d
e rie
go (
hrs
)
Mes
sin progr. con progr.
0
150
300
450
600
750
Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May.
Mes
Cau
dal
(m
3/h
a
)
sin progr. con progr.
2ª Reunión Internacional de Riego – 68
Tabla Nº 1. Caudal total, rendimiento total y eficiencia en el uso del agua en un viñedo
comercial regado por goteo (Cabernet sauvigno, Temporada 1998-1999).
Programación del riego Caudal total
(m3 ha
-1)
Rendimiento
(kg ha-1
)
Eficiencia del
uso del agua(kg m-3
)
Con 2397 22.316 9,31
Sin 4016 20.000 4,48
Programación del Riego en Semillero de Maíz
El CITRA desarrollo un servicio de programación del riego de semilleros de maíz a unos
60 agricultores de la empresa de semilleros ANASAC durante las temporadas 2000-2001 y
2003-2004. En este caso, la superficie de los semilleros de maíz vario entre 10 y 150 ha,
abarcando alrededor 1600 ha en las regiones VI y VII. Los informes de programación de
riego eran entregados dos veces por semana a los asesores de ANASAC, los cuales tenían
a su cargo entre 15 y 20 agricultores. Paralelo a esto, el equipo de profesionales del CITRA
realizo un chequeo de las recomendaciones del sistema a través de mediciones de humedad
de suelo en predios representativos de cada localidad. Estas mediciones fueron realizadas
con TDR (Time Domain Reflectometry) al principio, al medio y al final del surco, con el
objetivo adicional de evaluar la uniformidad del riego a lo largo del surco. En términos
prácticos, las mediciones de humedad de suelo permitieron ajustar las frecuencias de riego,
coeficiente de cultivo y largo de surcos a las condiciones edafoclimáticas.
A modo de ejemplo, la Figura. 3 presenta las mediciones del contenido de humedad del
suelo en el inicio, medio y final del surco para dos agricultores de una misma localidad. En
la Fig. 3a se puede observar que el agricultor realizo una aplicación de agua uniforme a lo
largo del surco durante toda la temporada; sin embargo en la Fig. 3b se puede observar que
otro agricultor presento una aplicación de agua desuniforme a lo largo del surco desde
mitad de diciembre en adelante. En general, lo problemas de desuniformidad en la
aplicación de agua fue asociado a surcos muy largo (entre 400 y 500 m)
Para evaluar el impacto del servicio de la programación del riego, la empresa de semillas
ANASAC evaluó el rendimiento en varios semilleros comerciales tomados al azar (Tabla
2). En la primera temporada, la empresa encontró que la programación del riego permitió
incrementar en un 14% el rendimiento del semillero con sólo ajustar las frecuencias y
tiempos de riego a las condiciones edafoclimáticas. También es importante indicar que el
incremento en rendimientos vario entre un 2 % y 32 %; y en un solo caso, el servicio de
programación del riego presento rendimiento inferiores al agricultor.
2ª Reunión Internacional de Riego – 69
Tabla 2. Evaluación del impacto de la programación del riego en semilleros de maíz
durante la temporada 2000-2001.
Agricultores Rendimiento del semillero de maíz (t ha-1
)
Con programación Sin programación % de incremento
A, VII Región 4,13 3,12 32,4
B, VII Región 4,36 3,34 31,0
C, VII Región 2,69 2,75 2,2
D, VI Región 4,27 3,87 10,3
E, VI Región 6,12 5,13 19,3
F, VII Región 4,56 4,96 -15,7
G, VI Región 4,33 3,78 37,4
Promedio 4,33 3,78 14,6
Fuente: empresa de semilleros ANASAC.
14
17
20
23
26
29
32
35
16-11-00 01-12-00 16-12-00 31-12-00 15-01-01 30-01-01 14-02-01 01-03-01
fecha
Hu
med
ad
de s
uelo
(%
)
inicio medio final Hc CC PMP
a) Riego uniforme
2ª Reunión Internacional de Riego – 70
Figura 3. Mediciones del contenido de humedad del suelo en el inicio (IS), medio (MS) y final (FS)
del surco. La capacidad de campo (CC), punto de marchitez permanente (PMP) y humedad critica
(Hc) son incluidos como referencia.
Programación del riego en Tomate invernadero
En las Tablas 3 y 4 se indica el impacto de la programación de riego sobre el rendimiento y
eficiencia en el uso del agua para tomates de otoño y primavera cultivados bajo invernadero
y regados por goteo. En estas tablas se puede observar que la programación del riego
permitió importantes ahorros de agua sin afectar significativamente el rendimiento. En este
caso, los cultivos de tomate de otoño y primavera tuvieron un ahorro de agua de 3.205 m3
ha-1
y 2.304 m3 ha
-1, respectivamente. En ambos casos, el ahorro de agua fue alrededor de
un 72% y la eficiencia del uso de agua se incrementó en casi un 50%. Por otro lado, el
rendimiento comercial de los tomates de otoño y primavera no fue afectado por los ahorros
de agua.
10
13
16
19
22
25
28
31
34
16-11-00 01-12-00 16-12-00 31-12-00 15-01-01 30-01-01 14-02-01 01-03-01
fecha
Hu
med
ad
de s
uelo
(%
)
inicio medio final Hc CC PMP
b) Riego Desuniforme
2ª Reunión Internacional de Riego – 71
Tabla Nº 3. Caudal total, rendimiento (comercial y desecho) y eficiencia en el uso del agua
para tomate (cv. FA-144) de otoño producido en invernadero y regado por goteo(período de
crecimiento:Enero-Julio, 1997).
Programación
del riego
Caudal
Total
(m3 ha
-1)
Rendimiento
Comercial
(t ha-1
)
Desecho
(t ha-1
)
Rendimiento
Total (t ha-1
)
Eficiencia del
uso del Agua
(kg comercial m-
3)
Sin 7614 88,9a 41,5a 130,4 a 11,68
Con 4409 87,9 a 43,3 a 131,2 a 19,94
Fuente: Ortega-Farias et al. 2000.
Tabla Nº 4. Caudal total, rendimiento (comercial y desecho) y eficiencia en el uso del agua
para tomate (cv. Presto) de primavera producido en invernadero y regado por goteo
(período de crecimiento: Agosto 2000- Enero 2001).
Programación
del riego
Caudal
Total
Rendimiento
Comercial
(t ha-1
)
Desecho
(t ha-1
)
Rendimiento
Total (t ha-1
)
Eficiencia del uso
del Agua (kg
comercial m-3
)
Sin 5493 120,3ª 42,2b 162,6 b 21,9
Con 3189 129,8 a 50,5a 180,3 a 40,7
Fuente: Ortega-Farias et al. 2003.
Resultados del SEPOR en las unidades de validación
A continuación se presentan resultados de la aplicación del SEPOR en unidades de
validación de olivos y uva vinífera:
a) Evaluación en un huerto comercial de olivos
Se llevó a cabo estudio para evaluar el impacto del SEPOR sobre el rendimiento, calidad de
aceite y gasto de energía en un huerto de olivos (cv. Arbequina) durante la temporada de
crecimiento 2007/08. El huerto comercial está localizado a 15 Km. al poniente de la ciudad
de Talca, VII Región de Chile (35º23' lat. Sur; 71º44' long. Oeste). El olivar de 7 años de
edad es regado por goteo y conducido en sistema de monocono. Los resultados preliminares
de este estudio indicaron que la programación del riego permitió reducciones del volumen
de agua en alrededor de un 34%, sin afectar significativamente el rendimiento de aceite
(rendimiento graso) por hectárea (Cuadro 5). Al respecto, la eficiencia del uso del agua fue
de 0.49 y 0.75 kg (aceite) m-3
para el agricultor y SEPOR, respectivamente. Por otro lado, la
optimización del uso del agua permitió un ahorro de 45 dólares/ha por concepto de energía
eléctrica.
2ª Reunión Internacional de Riego – 72
Es importante señalar que no solo los costos de energía se pueden reducir sino que también
los costos de cosecha y elaboración de aceite. Esta reducción se asocia a que un fruto con
menor contenido de agua pesan menos pero su contenido de aceite y el potencial de
rendimiento graso no se ve afectado (Alegre et al. 2002; Tognetti et al. 2006). Por lo tanto,
la empresa paga menos kilos de fruta al momento de la cosecha, pero obteniendo la misma
producción de aceite (Tabla 5).
Tabla 5. Resultados de la aplicación del SEPOR en unidades de validación de olivos para
aceite (Pencahue, temporada 2007/08).
Agricultor SEPOR
Agua aplicada (mm) 494 325
Rendimiento de aceite (t ha-1
) 2.41 2.43
Rendimiento de fruta fresca (t ha-1
) 9.93 9.10
Eficiencia del uso del agua (kg m-3) 0.49 0.75
Costo por concepto de energía (dólares/ha) 139 94
b) Evaluación en un viñedo comercial
Se llevó a cabo un estudio para evaluar el efecto del SEPOR sobre el consumo de agua,
calidad, rendimiento y gasto de energía en un viñedo (cv. Carmenére) durante la temporada
de crecimiento 2007/08. Esta evaluación se realizó en la Viña Calina, fundo El Maitén, en
el valle de Maule, sub-valle del Claro, Talca, Región del Maule-Chile (35º25‟ lat. Sur;
71º32‟ long. Oeste, 136 m.s.n.m.). La viña de 10 años de edad es regada por goteo y
conducida en sistema doble cortina genovesa (DCG). En este estudio se encontró que la
programación del riego permitió un ahorro significativo del agua aplicada en el viñedo sin
afectar rendimiento y calidad de las uvas destinadas a la producción de vino (Cuadro 6).
Además, la optimización del uso del agua permitió un ahorro de 60 dólares/ha por concepto
de ahorro de energía eléctrica.
Tabla 6. Resultados preliminares del primer año de la aplicación del SEPOR en unidades de
validación de uvas viníferas, cv Carmenere (San Clemente, temporada 2007/08).
Agricultor SEPOR
Agua aplicada (mm) 261 92.2
Rendimiento de fruta (kg planta-1
) 8.1 8.6
Antocianas totales en las uvas (mg L-1
) 2304 2402
Riqueza fenólica en las uvas (sin dimensiones) 40.8 35.4
Costo por concepto de energía (dólares/ha) 142 82
2ª Reunión Internacional de Riego – 73
Conclusiones y Recomendaciones
De acuerdo a nuestra experiencia podemos establecer las siguientes conclusiones y
recomendaciones:
- El SEPOR ha permitido ahorros significativos en la aplicación de agua sin afectar el
rendimiento y calidad en frutales y viñas.
- La optimización del uso de agua permitió un ahorro en el uso de la energía eléctrica
utilizada en los sistemas de riego por goteo.
- La implementación del SEPOR requiere de investigación científico-tecnológica para
desarrollar y/o adaptar la tecnología en programación del riego.
- La transferencia tecnológica es fundamental para la aplicación efectiva del SEPOR
en el sector productivo pues la adopción de la tecnología, por parte de los agricultores, es
un proceso gradual
Bibliografia
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2ª Reunión Internacional de Riego – 75
2ª Reunión Internacional de Riego – 76
MANEJO DEL RIEGO Y ASESORAMIENTO AL REGANTE
Reimar Carlesso1
Resumo
A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de inovações tecnológicas
que possibilitam aos produtores controlar de forma mais adequada e automatizada a
aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente, permitindo manejar de
forma mais precisa as demandas hídricas das culturas, de forma a possibilitar, assim,
aumentos importantes na quantidade e melhorias da qualidade dos produtos explorados.
Para irrigar satisfatoriamente o consumo de água das culturas deve ser bem quantificado,
pois, regas leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas na superfície do solo, não
umedecendo toda a zona das raízes. Regas excessivas também são prejudiciais, pois
acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes. Nesse
contexto, é fundamental a decisão correta de quando irrigar e quanto de água aplicar em
cada irrigação.
A determinação da evapotranspiração de uma cultura ao longo do ciclo de desenvolvimento
é fundamental para que se possam estimar as necessidades hídricas da mesma. Como a
evapotranspiração de uma cultura é uma função das condições meteorológicas, é razoável
inferir que, qualquer alteração nos fatores meteorológicos afeta a transpiração. Dessa
forma, é necessário conhecer as condições especificas de um local ou região a fim de
estimar o consumo de água pelas plantas em diferentes locais de cultivo.
O uso de sistemas de manejo e monitoramento da irrigação, como o Sistema irriga, permite
adequar a gestão da irrigação à demanda climática e tomar em conta a influência de outros
fatores, como o solo, sobre a demanda das culturas. Seguindo os resultados dos modelos é
possível encontrar soluções de poupança de água que contribuem também para minimizar
os impactos ambientais.
Introdução
Nas áreas cultivadas, o suprimento de água às plantas depende da quantidade e distribuição
sazonal das precipitações pluviais. Isso significa que o clima é o principal determinante de
risco de frustração e oscilação da produção e produtividade das áreas agrícolas. Para irrigar
satisfatoriamente o consumo de água das culturas deve ser bem quantificado, pois, regas
leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas na superfície do solo, não
1Departamento de Engenharia Rural, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Brasil;
2ª Reunión Internacional de Riego – 77
umedecendo toda a zona das raízes. Regas excessivas também são prejudiciais, pois
acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes.
Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação através de dados
meteorológicos. Dessa forma, a decisão de quando e quanto irrigar está fundamentada na
capacidade de armazenamento de água do solo, no tipo e manejo do solo, no estádio de
desenvolvimento da plantas e na intensidade da evapotranspiração. Os métodos de
estimativa da evapotranspiração das culturas são muitos e de complexa configuração dos
dados de entrada, sendo o método de Pennam-Monteith o mais utilizado para estimar a
evapotranspiração de referência (Pereira, 2008b). Estações meteorológicas automáticas
fornecem todas as informações necessárias para estimar a evapotranspiração e o consumo
de água das culturas.
Assumindo a água como recurso/insumo natural, bem público de valor econômico, escasso,
finito e vulnerável, a construção de indicadores de eficiência de uso é um procedimento que
envolve grande complexidade (Pereira, 2008a). Esses indicadores necessariamente devem
passar pelo crivo de uma análise baseada nos fundamentos da teoria econômica e social
aplicadas especificamente à questão hídrica. Além disso, deve-se proceder uma análise de
eficiência técnica através de indicadores físicos e ambientais capazes de aferir a
maximização de resposta otimizada quando do uso da água para demandas específicas.
É necessário reconhecer a possibilidade de ocorrência de impactos negativos do uso da
irrigação, avaliando-os e desenvolvendo soluções tecnológicas que promovam melhorias,
viabilizando a atividade agrícola irrigada, de forma adequada. A compatibilização do uso
correto dos recursos naturais, visando a respectiva sustentabilidade, com os benefícios
gerados pela atividade irrigada, será capaz de produzir os efeitos positivos, resultantes da
adoção da técnica. A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de
inovações tecnológicas que possibilitam aos equipamentos controlar de forma mais
adequada e automatizada a aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente,
permitindo manejar de forma mais precisa as demandas hídricas das culturas. Os sistemas
de irrigação elevam os rendimentos, reduzindo ao mínimo as perdas e promovendo a
integração da irrigação com outras operações simultâneas, como a adubação, o controle de
pragas e doenças.
Aproximadamente 15% das áreas utilizadas na agricultura são irrigadas. No entanto, a
agricultura irrigada contribui com aproximadamente metade do valor da produção mundial
de alimentos. Em 1995, a área irrigada no mundo era de 254 milhões de hectares, com
expectativa de aumento de 30% até 2025. No entanto, a porcentagem de consumo de água
utilizada na agricultura deverá diminuir, em razão do aumento na demanda dos recursos
hídricos pelo setor produtivo industrial, e outras demandas de usos múltiplos públicos. Em
escala mundial, a demanda hídrica anual está estimada em 14 mil km3, sendo que a oferta
só atende cerca de 66% desse total. Mantendo-se as taxas de consumo e considerando-se
um crescimento populacional anual de 1,6%, o esgotamento das potencialidades de estoque
recursos hídricos está previsto para ocorrer no ano de 2053.
Na America Latina, o setor agrícola é o maior usuário consuntivo de água, demandando
cerca de 2/3 de toda a água capatada de rios, lagos e aqüíferos subterrâneos. Na fig 1 está
apresentada a distribuição média de consumo de água no Brasil salientando a participação
da irrigação como maior usuário dos recursos hídricos. Os outros 31% são consumidos
2ª Reunión Internacional de Riego – 78
pelas indústrias e uso doméstico. Em que pese o consumo, a agricultura irrigada é a forma
mais eficiente e segura de aumentar a produção de alimentos, pois permite o incremento na
produtividade, principalmente, em ambientes semi-áridos e áridos. A irrigação é um recurso
tecnológico de fundamental importância para prover a produção de alimentos e fibras em
escala suficiente para uma população mundial que cresce continuamente (Howell, 2000).
No Brasil aproximadamente 5% da área cultivada é irrigada, correspondendo a 16% do
total da produção e de 35% do valor econômico dessa produção (Paz et al. 2000).
Figura 1. Participação dos diferentes usuários na utilização dos recursos hídricos no Brasil.
A incorporação e expansão das áreas irrigadas está associada a necessidade de aumentar os
níveis de produtividade, uma vez que a expansão horizontal da agricultura está
praticamente esgotada. A irrigação é uma tecnologia que permite agregar valor ao produto
colhido (quando adequadamente conduzida), proporcionando maior rentabilidade ao
produtor. No Brasil, o interesse pela adoção da irrigação emerge nas mais variadas
condições de clima, solo e situação sócio-econômica do produtor.
Aspectos tecnológicos envolvidos no manejo da irrigação
Na agricultura não-irrigada os impactos da deficiência hídrica podem ser parcialmente
minimizados através do planejamento da atividade agrícola, orientado as épocas de
semeadura de acordo com o regime pluviométrico de cada região, além da utilização de
variedades tolerantes e/ou resistentes a curtos períodos de deficiência de água no solo.
Para obterem-se resultados satisfatórios com a irrigação, o consumo de água das culturas
deve ser bem quantificado, pois regas leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas
na superfície do solo, não umedecendo toda a zona das raízes. Por isso, elas tornam-se
superficiais e incapazes de explorar o volume de solo disponível. Regas excessivas também
são prejudiciais, pois acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da
zona das raízes.
A freqüência de irrigações requerida pelas culturas é regulada fundamentalmente pela
capacidade de armazenamento de água no perfil do solo e das necessidades hídricas das
culturas. Nas últimas décadas, ocorreram mudanças fundamentais nos conceitos que
envolvem as relações solo-água-planta-atmosfera. Na avaliação da disponibilidade de água
às plantas deve-se quantificar os fatores edáficos, climáticos e fisiológicos das plantas
(Petry, 2000; Carlesso & Zimmermann, 2000). Constantes hídricas do solo como a
capacidade de campo, ponto de murcha permanente, água capilar, água gravitacional, etc.,
utilizadas para definir o armazenamento de água no solo não indicam plenamente a
disponibilidade de água no solo para as plantas. Essas variáveis estão baseadas na
Agropecuária
61%
Consumo
Humano
21%
Indústria
18%
2ª Reunión Internacional de Riego – 79
suposição de que o conteúdo de água no solo é unicamente dependente do potencial
matricial. Porém, são de extrema utilidade no cálculo e modelação do balanço hídrico do
solo (Pereira et al. 1995; Pereira, 2004).
O armazenamento de água pelo solo e sua disponibilidade às plantas dependem de
processos dinâmicos, tais como: infiltração, redistribuição interna, drenagem e absorção
pelas raízes das plantas (Jong van Lier, 2000). A quantidade de água extraída pelas plantas,
depende da habilidade das raízes em explorar um volume considerável do solo e absorver a
água do mesmo, bem como da habilidade do solo em armazenar e manter um fluxo
adequado de água em direção às raízes em taxas suficientes para suprir a demanda
evaporativa da atmosfera (Hillel, 1980; Ahuja & Nielsen, 1990). Qualquer alteração em um
desses componentes irá afetar o fluxo de água na relação hidrodinâmica de trocas no
sistema solo-planta-atmosfera.
Os principais fatores que afetam a disponibilidade de água no solo são causados: pela
planta (distribuição do sistema radicular, índice de área foliar, altura de plantas, etc.), pelo
solo (profundidade explorável pelas raízes, drenagem e infiltração, fertilidade natural;
salinidade (também da água), compactação e distribuição dos poros); pelo clima (demanda
evaporativa da atmosfera) e pelo manejo da irrigação. Quando esses fatores são parcial ou
totalmente controlados, regulados ou adequadamente manejados a eficiência do uso da
água aumenta.
Os métodos mais utilizados para a determinação do momento de acionar o sistema de
irrigação em uma determinada área podem ser baseados em características da planta, do
solo ou do clima (Carlesso & Zimmermann, 2000; Pereira, 2004;). A planta apresenta
alguns sintomas característicos quando submetida a situações de disponibilidade hídrica
inferiores às ideais (enrolamento, menor elongação das folhas e entrenós, mudança na
pigmentação das folhas, epinastia, ângulo de inserção das folhas, etc). No entanto, quando a
planta exterioriza a maioria dessas características o efeito da deficiência da água no solo já
causou uma redução significativa no potencial produtivo da cultura (Santos and Carlesso,
1999).
A determinação da freqüência da irrigação através de características do solo tem sido mais
freqüentemente utilizada. Dentre essas características destacam-se conteúdo de água no
solo, o potencial matricial da água no solo e a disponibilidade de água às plantas (vd.
Garcia, 2008). A determinação freqüente e continuada do conteúdo de água no solo é
preciso, embora trabalhoso, pois se baseia na lâmina de água consumida pela cultura. Por
exigir mão-de-obra especializada, ele não tem sido muito utilizado no manejo de áreas
irrigadas e sim em experimentos de irrigação.
O monitoramento do potencial matricial da água no solo através de tensiômetros tem sido
utilizado em áreas irrigadas. Os tensiômetros fornecem dados sobre o potencial de água nas
camadas monitoradas e através da curva característica da água no solo se obtém o conteúdo
de água no solo, para fins de determinação da quantidade de irrigação (lâmina a ser
aplicada). A determinação da freqüência de irrigação e lâminas a serem aplicadas com base
nas características do solo tem sido pouco utilizada no Brasil, pois esses métodos exigem,
de maneira geral, elevada mão-de-obra. Adicionalmente, o custo dos equipamentos
disponíveis para leitura direta do conteúdo de água no solo é elevado e dificilmente são
utilizados para o monitoramento de áreas irrigadas, mesmo em países desenvolvidos.
2ª Reunión Internacional de Riego – 80
Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação através de dados
meteorológicos, uma vez que esses são os principais responsáveis pelas oscilações de safras
agrícolas no Brasil. Dessa forma, a decisão de quando e quanto irrigar está fundamentada
na capacidade de armazenamento de água do solo, no tipo e manejo do solo, no estádio de
desenvolvimento da plantas e na intensidade das perdas de água pelo processo da
evapotranspiração.
Determinação da evapotranspiração das culturas
A determinação da evapotranspiração de uma cultura ao longo do ciclo de desenvolvimento
é fundamental para que se possam estimar as necessidades hídricas da mesma. Como a
evapotranspiração de uma cultura é uma função das condições meteorológicas, é razoável
inferir que qualquer alteração nos fatores meteorológicos afeta a transpiração. Dessa forma,
é necessário conhecer as condições especificas de um local ou região a fim de estimar o
consumo de água pelas plantas em diferentes locais de cultivo.
Nos últimos 50 anos grande quantidade de experimentos foi conduzido para estimar a
evapotranspiração dos cultivos, principalmente para o entendimento dos processos físicos e
químicos que determinam a taxa de evaporação. Um significativo avanço foi observado no
procedimento de medida e de modelos matemáticos de estimativa. Entretanto, existem hoje
dezenas de métodos e/ou procedimentos para estimar a evapotranspiração e vários autores
tem publicado extensas revisões sobre o assunto como Penman et al. (1967), Doorenbos &
Pruitt (1977), Villa Nova and Reichardt (1989) e Pereira et al. (1997). Alguns desses
métodos apresentam precisão adequada para estimar a evapotranspiração em escala horária,
diária, mensal, etc., considerando situações conhecidas. A medida direta da
evapotranspiração é extremamente difícil e onerosa. Difícil porque exige instalações e
equipamentos especiais; e onerosa porque tais estruturas são de alto custo, justificando-se
apenas em condições experimentais. Assim, a evapotranspiração é normalmente estimada.
A relação solo-água-planta-atmosfera (responsável pelo fluxo de água no interior da planta
e dessa para a atmosfera) é governada por trocas de massa e energia e é regulada
principalmente pelo fator biológico. O principal controle é realizado pela abertura
estomática que, obviamente, depende de fatores climáticos.
Tanques evaporimétricos (TCA) ainda são utilizados, embora a tendência natural seja de
substituir essas medidas diretas por determinações a partir de dados meteorológicos. Essas
determinações poderão ser baseadas em equações empíricas ou em equações físicas: o
método de Hargreaves (uma equação empírica) está fundamentado principalmente em
valores de temperatura do ar.
Para a utilização dos métodos físicos de estimativa da evapotranspiração várias
conferências e seminários foram realizados, especialmente os organizados pela FAO ou
pela ICID, para substituir a equação de Penman (FAO-24) pela equação de Penman-
Monteith, tendo como principal argumento a superestimativa da evapotranspiração de
referência de uma área gramada. Resultou que vem sendo adoptada uma nova metodologia
padronizada proposta pela FAO (Allen et al. 1998, 2006; 2007).
Os coeficientes de cultivo são largamente utilizados, desde a publicação do boletim da
FAO-24 (Doorenbos and Kassan, 1977), para a estimativa da evapotranspiração máxima de
2ª Reunión Internacional de Riego – 81
uma cultura (condição de irrigação) através de uma combinação entre o valor da
evapotranspiração de referência com um adequado coeficiente de cultivo (Pereira, 2008b).
Nas últimas décadas vários estudos foram publicados sobre o uso dos coeficientes de
cultivos para as diferentes fases de praticamente todas as espécies comercialmente
cultivadas (Allen et al. 2007). No entanto, um problema recorrente, que requer investigação
mais detalhada, é quando a evapotranspiração de referência estimada pelo método Penman-
FAO for transformada para o método Penman-Monteith, nesse caso os coeficientes devem
ser corrigidos. Nos últimos anos o Boletim FAO-56 (Allen et al. 1998, 2006) tem sido
utilizado com mais freqüência pelos profissionais envolvidos com a irrigação.
Em resumo, os métodos de estimativa são muitos e de complexa configuração dos dados de
entrada, sendo o método de Pennam-Monteith um dos mais utilizados para estimar a
evapotranspiração de referência. Estações meteorológicas automáticas fornecem todas as
informações necessárias para estimar a evapotranspiração e o consumo de água das
culturas. Pode-se, também, estimar a evapotranspiração através de tanques evaporimétricos.
Entretanto, essa determinação é usualmente de baixa precisão e as medidas ocasionam
estimativas acumuladas da evapotranspiração muitas vezes irreais.
Para o manejo racional da irrigação o dimensionamento do sistema de irrigação deve ser
elaborado com o conhecimento prévio das seguintes variáveis: (i) caracterização física do
solo com avaliação da capacidade de infiltração, densidade do solo, limites superior e
inferior de disponibilidade de água (geralmente estimados pela capacidade de campo e
ponto de murcha permanente, respectivamente), fertilidade, textura, profundidade do solo,
drenagem, profundidade do nível freático, etc.; (ii) caracterização da planta através de
dados sobre a variedade, profundidade do sistema radicular, fenologia, coeficientes de
cultivo, suscetibilidade a déficits hídricos, índice de área foliar, períodos críticos,
produtividade, porte, etc. e; (iii) condições climáticas do local com dados de precipitação
pluvial, temperatura, radiação solar, vento, umidade relativa do ar, etc.
Pelo exposto, é aceitável afirmar que o manejo de irrigação não é uniforme ao longo do
ciclo de crescimento e desenvolvimento das plantas. No entanto, a determinação correta e
calibrada do intervalo entre duas irrigações sucessivas e da lâmina de água a ser aplicada na
mesma área é essencial para o sucesso da irrigação. Desta forma, a flexibilidade do manejo
de irrigação será realizada para propiciar um adequado suprimento de água de modo que o
crescimento e o desenvolvimento das plantas não sejam afetados por déficits hídricos ou
por eventuais excessos causados por irrigações desnecessárias. Estas, além do mais,
provocam impactos ambientais negativos: demanda excessiva de recursos hídricos,
transporte de fertilizantes e agro-químicos para águas subterrâneas e superficiais,
salinização de solos, etc.
Manejo de irrigação
Um dos problemas clássicos que envolvem o manejo da irrigação é a determinação de
quando e quanto irrigar. Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação
através de variáveis meteorológicas, visto que estas são as principais responsáveis pelas
oscilações no rendimento das safras agrícolas no Brasil. O manejo da irrigação a partir de
dados meteorológicos implica que estes sejam representativos de uma propriedade ou
região e que sejam coletados automaticamente. Embora o avanço da tecnologia na
2ª Reunión Internacional de Riego – 82
agricultura tenha possibilitado rapidez e facilidade no acesso a um grande contingente de
dados, a coleta e disponibilização dos dados deve ser realizada com precisão. Isso significa
que o planejamento, instalação, manutenção e a procedência dos dados coletados
automaticamente devem ser feitos por pessoas tecnicamente capacitadas.
A estrutura de informações meteorológicas no Brasil é organizada em Distritos
Meteorológicos, que recebem informações de diversas estações meteorológicas instaladas
nas diferentes regiões agroclimáticas. No entanto, as informações meteorológicas coletadas
nessas estações oficiais não são disponibilizadas aos interessados na velocidade necessária.
As estações meteorológicas oficiais na sua grande maioria não são automáticas e quando os
dados estão disponíveis em meio digital os mesmos não são disponibilizados para uso
privado, dificultando enormemente a obtenção das informações meteorológicas. Isto
mesmo sucede em muitos países, nomeadamente na Europa. A situação considerada ideal
seria o produtor ter ao seu dispor informações climáticas da sua propriedade que,
juntamente com as informações de um distrito meteorológico, auxiliassem no processo de
planejamento, instalação e condução das lavouras.
O avanço dos instrumentos eletrônicos para obtenção de dados meteorológicos, vem
desenvolvendo-se rapidamente, sobretudo o uso de estações meteorológicas automáticas. Os
dados fornecidos por essas estações, juntamente com os obtidos em observatórios oficiais,
permitem a avaliação e o planejamento das atividades agrícolas.
Uma rede é formada pela interligação de estações meteorológicas, com comunicação via
satélite, rádio, telefonia ou micro ondas, onde existe um ponto de coleta de informações. Essa
interligação permite a visualização, em tempo real, de dados meteorológicos de uma
microrregião, auxiliando na tomada de decisão de um grupo de produtores. Facilita
enormemente o monitoramento de condições favoráveis ao aparecimento de uma determinada
praga ou moléstia, ou determinação de períodos propícios a formação de geadas e,
principalmente, para indicar o momento de acionar os sistema de irrigação e a indicação da
quantidade de água a ser aplicada.
No Brasil, a utilização das estações meteorológicas automáticas é recente, sendo que um
grande número está instalada em instituições de pesquisa. Porém, o seu uso por produtores
rurais vem crescendo continuamente. O Departamento de Engenharia Rural, da Universidade
Federal de Santa Maria (UFSM), implementou uma rede de estações meteorológicas
automáticas para proporcionar aos irrigantes acesso as informações de quando irrigar as suas
áreas e quanta água aplicar em cada irrigação, através do Sistema Irriga.
O Sistema Irriga é um sistema de manejo e monitoramento de irrigação criado e desenvolvido
pela UFSM, tendo como principal objetivo disponibilizar um sistema de manejo de irrigação
prático, funcional e facilmente aplicável no campo, e que permitisse maximizar a eficiência do
uso da água em áreas irrigadas para as culturas do milho, soja, trigo, cevada, batata, café,
feijão, algodão, tomate, ervilha, girassol, arroz, brachiária, sorgo, cebola, milheto, maça, pêra,
pêssego e videira.
Iniciado em nível de produtor rural em 1999, o sistema atualmente possui 135 estações
meteorológicas automáticas com sistema em tempo real de transmissão de dados (Plataformas
de coletas de dados - PCD) instaladas, sendo a maior rede privada de estações meteorológicas
(PCDs) existente no Brasil. Cada PCD está constituída de uma estação meteorológica
automática que transmite dados meteorológicos em tempo real, via satélite, para a central do
2ª Reunión Internacional de Riego – 83
Sistema Irriga. Esses dados juntamente com as informações de solo (características físicas) de
cada área irrigada, cultura (índice de área foliar, altura de plantas, sistema radicular, etc.) e do
equipamento de irrigação (sistema, método, lâmina mínima, lâmina diária, coeficiente de
uniformidade, etc.) são processados diariamente para fornecer, individualmente para cada área
irrigada do produtor, a necessidade de aplicar ou não uma irrigação. As recomendações de
irrigação são disponibilizadas em tempo real, via Internet, para cada pivô ou parte dele e com
previsão da irrigação com 24 e 48 horas de antecedência.
O produtor deve somente informar a cultura semeada, a variedade e/ou híbrido, data de
semeadura, sistema de cultivo, espaçamento entre linhas e população de plantas. Todas as
informações necessárias a operação do sistema são coletadas por pessoal técnico especializado
que visita sistematicamente todas as áreas irrigadas em intervalos inferiores a 2-3 semanas.
Essas visitas são pré-agendadas com data e horário da chegada do técnico nas propriedades
(áreas irrigadas) em todas as regiões monitoradas.
Além dos benefícios já demonstrados, o Sistema Irriga traz para o usuário: (i) possibilidades
de aumento na produtividade; (ii) economia de água/energia; (iii) adequação de mão-de-obra;
(iv) equilíbrio com o meio ambiente: é um sistema de monitoramento da irrigação que se
baseia na exigência hídrica da cultura em suas respectivas fases de desenvolvimento e; (v)
possibilidades de redução do uso de defensivos agrícolas: com o manejo adequado da água,
evitam-se ambientes excessivamente úmidos, favoráveis ao aparecimento e desenvolvimento
de doenças.
Com a junção dos dados meteorológicos coletados de uma determinada região, com
informações do solo, planta e equipamento de irrigação, é possível fazer a recomendação de
quando irrigar e quanta água aplicar. Essa recomendação é disponibilizada aos usuários por
telefone ou através do portal do Sistema Irriga® - www.sistemairriga.com.br.
Armazenamento e validação dos dados meteorológicos
A confiabilidade da ETo estimada depende da qualidade dos dados meteorológicos
utilizados no cálculo. A qualidade conferida aos dados inicia-se na determinação do
intervalo de medidas das variáveis meteorológicas pelos sensores. É importante que esse
intervalo assegure adequadamente as alterações meteorológicas que ocorreram entre
medidas consecutivas. Por isso, é necessário que seja estabelecida uma rotina de inspeção
e/ou verificação automática dos dados enviados pelas PCD‟s que formam a rede de
estações, além das rotineiras verificações visuais.
Na tabela 1 é apresentada a resolução, acurácia e unidades de medida das variáveis
meteorológicas coletadas pelas PCD‟s, de acordo com as normas recomendadas pela
OMM.
2ª Reunión Internacional de Riego – 84
Tabela 1. Faixa específica de medidas, acurácia e unidades de medidas utilizadas em
PCD‟s que formam a rede de estações meteorológicas do Sistema Irriga®.
Sensor Resolução Acurácia Unidade
Pressão atmosférica 750 a 1060 0.3 hPa
Temperatura do ar -25 a +60 0.3 °C
Umidade relativa 2 a 100 3 %
Velocidade do vento 1,03 a 92,6 2 m/s
Direção do vento 0 a 359 5 Graus
Precipitação pluvial 0 a 999.8 2% mm
Radiação solar 0 a 1500 5 W m
-2
Ao receber os dados das estações, o servidor automaticamente roda um filtro para verificar
se os mesmos estão dentro da faixa estipulada pela Tabela 1. Caso existam dados
inconsistentes, os mesmo serão armazenados, porém não serão utilizados nos cálculos.
A manutenção e calibração do conjunto de sensores das PCD‟s é um processo rotineiro e
delas depende a confiabilidade dos dados medidos em determinado local. A calibração dos
sensores é feita por empresas de Assistência Técnica específica para este fim. Os testes de
calibração dos sensores são feitos a cada dois (2) anos e constam de reconfiguração de
sensores (no caso da reposição de sensores), testes de comunicação, entrada de novas
constantes de calibração, etc. As operações de manutenção e calibração são feitas com as
PCD‟s operando em modo off-line.
Parâmetros de solo
O conhecimento das características físico-hídricas dos solos é fundamental para a
viabilização de um sistema de manejo de irrigação. O armazenamento de água no solo e sua
disponibilidade às plantas, a infiltração e/ou escoamento da água, bem como a estrutura e
textura do solo são parâmetros indispensáveis na determinação da lâmina e freqüência de
irrigação. Em função disso, em todas as áreas monitoradas pelo Sistema Irriga® é feita a
amostragem de solo para a caracterização físico-hídrica desses. Para a coleta das amostras
trincheiras são cavadas com aproximadamente 80 cm de comprimento, 60 cm de largura e
75 cm de profundidade. Os perfis dos solos são divididos em três camadas, em função da
morfologia do solo, assim descritas: camada superficial, camada intermediária e camada
inferior. A camada superficial usualmente varia de 0 a 25 cm de profundidade entre os
perfis amostrados, a camada intermediária varia de 15 a 50 cm e a camada inferior varia de
35 a 75 cm de profundidade. As amostragens são normalmente realizadas no último,
penúltimo e antepenúltimo lance dos pivôs, pois esses locais representam a maior área
irrigada por lance do pivô. Cada amostragem (trincheira) é representativa de uma área
aproximada de 50 hectares de área irrigada Nos pivôs que apresentavam desuniformidade
em relação às características morfológicas do solo, realiza-se uma amostragem em cada
local que apresentava diferença de textura do solo, independentemente da seqüência de
lances do pivô.
2ª Reunión Internacional de Riego – 85
Amostras com estrutura preservada são coletadas com o auxílio de um extrator, para a
determinação da macroporosidade, microporosidade, porosidade total, densidade do solo e
curva característica de água no solo (-0,006, -0,01, -0,033, -0,1, -0,5 e -1,5 MPa), segundo a
metodologia proposta por Embrapa (1997). Amostras com estrutura não preservada são
também coletadas para a análise granulométrica (Gee and Bauder, 1986) e densidade de
partículas (Embrapa, 1997).
Parâmetros da cultura irrigada
As características das plantas, como área foliar, altura de plantas, distribuição e
profundidade do sistema radicular, população e espaçamento de plantas, arquitetura do
dossel das plantas e estádio de desenvolvimento são parâmetros que influenciam a
evapotranspiração e o consumo de água. Para a obtenção dessas informações são realizados
experimentos de campo com diversas culturas e diferentes materiais.
Atualmente, o banco de dados do Sistema Irriga® conta com informações validadas de
índice de área foliar, altura de plantas, distribuição do sistema radicular, soma térmica e
fotoperíodo nos principais estádios de desenvolvimento das seguintes culturas: abóbora,
alfafa, alho, arroz, algodão, batata, brachiária, cebola, cenoura, cevada, café, ervilha, feijão,
girassol, maçã, milho, milho doce, milho pipoca, milheto, pêssego, pêra, soja, sorgo,
tabaco, tomate, trigo e videira.
Parâmetros de equipamento
As informações técnicas do sistema de irrigação - lâmina mínima e máxima de irrigação,
uniformidade de distribuição da água e eficiência de irrigação – são utilizadas para
determinar a freqüência e a lâmina de irrigação. Essas informações são disponibilizadas
pelo usuário do Sistema Irriga, a partir dos laudos técnicos do fabricante do equipamento. A
recomendação diária de irrigação parte do pressuposto que os equipamentos estejam
operando adequadamente. Entretanto, o Sistema Irriga® recomenda que os sistemas de
irrigação sejam aferidos por empresas técnicas especializadas, segundo normas da ABNT,
em intervalos de no máximo de dois a três anos. Na figura 2 está apresentado um esquema
simplificado do funcionamento do sistema, com os quatro fatores considerados em cada
recomendação e as maneiras como os usuários podem receber as recomendações de manejo
de irrigação.
Monitoramento da irrigação
O monitoramento das irrigações inicia-se com a semeadura e/ou plantio das culturas. A
partir desse momento, visitas técnicas são agendadas por profissionais devidamente
treinados para o acompanhamento de todas as áreas monitoradas pelo Sistema Irriga®.
Nessas visitas os técnicos do Sistema determinam a umidade do solo (a partir de sensores
TDR instalados, em no mínimo três profundidades do perfil do solo, em locais previamente
identificados e representativos da área irrigada para aferição dos parâmetros utilizados na
plataforma do Sistema), o estádio fenológico médio da cultura, profundidade do sistema
2ª Reunión Internacional de Riego – 86
Figura 2. Esquema simplificado do funcionamento do Sistema Irriga
radicular das plantas, altura de plantas, índice de área foliar, população de plantas, além de
observar os aspectos fitossanitários da cultura, presença de plantas invasoras e condições
nutricionais das plantas, fatores que interferem diretamento no manejo da irrigação. Não
compete aos técnicos do sistema avaliar ou orientar aspectos de manejo da cultura que não
seja a irrigação. Os técnicos do Sistema Irriga® não têm responsabilidade pelo produto ou
dose de uma determinada aplicação que está sendo ou será aplicada para o controle de uma
praga, doença ou planta invasora.
As visitas às propriedades são agendadas antecipadamente, no mínimo com uma semana de
antecedência, e estão disponíveis aos produtores na página do Sistema Irriga® na opção
“Calendário de visitas” (Figura 3). Nesse campo aparece a data e o horário da visita bem
como os nomes dos integrantes da equipe que irão fazer a visita. Dessa maneira, o produtor
irrigante tem condições de planejar o acompanhamento da visita ou designar alguém da sua
equipe para acompanhar os técnicos do sistema. Além de esclarecer qualquer tipo de dúvida
sobre as irrigações anteriormente recomendadas pelo sistema.
Figura 3. Imagem da interface do Sistema Irriga® diariamente disponibilizada aos usuários
irrigantes, com a indicação de quando e quanto irrigar, para cada um dos sistemas de irrigação
cadastrados.
2ª Reunión Internacional de Riego – 87
Durante cada visita é preenchido um relatório contendo informações técnicas da cultura,
solo e equipamento de irrigação. Após o encerramento do monitoramento da irrigação de
uma determinada área é disponibilizado ao produtor um relatório contendo informações
sobre a duração do ciclo, total de chuva, número de dias com chuva, total de irrigações
recomendadas, lâmina total recomendada, número de dias com irrigação, número de visitas,
além de fotografias tomadas em cada visita e dos relatórios parciais.
Aspectos relacionados ao sistema produtivo
A irrigação é um dos principais instrumentos para manter o agricultor no campo e
possibilitar seu desenvolvimento econômico e social (Hargreaves, 2000). Pode-se até inferir
que a irrigação transformou o uso e a exploração das terras e a sociedade humana como
nenhuma outra atividade havia feito anteriormente. Não obstante, registros históricos
reportam que muitas civilizações da antiguidade, cuja atividade agrícola esteve baseada na
agricultura irrigada, ruíram em função do uso inadequado da água, sem considerar
conceitos e indicadores de uso, produtividade da água e capacidade de suporte dos
mananciais.
Com uma aplicação adequada da água de irrigação, os agricultores irrigantes podem
aumentar a produtividade das explorações, além de possibilitar safras adicionais. Para isto,
é necessário que a pesquisa desenvolva, valide e disponibilize opções de manejo apropriado
para a agricultura irrigada que possam contribuir para a conservação dos recursos naturais e
garantir um desenvolvimento sustentável. Nesse sentido, é função da pesquisa oferecer
dados sobre o manejo de culturas visando aumentar a produção, diminuindo os riscos da
atividade agrícola.
Dessa forma, pode-se inferir que a agricultura irrigada é um componente vital para
aumentar a quantidade e a qualidade de alimentos e fibras produzidas para o consumo
humano. Notadamente, o avanço nas áreas irrigadas tem contribuído enormemente nas
discussões acerca da melhor eficiência no uso da água, tanto sob o ponto de vista
agronômico e da engenharia, como preservação e conservação da água, invocando os
conceitos de produtividade da água e poupança de água. E, a melhor contribuição da
irrigação na eficiência do uso da água é o aumento da produção por unidade de volume de
água consumida, além de redirecionar a água para a sua maior prioridade, ou seja, o
incremento da produção de alimentos.
O principal aspecto do manejo adequado da irrigação está relacionado à eficiência de uso
da água. Do ponto de vista biológico, a eficiência de uso da água (EUA) é a razão entre a
produção de massa seca por unidade de água consumida, onde o genótipo da planta e a
disponibilidade de radiação solar são fatores fundamentais para maximizar esta relação. Por
isso, quando as necessidades hídricas das culturas são suplementadas via irrigação, a
discussão acerca da ineficiência ou baixa eficiência do uso da água deve envolver,
necessariamente, aspectos agronômicos e de engenharia, além dos aspectos ambientais.
O clima predominante nas regiões de terras secas do Brasil se caracteriza pela
irregularidade sazonal do regime de precipitações pluviais (entrada de água no ambiente
semi-árido) e elevado índice de evaporação (saída de água do ambiente semi-árido)
resultando num balanço hídrico deficitário, implicando em escassez severa de recursos
hídricos, com todas as conseqüências sociais e ambientais. Em síntese, a problemática da
2ª Reunión Internacional de Riego – 88
escassez de água no semi-árido brasileiro, advém da irregularidade do regime de
precipitações associado ao elevado índice de evaporação.
A escassa disponibilidade de estoques de água doce para garantir o atendimento das
múltiplas demandas sociais e ecológicas é condição natural em ambientes de domínio de
climas semi-áridos e/ou áridos. O planejamento estratégico para aumentar a eficiência dos
procedimentos e processos de captação, estocagem, distribuição e uso da água em áreas
afetadas por escassez, vem sendo pensado, desenvolvido e validado para as terras secas do
Brasil e em vários outros países.
Indicadores de ineficiência de uso ou do uso perdulário da água, em todos os setores de
usuários, são mais visíveis e conhecidos que indicadores de eficiência de uso. Estima-se
para o Brasil um índice médio de 40% de perdas de volumes de água disponível na cadeia
processual de captação, estocagem, alocação e uso dos recursos hídricos. O uso perdulário
se traduz em custos para a sociedade e pressão de demanda sobre o recurso escasso, sem
usufruto ou benefício social, sendo importante fator a ser gerador de escassez.
Considerando o significativo e elevado volume de perdas, as tecnologias, técnicas e
estratégias de gestão apropriadas ao uso eficiente da água disponível poderão ser
contabilizadas como cota de poupança de água muito importante, com grandes repercussões
positivas nas dimensões socioeconômicas e ambientais.
A proteção da qualidade da água, também deve ser considerada como fundamental estratégia
de eficiência no uso, pois além de ser um fator de disponibilidade hídrica é indicador de
adequada gestão ambiental. A identificação, o desenvolvimento e a validação de tecnologias
inovadoras de baixo custo, o aperfeiçoamento de tecnologias nativas e a estruturação de um
processo de tomada de decisões baseado em indicadores de eficiência do uso da água são
necessários para o aproveitamento pleno dos recursos hídricos limitados e protegê-los da
poluição.
A estratégia de gestão dos recursos hídricos nas terras secas deve prever: a otimização da
alocação de volumes de água considerando as condições de limitações físicas e
socioeconômicas; programar as decisões de alocação pela gestão das demandas e
repercussões socioeconômicas e ambientais, regulação por mecanismos de cobrança
induzindo a poupança de água e considerar custos de oportunidade que reflitam o uso
alternativo mais valioso do recurso escasso, enquanto bem social, econômico e serviço
ambiental.
Assumindo a água como recurso/insumo natural, bem público de valor econômico, escasso,
finito e vulnerável, a construção de indicadores de eficiência de uso é um procedimento que
envolve extrema complexidade. Esses indicadores necessariamente devem passar pelo crivo
de uma análise lastreada nos fundamentos da teoria econômica e social aplicadas
especificamente à questão hídrica. Além disso, deve-se proceder a uma análise de eficiência
técnica através de indicadores físicos e ambientais capazes de aferir a maximização de
resposta otimizada quando do uso da água para demandas específicas. Assim, o indicador
de eficiência de uso deve resultar de uma função de solução integrada e multicritério.
Garrido (2003), trata em profundidade a questão da otimização do uso da água, discorrendo
sobre funções de demanda por água enquanto insumo de produção.
Considerações finais
2ª Reunión Internacional de Riego – 89
A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de inovações tecnológicas
que possibilitam aos equipamentos controlar de forma mais adequada e automatizada a
aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente, permitindo manejar de
forma mais precisa as demandas hídricas das culturas, de forma a possibilitar, assim,
aumentos importantes na quantidade e melhorias da qualidade dos produtos explorados.
É necessário reconhecer a possibilidade de ocorrência de impactos negativos do uso da
irrigação, avaliando-os e desenvolvendo soluções tecnológicas que promovam melhorias,
viabilizando a atividade agrícola irrigada, de forma adequada. A compatibilização do uso
correto dos recursos naturais, visando a respectiva sustentabilidade, com os benefícios
gerados pela atividade irrigada, será capaz de produzir os efeitos positivos, resultantes da
adoção da técnica.
O uso de modelos de programação da irrigação como o Sistema Irriga permite adequar a
gestão da irrigação à demanda climática e tomar em conta a influência de outros factores,
como o solo, sobre a demanda das culturas. Seguindo os resultados dos modelos é possível
encontrar soluções de economia de água que contribuem também para minimizar os
impactos ambientais.
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2ª Reunión Internacional de Riego – 92
CIMIS
Kent Frame and BekeleTemesgen
The California Irrigation Management Information System (CIMIS) is a program of the
California Department of Water Resources (DWR) that manages a network of over 130
automated weather stations in the state of California. CIMIS was developed in 1982 by the
California Department of Water Resource and the University of California at Davis to assist
California‟s irrigators manage their water resources efficiently. Efficient use of water
resources benefits Californians by saving water, energy, and money.
The CIMIS weather stations collect weather data every 60 seconds. It then calculates daily
values from hourly data, and temporarily stores both hourly and daily data in the
dataloggers. A computer at the DWR headquarters in Sacramento calls every station
starting at midnight Pacific Standard Time (PST) and retrieves each day‟s data. The data is
currently downloaded form the weather station every four hours and then processed and
immediately made available via the web at www.cimis.ca.gov.
In case of a communication problem between the central computer and a given station, the
computer skips the station and calls the next station. It comes back to the station with a
communication problem after all other stations have reported. The computer keeps trying to
establish a communication line with the station at predetermined time intervals. The
interrogation continues into the next day until all of the station data have been transmitted.
Once the data is transmitted, the central computer analyzes it for quality, calculates
reference evapotranspiration (ETo - for grass reference and ETr - for alfalfa) and other
2ª Reunión Internacional de Riego – 93
parameters, flags the data, and stores them in the CIMIS database. Evapotranspiration (ET)
is a loss of water to the atmosphere by the combined processes of evaporation from soil and
plant surfaces and transpiration from plants. Reference evapotranspiration is the loss of
water from standardized grass or alfalfa surfaces over which the stations are sitting.
Irrigators have to use crop factors, known as crop coefficients, to convert ETo/ETr into an
actual evapotranspiration (ETc) by a specific plant.
Since most of the CIMIS stations are sitting on standardized grass surfaces, reference
evapotranspiration is commonly referred to as “ETo” in this web site. However, a few
CIMIS stations are sited on standardized alfalfa surfaces and therefore evapotranspiration
from such surfaces is referred to as “ETr”.
Estimated parameters (such as ETo, net radiation (Rn), dew point temperature, etc.) and
measured parameters (such as solar radiation (Rs), air temperature (T), relative humidity
(RH), wind speed (u), etc.) are stored in the CIMIS database for unlimited free access by
registered CIMIS data users. In the past, users were accessing the CIMIS database via the
dial-up and telnet systems. CIMIS then developed an older version of its current web site,
during which time users were able to access the database using the dial-up, telnet, and/or
the web systems. Once the web site became fully functional, the dialup and telnet options
were terminated. Currently, the web system is the only platform for retrieving the CIMIS
data. Users can also set up an email request to have data automatically delivered to their
email account. In addition to the web, CIMIS developed an ftp site (ftpcimis.water.ca.gov)
for those interested in automated access of the data. However, the ftp site provides daily
data for the previous 7 days and monthly data for the previous 12 months and past annual
data. Also available at the ftp site is one year‟s worth of rolling daily ETo data. This means
that the beginning and ending dates of this data advance forward by one day every day.
The CIMIS weather stations are randomly distributed throughout the state of California. It
is very important that you select a station that is in the same microclimate as your area of
interest. Many tools are available to assist you in making this decision. These include, but not
limited to, the CIMIS web site, local water districts, farm advisors, consultants, and the
CIMIS staff.
Although CIMIS was initially designed to help agricultural growers and turf managers
administering parks, golf courses and other landscapes to develop water budgets for
determining when to irrigate and how much water to apply, the user base has expanded
over the years. In addition to those mentioned above, current CIMIS data users include
local water agencies, fire fighters, air control board, pest control managers, university
researchers, school teachers and students, construction engineers, consultants, hydrologists,
state and federal agencies, utilities, lawyers, weather agencies, and many more.
The number of registered CIMIS data users has also been growing steadily over the years.
Currently, there are over 33,000 registered CIMIS data users. It is worth mentioning that
this number reflects only those that are primary users of the CIMIS data. Many users get
the CIMIS data from these primary users for other various users. Examples include local
water districts and consultants providing the CIMIS data to their clients. Therefore, there
are secondary and tertiary CIMIS data users that have not been accounted for by the figure
presented here.
2ª Reunión Internacional de Riego – 94
The Fresno State University‟s, Center for Irrigation Technology has a web based program
that creates water budgets for irrigators using CIMIS data. The application is called
WateRight and it automatically down loads data from the CIMIS data base and developed
nearly 30,000 irrigation reports for users in 2009. During 2010 it is estimated that the
CIMIS data base will handle over 500,000 requests for data reports.
The above tables illustrate the various dissemination points of CIMIS data and the main
user types.
It is estimated that at a minimum, 2,000,000 acres of crop lands are irrigated using CIMIS
saving more than US $24,000,000 annually. Tree crops, vegetables and other high value
crops such as grapes benefit the most from using CIMIS. In the urban sector many large
landscapes have benefited enormously saving school districts and municipalities and
residences millions of more dollars.
ETo Overview
Evapotranspiration (ET) is the loss of water to the atmosphere by the combined processes
of evaporation (from soil and plant surfaces) and transpiration (from plant tissues). It is an
indicator of how much water your crops, lawn, garden, and trees need for healthy growth
and productivity.
Accurate estimates of ET are needed in many circumstances. In agricultural irrigation, for
example, estimates of ET are necessary for irrigation system design, irrigation scheduling,
water transfers, planning, and other water issues.
2ª Reunión Internacional de Riego – 95
The conversion of liquid water into water vapor requires large amounts of energy (about
540 Calories per gram of water at a temperature of 100oC). This energy is provided by the
sun in the form of solar energy. The solar energy is absorbed by water molecules and
converted to latent heat energy, the energy that is tied up in vapor molecules. The water
vapor thus produced escapes to the atmosphere because of a vapor pressure gradient
between the surface and atmosphere. Once in the atmosphere it is taken further away from
the surface by wind (or other mechanisms), creating more gradient between the evaporating
surface and the air above it. This process continues as long as the three conditions
mentioned above are present.
Many factors affect ET including: weather parameters such as solar radiation, air
temperature, relative humidity, and wind speed; soil factors such as soil texture, structure,
density, and chemistry; and plant factors such as plant type, root depth and foliar density,
height, and stage of growth. Although ET can be measured using such devices as
lysimeters, estimating ET using analytical and empirical equations is a common practice
because measurement methods are expensive and time consuming. Most ET equations
were developed by correlating measured ET to measured weather parameters that directly
or indirectly affect ET. Since there are so many factors affecting ET, it is extremely
difficult to formulate an equation that can produce estimates of ET under different sets of
conditions. Therefore, the idea of reference crop evapotranspiration was developed by
researchers. Reference ET is the ET rate of a reference crop expressed in inches or
millimeters.
Reference crops are either grass or alfalfa surfaces whose biophysical characteristics have
been studied extensively. ET from a standardized grass surface is commonly denoted as
ETo whereas ET from a standardized alfalfa surface is denoted as ETr. The American
Society of Civil Engineers (ASCE) recommends the use of ETos and ETrs, respectively,
where “s” stands for standardized surface conditions. The logic behind the reference
evapotranspiration idea is to set up weather stations on standardized reference surfaces for
which most of the biophysical properties that are used in ET equations are known. Using
2ª Reunión Internacional de Riego – 96
these known parameters and measured weather parameters, ET from such surfaces is
estimated. Then, a crop factor, commonly known as crop coefficient (Kc), is used to
calculate the actual evapotranspiration (ETc) for a specific crop in the same microclimate
as the weather station site.
CIMIS is using a well watered actively growing closely clipped grass that is completely
shading the soil, as a reference crop at most of it‟s over 130 weather stations. Therefore,
reference evapotranspiration is mostly referred to as ETo on the CIMIS web site, although
there are a few notable exceptions with ETr.
There are many theoretical and empirical equations around the world to estimate ETo. The
choice of any one method depends on the accuracy of the equation under a given condition
and the availability of the required data. For reference surfaces with known biophysical
properties, the main factors affecting ETo include solar radiation, relative humidity/vapor
pressure, air temperature, and wind speed. Therefore, ETo can be estimated quite accurately
using a "model" (a series of complex mathematical equations).
The two models that are used in CIMIS are the Penman-Monteith equation (Walter, et. al.,
2000) and a version of Penman's equation modified by Pruitt/Doorenbos (Proceedings of
the International Round Table Conference on "Evapotranspiration", Budapest, Hungary.
1977). The Modified Penman employs a wind function developed at UC Davis. The version
used in CIMIS uses hourly weather data to calculate ETo instead of daily weather data.
Hourly averages of weather data are used in the "model" to calculate an hourly ETo value.
The 24 hourly ETo values for the day (midnight to midnight) are summed to result in daily
ETo. Air temperature, wind speed, and relative humidity are measured directly at each
weather station. Vapor pressure is calculated from relative humidity and air temperature.
Hourly net radiation is estimated using a method developed by the University of California.
This method uses solar radiation, vapor pressure, air temperature, and a calculated monthly
cloud coefficient (CK).
Data Formats
Hourly, daily, and monthly data can be retrieved from the CIMIS web site. The retrieval
process for the hourly and daily data can either be as a standard report or a report by sensor.
In a standard report, data types (sensors) are predetermined and a user cannot change them.
A report by sensor, on the other hand, allows users to select the data types before
generating the report. Data here can be selected by station, geographic region, or zip code.
A sample report is available for registered and non-registered CIMIS data users. The
sample report has daily data for the previous 7-days and monthly data for the previous 12-
months. This is the fastest way of retrieving CIMIS data for those interested only in a short
term data. Data here can be selected by county or station.
There are also ETo Variance and Monthly Average ETo Reports. The ETo variance report
is a comparative report of daily ETo between the current year, previous year, and normal
year estimates for a given station. Absolute differences of daily ETo between the current
year and the normal year, and normal year projections of ETo for the next 7-days, are also
given in the ETo variance report. Monthly average ETo report, on the other hand, provides
the user with a long-term (over several years) average monthly ETo. The length of time
2ª Reunión Internacional de Riego – 97
varies for different stations depending on the amount of data collected by each station since
its installation. For stations that do not have enough data, a nearby station with similar
microclimates is used to approximate the long-term average ETo values.
After selecting the report type, the user can also choose between the following data formats
or styles:
Web Format: The web format displays the report in the browser for the user to view it.
CSV Format: The comma separated values (CSV) format opens a spreadsheet application,
such as Excel, and imports the selected data into the spreadsheet automatically. There are
two types of CSV formats. These are: CSV with a heading for each data column and CSV
without the heading.
XML Format: The Extensible Markup Language (XML) is a flexible and easier way to
integrate the data from a different source (in this case CIMIS) to your information.
PDF Format: The Portable Document Format (PDF) is a file format that captures all the
elements of a printed document as an electronic image that can be viewed or printed. It
provides a very good printing quality. You need to have Adobe Acrobat to get the PDF
format from the CIMIS web site.
DATA TYPES
Measured Data:
The following weather data are measured at the CIMIS weather stations:
Solar Radiation: The total incoming solar radiation is measured using pyranometers at a
height of 2.0 meters above the ground. Solar radiation data is used in the calculation of net
radiation. Hourly, daily, and monthly average solar radiation data are available.
Air Temperature: Air temperature is measured at a height of 1.5 meters above the ground
using a thermistor. Air temperature is used in the calculation of other parameters such as
dew point temperature, vapor pressure, net radiation, and reference evapotranspiration.
Hourly, daily, and monthly data are available. Maximum, minimum, and average air
temperatures are reported for the daily and monthly data.
Soil Temperature: Soil temperature is measured at 15 centimeters (6 inches) below the soil
surface. It is measured using a thermistor whose resistance varies with temperature. Soil
temperature is commonly flagged because soils, especially those with high clay content,
crack and let a warmer atmospheric air reach the sensor when dry resulting in high soil
temperature values. Hourly, daily, and monthly soil temperature data are available.
Maximum, minimum, and average values are reported for the daily time steps.
Relative Humidity: Relative humidity is the ratio of the actual amount of water in the
atmosphere to the amount, of moisture, the atmosphere can potentially hold at the given air
temperature. It is expressed as a percentage. The relative humidity sensor is sheltered in the
same enclosure with the air temperature sensor at 1.5 meters above the ground. Relative
humidity values are used in the calculation of dew point temperature, vapor pressure, and
reference evapotranspiration. Hourly, daily, and monthly data are available. Maximum,
2ª Reunión Internacional de Riego – 98
minimum, and average relative humidity data are reported for the daily and monthly
reports.
Wind Speed: Wind speed is measured using three-cup anemometers at 2.0 meters above the
ground. The threshold wind speed is 1.0 mph. The sensor can withstand wind speeds of up
to 120 mph. Wind speed values are used in the calculation of total wind run, resultant wind,
wind roses, and reference evapotranspiration. Resultant wind and standard deviation of
wind direction are reported in the hourly data whereas the total wind run is reported in the
daily and monthly data. Hourly, daily, and monthly values of average wind speed are
available.
Wind Directions: Wind direction is measured using a wind vane at 2.0 meters above the
ground. Wind direction values range from zero to 360 degrees (both being true north) and
are adjusted for declination. Wind direction is reported only for hourly data. For daily time
steps, wind direction is used in the development of wind roses. This is only available in the
hourly reports.
Precipitation: Rainfall is measured using tipping bucket rain gauges. While maintaining a
standardized grass and/or alfalfa surface at the CIMIS weather stations, sprinkler irrigation
water may sometimes drop into the rain gauges. The CIMIS staff adjusts the corrupt
rainfall data most of the time but some may slip the scrutiny. Therefore, users are advised
to pay attention to the precipitation data and notify us of any suspicious data.
Calculated Data:
The following parameters are calculated from the measured weather data:
Net Radiation: Net radiation is the net radiant energy available at the surface of the earth
for evaporating water, heating the surface, and heating the air. It is calculated as a balance
between the incoming and outgoing radiant energies. Hourly and daily net radiation data is
available.
Reference Evapotranspiration: Reference evapotranspiration is evapotranspiration from
standardized grass (ETo) and/or alfalfa (ETr) surfaces. The CIMIS ETo and ETr values are
calculated using the modified Penman (also known as the CIMIS Penman) and the Penman-
Monteith equations. Most CIMIS weather stations are located on actively growing grass.
Hence, reference evapotranspiration is commonly referred to as ETo on the CIMIS web
site. Hourly, daily, monthly, and daily variance ETo data are available.
Wind Rose: Wind rose shows the distribution of wind speeds and the frequency of the
varying wind directions. The wind directions are grouped into different sectors known as
bins. Wind roses reported in CIMIS have eight bins. Presently, the distribution of wind
speed is reported by CIMIS. However, CIMIS is exploring the possibility of reporting wind
frequencies in the future. Wind rose data is currently available for the daily time step only.
Vapor Pressure: The vapor pressure of the atmosphere is the partial pressure exerted by
atmospheric water vapor. It is a good indicator of the humidity of the atmosphere and is
calculated from measured relative humidity and air temperature data. Hourly, daily, and
monthly data are available.
2ª Reunión Internacional de Riego – 99
Dew Point Temperature: Dew point temperature is the temperature to which the
atmosphere must be cooled, at constant pressure and water vapor content, in order to reach
saturation. It is calculated from vapor pressure (relative humidity) and air temperature data.
Hourly, daily, and monthly dew point temperature data are available.
Quality Control
Maintenance
All DWR maintained CIMIS weather stations are maintained according to standards
developed by DWR. Those stations owned by DWR are maintained by DWR staff or with
help from local agencies or people. Stations in the CIMIS network owned by others are
maintained either by DWR or by the owners (in which case they may or may not be
maintained to DWR's standards). DWR maintained stations are visited by DWR staff out of
DWR's District Offices. DWR maintains four District offices in the State.
Maintenance standards call for a maintenance visit every 3-4 weeks during the warmer
months of the year. Visits decrease to about every five or six weeks in the cooler months.
The main purpose of the maintenance visit is to check the sensors for accuracy and/or
operation and to clean or replace sensors as required. The data is perused by CIMIS staff to
watch for failing or suspect sensors. Once one has been determined failing a CIMIS
technician is dispatched to replace the sensor.
All stations are calibrated for accuracy by DWR twice a year. The anemometers are
changed out biannually and the pyranometers annually. All other sensors are replaced when
necessary. Stations' sensors are calibrated against a set of standardized sensors used only
for calibrations. Sometimes, for many reasons, sensor replacement is not always changed
out in a timely manner. For this reason the interest in the cost/benefit in use of double
sensors is explored in this paper.
Data Processing QC/QA
Besides the site selection criteria, maintenance, and calibration there is a rigorous quality
control program that the data is processed through in the data base.
For a stand-alone weather station, the method proposed by O‟Brien and Keefer (1985) for
stand-alone stream gaging data seems to be appropriate. Meek and Hatfield (1994)
presented an excellent data screening rule partly based on the method of O‟Brien and
Keefer. Each of the several networks in the USA use slightly different quality control
procedures. In California, CIMIS recently developed a new quality control procedure that is
a combination of several methods. It is a combination of the method described by Snyder
and Pruitt (1992), and that in Meek and Hatfield (1994). Detail information on CIMIS
quality control is available at www.cimis.water.ca.gov.
Meek and Hatfield procedure is based on three types of screening rules: (1) high/low range
limits (LIM), (2) rate-of-change limits (ROC), and (3) continuous no-observed-change with
time limits (NOC). In addition to the three screening rules, instrument specifications and
theoretical modes are used.
2ª Reunión Internacional de Riego – 100
1. Pyranometer (solar radiation) 2 meters
2. Soil Temperature Sensor 15 centimeters below ground
level
3. Air Temperature Sensor 1.5 meters
Humidity Sensor 1.5 meters
4. Wind Vane (wind direction) 2 meters
5. Anemometer (wind speed) 2 meters
6. Precipitation Gauge 1 meter
Orientation of the Typical CIMIS Weather Station
Spatial Overview
Because of California's diverse landmass and climate, many locations within the state lack
a representative CIMIS station. Some counties, for example, do not have a CIMIS station
and others have only one or two stations. As a result, there are significant spatial ETo data
gaps. In an attempt to mitigate this problem, CIMIS initiated a study to investigate the
possibility of coupling remotely sensed satellite data with point measurements from the
CIMIS weather stations and generating spatially distributed ETo values (ETo maps).
A contract was awarded to the University of California Davis (UCD) remote sensing group,
lead by Professor Susan Ustin, to conduct the study. The Department of Water Resources
(DWR) formed an advisory committee comprised of individuals with expertise in remote
sensing, GIS, modeling, and water management from DWR and UCD. The committee met,
on an as needed basis to discuss new developments and plan future actions. After
thoroughly researching this, the team decided to use remotely sensed satellite data and
interpolated CIMIS station measurements to estimate ETo at a 2 km spatial resolution. The
product has been vigorously tested and has demonstrated to be acceptable for most
applications. For a brief description of the methodology used to generate ETo maps, click
on the Spatial Model link on the left sidebar.
Spatial Model
Daily reference evapotranspiration (ETo) at 2 km spatial resolution was calculated state
wide using the American Society of Civil Engineers version of the Penman-Monteith
equation (ASCE-PM). Requirements for the ASCE-PM ETo equation are solar radiation
(Rs), air temperature (Ta), relative humidity (RH), and wind speed at two meters height (U2).
2ª Reunión Internacional de Riego – 101
Daily Rs is generated from the visible band of the National Oceanic and Atmospheric
Administration?s (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES)
using the Heliosat-II model. Heliosat-II is a European model designed to convert images
acquired by the Meteosat satellite into maps of global (direct plus diffused) irradiation
received at ground level.. For details on the Heliosat-II model and its accuracy, please refer
to (http://www.helioclim.org/heliosat/heliosat2_soft_descr.pdf).
Air temperature, relative humidity, and wind speed values at each pixel were obtained by
interpolating between point measurements from the CIMIS stations. Two interpolation
methods, DayMet and Spline, were selected based on accuracy of results, code availability,
and computational efficiency. DayMet is an interpolation method that was developed at the
University of Montana to generate daily estimates of temperature, precipitation, humidity,
and radiation over large regions of complex terrain http://www.daymet.org. It determines
the weights associated with a given weather station for each point where weather
parameters are to be determined depending on the distance and density of the stations.
Spline is an interpolation method that fits a surface through or near known points using a
function with continuous derivatives. Two- and three-dimensional Splines are used based
on the weather parameter to be interpolated. Accuracies of results from both methods were
tested using cross-validation analysis.
The accuracy of ETo values estimated from these methods depends on many factors
including the accuracies of the remote sensing and interpolation methods used to generate
the weather parameters at each pixel. Accuracies of remotely sensed weather parameters
are also affected by such factors as cloudiness and snow cover. Therefore, mountainous
areas with snow cover and coastal areas with cloud and fog are more susceptible to errors.
Interpolation methods are affected by the density of the weather stations and geographic
features of the region. Since most of the CIMIS stations are concentrated in lowland
agricultural and urban areas, the mountains are again more susceptible to errors resulting
from data interpolation due to the low density of weather stations. Despite these potential
problems, however, we believe the ETo estimates provided using this method will be
superior to using data from a distant weather station with a different microclimate.
For detailed descriptions of the methodology used to map daily ETo, refer to the pdf file at
(http://wwwcimis.water.ca.gov/cimis/pdf/EToMapping.pdf). If you would like to get ETo
data created using the methods described here, you may do so by clicking on the Map
Reports link on the left sidebar.
What is CIMIS working on?
ETo Forecasting and Crop Coefficient Production
The approach is to use a variety of NASA and other data products and models to estimate
and forecast reference evapotranspiration and basal crop coefficients at field and regional
scales in near real time. With this information, either the user or the decision support
system can track crop water use and soil and crop water status and determine the optimum
irrigation schedule. It is anticipated that the user will want to select from several output
options from localized ETo and Kc parameters, to full irrigation recommendations. For
regional planning and predictions of water supply requirements, the system can operate in a
quasi-automatic mode in which irrigation water is applied based on the predicted need.
2ª Reunión Internacional de Riego – 102
Satellite imagery will be used to track the seasonal development of crop canopies. NDVI
maps will be generated from the imagery for each of the identified study areas. Crop
coefficients for imagery dates will be estimated from the NDVI maps. We will use
calibration models developed from our prior research or the literature to convert the NDVI
values to Kcb values. Where calibrations are not available, we will extrapolate
relationships from similar crops and verify with on-field measurements. Fieldwork will be
undertaken to assess the validity of these initial calibration models and adjustments will be
made as necessary. ASTER/LANDSAT will be used to map NDVI on an 8- or 16-day basis
throughout the SJV study area. Commercial high-resolution satellite data will be used on a
limited basis for validation of the NASA datasets, and also to demonstrate applicability of
our approach for precision irrigation management techniques at the “within-field” level.
Web Services with a Standard Data Prototype, GIS and other enhancements
CIMIS is about to deploy a web services which will allow any user connected to the web to
have data uploaded to their machine automatically at any time. This will include into
automated ET controllers which control the irrigation systems for both agricultural crops
and urban landscapes. The potential for water management with this new technology is
endless. The importance of efficient water management in CA is so necessary that CIMIS
has been incorporated into many State and local water conservation regulations.
Spatial CIMIS currently resides in a Grass GIS environment but we are beginning to
migrate to ESRI allowing for more robust data sets with more flexible user interface. Users
will be able to create their own polygons and perform simple statistical analysis with the
CIMIS data.
The CIMIS system must be modernized to improve existing functionality, adjust to changing
business needs, and to comply with standardized technical toolsets, user interface
standards, and enterprise architecture strategies.
Incorporate the ASP .NET technologies to enhance CIMIS public web application,
to comply with the State portal standards, and to move the CIMIS public web application
off of the Java/Struts based technology to a .NET solution with shared LDAP
authentication that has business logic running remotely on application servers.
Integrate the Spatial CIMIS model (CIMIS-GOES (the satellite dish, GOES station
& GRASS GIS system)), which currently resides at the University of California Davis
(UCD) to the DWR facility in Sacramento, CA.
Revise Quality Control (QC) procedures to improve methods for calculations of
statistical parameters and flagging of the data
Redesign the user interface (UI) to the Spatial CIMIS data using Geographic
Information System (GIS)
Asses and implement the ET/XML Web Services
Improve data import procedure to increase polling frequency, refine data import procedures
and modify the programs to handle the new data formats from new generation dataloggers.
2ª Reunión Internacional de Riego – 103
Manejo Estratégico del Riegoutilizando sondas de capacitancia
David Sloane Phd
Principal Agronomist
AquaSpy Inc.
Manejo Estratégico del Riego
• Calendario de riego basado en la demanda del cultivo y no
en un modelo
• Regar la cantidad correcta en el momento adecuado
• Visualizar el crecimiento radicular y la demanda del cultivo
• Establecer un cultivo exitoso
• Evitar exceso o falta de riego
• Manejar adecuadamente la fertirrigación
• Utilizar el estrés como herramienta de manejo
• Monitorear en vez de medir – Hay un cambio de paradigma
en la forma de manejar los datos
2ª Reunión Internacional de Riego – 104
Soluciones de Manejo de Agua para la Agricultura
Los productores, más que en ningún otro sector, conocen la importancia que representa el
agua para la comunidad y tienen la responsabilidad de usar eficientemente los volúmenes
utilizados para la producción agrícola.
También conocen perfectamente que el riego adecuado de los cultivos, contribuye al
fortalecimiento y profundización de las raíces, lo que se traduce en plantas saludables que
son mucho más capaces de soportar condiciones climáticas adversas, riegos mínimos y
sequías, alcanzando mayores rendimientos.
Rendimiento vs riego aplicado
Al aplicar riego sobre un cultivo, la respuesta del mismo aumenta, aunque de manera
decreciente, hasta llegar a un punto en el cual el exceso de agua comienza a perjudicarlo,
provocando una disminución de los rendimientos.
2ª Reunión Internacional de Riego – 105
Procesos en la planta vs déficit de humedad
Lo deseable es evitar tanto los déficits (sector izquierdo) como los excesos (sector derecho),
lo cual nos determina un rango de manejo de humedad del suelo (sector central), para
optimizar los procesos de la planta en cada etapa de crecimiento y desarrollo.
Waterlogging
Peak Water Use
Moisture Stress
Day
Day
Night
Night
Los
escalones
muestran el
consumo
diario
La clave para
detectar stress
está en la
pendiente de la
curva.
Dinámica del Cultivo
Cotton
El anegamiento
disminuye el
consumo
2ª Reunión Internacional de Riego – 106
Mediante el monitoreo continuo de la humedad del suelo, el cultivo “nos dice” cómo está
consumiendo día a día, pudiendo detectar pequeñas disminuciones que sean causadas por
un inadecuado contenido de humedad, tanto por anegamiento como por stress. La clave está
en la pendiente de la curva de consumo, lo cual nos indica el “pulso” del cultivo de manera
continua.
Una vez que determinamos el rango óptimo de humedad del suelo, a partir del
comportamiento del propio cultivo, podemos establecer los límites superior e inferior y
seguir detalladamente la dinámica a lo largo del ciclo del mismo. Podemos monitorear el
consumo diario, el acumulado, observar el impacto de los riegos y a partir de allí
determinar cuándo y cuánto regar. A la vez, podemos modificar los rangos de acuerdo a los
estadios del cultivo y su demanda hídrica.
2ª Reunión Internacional de Riego – 107
Gráfico por sensores separados
El escalonamieto indica actividad radicular
LluviaLluviaRiegoRiego
Sin actividar radicular
Analizando el gráfico por sensores separados, podemos observar la actividad radicular,
evaluar tanto la infiltración como el drenaje, analizar el consumo y detectar estrés para cada
profundidad de manera independiente, información precisa que nos ayuda a mejorar
significativamente el manejo del riego.
Manteniendo la humedad óptima
Fecha de
riego
estimada
Tasa de consumo
Incremento de humedad
(Riego o lluvia)
Por debajo de umbral
3 días para riego
Dentro del rango
Sobre el límite superior
Resumen para manejo del Riego
2ª Reunión Internacional de Riego – 108
Por último, una vez trazados los patrones de riego de cada cultivo, el programa nos indica,
basado tanto en la humedad disponible como en la tasa de consumo del cultivo, y de una
manera dinámica, la proyección de la fecha estimada de riego para cada uno de los lotes
monitoreados.
Estrategias de Riego
• Cada cultivo tiene su propia estrategia
• Basada en la curva de demanda de agua del
cultivo
• Manipular el riego para “manejar” rinde y calidad
– Wiñedos y citrus necesitan estrés leve en ciertos
períodos para aumentar azúcares (brix)
– Maíz y algodón and Cotton momentos específicos con
picos de requerimientos de agua
Manejo de Riego - Maíz
Riego en exceso
•Estructura radicular pobre
•Menor capacidad para
soportar estrés
Falta de Riego
•Pérdida de rendimiento
•Pérdida de calidad
Common grower practice
Corn water use curve
Regando demasiado
al inicio del ciclo, el
sistema radicular no
se desarrolla lo
suficiente para
abastecer los
requerimientos de
agua durante el pico
de demanda.
2ª Reunión Internacional de Riego – 109
Algunos productores tienden a regar demasiado al inicio del ciclo lo que ocasiona que las
raíces sean más superficiales. Un riego “controlado” durante los estados vegetativos
promueve una buena profundización radicular. Se baja el umbral de riego, forzando a las
raíces a buscar la humedad sub-superficial. Un indicador de ello sería el enrollamiento de
las hojas durante la tarde, siempre y cuando éstas se recuperen a la mañana siguiente.
Durante floración y llenado se debe mantener una humedad adecuada para mantener un
buen potencial de rendimiento.
Maximizar profundización de raíces
Implantar el cultivoMantener buenos niveles
de humedad durante el
período crítico
Emergencia Crecimiento radicular Floración y llenado Madurez
V5 V10
Ahorrar
Agua
Ahorrar
Agua
Manejo Estratégico del Riego - Maíz
Hacer coincidir el riego con el estado
fenológico del cultivo
Optimizar la estructura radicular
desde el comienzo del ciclo
Manejar el último riego para una
madurez óptima
Aquí vemos una plantilla de riego para maíz con 4 etapas. El “Punto Lleno”(Full Point)
representa algo cercano a la capacidad de campo en el 1º metro de suelo.
El objetivo de esta plantilla es poder lograr un cultivo exitoso promoviendo un sistema
radicular profundo, pero asegurando a la vez una humedad adecuada durante el período
crítico. Pueden ahorrarse cantidades significativas de agua al principio y al final del ciclo,
comparado con la práctica habitual de riego.
Etapa 1: desde siembra hasta mediados de Junio, el “umbral de riego” (refillpoint) o nivel al
que es necesario regar es alto para lograr la implantación e iniciar el desarrollo de raíces.
Etapa 2: desde mediados de Junio hasta floración, el umbral de riego es “bajado” para
promover un crecimiento radicular profundo. Un leve enrollamiento de hojas es aceptable
si se recupera durante la noche.
Etapa 3: el umbral de riego es aumentado para mantener buenos niveles de humedad
durante la floración
Etapa 4: luego de “dentición”, el lote puede secarse hasta niveles del 50% de humedad.
2ª Reunión Internacional de Riego – 110
Medición del crecimiento radicular
0-30 cm
30-70 cm
70 a >100 cm
Cotton – Lockney TX
El gráfico muestra el crecimiento radicular a lo largo del tiempo. La tasa de crecimiento
puede determinarse a partir de la fecha donde comienza el “escalonamiento” diario para
cada profundidad. Es evidente observar que cuando el suelo se humedece en los horizontes
superiores, el crecimiento radicular se detiene hasta se seque nuevamente y la planta
continúa buscando humedad en profundidad para poder satisfacer la demanda.
2ª Reunión Internacional de Riego – 111
Manejo del Riego y Drenaje
DrenajeNo hay drenaje
Subsuelo
humedeciéndose
Corn - Texas Corn - Texas
El gráfico de la izquierda muestra que cada vez que se riega durante el inicio del ciclo del
cultivo, el agua pasa por debajo de la zona de crecimiento radicular. El gráfico de la
derecha muestra que en cada riego aplicado durante ese mismo período, el agua no drena
por debajo del sensor de 100 cm y cada uno de los horizontes superiores almacena
progresivamente un poco más de agua cada vez que es ésta es aplicada.
2ª Reunión Internacional de Riego – 112
Manejo de la Fertirrigación
Cotton – Lockney TX
-El suelo húmedo no
pudo retener el agua
– Lluvia importante
drenó de 40 a 110 cmLluvia menor drenó
de 40 a 80 cmNo hay raíces activas por
debajo de 40 cm.
Fertirrigación hubiera drenado
por debajode la zona de raíces
Cuando el suelo se encuentra casi a capacidad de campo en los horizontes superiores,
cualquier riego extra que es aplicado drena casi inmediatamente a los horizontes inferiores.
Si ese riego contiene fertilizantes, éste puede pasar inmediatamente por debajo de la zona
radicular, no quedando disponible para la planta. Debe permitirse que el suelo se seque lo
suficiente en la zona de raíces, de modo de generar “espacio” para capturar el fertilizante al
momento en que ésta sea aplicada.
2ª Reunión Internacional de Riego – 113
Sistema
de monitoreo de humedad de
suelos
Sonda AquaSpy
Telemetría AquaSpy
Software Agwise
Instalación
Transmisión
Suministro de datos
AquaSpy instala las sondas, se ocupa de la telemetría y entrega los datos, vía Internet,
prácticamente en tiempo real. El productor realiza el pago mediante un abono mensual.
El sistema de monitoreo continuo de la humedad del suelo Aquaspy permite optimizar el
manejo del riego, produciendo cultivos de mayor rendimiento y calidad, reduciendo en
muchos casos los volúmenes aplicados, dando como resultado un incremento significativo
de la eficiencia en el uso del agua.
2ª Reunión Internacional de Riego – 114
BAHIRES UN SOFTWARE MULTIPROPOSITO DE RIEGO
Daniel Prieto1
1. Introducción
Uno de los principales objetivos de milenio es la reducción del hambre y por ello la
agricultura como en el pasado, se enfrenta en este inicio del siglo XXI, al gran desafío
de producir una cantidad creciente de alimentos para satisfacer las creciente demandas
generada, por una población mundial siempre en crecimiento, y por la creciente
capacidad de consumo de una importante franja de esa población localizada en países
emergentes, que están experimentando un fuerte crecimiento económico y desarrollo.
La agricultura irrigada ocupa hoy un 20% de la superficie cultivada del mundo y
produce un 40% de la producción agrícola (FAO, 2002). Por esta mayor productividad
el riego jugará un papel fundamental en el crecimiento de la oferta y la mejora de su la
calidad de los alimentos.
Pero la agricultura irrigada, el mayor usuario de agua azul del mundo, enfrenta
paralelamente un segundo desafío, el ser más eficiente y productivo por volumen de
agua utilizado, ante el aumento creciente de la competencia por el recurso con los otros
usos, el humano, industrial, energético, ambiental y recreacional y el creciente control
de la conducta ambiental ante el positivo aumento de la conciencia social sobre el
ambiente.
La agricultura irrigada tiene entonces el gran desafío de producir más con un menor uso
del recurso y paralelamente contribuir a mantener la buena calidad ambiental de los
recursos hídricos y el suelo.
En respuesta a este desafío, aunque las posibilidades decrecen se produce como antes,
un crecimiento de la superficie irrigada por aumento de la oferta de agua en algunas
áreas, pero también hay un creciente interés en mejorar la gestión de las áreas irrigadas
tradicionales, hoy con desempeños por debajo de lo esperado y una expansión creciente
del riego suplementario.
También existe una oportunidad ineludible en la mejora de la productividad del agua,
como resultado de un mejor manejo de la demanda, mediante la integración del riego a
las prácticas agronómicas de manejo de los cultivos y suelos y el aprovechamiento del
1Dr. Ing. Agr. INTA-EEA Santiago del Estero. Jujuy 850, 4200 Sgo. del Estero, Argentina.
2ª Reunión Internacional de Riego – 115
fuerte avances en la genética de los cultivos hacia cultivares de mayor eficiencia de uso
del agua.
El primer paso de la integración del riego al manejo al agronómico debe producirse a
nivel de la conciencia de los agricultores de que el agua, si bien un recurso natural
renovable, finito y vulnerable, se integra a sus sistemas productivos, como un insumo
de producción, muchas veces con un rol determinante porque condiciona directamente
las posibilidades de producción, estabiliza los rendimientos interanuales y determina el
nivel de respuesta esperado a otros insumos.
El tratamiento del agua como un insumo agrícola en la agricultura irrigada, impone
como en el caso de todos los insumos, conocer las necesidades y el nivel de respuesta
en rendimiento en cada una de las etapas fenológicas de los cultivos, contar con
métodos para la aplicación eficiente y uniforme del agua y con herramientas prácticas
para el manejo u operación día a día que exige el riego.
La decisión de cuando regar en el ciclo de un cultivo, o estrategia de riego, es el
principal elemento para asegurar los mejores resultados productivos con el recurso
disponible. Este importantísimo componente agronómico del riego parte de conocer la
respuesta y las necesidades de los cultivos en sus diferentes etapas.
Operativizar la estrategia adoptada requiere decidir el momento concreto de regar y
cuanto agua aplicar, la programación o conducción del riego. Para esta programación
es necesario un preciso conocimiento de los suelos irrigados pero fundamentalmente la
incorporación de tecnologías que acompañen la inversión en cultivos, insumos
agronómicos y muchas veces en equipos de aplicación de aplicación cada vez más
difundidos.
Muchas propuestas se han realizado a lo largo de los años con este fin, la simple
visualización de suelos y cultivos; la apreciación táctil o la medición de la humedad de
los suelos, con una variada gama de instrumentos como tensiómetros, bloques de
resistencia, sonda de neutrones, TDR o FDR; las determinaciones directas en las plantas
como temperatura de la conopia, potencial hídrico de hoja o xilema, flujo de sabia o
variación de diámetro de troncos en cultivos arbóreas y la aplicación de simples
balances de agua de los suelos cultivados.
Sin embargo, somos consientes que un muy bajo porcentaje de la superficie bajo riego
utiliza cualquiera de estas tecnologías para la programación del riego y por lo tanto
mucho resta por hacer para que estos métodos sean adoptados definitivamente por los
agricultores.
Recientemente, al desarrollo de una nueva generación de instrumentos, se suma la
aplicación creciente de Tecnologías de Información y Comunicación (TICs), que
permiten el trabajo remoto y la aplicación de versiones más sofisticadas y precisas de
balances de agua de suelos cultivos.
2ª Reunión Internacional de Riego – 116
El presente trabajo describe las prestaciones de una nueva versión1 y sus fundamentos
teóricos del software BAHIRES (BAlanceHIdricoREal del Suelo) (Prieto, 1983, Prieto,
1991). BAHIRES es un sistema interactivo y multipropósito de apoyo a las decisiones
de riego a varios niveles y escalas. Los grandes grupos de prestaciones son:
Apoyo a las decisiones en tiempo real de la programación del riego para un
cultivo o una secuencia de cultivos en base a diferentes estrategias de riego.
Calculo de los requerimientos de agua de un sector de un sistema de riego de
riego con patrones de cultivos definidos por el usuario.
Simulación de una a un número indefinido de campañas agrícolas con
información histórica y el estudio de la frecuencia de déficit hídricos en el ciclo
total y 4 principales fases de crecimiento de los cultivos para la evaluación de
diferentes estrategias de riego, incluido el secano (sin riego).
2. El balance Hídrico del Suelo – Conceptos y Componentes
La Figura 1 muestra esquemáticamente los parámetros que intervienen en el balance de un
suelo cultivado que deberían ser cuantificados a diferentes escalas espaciales y temporales
para definir a los efectos de su utilización en la programación del riego.
Figura 1.- Representación del balance hídrico de un suelo cultivado (FAO, 2008)
Matemáticamente la expresión del balance hídrico del suelo cultivado sería:
(1)
Donde:
P = Precipitación (mm); R= Riego (mm), AC =Ascenso Capilar (mm); FFSi=Flujo Subsuperficial ingresado;
ETr = Evapotranspiración Real; ES =Escurrimiento; FFSe =Flujo Subsuperficial egresado; AS=Variación
del Almacenamiento de Agua en el Suelo = (ASf-ASi) con ASf = Agua almacenada en el suelo al final del
período de duración t(tiempo) y ASi = Agua almacenada en el suelo al inicio del periodo.
1La versión individual estará disponible en www.inta.gov.ar/santiago/bahires en marzo 2011 y la versión
online en Julio 2011.
2ª Reunión Internacional de Riego – 117
Nota: En concordancia con Pereira et al., 2010, se utiliza en la expresión del balance el
término Evapotranspiración Real (ETr) como término genérico que tomará el valor de la
Evapotranspiración del Cultivo en condiciones estándar (ETc) cuando la disponibilidad de
agua del suelo no restringa la extracción de agua por el cultivo o el valor de la
Evapotranspiración del Cultivo en condiciones no estándar (ETa) cuando esta si se
encuentre restringida por la disponibilidad de agua en la zona radical del cultivo.
BAHIRES se plantea la simulación diaria del balance simplificado de la ecuación 2 bajo la
suposición de que los flujos subsuperciales entrantes y salientes del sistema se igualan1.
(2)
La redistribución de los términos de la ecuación (2), la introducción de la Precipitación
Efectiva (Pe = P – ES – PP) y la descomposición de AS en sus componentes nos lleva a la
ecuación resuelta por BAHIRES con el objetivo de conocer el nivel diario de agua útil
almacenado en el perfil de suelo.
(3)
Bajo la opción de programación de riego en tiempo real, la comparación de los valores del
agua al final del día (ASf) con sus valores límites definidos en base a la estrategia de riego
seleccionada y el tipo de proyección de la información agroclimática para los próximos 5
días por parte del usuario provocará que BAHIRES genere una recomendación o no de
riego en los próximos 5 días.
En todas las opciones del programa, un valor de ASf menor al agua fácilmente disponible
del suelo (AFD2) generará una reducción del al ET por debajo de la estándar ETc. El déficit
de evapotranspiración (
) será acumulado por BAHIRES para cada período
de crecimiento, generando así la información básica para la evaluación de la estrategia o la
programación de riego adoptada.
2.1. El agua almacenada del suelo (AS).
La cantidad de agua almacenada en el suelo en mm y disponible para el cultivo depende del
Agua Disponible o Agua Útil del suelo y de la profundidad de exploración de las raíces.
2.1.1 El agua útil del suelo (AU)3
Tradicionalmente el Agua Disponible Total (ADT) de un suelo se la define como la
diferencia del contenido de humedad retenido a Capacidad de Campo (CC) y a Punto de
Marchitez (PMP). Estos dos límites, más o menos arbitrarios se determinan a laboratorio
generalmente como el contenido de humedad a tensiones de 0,33 y 15 bares
1En la versión de BAHIRES a distribuirse a partir de Marzo, 2011 el Aporte Capilar no estará implementado.
2Ver sección 2.1 por definición de AFD
3Se incluye acá un rápido tratamiento de tema para la comprensión de su uso en BAHIRES, refiriéndose a los
interesados a textos de suelo para un mayor análisis.
2ª Reunión Internacional de Riego – 118
respectivamente, utilizándose en la mayoría de los casos muestras disturbadas de suelo,
aunque algunos laboratorios utilizan muestras no disturbadas fundamentalmente para la
determinación del contenido de humedad a CC.
En las determinaciones de laboratorio el contenido de humedad se expresa generalmente
como fracción de peso (
) donde Pa = Peso del agua contenida y Pss = Peso del suelo
seco. Sin embargo para cuantificar el agua disponible en mm de un suelo necesitamos
conocer el contenido de agua por volumen de suelo, o contenido volumétrico de suelo
(
). La dos expresiones del contenido de humedad se relacionan en función de la
relación entre la densidad aparente del suelo y la densidad del agua. Siendo esta última
igual a 1, la relación entre las expresiones del contenido de humedad de un suelo es:
. La necesidad de contar con información de la densidad aparente del suelo abre
otra fuente de incertidumbre dada la variación espacial (horizontal y vertical) y a veces en
tiempo de este parámetro.
Dependiendo de las posibilidades y los objetivos, en base a la experiencia personal, se
aconsejaría, realizar el muestreo del suelo cuyo balance se va a simular y de contar con las
posibilidades de medir el contenido de humedad, realizar determinaciones a campo de los
límites máximos (al menos este debería ser determinado) y mínimos del contenido de
humedad.
El contenido de humedad volumétrica en el límite máximo y mínimo del suelo (o CC y
PMP) debe ser ingresado por el usuario de BAHRES. Para el ingreso de estos datos
BAHIRES ofrece las siguientes alternativas:
El ingreso directo de valores por el usuario
La selección de valores de una tabla general en función de la textura del suelo
El cálculo en base a ecuaciones de pedotransferencia propuestas en 2 referencias1.
a. Rawls y Brankensiek, 1983
b. Damiano, F. y Taboada, 2000.
Si bien en teoría toda el agua entre el límite máximo y mínimo está disponible para la
planta, a medida que este disminuye, el potencial hídrico al que está retenido se hace menor
(más negativo) dificultándose a la planta generar la diferencia o gradiente de potencial que
le permita extraer del suelo el volumen de agua que le requieren las condiciones
atmosféricas.
1 Las ecuaciones de pedotransferencia propuestas por Rawls y Brankesiek permiten definir otros puntos de la
curva hídrica del suelo a partir de parámetros de medición rutinario. Si bien la actual versión de BAHIRES
utiliza únicamente los valores en el límite máximo y mínimo. Una futura versión utilizará esta información
para definir la extracción de agua en función del potencial.
2ª Reunión Internacional de Riego – 119
Existe entonces un contenido de humedad (L), en realidad un potencial hídrico del suelo,al
cual la planta disminuirá su transpiración por debajo de la máxima (
). Este
contenido de humedad que es relativamente independiente del tipo de suelo, pero
directamente dependiente del tipo de cultivo y de la demanda atmosférica que determina la
ETc define a nivel del suelo lo que denominamos Agua Fácilmente Disponible(AFD).
Esquemáticamente esta relación se muestra en la Figura 2. La fracción del ADT a la que se
inicia la reducción del rendimiento (p)es entonces variable en función del cultivo y la ETc y
por lo tanto debe calcularse para cada día, definiendo en forma dinámica un valor de AFD
diaria. Como veremos esta definición no solo tiene importancia para la determinación de si
es necesario regar sino también para calcular la reducción que de la Evapotranpiración que
se produce una vez superado el límite de la AFD.
Matemáticamente: (4)
La actual versión de BAHIRES calcula el valor de p para cada día, en función de los
valores para distintos cultivos y ETc = 5 mm/d presentados en Tabla 1 (Tomada de FAO
2006) corregidos según la ETc del día con la expresión:
(5)
Figura 2.- Esquema de la relación ADT, AFD y la fracción p
FAO,2006 presenta una tabla con valores de p para una evapotranspiración del cultivo de
Referencia de 5 mm/día.
2.1.2 El desarrollo radical
Como se mencionara el Agua Almacenada en el Suelo (AS) depende del Agua disponible
del suelo y de la Profundidad Efectiva del Perfil explorado por las Raíces (z). La
determinación de este parámetro es muy importante al momento de la programación del
riego. Una sobreestimación del mismo, hará que se demore el riego y el cultivo puede
entrar en un estrés no deseado. Una subestimación provocará riegos frecuentes y
seguramente un aumento de la percolación profunda.
2ª Reunión Internacional de Riego – 120
BAHIRES incluye un modelo de desarrollo o profundización de raíces que se presenta
esquemáticamente en la Figura 3 y que requiere del usuario la definición de 3 valores de
profundidad (a emergencia, intermedia y máxima) y el Nº de días desde emergencia que se
alcanzan las profundidades intermedia y máxima.
A partir de este modelo de profundización de raíces, BAHIRES calculará en mm el Agua
del Suelo Total (AST), el Agua del Suelo a nivel del AFD (ASFD) y el Agua del Suelo
disponible de cada día (ASi) sustituyendo el valor apropiado de AD en la expresión general
presentada en la ecuación 6.
(6)
La profundidad máxima que alcanzan las raíces, se básicamente una características de los
cultivos (Tabla 2) pero también está afectada por las condiciones del suelo, básicamente las
físicas, por lo que a través de la definición de este valor, puede informársele indirectamente
a BAHIRES que existe tal impedimento obligándolo a realizar el balance para la
profundidad a la cual el usuario considera se concentra el mayor porcentaje de raíces.
Figura 3.-Esquema del modelo de profundización de raíces utilizado en BAHIRES.
FAO, 2006 presenta una Tabla con una larga lista profundidades máximoas de raíces para
varios cultivos.
2.2.- La Precipitación efectiva (Pe)
La proporción de la lluvia que miden los pluviómetros que realmente se queda a
disposición de los cultivos es lo que en nuestro caso debemos considerar Precipitación
Efectiva(Pe). Es este tal vez uno de los parámetros más difícil de cuantificar porque
muchos factores influyen para que no haya una relación directa entre lo que llueve y lo que
se almacena en el suelo.
Sin embargo el balance hídrico de un suelo y muchas decisiones agronómicas, entre ellas el
riego, tienen una alta sensibilidad a este componente del balance y por lo tanto es necesario
hacer una buena aproximación a la hora de simular el proceso.
2ª Reunión Internacional de Riego – 121
El cálculo de la Precipitación Efectiva (Pe)BAHIRES lo realiza en 2 pasos que le permiten
además calcular el Escurrimiento (ES) y la Percolación Profunda (PP): Los pasos son:
a. Determinación de la Precipitación Infiltrada(Pinf) al perfil del suelo
b. Determinación de la Precipitación Efectiva (Pe) por comparación de la Pi con la
Máxima Capacidad de Almacenamiento (MCA) del día.
Para la determinación de la Precipitación Infiltrada(Pinf)BAHIRES ofrece 4
procedimientos:
i. Cálculo del Escurrimiento por el método del Número de la Curva (NRCS, 2004) y
sustracción de este de la Precipitación.
ii. La posibilidad de ingresar un relación lineal ajustada por el usuario a su situación
iii. Un porcentaje fijo de la precipitación, ingresado por el usuario.
El cálculo de la Precipitación Efectiva (Pe) requiere la comparación del valor de la
Precipitación Infiltrada(Pinf) con la Máxima Capacidad de Almacenamiento del Suelo
(MCAS) del día calculada con la ecuación 7.
(7)
La Precipitación Efectiva (Pe) según corresponda Precipitación Infiltrada(Pinf) será:
Si (8)
Si (9)
2.2.1.- Cálculo de la Precipitación infiltrada (Pinf).
En método del Número de la Curva (CN). La primer versión del método fue desarrollado
por el Servicio de Conservación de Suelos del USDA en 1964, una segunda versión en
1972 y ha sido actualizado recientemente por el ahora Servicio de Conservación de los
Recursos Naturales (NRCS) (NRCA, 2004). Se lo conoce con ese nombre pero también
como la Ecuación del Escurrimiento del NRCS.
Se presentan acá una breve descripción del método con el objetivo de dar un conocimiento
mínimo a los usuarios no familiarizados con el mismo, sobre sus características y
aplicación. Se refiere a NRCA, 2004 a todos aquellos que quieran profundizar sus
conocimientos sobre el mismo.
El método fue desarrollado para estimar el escurrimiento total a partir de la lluvia total de
un evento, en cuencas sin información de caudales. Es un método empírico desarrollado a
partir de la observación que el gráfico de precipitación total vs. escurrimiento total en
cuencas agrícolas medianamente pequeñas, describían una curva cóncava que se iniciaba
luego de alcanzarse un valor de precipitación y que se transforma prácticamente en una
recta a 45º, a valores más altos de lluvia (Figura 4).)
El método considera que hay una retención inicial en la cuenca (Ia) producto de la
intercepción de la lluvia por la vegetación, el llenado de depresiones y la infiltración inicial.
2ª Reunión Internacional de Riego – 122
Durante el transcurso de la lluvia continúa habiendo un retención en la cuenca, producto
básicamente de la infiltración (F) hasta alcanzar un valor máximo (S).
Para el desarrollo de una expresión matemática de las curvas empíricas, se partió de la
asunción de que había proporcionalidad entre la retención real (F) y la máxima retención
(S) era igual al escurrimiento (Q) al máximo escurrimiento posible (P – Ia).
(10)
Por otro lado es claro que una vez que el escurrimiento se inicia (superado Ia) la retención
actual (F) es:
(11)
Y combinando las expresiones 10 y 11
(12)
Buscando una relación entre Ia y S se obsrvó que había una dispersión grande de esa
relación pero igual se asumió a los fines de simplicar los cálculos una relación media:
(13)
Que integrada a la expresión 12 nos da la relación fundamental del método
para (14)
Con la expresión 14 se puede entonces calcular el escurrimiento a partir a de una lluvia para
cada valor dado de la Máxima Retención Potencial (S). Esta S está por la velocidad de
infiltración, la velocidad de transmisión del agua en capas subsuperficiales o la máxima
retención de agua del suelo.
Del estudio de las diferentes curvas obtenidas de pequeñas cuencas con diferentes usos de
suelo, y otras condiciones que como veremos determinan el valor de S y por lo tanto la
relación entre P y Q, se pudo parametrizar el valor de S en relación a un factor que se
denominó Número de la Curva (CN).
(15)
Esta expresión muestra que los valores del CN variarán entre 100 cuando S = 0 (superficie
impermeable) a 0 cuando S tienda a hacerse muy grande.
2ª Reunión Internacional de Riego – 123
Figura 4.- Representación de las curvas de respuesta precipitación – escurrimiento (CN)
Existen muchas características o factores que afectan el valor del la retención máxima
Potencial (S) y en definitiva el Número de la Curva (CN). Desde sus inicios los autores han
identificado a estos factores como: grupo hidrológico de suelo, uso de la tierra, tecnología
de manejo de suelo, condición hidrológica del complejo suelo-uso-tecnología y la
condición de escurrimiento antecedente (anteriormente precipitación antecedente).
El grupo hidrológico de suelo. Originalmente los suelos de las cuencas estudiadas y luego
los principales relevamientos de suelos en USA continúan asignando a los suelos un grupo
hidrológico. El grupo de hidrológico de un suelo se refiere a sus propiedades, generalmente
físicas que determinan su comportamiento en relación al escurrimiento. Las principales
características tenidas en cuenta para la determinación del grupo válidas para nuestras
condiciones son: velocidad de infiltración y transmisibilidad de agua en el perfil a los
mayores contenidos de humedad, y presencia de arcillas expandibles.
A continuación se describen las principales cualidades de los cuatro grupos hidrológicos de
suelos, (A a D), mientras que en la Tabla 1 se presentan los datos cuantificados definidos en
la última actualización (NRCS, 2004).
Suelos A. Tienen bajo potencial de producir escurrimiento aún enteramente húmedos. El
agua es transmitida libremente a través del suelo. Generalmente tienen menos de 10% de
arcilla, y más de 90% de arena o gravas. Algunos suelos con textura franco-arenosa, areno-
franca y franco limoso pueden ser incluidos en este grupo si están bien agregados, con baja
densidad aparente o contienen más de 35% de grava.
Suelos B. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando
húmedos moderadamente bajo. La transmisibilidad del agua en el perfil no tiene
2ª Reunión Internacional de Riego – 124
impedimentos. Los suelos típicos de este grupo tienen entre 10 y 20% de arcillas y entre 50
y 90% de arena. Generalmente son de texturas franco arenosas y areno francas. Los suelos
de textura franca, franca-limosa, limosa o areno franco arcillosas pueden ser incluidos en
este grupo si son bien agregados, de baja textura aparente o contienen mas de 35% de
fragmentos de roca.
Suelos C. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando
húmedos, moderado alto. La transmisibilidad del agua es medianamente restringida. Los
suelos típicos de este grupo tienen de 20 a 40% de arcillas y menos del 50% de arena y su
textura es franco, franco-limosa, franco-arcillo-arenosa, franco-arcillosa o franco arcillo
limosa. Algunos suelos de textura arcillosa, arcillo-limosa o aricillo-arenosa pueden
incluirse en este grupo si son bien agregados, de baja densidad aparentes o contienen más
de 35% de fragmentos de roca.
Suelos D. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando
húmedos alto. El movimiento del agua a través del perfil es restringido a muy restringido.
Los suelos típicos de este grupo tienen más de 40% de arcilla, menos de 50% de arena y
son de textura arcillosas. En algunas áreas tienen una alta capacidad de expansión. Todos
los suelos con una capa impermeable a menos de 50 cm de la superficie y aquellos con una
capa freática dentro de los primeros 60 cm desde la superficie deben ser incluidos en este
grupo, aunque algunos pueden tener una clasificación mixta si pueden ser adecuadamente
drenados.
La última revisión del método, NRCS, 2004 agrega grupos de suelos mixtos, se incluyen en
estos grupos aquellos suelos que si fueran drenados derivarían a otro grupo de suelos. La
nomenclatura de estos suelos incluye una fracción cuyo numerador es la actual clasificación
y el denominador el grupo al que evolucionaría el suelo una vez completada la práctica del
drenaje. Esta diferenciación tiene importancia desde el punto de vista hidrológico pero no
para el uso en nuestro software BAHIRES.
Usos de la tierra y manejo de suelos. En función de estos dos parámetros se diferencian
diferentes complejos, que van a afectar de forma diferente la generación de escurrimiento a
partir de una lluvia dada.
Los usos de la tierra incluidos considerados son todos los tipos de cobertura de suelo que
puede encontrarse a nivel de una cuenca, es decir todo tipo de vegetación, barbecho, suelo
desnudo, pero también coberturas no agrícolas como cuerpos de agua, superficies
impermeables como rutas, techos, etc. Para nuestra aplicación en BAHIRES solo nos
interesan las usos agrícolas de suelos (incluye pasturas).
Los tratamientos de manejo del suelo, se refieren particularmente a las tierras agrícolas y se
trata de formas de laboreo en línea, contorno y/o terraceo como de manejo, rotaciones, fajas
con pasturas, siembra directa.
Las clases en relación al uso de la tierra y tratamiento se agrupan en 3 grandes subgrupos,
Tierras agrícolas, Pasturas y Forestales. En cada uno de estos subgrupos se diferencian
diferente número de clases.
2ª Reunión Internacional de Riego – 125
Tabla 1.- Principales características cuantificables de los grupos hidrológicos de suelo
(NRCS, 2005; Capitulo 7)
Profundidad de
Capa Impermeable
(h)
Cm
Profundidad a la
capa freática
(p)
Cm
Ks en la capa de
menor
transmisibilidad del
perfil
mm/h
Profundidad del
perfil considerada
Cm
Grupo Hidrológico
del Suelo.
h < 50 - - - D
50 a 100
p < 60
Ks>144 0 a 60 D/A
36 <Ks<144 0 a 60 D/B
4 <Ks<36 0 a 60 D/C
4 <Ks 0 a 60 D
p > 60
Ks>144 0 a 60 A
36 <Ks<144 0 a 60 B
4 <Ks<36 0 a 60 C
4 <Ks 0 a 60 D
h > 100
p < 60
Ks>36 0 a 100 D/A
14 <Ks<36 0 a 100 D/B
2 <Ks< 14 0 a 100 D/C
2 <Ks 0 a 100 D
60 a 100
Ks>144 0 a 50 A
36 <Ks<144 0 a 50 B
4 <Ks<36 0 a 50 C
4 <Ks 0 a 50 D
p > 100
Ks>36 0 a 100 A
14 <Ks<36 0 a 100 B
2 <Ks< 14 0 a 100 C
2 <Ks 0 a 100 D
La Tabla 2 presenta las diferentes clases en función de las diferentes combinaciones con
una pequeña definición de cada uno de ellas, por una mejor caracterización de cada uno de
ellos se refiere a NRCS, 2004
Cada una de esas clases pueden encontrarse además en condiciones pobres, medias o ricas
desde el punto hidrológico, Por ejemplo el caso extremo de una pobre rotación es un
monocultivo mientras que una rotación que incluya un período de pasturas será considerada
la mejor condición.
2ª Reunión Internacional de Riego – 126
La condición de escurrimiento antecedente.
En la propuesta original, desarrollada principalmente en la zona sub-húmeda de USA se
estimó que la condición de humedad del suelo al momento de la lluvia era un factor de
importancia en la relación entre Precipitación y Escurrimiento.
Tabla 2. Definición de las principales clases de uso y manejo de tierras
Uso de la Tierra Manejo Breve definición
Agrícolas
Cultivos de escarda Cultivos en línea con surcos trabajados sin
residuos
Cultivos densos Cultivos densos, de alta densidad.
Cultivos en Línea Cultivos sembrados en línea en pendientes bajas
Rotaciones Secuencia de cultivos para mantener fertilidad y/o
controlar erosión
Cultivos en
Contorno
Cultivos sembrados cortando la mayor pendiente
del terreno
Laboreo
conservacionista
Siembra directa
Mulch-Laboreo. Barbecho gran parte del año,
laboreo antes de la siembra
Mulch – Bordos, Siembras en bordos trabajados
dejando franjas con residuos
Pasturas
Alta intensidad de
pastoreo Cobertura real del suelo < 50%
Mediana intensidad Cobertura del suelo entre 50 y 75%
Baja intensidad Cobertura del suelo > 50%
Forestales
Areas Pastoreada con cierta intensidad, periódicamente quemadas,
extracción de arbusto y árboles pequeños.
Areas pastoreadas pero no quemadas con cierta conversación de
protección vegetal.
Areas protegidas de pastoreo, con cobertura de arbustos y restos
vegetales
Por esta razón se definieron tres condiciones de humedad antecedente en base a la
precipitación de los 5 días anteriores al evento bajo estudio. Estas clases se definieron de
acuerdo a la Tabla 3.
2ª Reunión Internacional de Riego – 127
Tabla 3.- Definición de las clases de Humedad Antecedente
Clase Precipitación (mm) en los 5 días previso
Barbecho Suelo cultivado Promedio
I < 13 < 36 < 23
II 13 < P < 28 36 < P < 53 23 < P < 40
III >28 >53 >23
Trabajos posteriores de varios autores citados por NRCS, 2004 demostraron en algunos
casos que períodos más largo a 5 días explicaban el comportamiento, mientras que otro
autores no encontraron correlación alguna y en general. Por esta razón se prefirió modificar
el concepto de la Humedad precedente por el de Condiciones de Escurrimiento Antecedente
(CEA) y mientras las clases I, II y III se consideraban situaciones de secas, medias y
húmedas, la visión del CN como una variable aleatoria hizo y pudo probarse que las clases
I y III representan los valores con 90 y 10% de excedencia.
En base a lo anterior el NRCS ha actualizado la tabla de valores para las diferentes clases.
La misma se presenta en la Tabla 4.
2ª Reunión Internacional de Riego – 128
Tabla 4.- Valores del Número de la Curva de los diferentes complejos uso, manejo,
condición y suelo para la Clase II de Condición de Escurrimiento Antecedente
Descripción de cobertura de suelos Grupo Hidrológico de
Suelos
Uso de la
Tierra Manejo
Condición
Hidrológica A B C D
Barbecho
Suelo Desnudo 77 86 91 94
Con rastrojo (CR) Pobre 76 85 90 98
Buena 74 83 88 90
Cultivos
Escarda
Cultivos en línea (CL) Pobre 72 81 88 91
Buena 67 78 85 89
CL + CR Pobre 71 80 87 90
Buena 64 75 82 85
Cultivo en contorno (CC) Pobre 70 79 84 88
Buena 65 75 82 86
CC + CR Pobre 69 78 83 87
Buena 64 74 81 85
Cultivo en Contorno y Terraza (CT) Pobre 66 74 80 82
Buena 62 71 78 81
CT + CR Pobre 65 73 79 81
Buena 61 70 77 80
Cultivos
Densos
CL Pobre 65 84 84 88
Buena 63 83 83 87
CL + CR Pobre 64 83 83 86
Buena 60 80 80 84
CC Pobre 63 82 82 85
Buena 61 81 81 84
CC + CR Pobre 62 81 81 84
Buena 60 80 80 83
CT Pobre 61 79 79 82
Buena 59 78 78 81
CT + CR Pobre 60 78 78 81
Buena 58 77 77 80
Esta tabla con los CN para la clase II de la Condición de Escurrimiento, se complementa
con otra que relaciona estos valores con los correspondientes en las Clases I y III. Una vez
determinados los CN, el cómputo del escurrimiento se realiza con las ecuaciones 14 y 15.
2ª Reunión Internacional de Riego – 129
El método que aparece como muy complicado, está incorporado en forma interactiva en
BAHIRES de modo que la selección del grupo de suelo y las condiciones de aplicación se
seleccionan fácilmente como puede observarse en la Figura 5.
Tabla 4.- (Continuación)
Descripción de cobertura de suelos Grupo Hidrológico de
Suelos
Uso de la Tierra Manejo Condición
Hidrológica A B C D
Siembras Densas en
Rotación con
Leguminosas
CL Pobre 66 77 85 89
Buena 58 72 81 85
CC Pobre 64 75 83 85
Buena 55 69 78 83
CT Pobre 63 73 80 83
Buena 54 67 76 80
Pasturas o pastizales para
pastoreo continuo
Pobre 68 79 86 89
Medio 49 69 79 84
Bueno 39 61 74 80
Pastizal continuo sin
pastoreo para corte Bueno 30 58 71 78
Silvo pastoril
Pobre 48 67 77 83
Medio 35 56 70 77
Bueno 30 48 60 73
Intersiembra de pasturas
en montes (frutales)
Pobre 57 73 82 86
Medio 43 65 76 82
Bueno 32 58 72 79
Forestal
Pobre 45 66 77 83
Medio 36 60 73 79
Bueno 30 55 70 77
Las otras opciones ofrecidas por BAHTIRES para el cálculo de la Precipitación Infiltrada
(Pinf) son:
Relación lineal ajustada por el usuario para su región:
(16)
Donde los coeficientes a y b deben ser introducidos por el usuario.
La tercer opción es directamente considerar un % fijo de la precipitación como infiltrada.
Ese % también debe ser ingresado por el usuario.
2.1.2 El riego
2ª Reunión Internacional de Riego – 130
El riego es el segundo de los aportes y puede ser el fundamental en muchas de las
situaciones en busca de alta productividad del agua.
Figura 5.- Pantalla para el ingreso de datos necesarios para el cálculo del escurrimiento por
el método del Número de la Curva
El programa ofrece al usuario varias posibilidades de estrategia de reposición de agua.
a. Aplicación de las láminas de riego necesarias para aumentar el agua almacenada a
su límite máximo.
b. Aplicación de láminas de riego necesarias para aumentar el agua almacenada hasta
un nivel de agua útil, generalmente menor que el máximo, definido por el usuario.
c. Aplicación de láminas de riego para reponer el consumo entre dos fechas definidas
por el usuario.
d. La no aplicación de riego.
Bajo la opción de programación del riego, estas opciones le sirven a BAHIRES para
calcular la lámina de riego que recomienda aplicar. Pero el valor real de la lámina aplicada
deberá ser incorporada por el usuario.
En las otras aplicaciones de BAHIRES, simulará la aplicación de las láminas calculadas
según la opción elegida por el usuario y los días que sean necesarias.
Bajo la opción de programación de riego en tiempo real, BAHIRES al momento de dar una
alarma de riego sugiere la lámina a aplicar en función de la opción asumida por el usuario,
El momento real (en días desde la siembra) y la Lámina neta (Ln) de riego aplicada deben
ser introducida por el usuario.
El valor de la lámina de riego es muy importante para los resultados de la simulación
aunque generalmente no es medido directamente, sino inferido a partir de las láminas de
diseño de equipos presurizados o estimados muy groseramente en caso de riegos de
superficieen base, en el mejor de los casos a una lámina media calculada con la medición o
2ª Reunión Internacional de Riego – 131
estimación del caudal derogada al sector o lote y el tiempo de riego aplicado.
Considerándose la lámina bruta media así calculada como igual a la lámina media neta.
2.4.- El ascenso capilar
Para la modelación del aporte de agua desde una capa freática cercana a la zona radical de
un cultivo se requiere de información de difícil disponibilidad a escala de los cultivos
comerciales bajo riego a cuya producción se aspira a contribuir con BAHIRES. Si bien se
trabaja en este aspecto, la actual versión de BAHIRES no cuantifica este aporte, por lo que
los resultados de su utilización en condiciones de presencia de una capa freática cercana a
la zona radicular deben ser consideradas como una aproximación (sobre estimando la
necesidad de riego) y queda a entera responsabilidad del usuario.
2.5 La Evapotranspiración real
Como se aclaró en el recuadro al inicio de la sección 2, el lugar de la Evapotranspiración
real (ETr) en la ecuación 3 será ocupado por la Evapotranspiración del Cultivoen
condiciones estándar(ETc) o por la Evapotranspiración del Cultivo en condiciones no
estándar (ETa) según sea el nivel del Agua del Suelo (ASi) del día en cuestión respecto al
Agua del Suelo a nivel del AFD (ASFD) de día que actúa como límite entre ambas
Evapotranspiraciones.
De acuerdo a la metodología de FAO, 2008 las expresiones utilizadas por BAHIRES para
el cálculo de ambas Evapotranspiraciones son:
(17)
(18)
Donde: ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia, Kc = Coeficiente único del cultivo y Ks =
Coeficiente de estrés hídrico
Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo) es la tasa de evapotranspiración de un
cultivo hipotético de paso con características específicas que ocurre sin restricciones de
agua (FAO, 2006). La ETo expresa básicamente la influencia (demanda) del ambiente.
Para el cálculo de la ETo, BAHIRES ofrece 3 opciones:
a. Cálculo por la fórmula de Penman-Monteith modificada por FAO (FAO-PM)
b. Cálculo con la fórmula de Hargreaves
c. Cálculo por el método del tanque de evaporación clase A.
La fórmula FAO-PM (Ecuación 19) es la recomendada en la medida que su uso se ha
estandarizado a partir de la propuesta de FAO, 2006.
(19)
donde: ETo = Evapotranspiración de cultivo de referencia en (mm/día); Rn = Radiación Neta en la superficie
del cultivo en (MJ/m2.día); G = Fracción de la energía utilizada en calentar el suelo en (MJ/m
2.dia); T =
Temperatura media diaria a 2m de altura en (ºC); u2 = velocidad del viento a 2 m de altura en (m/s); es =
presión de vapor a saturación en (kPa); ea= presión de vapor actual en (kPa); es-ea = Deficit de vapor de
2ª Reunión Internacional de Riego – 132
saturación en (kPa); D = Pendiente de la curva de saturación en (kPa/ºC) y = constante del psycrómetro en
(kPa/ºC).
BAHIRES calcula la ETo a partir de los datos de Tmin, Tmax, Humedad Relativa, Velocidad
del viento y Heliofanía. La Figura 6 muestra la pantalla de entrada de datos y cálculo de la
ETo por este método.
BAHIRES ofrece también la posibilidad de calcular ETo por el método FAO-PM partiendo
de datos agroclimáticos incompletos (el mínimo set que se debería contar son Tmax y
Tmin). Bajo esta opción se estiman los parámetros faltantes utilizando las relaciones dadas
por FAO, 2006.
La fórmula de Hargreaves, (Ecuación 20) es la fórmula con un mínimo set de datos, Tmax,
Tmin, Latitud de la estación de medida de los datos agrometeorológicos que mejor se ha
comportado en un estudio comparativo de las diferentes expresiones para calcular ETo.
Figura 6.- Pantalla de Ingreso de datos agrometeorológicos para el cálculo de la ETo
(20)
Con la utilización de tanques de evaporación tipo A (FAO, 2006) la fórmula para el cálculo
de la ETo es:
(21)
Donde; Ktanque= Coeficiente de tanque A; Etanque = Evaporación desde el tanque.
En este caso son clave la instalación del tanque siguiendo las normas recomendadas (FAO,
2006), la determinación de Ktanque y un buen manejo del tanque, evitando que el nivel de
agua no baje por debajo de cierto límite y evitando que pájaros y animales abreven en el
mismo.
Para la determinación de Ktanque, FAO, 2006 presenta diferentes tablas en función del tipo
de tanque y tipo de instalación. La Tabla 5, presenta los valores para el Ktanque para dos
situaciones de instalación.
Para el cálculo de la Evapotranspiración del Cultivo en condiciones estandard (ETc),
BAHIRES aplica por el momento el método del Coeficiente único. En la pantalla referida
al cultivo (Figura 7) el usuario debe ingresar el valor del Kc para los períodos medios y
2ª Reunión Internacional de Riego – 133
tardíos, además de otros datos como fecha de siembra, duración en días de las etapas
iniciales, de crecimiento, media y tardía, coeficiente de respuesta e información del
desarrollo radical.
Figura 7.- Pantalla para el ingreso de la información de cultivo
Tabla 5.- Coeficiente de tanque según localización, HR y Viento
Tanque A Instalado en pastos verdes y cortos Instalado en espacio vacío seco
RH media
(%)
Baja
< 40
Media
40 - 70
Alta
>70
Baja
< 40
Media
40 - 70
Alta
>70
Velocidad
del viento
(m/s)
Distancia del pasto
en dirección del
viento
Distancia del seco
en dirección del
viento
Suave
< 2
1 .55 0,65 0,75 1 0,7 0,8 0,85
10 .65 0,75 0,85 10 0,6 0,7 0,8
100 0,7 0,8 0,75 100 0,55 0,65 0,75
1000 0,75 0,85 0,85 1000 0,5 0,6 0,7
Moderado
2 – 5
1 0,5 0,6 0,85 1 0,65 0,75 0,8
10 0,6 0,7 0,65 10 0,55 0,65 0,7
100 0,65 0,75 0,75 100 0,5 2,6 0,65
1000 0,7 0,8 0,8 1000 0,45 0,55 0,6
Fuerte
5-8
1 0,45, 0,5 0,6 1 0,6 0,65 0,7
10 0,55 0,6 0,65 10 0,5 0,55 0,65
100 0,6 0,65 0,7 100 0,45 0,5 0,6
1000 0,65 0,7 0,75 1000 0,4 0,45 0,55
Muy Fuerte
>8
1 0,4 0,45 0,5 1 0,5 0,6 0,65
10 0,45 0,55 0,6 10 0,45 0,5 0,55
100 0,5 0,6 0,65 100 0,4 0,45 0,5
2ª Reunión Internacional de Riego – 134
1000 0,55 0,6 0,65 1000 0,35 0,4 0,45
En el capítulo 6, FAO, 2006 da una tabla de la duración de los períodos inicial, de
desarrollo, medio y tardía de una larga lista de cultivos, y otra tabla con los valores del Kc
para los períodos inicial, medio y tardío. BAHIRES calcula los valores diarios del Kc para
la etapa inicial y la de desarrollo del cultivo.
Para el cálculo del coeficiente de la etapa inicial se han ajustado expresiones matemáticas a
las diferentes curvas que relacionan el valor del Kc de este período con la ETo del día y con
la frecuencia de mojado del perfil. En la opción de programación de riego en tiempo real,
BAHIRES, recorre el define que curva utilizar detectando hacia atrás (máximo 20 días) en
el archivo de lluvia el último evento con lluvias mayores a los 5 mm. Bajo la opción de
simulación de varias campañas agrícolas, BAHIRES recorre para los días de duración del
período inicial la información histórica y calcula la frecuencia media de mojado, definiendo
de este modo que curva utilizar.
Para el cálculo del Kc del período de desarrollo define una recta entre el último valor del
Kc del periodo inicial y el valor del Kc de la fase media ingresado por usuario.
Calcular la Evapotranspiración del Cultivo bajo condiciones No Estándar (stress hídrico)
(ETa) es necesario cuando el Agua del Suelo del día (ASi) es menor que el Agua del Suelo a
nivel del límite del Agua Fácilmente disponible (ASFD).
Para el cálculo del coeficiente de estrés hídrico (Ks), se asume que la Evapotranspiración
del cultivo se reduce en forma lineal a partir que se ha consumido al Agua Fácilmente
Disponible del día, siguiendo el modelo esquematizado en la Figura 3. La reducción y por
consiguiente Ks del día es proporcional a la fracción de agua disponible que resta en el
suelo. Matemáticamente:
(22)
3.- El pronóstico.
La alarma de riego el día que este debe producirse puede tener aplicación práctica cuando
el agricultor tiene posibilidades de manejar completamente su acceso al agua, por ejemplo
cuando riego desde una fuente de agua subterránea ubicada en su propio campo.
Los regantes de los sistemas colectivos, en el mejor de los casos en que el agua se
distribuya a la demanda (no existe prácticamente en el país un sistema de distribución de
este tipo) o por demanda controlada (el agricultor solicita el agua y en tiempo prudencial, le
es concedida). En estos casos, un sistema de apoyo a las decisiones para la programación
del riego en tiempo real debe predecir si se necesitará riego al menos con una anterioridad
similar al tiempo prudencial que tarda la agencia en entregar el agua solicitada por el
agricultor.
2ª Reunión Internacional de Riego – 135
Con esta finalidad BAHIRES predice si se requerirá riego en los próximos 5 días,
ofreciendo para esto diferentes alternativas.
a. Estimar las condiciones de evaporación de los próximos 5 días continuando la
tendencia de los últimos 10 días y considerando que no lloverá dicho período
b. Utilizando datos históricos de la misma estación que estuvieran cargados
c. Utilizando predicciones para los próximos 5 días de los servicios meteorológicos
locales que el usuario debe ingresar conjuntamente con la fecha hasta la cual desea
hacer la simulación.
4.- La intervención del usuario.
Un modelo de simulación no es mas que una simplificación de un fenómeno o sistema
natural que semeja con suficiente exactitud para ser usado en la toma de decisiones
prácticas los la conducta del sistema.
De lo anterior se desprende que las determinaciones de los diferentes componentes del
balance hídrico y en particular sus interacciones son simples aproximaciones. Pero hay dos
factores del balance que por lo general, introducen “ruidos” en el proceso, uno es de difícil
determinación por depender de múltiples factores, la precipitación efectiva, el otro, el riego,
difícilmente se lo mide en condiciones de campo, por ser difícil y engorroso en todos los
sistemas.
Por esta razón, en el caso de la simulación para la programación de riego en tiempo real, se
aconseja de tener las posibilidades, medir el contenido de humedad del suelo luego de
eventos de lluvia o riego importantes y comparar los resultados con los que ofrece
BAHIRES. Ante la posibilidad de que los valores medidos y simulados sean diferentes en
estas circunstancias BAHIRES le permite al usuario introducir el valor medido, para
relanzar la simulación de ese día a partir de ese valor.
5.- Los resultados
El tipo de resultado puede ser seleccionado por el usuario desde la pantalla outputs (Figura
8).
2ª Reunión Internacional de Riego – 136
Figura 8.- Pantalla de Selección de salidas
BAHIRES ofrece los siguientes archivos de salida
a. Estudio de la frecuencia de déficit hídricos por etapas del cultivo. Este tipo de
archivo solo estará disponible en caso de que la opción de trabajo elegida sea la de
simular un número importante de campañas agrícolas. Incluye la serie de déficit
hídricos por etapa fenológica y un análisis de la frecuencia empírica de las series
utilizando la Fórmula de Weibull (f =
en la que m = Numero orden del valor
una vez que la serie ha sido ordenada de mayor a menor y n = número de datos
(número de años en este caso). A partir de estos datos se podría conocer por ejemplo
con que frecuencia se producen déficit hídricos en determinado período y la
dimensión de los mismos.
b. Perfil hídrico de la zona radicular.- En este archivo se presenta, los valores del
coeficiente del cultivo, de la Evapotranspiración del cultivo en condiciones estándar
y no estándar y la variación diaria del Agua del Suelo. También se especifican los
alertas de riego y la lámina de reposición de acuerdo al criterio seleccionado por el
usuario. Esta información puede visualizarse también gráficamente y el gráfico
exportarse para ser usado en informes.
c. Evapotranspiración del cultivo y déficit de evapotranspiración por etapa fenológica
y campaña.
d. Precipitación total, efectiva, infiltrada y percolada por etapa fenológica del cultivo
e. Resumen de riegos y su eficiencia (cuantificación de la PP proveniente del riego).
6.- Comentarios Finales
2ª Reunión Internacional de Riego – 137
Se presenta en este trabajo los fundamentos conceptuales utilizados por BAHIRES para la
simulación del balance hídrico real (en el sentido de utilizar la ETc o ETa según
corresponda) de un suelo cultivado.
El modelo ha sido calibrado y validado para las condiciones del área de riego del Río Dulce
y se encuentra en fase de validación en otras condiciones agroclimáticas y agronómicas.
Estos resultados serán tema de otra publicación y acompañarán al software conjuntamente
con un Manual de Uso cuando se abra la posibilidad de descargarlo desde la página web del
modelo.
7.- Bibliografía
Damiano, F y M.A. Taboada, 2000. Predicción del agua disponible usando funciones de
pedotransferncia en suelos agrícolas de la región pampeana. Revista de la Ciencia
del Suelo. 18 (2) pag 77 a 88.
FAO, 2006, Evapotranspiración del Cultivo.Guia para la determinación de los
requerimientos de agua de los cultivos. Seria Riego y Drenaje, Nº 56. FAO, Roma,
Italia
NRCS, 2004. NationalEngineeringHandbook- Parte 630 – Hidrología.
http://policy.nrcs.usda.gov/h_210_neh. Acceso, 1 de noviembre, 2010.
Pereira, L.S., J.A de Juan Valero; M.R.Picornell Buendía y J.M. Tarjuelo Martín-Benito,
2010. El riego y sustecnologías.
Prieto, D, 1983. Study of the Relative Evapotranspiracion Deficit and Effective
precipitation for potatoes in the dominant soils of the Tacuarembó Soil, Mapping
Unit – Uruguay.Tesis Menor, M.Sc de Hidrología Agrícola, Univ. deWageningen,
Holanda. 83pp.
Prieto, D, 199PRIETO, D AND G. ANGELLA, 1994 "Validación del Modelo BAHIRES para la
programación del riego en algodón en las condiciones de Santiago del Estero. XV Congreso
Nacional del Agua, Junio, 1994, La Plata, Argentina (En prensa).
Rawls, N. J y D.L.Brakensiek, 1982.Estimating soil wáter retention from soils
properties.Jorunal of the Irrigation and Drainage Div. Vol 108, nº Ir 2.
2ª Reunión Internacional de Riego – 138
TRABAJOS
COMPLETOS
2ª Reunión Internacional de Riego – 139
2ª Reunión Internacional de Riego – 140
MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RIEGO POR SUPERFICIE
COMO UNA ALTERNATIVA SUPERADORA PARA EL MANEJO
DEL RIEGO EN FINCA1
Schilardi C.2,3
, Morábito J. A.7,4
y Vallone R.C.7,5
Resumen
El área regadía de la cuenca del río Tunuyán Superior abarca 51.484 ha con derechos de
riego superficial, donde el 94% del área es utilizada con fines agrícolas (DGI, 2004),
regándose el 84,1 % con métodos de riego superficiales (INDEC, 2002). El rendimiento del
riego en el interior de las propiedades agrícolas son bajas o estarían caracterizadas por
circunstancias y prácticas de manejo del riego pobres (Salatino et al, 1992 y Schilardi et al,
2009b). El desempeño del riego por superficie es función del diseño físico de la parcela de
riego, característica de infiltración de los suelos y prácticas de manejo (Raine, 1998). La
gran cantidad de variables e interacciones que involucran al riego por superficie lo hace un
proceso complejo, difícil de predecir o simular cuantitativamente para alcanzar altos niveles
de desempeño. El objetivo general del estudio es determinar indicadores de desempeño
potenciales de manejo del riego superficial y plantear diferentes escenarios de optimización
que permitan identificar estrategias de manejo, ambientalmente sustentables y de bajo
costo, para mejorar el manejo del riego en el interior de las propiedades agrícolas
contribuyendo al mejor aprovechamiento del agua de riego en el área de regadío de la
cuenca del río Tunuyán Superior. Se utilizaron modelos matemáticos basados en las
ecuaciones de continuidad y dinámica del movimiento conocidas como de SAINT
VENANT, mediante los modelos SIRMOD (Walker, 2003) y WINSRFR (USDA, 2009;
Bautista et al 2009a; Bautista et al 2009b). El rendimiento potencial a alcanzar en la zona,
mejorando el manejo del riego en finca sería del 68 % y considerando el balance salino del
suelo, sería del 90 %. Los diferentes escenarios de optimización muestran que mejorando la
práctica de manejo del riego con poca o ninguna inversión en el método de riego, la
eficiencia de aplicación puede incrementarse un 26% para métodos de riego con desagüe al
1 Trabajo presentado a las V Jornadas de actualización en Riego y Fertirriego. Agricultura de regadío y
adaptación al cambio climático: desafío para una producción sostenible de calidad. Mendoza, 11, 12 y 13 de
Agosto de 2010. Facultad de Ciencias Agrarias – U.N.Cuyo. Luján de Cuyo, Mendoza 2Facultad de Ciencias Agrarias-UNCuyo. Almirante Brown (5507), Mendoza–Argentina. e-mail:
[email protected] 3 Departamento General de Irrigación
4 Instituto Nacional del Agua – Centro Regional Andino
5EEA INTA Mendoza
2ª Reunión Internacional de Riego – 141
pie y en un 20% para métodos sin de desagüe. La principal causa del bajo rendimientodel
riego observado a campo para la zona bajo estudio es el excesivo tiempo de aplicación o
corte. Los modelos de simulación utilizados resultaron de utilidad para interpretar los
eventos de riego analizados a campo en cada caso en particular, como así también para el
planteo de escenarios de optimización de los sistemas de riego. El valor agregado
producido en los resultados, se sitúa en el hecho de que, con sólo una mirada sobre los
gráficos obtenidos en los diferentes escenarios de optimización, se puede evaluar la
respuesta del sistema en términos de indicadores de desempeño (Feyen y Zerihum, 1999).
Palabras-clave: riego superficial, modelación matemática, escenarios de optimización,
cuenca Río Tunuyán Superior.
Introducción
El área regadía de la cuenca del río Tunuyán Superior abarca 51.484 ha con derechos de
riego superficial, donde el 94% del área es utilizada con fines agrícolas (DGI, 2004),
regándose el 84,1 % con métodos de riego superficiales (INDEC, 2002). El rendimiento del
riego en el interior de las propiedades agrícolas son bajas (Roscher, 1985) o estarían
caracterizadas por circunstancias y prácticas de manejo del riego pobres (Hsiao at al, 2007),
según trabajos publicados por Salatino et al, 1992 y Schilardi et al, 2009b. El desempeño
del riego por superficie es función del diseño físico de la parcela de riego, característica de
infiltración de los suelos y prácticas de manejo (Raine, 1998).
La gran cantidad de variables e interacciones que involucran al riego por superficie lo hace
un proceso complejo, difícil de predecir o simular cuantitativamente para alcanzar altos
niveles de desempeño. Durante años las únicas ayudas para ingenieros en riego eran tablas
y fórmulas simples que dieron sólo pautas o guías poco precisas (Booher, 1974; Cuenca,
1989; Jensen, 1981; Kay, 1986; James, 1988 mencionados por Jurriëns, 2001). Los
manuales más utilizados durante los años setenta eran aquéllos publicados por el
Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA, 1974, 1983; mencionados por
Jurriëns, 2001). Estos incluían fórmulas y diagramas que fueron aceptables como
estándares de diseño durante varios años. Ello cambió con los adelantos en la programación
por computadoras en los años setenta y el advenimiento de las computadoras personales en
los años ochenta. Para superar limitaciones debidas al empirismo y aproximar un estudio
racional, los modelos matemáticos aplicados al riego por superficie se volvieron más
sofisticados, dando una mayor precisión a los procesos involucrados, aunque se aceptan
diversas simplificaciones, los modelos generalmente se basan en la solución numérica de
las ecuaciones de continuidad y dinámica del movimiento conocidas como de SAINT
VENANT, según teoría de conservación de masa y momentum.
Teoría de la conservación de masa:
0
Z
x
Q
t
A
(1)
Teoría de la conservación del momentum:
2ª Reunión Internacional de Riego – 142
0121 2
2
fo SS
x
yF
x
Q
gA
Q
t
Q
Ag
(2)
Donde:
A: área de la sección transversal del frente de agua (m2)
Q: caudal (m3 s
-1)
t: tiempo (s)
x: distancia desde el inicio de la unidad de riego (m)
τ: tiempo de oportunidad (s)
Z: coeficiente de la ecuación de infiltración de Kostiakov-Lewis (m)
g: aceleración de la gravedad (9,81 m s-2
)
y: tirante de agua (m)
F: número de Fraude
So: pendiente del terreno (m m-1
)
Sf: pendiente debida a la fricción (m m-1
)
Inicialmente los modelos de simulación resuelven las ecuaciones de continuidad y momentum
utilizando el método “Euleriano” en función del “espacio-tiempo”, generando ecuaciones
algebraicas no lineales. Tales ecuaciones pueden resolverse por tres caminos o modelos
matemáticos: 1) Modelo Hidrodinámico, resuelve las ecuaciones (1) y (2) por solución
numérica; 2) Modelo de Inercia-Cero, ignora el primer y segundo término de las ecuación (2)
y finalmente 3) Modelo de Onda Cinemática, su solución se basa en ignorar los tres primeros
términos de la ecuación (2).
Para la simulación del riego por superficie es importante conocer las características del
problema a resolver ya que cada modelo matemático ofrece limitaciones en su resolución. Así
los modelos hidrodinámicos y de inercia-cero ofrecen soluciones para todos los casos del riego
por superficie, mientras el modelo de onda-cinemática se limita a surcos o melgas donde se
cumple: a) la pendiente superficial de terreno es mayor a 0,0001 m m-1
y b) si el agua escurre o
drena libremente al final de la unidad de riego.
Existe una gran cantidad de aplicaciones (software) para el diseño y operación del riego por
superficie, pero muy pocos han sido efectivamente utilizados. Entre los modelos de mayor
difusión y aplicación a nivel mundial podemos citar a: SIRMOD (Walker, 2003) y WinSRFR
(USDA, 2009; Bautista et al 2009a; Bautista et al 2009b). Los modelos y sus aplicaciones han
permitido sistemáticamente mejorar el diseño y la operación de los métodos de riego,
pudiendo ser usados en el manejo del riego en tiempo real (Losada Villasante y Roldan Cañas,
2009).
El objetivo del presente trabajo es estimar el rendimiento del riego potencial que permitan
optimizar el uso del recurso agua, en base a la mejora de la operación de los métodos de
riego y considerando el balance salino de los cultivos regados, proponiendo diferentes
alternativas de optimización que no requieran grandes inversiones y puedan ser adoptadas
2ª Reunión Internacional de Riego – 143
100db
drEAP
opt
M
en la práctica por los agricultores. Finalmente mediante la utilización de los modelos de
simulación del riego por superficie se propone la construcción de escenarios de
optimización que permitan seleccionar la táctica y estrategia del manejo del riego por
superficie según el objetivo productivo y recursos disponibles, transformándose en
herramientas útiles para la planificación de la operación de los métodos de riego por
superficie.
Materiales y métodos
Las bases de la presente investigación se basan en trabajos de campo realizados en 48
propiedades agrícolas localizadas en la cuenca regadía del río Tunuyán Superior, donde se
evaluó el rendimiento del riego según metodologías propuestas por los estándares de ASAE
(American Society of AgriculturalEngineering, 2000) y Walker y Skogerboe (1987) y se
cuantificaron los indicadores de desempeño (eficiencias actuales), que califican los métodos
de riego, utilizando la metodología definida por la ASCE (American Society of Civil
Engineers, Burt et al, 1997); los resultados se mencionan en Schilardi et al, 2009a y Schilardi
et al, 2009b.
El desempeño de riego potencial, indica el grado de aprovechamiento máximo u óptimo que
puede alcanzar el método de riego, se caracteriza según Burt, 1997; Morábito, 2003:
(3)
Donde:
EAPM: eficiencia de aplicación potencial según el manejo del método de riego (%)
db: lámina bruta aplicada en el riego, optimizada.
drop: lámina de riego o reposición óptima a aplicar en el riego.
Para cada una de las propiedades evaluadas se calculó el desempeño del riego potencial según
el manejo del método de riego mediante el modelo matemático SIRMOD, para tal fin sobre el
entorno de cálculo del programa se procedió a la modificación de ciertos parámetros tales
como: caudal unitario, tiempo de aplicación, lámina de reposición, intervalo de riego,
pendiente y longitud de la unidad de riego. En función del proceso de optimización del riego
evaluado para cada valor de EAPM, se obtuvieron sus correspondientes coeficientes de
escurrimiento y percolación: EpM (porcentaje de escurrimiento al pie potencial de manejo) y
PpM (porcentaje de percolación potencial de manejo), cuyos valores tienden a minimizarse y
equilibrarse al máximo posible. Finalmente también para cada caso se obtienen sus
correspondientes coeficientes de uniformidad y almacenaje (EDIM, eficiencia de distribución
potencial de manejo y EALM, eficiencia de almacenaje potencial de manejo).
La eficiencia de aplicación potencial según balance salino del suelo se obtuvo como la
relación entre la lámina media infiltrada y almacenada en la zona radical y lámina media
aplicada en el riego, considerando el requerimiento de lixiviación, el balance salino se evaluó
con la metodología de Van Der Molen (1983). Tal relación representa la eficiencia de
2ª Reunión Internacional de Riego – 144
aplicación máxima que permitiría mantener un adecuado balance salino aceptable en la
rizósfera del cultivo, según los fines productivos, por lo cual:
100
db
PPETcEAPS
(4)
Donde:
EAPS: eficiencia de aplicación potencial según balance salino (%).
db: lámina de riego bruta, altura de agua aplicada al suelo mediante el riego, necesaria para
satisfacer las necesidades netas de los cultivos y la percolación en profundidad de las sales
presentes en el agua y suelo (Van Der Molen 1983).
Finalmente la EAPS para cada propiedad agrícola estudiada es afectada por la EDI, de forma
tal de garantizar el balance salino requerido en toda la unidad de riego evaluada.
Mediante el uso de los modelos matemáticos se procedió a la determinación de escenarios de
riego óptimos para los casos más frecuentes de cada una de las zonas de manejo bajo la zona
de regadío de la cuenca del río Tunuyán Superior. Para tal fin inicialmente se definió para cada
caso mediante el modelo SIRMOD el rango de caudales y tiempos de aplicación razonables
para cada escenario de optimización, posteriormente se procedió a la resolución de los
múltiples escenarios planteados para cada caso mediante el módulo “OperationsAnalisis” del
modelo WINSRFR, finalmente se validan sus resultados nuevamente con el modelo
SIRMOD.
Para cada una de las variables respuestas (EAPM, EAPS), las variables explicativas fueron:
zona de manejo, estación del año, cultivos y métodos de riego. Dentro de cada variable
explicativa se consideran los siguientes factores o categorías: zona de manejo (Norte, Centro
Norte, Centro Sur, Sur); estación del año (primavera, verano y otoño); cultivos (frutícolas y
hortícolas); métodos de riego (con desagüe y sin desagüe). El análisis estadístico ejecutado fue
análisis de la varianza unifactorial y prueba de comparaciones múltiples de Scheffé para un
nivel de significancia del 5%. En caso de falta de normalidad de los datos analizados se
procedió al análisis de los mismos mediante el test de Kruskal-Wallis. Se utilizó el software
STATGRAPHICS Plus 5.1 (StatisticalGraphics Corp., 2000).
2ª Reunión Internacional de Riego – 145
Resultados
La eficiencia de aplicación potencial de manejo para los métodos de riego por superficie en
la cuenca bajo riego de río Tunuyán Superior es del 68 %, manteniéndose elevados niveles
de desempeño en el almacenaje y uniformidad de distribución del agua de riego.
Tabla 1. Media y desviación estándar para EAP y EAPM y sus correspondientes indicadores de
percolación profunda y escurrimiento al pie (expresados en porcentaje), según zona de manejo,
estación, cultivo y método de riego
Variables n EAP EAPM
Pp PpM Ep EpM Media S Media S
Zona de
Manejo
Norte 9 37 a 17 66 a 17 18 8 45 26
Centro Norte 17 44 a 27 71 a 9 29 17 27 12
Centro Sur 12 47 a 26 66 a 6 20 14 33 20
Sur 10 40 a 22 69 a 9 33 20 27 11
Estación
Otoño 17 42 a 24 68 a 12 22 11 36 21
Primavera 17 49 a 25 67 a 6 29 22 23 11
Verano 14 36 a 21 70 a 11 25 12 39 18
Cultivo Hortícola 13 35 a 23 67 a 6 30 20 34 13
Frutícola 35 46 a 24 69 a 11 23 13 30 18
Método de
Riego
Con desagüe 38 39 b 23 65 b 6 23 14 38 20
Sin desagüe 10 60 a 22 80 a 12 40 19 0 0
Río Tunuyán Superior 48 43 24 68 10 25 15 32 17
2ª Reunión Internacional de Riego – 146
Tabla 2.Media y desviación estándar para EAP y EAPM y sus correspondientes indicadores de
almacenaje y uniformidad de distribución (expresados en porcentaje), según zona de manejo,
estación, cultivo y método de riego
Variables n EAP EAPM EDI EDIM EAL EALM
Media S Media S Media S Media S Media S Media S
Zona de
Manejo
Norte 9 37 a 17 66 a 17 95 6 92 5 99 2 99 2
Centro Norte 17 44 a 27 71 a 9 91 10 90 7 99 2 100 0
Centro Sur 12 47 a 26 66 a 6 90 10 90 6 99 2 100 1
Sur 10 40 a 22 69 a 9 90 9 89 8 100 0 100 0
Estación
Otoño 17 42 a 24 68 a 12 92 10 93 5 99 2 100 1
Primavera 17 49 a 25 67 a 6 90 8 86 7 99 2 100 1
Verano 14 36 a 21 70 a 11 93 11 92 4 100 2 100 1
Cultivo Hortícola 13 35 a 23 67 a 6 91 9 87 7 100 0 100 0
Variables n EAP EAPM EDI EDIM EAL EALM
Media S Media S Media S Media S Media S Media S
Cultivo Frutícola 35 46 a 24 69 a 11 92 10 91 6 99 2 100 1
Método
de
Riego
Con desagüe 38 39 b 23 65 b 6 93 8 89 7 100 1 100 1
Sin desagüe 10 60 a 22 80 a 12 85 13 94 6 99 2 100 0
Río Tunuyán Superior 48 43 24 68 10 91 9 90 7 99 2 100 1
La Tabla 3 detalla los valores de eficiencia de aplicación potencial por salinidad (EAPS)
según zona de manejo, correspondientes a los umbrales de 90 y 100% de la producción de
los cultivos.
Tabla 3. Eficiencia de aplicación potencial según balance salino (EAPS - expresada en porcentaje)
por zona de manejo y según CEesf para el área de influencia del río Tunuyán Superior
Zona de Manejo n
EAPS (%)
CEes 90% Maas-Hoffman CEes 100% Maas-Hoffman CEes 100% Nijensohn
Media S Media S Media S
Norte 9 92 a 5,1 92 a 5,1 92 a 5,1
Centro Norte 17 89 a 8,1 88 a 10,0 90 a 6,6
Centro Sur 12 90 a 6,3 89 a 6,2 90 a 6,3
Sur 10 89 a 8,5 88 a 7,7 89 a 8,5
Río Tunuyán Superior 48 90 7,2 89 7,8 90 6,6
2ª Reunión Internacional de Riego – 147
La figura 1 sintetiza en forma gráfica los valores de eficiencias de aplicación actuales y
aquellas factibles a alcanzar en cada zona de manejo del río Tunuyán Superior. Se muestran
también las eficiencias de aplicación factibles a alcanzar cambiando el método de riego.
Figura 1.Eficiencia de aplicación actual (modelada bajo SIRMOD) y eficiencias de aplicación
potenciales en las distintas zona de manejo para el río Tunuyán Superior.
Para cada una de las zonas de manejo se han obtenido escenarios de optimización del riego
por superficie mediante el modelo WinSRFR. Los mismos permiten en función del caudal
de manejo disponible ajustar los tiempos de riego necesarios para maximizar las láminas de
reposición u objetivo en cada evento de riego durante el ciclo agrícola de los cultivos, se
detallan ejemplos obtenidos para la zona norte y sur.
Figura 2.Zona norte, cultivo frutícola, dr = 50 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.3
0
0.3
5
0.4
0
0.4
5
0.5
0
0.5
5
0.6
0
0.6
5
0.7
0
0.7
5
0.8
0
0.8
5
0.9
0
0.9
5
1.0
0
qu (l/s)
Efi
cie
ncia
(%
)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Tap
(m
in)
EAP (%) EDIa (%) Pp (%) Ep (%) Tap (min)
2ª Reunión Internacional de Riego – 148
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 1.15 1.25 1.35
qu (l/s)
Efi
cie
ncia
(%
)
0
100
200
300
400
500
600
Tap
(m
in)
EAP (%) EDIa (%) Pp (%) Ep (%) Tap (min)
Si analizamos la figura 2, considerando que se quiere reponer una lámina de 50 mm en
surcos con desagüe al pie, con una longitud de 150 m, en un suelo cuya infiltración básica
es de 8,69 mm h-1
y con pendiente de riego de 0,0172 mm m-1
, sería posible lograr una EAP
aproximada del 63% utilizando un caudal de 0,35 L.s-1
si se aplica durante un tiempo de
1450 minutos, generando una EDIa de 75%, Pp de 22% y Ep de 15%.
Figura 3. Zona sur, cultivo hortícola, dr =40 mm
Si analizamos la figura 3, considerando que se quiere reponer una lámina de 40 mm en
surcos con desagüe al pie, con una longitud de 250 m, en un suelo cuya infiltración básica
es de 5,49 mm h-1
y con pendiente de riego de 0,0062 mm m-1
, sería posible lograr una EAP
aproximada del 58% utilizando un caudal de 0,90 L.s-1
si se aplica durante un tiempo de
138 minutos, generando una EDIa de 80%, una Pp de 15% y Ep de 27%.
Discusión y conclusiones
El rendimiento del riego en finca para la cuenca del río Tunuyán Superior puede
incrementarse en un 25% mejorando el manejo del método de riego, que implica equilibrar
y disminuir aproximadamente a la mitad los volúmenes escurridos al pie y disminuir un
40% los volúmenes percolados. Valores similares se reportan en bibliografía internacional
(Raine, 1998; Cuesta et al, 2005; Playan et al 2005; Smith et al, 2009). Con sistemas de
riego superficiales tecnificados (riego por pulsos), este valor se incrementaría al 32% y con
sistemas de riego presurizados (goteo, microasperción), llegaríamos a un máximo potencial
del 47%.
Los diferentes escenarios de optimización muestran que mejorando la práctica de manejo
del riego con poca o ninguna inversión en el método de riego, la eficiencia de aplicación
puede incrementarse un 26% para métodos de riego con desagüe al pie y en un 20% para
métodos sin de desagüe. Raine et al (1998) obtienen valores similares para regiones de
2ª Reunión Internacional de Riego – 149
Queensland-Australia, determinando que si los parámetros de manejo son optimizados para
cada evento de riego a lo largo del ciclo de cada cultivo, se simularía un control del riego
en tiempo real, incrementando aún más las eficiencias de aplicación (20 a 30% por encima
de las optimizadas con los valores promedios), sin afectar la calidad de las eficiencias de
almacenaje.
Es importante destacar que al analizar las eficiencias de aplicación potenciales según
balance salino factibles de alcanzar, para distintos niveles productivos según diferentes
autores (Maas y Hoffman, 1977; Nijensohn y Vallone, 2002), las mismas sólo se ven
limitadas por las eficiencias de distribución. Ello muestra la excelente calidad de agua y
salinidad de suelos que garantizarían en la zona bajo estudio el 100% de la productividad
para los cultivos bajo riego.
El principal problema encontrado en la operación de los métodos de riego para la zona bajo
estudio es el excesivo tiempo de aplicación o corte. Para cada zona de manejo los
problemas secundarios en la operación del método de riego son:
a) zona norte: bajos caudales unitarios
b) zona centro norte: deficiente nivelación
c) zona centro sur: excesivos caudales unitarios
d) zona sur: deficiente nivelación.
Se estima que la eficiencia de aplicación potencial real o factible de manejo a campo puede
tomar valores del 55-60%. Los valores potenciales no se logran, ya sea por falencias
propias de la técnica de riego del agricultor o por una inadecuada oportunidad de riego
(falta de coordinación con el sistema de turnados de entrega del agua a los usuarios).
La eficiencia potencial factible de alcanzar cambiando el método de riego a sistemas de
riego presurizados, considerando la situación más pesimista de operación y mantenimiento
del equipo de riego, sería aproximadamente del 85%. La eficiencia de aplicación potencial
considerando el balance salino del suelo es del 90%, próxima a la eficiencia potencial de
los métodos de riego presurizados.
Los modelos de simulación utilizados resultaron de utilidad para optimizar las evaluaciones
de riego realizadas a campo en cada caso en particular, como así también para el planteo de
diferentes escenarios de optimización, que permitirían sistemáticamente mejorar el diseño y
la operación de los métodos de riego, pudiendo ser usados en el manejo del riego en tiempo
real (Losada Villasante y Roldan Cañas, 2009). El valor agregado producido en los
resultados, se sitúa en el hecho de que, con sólo una mirada sobre los gráficos obtenidos en
los diferentes escenarios de optimización, se puede evaluar la respuesta del sistema en
términos de indicadores de desempeño (Feyen, Jan y Zerihum, Dawit, 1999), de forma tal
que permiten seleccionar la táctica y estrategia del manejo del riego por superficie según el
objetivo productivo y recursos disponibles, transformándose en herramientas útiles para la
planificación y gestión de la operación de los métodos de riego por superficie.
Estos resultados nos alientan a esperar cambios cuali-cuantitativos en las prácticas
específicas de manejo del riego, que conduzcan a un desarrollo respetuoso con el medio
ambiente. Los mismos contribuyen a generar un espacio interdisciplinar e interinstitucional
de trabajo, donde se coordinan y articulan acciones entre sectores públicos y privados con
2ª Reunión Internacional de Riego – 150
capacidades complementarias, para investigar, implementar y/o adaptar tecnologías
agrícolas de manejo en los oasis de regadíos de Cuyo (AECID, 2009).
Proyecto financiado por el INTA (Proyecto PE AERN1614), INA, DGI, UNCuyo y
vinculado a la Convocatoria de Ayudas para Programas de Cooperación Interuniversitaria
e Investigación Científica, AECID: C/027998/09.
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2ª Reunión Internacional de Riego – 152
PROGRAMACION DEL RIEGO EN VID PARA VARIEDADES DE
MESA Y PASA CON RIEGO PRESURIZADO
LIOTTA Mario1 y Anibal SARASUA
Resumen
Las zonas áridas como la provincia de San Juan y sus oasis irrigados presentan alta
radiación, temperaturas estivales elevadas y baja humedad relativa, lo que asociado a
escasas precipitaciones, los cultivos que se realizan requieren para su crecimiento y
desarrollo, del riego artificial.
La situación actual es que en riego por superficie la eficiencia de uso del agua es baja
(Castro et al, 1986), con valores que varían entre el 40 al 50 %, en términos generales, lo
cual ocasiona importantes pérdidas por percolación profunda, generación y sostenimiento
de freáticas y disminución de rendimientos y calidad de los productos en amplias zonas.
Las causas principales son desconocimiento de las técnicas y manejo del riego donde no se
tiene en cuenta el tipo de suelo y los requerimientos de los cultivos. Inclusive en sistemas
de riego tecnificados como lo es el riego por goteo, es frecuente observar que las
aplicaciones y la frecuencia se realizan sin un correcto ajuste de las variables mencionadas.
Como una primer etapa y a modo de un objetivo parcial se desarrolló un programa que
permita a los usuarios de riego presurizado (productores, empresas agrícolas y
profesionales del medio), planificar el riego (Láminas y frecuencia), para toda una
temporada completa y en cultivos de vid con destino mesa, pasa u otros destinos en los
valles centrales de la provincia.
El programa denominado SeMER (Software para el manejo eficiente del riego), está
diseñado para facilitar los cálculos de las necesidades de riego y elaborar calendarios para
toda una temporada completa. Utiliza como base parámetros físicos del suelo, información
climática y las características del sistema de riego.
Palabras-clave: Riego por goteo, programación, uva de mesa
Introducción
Las zonas áridas como la provincia de San Juan y sus oasis irrigados presentan alta
radiación, temperaturas estivales elevadas y baja humedad relativa, lo que asociado a
1 INTA. Estación Experimental Agropecuaria San Juan Calle 11 y Vidart- Villa Aberastain. Pocito (5427).
San Juan. Argentina. e-mail: *([email protected])
2ª Reunión Internacional de Riego – 153
escasas precipitaciones, los cultivos que se realizan requieren para su crecimiento y
desarrollo, del riego artificial.
Es entonces, que el riego constituye la base para el sostenimiento de la economía agrícola
en los oasis irrigados, cuyo manejo se realiza a través de redes de distribución de regadío, y
en menor grado con agua subterránea, abasteciendo los principales cultivos que se adaptan
a las condiciones agroclimáticas en cada zona.
La situación actual es que en riego por superficie la eficiencia de uso del agua es baja
(Castro et al, 1984), con valores que varían entre el 40 al 50 %, en términos generales, lo
cual ocasiona importantes pérdidas por percolación profunda, generación y sostenimiento
de freáticas y disminución de rendimientos y calidad de los productos en amplias zonas.
Las causas principales son desconocimiento de las técnicas y manejo del riego donde no se
tiene en cuenta el tipo de suelo y los requerimientos de los cultivos. Inclusive en sistemas
de riego tecnificados como lo es el riego por goteo, es frecuente observar que las
aplicaciones y la frecuencia se realizan sin un correcto ajuste de las variables mencionadas.
La técnica del riego consiste en “la aplicación oportuna y uniforme de agua a un perfil de
suelo para reponer a este, el agua consumida por los cultivos entre dos riegos
consecutivos”. Por lo tanto, en el presente trabajo, se plantea la necesidad de avanzar con
estrategias que tiendan a un uso eficiente del agua, utilizando la información local
disponible y aprovechando los avances en investigación y tecnología.
Como una primer etapa y a modo de un objetivo parcial se desarrolló un programa que
permita a los usuarios de riego presurizado (productores, empresas agrícolas y
profesionales del medio), planificar el riego (Láminas y frecuencia), para toda una
temporada completa y en cultivos de vid con destino mesa, pasa u otros destinos en los
valles centrales de la provincia.
El programa denominado SeMER (Software para el manejo eficiente del riego), está
diseñado para facilitar los cálculos de las necesidades de riego y elaborar calendarios para
toda una temporada completa. Utiliza como base parámetros físicos del suelo, información
climática y las características del sistema de riego.
Materiales y métodos
Información técnica de base
El método de cálculo es de lámina fija–frecuencia variable, que consiste en reponer una
lámina de riego constante (Lámina de reposición) durante todo el ciclo de cultivo con
variación del intervalo de riego. Se basa en la estimación de las necesidades de riego a
partir de información histórica de evapotranspiración de referencia, datos del suelo y del
cultivo. La secuencia de cálculo está representada en el diagrama de la figura 1.
2ª Reunión Internacional de Riego – 154
Figura 1. Esquema de secuencia de cálculos.
Datos del suelo
La capacidad de almacenamiento de un suelo se define como el contenido máximo de agua
que un suelo puede retener y está en función de la textura, la estructura y la porosidad.
Varía según el tipo de suelo y se obtiene a través de la siguiente expresión:
Ld = (CC-PM) * PEA * p * 10
(1)
Donde:
Ld: Lámina disponible (mm)
CC: Capacidad de campo (%)
PM: Punto de marchitéz (%)
DATOS DEL SUELO
- Textura
- Capacidad de campo (CC)
- Punto de marchitez (PM)
- Densidad aparente (PEA)
- Capacidad de almacenaje o Lámina disponible (Ld)
DATOS CLIMATICOS
Evapotranspiración
de referencia (Eto)
Necesidades
netas de riego (NN)
TIEMPO DE RIEGO (TR) - Prec. del sistema
NECESIDADES TOTALES
DE RIEGO (NR) -Eficiencia del
sistema de riego
DATOS DEL CULTIVO
NECESIDADES NETAS
ACUMULADAS DE
RIEGO (NN acum)
LÁMINA DE REPOSICION
(Lrep.
Prof. raices
MOMENTO DE
RIEGO
- Variedad
- Destino
- Fecha brotación
- Marco de plantación
- Area cubierta
-Coef. de localización
- Coef. de cultivo
% agotam.
(pa)
2ª Reunión Internacional de Riego – 155
PEA: Densidad aparente
p:prof. de raíces (m)
La capacidad de campo (CC) es el contenido máximo de humedad que es retenido por el
suelo después del drenaje gravitacional. El Punto de marchitez (PM) corresponde al
momento en que el agua se encuentra fuertemente retenida y las plantas no son capaces de
absorberla a través de las raíces y se marchitan, sin reponerse ante un nuevo agregado de
agua. La densidad aparente (PEA) es la relación entre el peso y el volumen del suelo
incluido los poros y espacios vacíos, en su estado natural.
Conocidas las constantes hídricas del suelo (CC y PM) y la densidad aparente (PEA), ya sea
determinadas mediante curvas de capacidad hídrica, ensayos a campo o a través de tablas,
y la profundidad de raíces, estimada o medida se puede calcular la capacidad de almacenaje
del suelo
Lámina de reposición (Lrep): Se calcula en función de un umbral de agotamiento de la
humedad del suelo. Por ser sistemas de alta frecuencia y no dependientes de turnados, es
posible regar con valores cercanos a Capacidad de campo es decir humedad fácilmente
utilizable por el cultivo. De acuerdo a la experiencia local y para riego presurizado en vid,
el punto óptimo de riego es cuando se ha consumido entre un 10 y un 20 % de la lámina
disponible.
Lrep = Ld x pa
(2)
Donde:
Lrep: Lámina de reposición (mm)
pa: Umbral de agotamiento (%)
Datos del cultivo
Variedades y períodos fenológicos: Las variedades incluidas son las más difundidas para
destino en consumo en fresco y pasa, cuyo propósito puede ser también para vinificar o
mosto en circunstancias de bajo calibre o contingencias climáticas o fitosanitarias que no
permitan derivar el producto al destino propuesto. Las principales características se
presentan en la tabla 1.
2ª Reunión Internacional de Riego – 156
Tabla 1. Principales variedades de mesa y pasa cultivada en los valles centrales San Juan
Variedad Destino principal Ciclo (Días) Época
Arizul Pasa 204 Media
Alfonso Lavallee Consumo en fresco 198 Media
Black Seedless Consumo en fresco 190 Temprana
California Consumo en fresco 198 Muy tardía
Cardinal Consumo en fresco 207 Temprana
Cereza Vinificar / Mosto 200 Temprana
Fiesta Pasa 204 Media
FlameSeedless Consumo en fresco /Pasa 202 Muy temprana
Moscatel Consumo en fresco / Pasa 198 Media
Red Globe Consumo en fresco 204 Tardía
Perlette Consumo en fresco 217 Muy temprana
Sultanina Consumo en fresco /Pasa 217 Temprana
Superior Seedless Consumo en fresco 216 Muy temprana
Victoria Consumo en fresco 190 Temprana
En la figura2 se puede ver las diferentes etapas fenológicas de distintas variedades todos los
casos el fin de ciclo corresponde a la etapa de senescencia y pérdida del follaje que en
general ocurre sobre mediados de abril.
0 50 100 150 200 250
California
Red Globe
Alfonso L.
moscatel
Arizul
Cereza
Sultanina
Superior S.
Perlette
Fiesta
Cardinal
Flame S
Black S.
Victoria
Dìas desde brotaciòn
Brotaciòn-floraciòn floracion-envero envero-cosecha cosecha-fin
2ª Reunión Internacional de Riego – 157
Figura 2. Etapas fenológicas para diferentes variedades de mesa y pasa. DptoSanMartín. Fuente:
Cáceres et al (2008).
Coeficientes de cultivo (Kc): El coeficiente de cultivo kc depende de sus características
anatomo-morfológicas y fisiológicas la especie/variedad, que expresa una capacidad
diferencial para extraer agua del suelo durante el ciclo vegetativo. Los valores de kc fueron
ajustados a las diferentes variedades y destinos, tomando como base la experiencia local de
ensayos realizados con lisímetros en la cv Cereza (Castro et al, 1988) y en Superior
Seedlees (Vita Sermanet al, 2007). Se utilizó además información actualizada de
experiencias en Chile y California en variedades de mesa y pasa. Los valores de Kc
utilizados para los distintos periodos fenológicos fueron los siguientes:
Inicial (Brotación)…………………….…0,25
Crecimiento-floración……………….…..0,70
Floración-envero…………………….…..0,70-0,95
Envero-cosecha…………………….……0,95
Poscosecha…………………….…….…..0,95-0,40
Fin de ciclo (mediados de abril)…….…..0,35
Los valores intermedios entre los diferentes periodos fueron ajustados gráficamente en
función de variedad y destino y para diferentes etapas fenológicas a partir de la fecha de
brotación.
Coeficiente de localización (kl): Este parámetro se relacionada con la canopia expuesta del
cultivo en relación al marco de plantación y se utiliza en la etapa de crecimiento y
desarrollo del cultivo. La vid, conducida en parral y con óptimas condiciones de manejo,
alcanza una cobertura próxima al 100 % a partir de la cuarta temporada. De manera que a
partir de implantación y hasta el tercer año de desarrollo, las necesidades de riego deben
afectarse a un coeficiente de localización. La forma práctica es relacionarlo con el área
cubierta media en el ciclo de cultivo (Ds) en función de la distancia entre hileras (Dh).
A = (Ds / Dh) * 100
(3)
Donde:
A: Área cubierta por el cultivo en porcentaje.
Ds: Distancia cubierta a ambos costados de la hilera (m)
Dh: Distancia entre hileras (m)
En función de A se calcula Kl a través de las fórmulas propuestas por los siguientes autores.
- Kl = 1,34 x A (Alijburyet al)
(4)
- Kl = 0,1 + A(Decroix)
2ª Reunión Internacional de Riego – 158
(5)
- Kl = A +0,5 (1 – A) (Hoareet al)
(6)
- Kl = A + 0,15 (1-A)(Keller)
(7)
En el cálculo se desestiman los valores extremos (Maximo-mínimo) y se promedian los
valores intermedios. Kl aumenta con el desarrollo del cultivo, es decir que para la entrada
en producción del cultivo (4to
año), Kl = 1, no incidiendo en los cálculos de las necesidades
de riego.
Necesidades de riego
Necesidades netas (NN): Las necesidades netas de riego, se calculan mediante la siguiente
relación propuesta por FAO y diversos autores.
NN = Eto * Kc * Kl * Kmay
(8)
Donde:
NN: Necesidades netas de riego en mm/día
Eto: Evapotranspiración de referencia
Kc: Coeficiente de cultivo
Kl: Coeficiente de localización (se obtiene a partir del área cubierta (A)
Kmay: Coeficiente de mayoración
Evapotranspiración de referencia (Eto): La evapotranspiración potencial también
denominada evapotranspiración de referencia (Eto), se define como una superficie cubierta
con una gramínea verde de 8 a15 cm de altura, uniforme y de activo crecimiento que cubre
todo el suelo y se encuentra bien abastecida de agua (Capacidad de campo).
Para el cálculo de Eto se utilizaron bases de datos de evaporímetros de cubeta de seis
estaciones meteorológicas del valle del Tulum y de Ullúm-Zonda. Los años considerados
varían según estación, entre 17 y 40 años. El detalle de cada estación se presenta en la tabla
2.
2ª Reunión Internacional de Riego – 159
Tabla 2. Detalle de las estaciones meteorológicas con información climática histórica
Estación Ubicación Coordenadas Altitud
Registros Lat. Long. m.s.n.m
Pocito INTA – EEA San Juan 31º 37´ S 68º 32‟´W 618 1969 – 2008 (40 años)
San Martín INTA – Campo Anexo
San Martin 31º 32´ S 68º 25´´W 591 1974 – 2008 (35 años)
Sarmiento Escuela Agrotecnica
Sarmiento 32º 00´S 68º 25´W 548 1984 – 2008 (25 años)
Las
Casuarinas
Escuela Agroindustrial
25 de Mayo 31º 49´S 68º 19´´W 560 1990 – 2008 (19 años)
Albardón Finca Expofrut.
Albardón 31º 24´ S 68º 39´ W 616
1992 – 2008 (17 años)
Ullúm El Chilote 31º 24´ S 68º 41´ W 805 1968 -1994 (27 años)
La estimación de Eto en función de la evaporación de tanque se basa en la siguiente
relación:
Eto = Epan * kp
(9)
Donde:
Eto: Evapotranspiración del cultivo de referencia (mm)
Epan: Evaporación tanque (mm)
Kp: Coeficiente del tanque
Para contar con coeficientes kp locales el servicio de Agrometeorología del INTA San Juan,
determinó los coeficientes mensuales en los evaporímetros en las seis estaciones. Para
Pocito, proviene de ensayos realizados en el INTA San Juan con el método del lisímetro de
drenaje durante un periodo de 10 años (1982-1992). El cultivo de referencia utilizado fue
festuca (festucaarundinacea). El kp fue obtenido mediante la relación Kp=Eto/Epan. Para
el resto de las estaciones se utilizó el procedimiento de la FAO (Nº 33) que consiste en
determinar el coeficiente en función de la velocidad media del viento, humedad relativa
media y la distancia al cultivo más cercano en la dirección del viento dominante.
Los valores de evaporación fueron afectados por el kp de tanque obteniendo un valor medio
diario para cada mes, a excepción de Ullum que corresponde a valores medios mensuales.
Un resumen de las seis estaciones se presenta en la Tabla 3.
2ª Reunión Internacional de Riego – 160
Tabla 3. Valles centrales (San Juan). Valores mensuales y anuales de Eto (mm)
Estación E F M A M J J A S O N D Total
Pocito 230 193 156 103 73 48 48 75 115 177 213 253 1683
San Martín 224 178 162 105 73 49 59 86 128 167 199 228 1659
Albardón 205 170 134 91 59 47 58 87 122 170 191 222 1556
Sarmiento 189 150 123 79 54 39 46 67 98 143 170 196 1355
Casuarinas 167 136 111 69 47 35 39 65 92 134 149 174 1220
Ullum 182 158 143 105 86 91 78 91 107 148 160 182 1530
Coeficiente de mayoración (Kmay): Como Eto proviene de series históricas, la probabilidad
de que se presenten valores por encima de la media es de un 50 %. Del análisis de los datos
en las estaciones se determinó que incrementando un 15 % por encima de la media, a través
de un coeficiente de seguridad kmay=1,15, se asegura con un 85 % de probabilidad que se
compensen valores diarios puntuales de ocurrencia de ETo en tiempo real, por encima de
las media.
Necesidades reales de riego (NB): Obtenidas las necesidades netas de riego, el paso
siguiente es calcular las necesidades reales de riego en función de los requerimientos de
lixiviación, la eficiencia de riego y el coeficiente de uniformidad. El cálculo se realiza
mediante la siguiente expresión:
NB = NN / (1-K) * CU
(10)
Donde:
NB: Necesidades reales de riego (mm)
NN: necesidades netas de riego (mm)
CU: Coeficiente de uniformidad del sistema de riego
K: Coeficiente que se obtiene de comparar el requerimiento de lixiviación (LR) y la
eficiencia de riego (EAP)
K = 1 – EAP
(11)
En riego localizado (goteo) la eficiencia de aplicación varía entre un 90 y un 95 %.
Para el requerimiento de lixiviación se utiliza la ecuación citada por Allen (1997).
K = LR = CEi / (6 CEmin-2 CEi)
(12)
2ª Reunión Internacional de Riego – 161
Donde:
CEi: Conductividad eléctrica del agua de riego en µS cm-1.
CEmin: Conductividad Eléctrica del extracto de saturación para una productividad del
100%.
En función del cálculo de ambas expresiones y su comparación, se elige el valor mayor.
Coeficiente de uniformidad (CU): El coeficiente de uniformidad evalúa la distribución de la
humedad en un sistema de riego y se obtiene a través de la siguiente expresión:
CU = (q25 / qm) * 100
(13)
Donde: qm es el caudal medio de un sector de riego y q25 es el caudal medio del 25 % de
los emisores que erogan el caudal más bajo. Este coeficiente es importante determinarlo al
menos una vez por temporada. Valores por encima del 90 % indican un adecuado
funcionamiento del caudal de los emisores y distribución de la humedad al suelo. Por
debajo es necesario establecer las causas que disminuyen la uniformidad.
Cálculo del tiempo de riego
El tiempo de riego en un sistema presurizado está dado por:
TR = Ps / NB
(14)
Donde:
Ps: Precipitación del sistema en mm/h).
NB: Necesidades reales en mm.
La precipitación del sistema se calcula:
Ps = Qe / (Dh x e)
(15)
Donde:
Qe es el caudal del emisor en l/h, Dh es la distancia entre hileras y e el espaciamiento entre
emisores. En el caso de una lateral de riego adicional se debe multiplicar por 2.
Resultados
Confección y funcionamiento del programa
El programa de riego esta desarrollado con Visual Basic 6.0 para Windows. Tiene
incorporada una base de datos de Evapotranspiración de referencia (Eto) histórica de las
seis estaciones meteorológicas mencionadas y los valores de coeficientes de cultivo para
cada variedad y para las etapas fenológicas respectivas
En la pantalla de ingreso de datos, (figura 3), el usuario introduce la información requerida
2ª Reunión Internacional de Riego – 162
(Datos del cultivo, del suelo y del sistema de riego).
Figura 3. Pantalla de ingreso de datos
Celdas a la izquierda
En “Propiedad/Cuartel”, información general (Nombre de la propiedad, cuartel, variedad,
operación de riego, etc.
En “Estación” se selecciona la estación meteorológica más cercana a la propiedad
e.g.Pocito.
En “Variedad” se selecciona variedad y destino.
Para “Fecha de brotación” se ingresa la fecha probable observada o estimada (dd/mm/aaaa).
El programa ordena los valores de Eto y Kc en función de la variedad y del lugar para todo
el ciclo del cultivo a partir de la fecha ingresada.
En las celdas de CE se coloca el valor del agua de riego y del extracto de saturación (µS
cm-1
).
En las celdas subsiguientes se introduce la información de los parámetros físicos del suelo
determinados o estimados (CC, PM y PEA), el umbral de agotamiento (pa) y la
profundidad radicular en m. El programa calcula la Capacidad de almacenamiento del suelo
SeMER1.0
2ª Reunión Internacional de Riego – 163
(Ld) y la Lámina de reposición (Lrep).
Celdas a la derecha
Se ingresa la distancia entre hileras (Dh) y la distancia cubierta por la canopia (Ds). El
programa calcula el coeficiente de localización (Kl).
En las celdas subsiguientes se introduce la información relativa al sistema de riego: caudal
del emisor (Qe), espaciamiento entre emisores, Coeficiente de uniformidad (CU) y
Eficiencia de aplicación (EAP). El programa calcula el área asignada al emisor y la
precipitación del sistema (Ps).
Una vez ingresados y verificados los datos, el botón “Calcular” ejecuta el cálculo
correspondiente. Tiene además la opción de “grabar” la información de cada cultivo en la
base de datos. El botón “Imprimir” permite visualizar la pantalla de salida.
La pantalla de salida (Fig.4), muestra los principales datos ingresados, la lámina y tiempo a
aplicar para el riego de prebrotación (humedecimiento del perfil del suelo hasta la
profundidad radicular considerada) y los riegos a aplicar durante todo el ciclo de cultivo.
Independientemente de la variedad y fecha de brotación siempre elabora el calendario de
riego hasta el 15 de abril.
Figura 4. Pantalla de salida con detalle de láminas y tiempos de riego para el ciclo de cultivo
2ª Reunión Internacional de Riego – 164
Conclusiones y comentarios
El programa es una herramienta útil que permitirá a los usuarios de los valles centrales zona
planificar el riego (Láminas y frecuencia), para toda una temporada completa para cultivo
de vid (mesa, pasa u otros destinos).
Presenta además la posibilidad de desarrollarlo a versiones superiores con mayor
flexibilidad a otras aplicaciones .y opciones. Por ejemplo que el usuario pueda introducir
otros cultivos, sus propios coeficientes culturales, información de otras estaciones
meteorológicas como así también datos de Eto calculados por Penman-Monteih u otros
métodos.
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Willians L., Ayards J. E. 2005. “Grapevine water use and crop coefficient are lineal
functions of the shaded area measured beneath the Canopo.Agric. For. Meteor. 132:201-
211.
2ª Reunión Internacional de Riego – 166
RESÚMENES
EXTENDIDOS
2ª Reunión Internacional de Riego – 167
2ª Reunión Internacional de Riego – 168
RIEGO POR SURCOS EN CULTIVOS INTENSIVOS UTILIZANDO
AGUA DE DRENAJE
Sánchez R.M.1, L.G. Dunel Guerra
2
Introducción
El área del Valle Bonaerense del río Colorado cubre una superficie total de unas 500.000
ha, regando anualmente un padrón rotativo de alrededor de 140.000 ha, mediante una red
de canales y drenajes a cielo abierto que permite mantener un sistema lixiviante equilibrado
con derrame por pendiente natural en el Oceáno Atlántico. El caudal anual derivado por las
tomas supera los 2000 Hm3/año, constatándose un caudal de drenaje cercano a los 600
Hm3/año con conductividades eléctricas que superan los 3 dS/m. Por tratarse de una región
semiárida con precipitaciones estacionadas en el ciclo del cultivo, se lleva adelante la
experiencia sobre suelos arenosos evaluando los parámetros físico-químicos del suelo.
Palabras-clave: riego, drenaje, salinidad
Material y métodos
Estas experiencias que comenzaron en la anterior campaña, se conducen sobre suelos
Haplustoléntico modificados de textura arenosa de alta infiltración. La aplicación del agua
se realizó en el ciclo 2009/10 por gravedad en surcos con sifones de 2,54 cm de diámetro.
El agua de drenaje se incorporó a los canales por elevación por bombeo desde una
profundidad de 6m, nivel de la rasante del pelo de agua en el dren. Los tratamientos fueron
un testigo y dos niveles de aplicación de agua y las parcelas se distribuyeron al azar
marcando con estacas el límite de diez surcos, tomando muestras compuestas a tres niveles.
Testigo: Utilizando agua de riego del canal de riego.
T1: Riego con agua de drenaje y frecuencia de riego condicionada a la demanda.
T2: Riego con agua de drenaje y frecuencia de riego alternada desde Noviembre.
En la presente campaña 2010/11, los tratamientos fueron simplificados a los siguientes:
Testigo: Utilizando agua del canal.
T1: Riego con agua de drenaje.
La metodología utilizada para el análisis de suelos y aguas es la descripta por el USDA en
el SalinityLaboratory. En todos los tratamientos, el perfil fue evaluado mensualmente hasta
1INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142) Hilario Ascasubi, Bs. As.-Universidad Nacional del Sur,
Dpto. de Agronomia. San Andrés s/n (8000) Bahía Blanca, Bs.As. [email protected] 2INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142).Hilario Ascasubi. [email protected]
2ª Reunión Internacional de Riego – 169
Octubre 2009 y quincenalmente a partir de Noviembre, debido a la intensificación de los
riegos y la evapotranspiración, siempre en tres profundidades: superficial, 20-40 cm y 40-
60cm. La evapotranspiración del cultivo (Etc) se calculó por el método de Penman .El
coeficiente de crecimiento del cultivo (Kc) y el resto de los registros a partir de los datos
provenientes de la estación agrometeorológica INTA Ascasubi. El cálculo del derrame de
los sifones de riego y la consecuente lámina aplicada se realizó utilizando la fórmula de
Torricelli.
hgSKQ ..2..
(1)
Donde: Q l/seg=caudal; K= coeficiente de rozamiento; S (m2)=sección; g (m/seg
2)
aceleración de la gravedad; h(m)=altura hidráulica
Resultados
El cálculo de la demanda hídrica (Etc) se realizó a partir de 204 días de ciclo (Tabla 1).
Tabla 1. Cálculo de la demanda Etc (mm/mes) y lámina aplicada (mm)
Días Etc (mm/ciclo) Pp (mm/ciclo) Riegos
(num/ciclo)
Lam Total (mm)
204 659.5 190 17-21 2425.5
El agua de riego y drenaje utilizada presentó la siguiente composición química y
distribución ponderada de cationes y aniones (Tabla2).
Tabla 2. Variabilidad de la composición del agua de riego desde el 15/09/2009 al 30/01/2010
CE
(dS/m) pH RAS PSI
Ca++
+Mg++
(meq/l)
Na+
(meq/l
)
HCO3-
(meq/l
)
Cl-
(meq/l
)
SO4=
(meq/l
)
Agua
dren
2,00
3,58
7,9
8,8
2,5
9,0
2,3
10,6
9,9
21,9
8,2
28,0
2,0
4,5
6,8
12,8
10,7
23,7
Agua
Canal
0,92
1,09
7,7
8,6
0,9
5,1
0,2
1,6
6,1
9,2
1,5
9,2
1,0
2,5
3,0
4,8
3,1
6,0
2ª Reunión Internacional de Riego – 170
Discusión
Se observó que la CE creció en la solución del suelo sustancialmente en el estrato
superficial pasando de 3,5 dS/m a 12 dS/m. hacia mediados del mes de Noviembre para
luego descender en el mes de Enero a valores de 7 dS/m. En relación a la RAS (Relación de
Adsorción de Sodio) las tendencias fueron similares, partiendo con niveles de 3 a 8
unidades y alcanzando 20 unidades en el muestreo de finales de Enero, para finalmente
luego descender a 12. Igualmente que la CE, el RAS manifestó sus máximas variaciones en
el estrato superficial y menores en los estratos de 20-40cm, y 40-60 cm. Se estima que para
ambas situaciones las precipitaciones son responsables de tales variaciones.
Conclusiones
-Por tratarse de resultados preliminares no se puede afirmar que la factibilidad de esta
práctica mantenga los parámetros del suelo estudiados en niveles internacionalmente
aceptables en función del tiempo.
-El incremento de la CE y RAS en el suelo y la posterior declinación podría deberse a la
precipitación y posterior lixiviación ocurrida hacia el final del ciclo.
-En el suelo se observó una importante variación en la CE y RAS, en el estrato superficial
no así en los profundos del perfil (20-40 y 40-60 cm), no impidiendo esto la evolución del
cultivo.
-En virtud del alto volumen de agua utilizado en el riego por gravedad es necesario en el
futuro una observación pormenorizada de la sustentabilidad del perfil de suelo.
INTENSIVE CROP FURROW IRRIGATED USING DRAINAGE WATER
Sánchez R.M.1, L.G. Dunel Guerra
2
Summary
The main objective of this experience was to evaluate the behaviorof sandy soils furrow
irrigated with drainage water of 3 dS/m of EC (Electrical Conductivity). The crop was
onion (allium cepa) and the amount of irrigations near 20. The soil physical and chemical
parameters evaluated were: pH, EC (dS/m), SAR (sodium adsorption relationship), cations
and anions (meq/lt), infiltration and compaction. Experiment statistical design consisted of
two treatments: continuated and alternative irrigation with drainage water and a control
1INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142) Hilario Ascasubi, Bs. As.-Universidad Nacional del Sur,
Dpto. de Agronomia. San Andrés s/n (8000) Bahía Blanca, Bs.As. [email protected] 2INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142).Hilario Ascasubi. [email protected]
2ª Reunión Internacional de Riego – 171
irrigated with channel water. Main variations were obtained at the soil surface from 3,5 and
5 dS/m to 12,7 and 14,3 dS/m. Similar tendency was observed for SAR, while the control
treatment changed its EC from 0,9 to 2,74 dS/m. The results showed that EC and SAR
reached similar values that initially. At the present time, the experience is going to be
repeted.
Key-words: irrigation, drainage, salinity.
2ª Reunión Internacional de Riego – 172
EVALUACION DE LAS APLICACIONES DE AGUA DE RIEGO POR
GRAVEDAD EN EL SUR DE BUENOS AIRES
Ramón Mauricio Sánchez1
Introducción
El riego por gravedad en la Argentina continúa siendo el método de aplicación de agua más
importante en la actualidad. La superficie estimada es de unas 1.500.000 has., siendo
diversos los cultivos en los que se lo utiliza. En los últimos años los métodos de riego
presurizados han adquirido mayor relevancia por presentar indiscutibles ventajas, aunque
sin alcanzar aún la importancia del área que posee la aplicación por gravedad.
En general es desconocida la cantidad de agua por unidad de superficie aplicada en los
cultivos y la producción del evento riego obedece mayormente a la percepción subjetiva de
la necesidades hídricas en volumen y oportunidad que indique el operador.
El objetivo de este trabajo fue evaluar los volúmenes aplicados por unidad de superficie
cultivada prioritariamente en el cultivo intensivo, principalmente cebolla (allium cepa), por
ser el de mayor demanda en frecuencia y número de riegos, en los sistemas de surco y
platabanda.
Palabras clave: riego, surco, platabanda.
Material y métodos
El relevamiento se llevó a cabo en lotes de productores regantes en el cultivo estudiado en
el Valle Bonaerense del río Colorado, consistiendo en la constatación de la cantidad de
agua aplicada por surco o platabanda según corresponda. Los datos necesarios para una
completa evaluación fueron los siguientes: Identificación de la localidad, posicionamiento
satelital del establecimiento, descripción somera del perfil regado, material y diámetro del
sifón (m), tiempo de riego (seg), distancia entre surcos (m), largo del surco (m), textura,
pendiente (%), carga hidráulica del sifón ).( mh , caudal del surco, volumen (m3/ha).
1INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142) Hilario Ascasubi, Bs. As.-Universidad Nacional del Sur,
Dpto. de Agronomía. San Andrés s/n (8000) Bahía Blanca, Bs. As. E-mail: [email protected]
2ª Reunión Internacional de Riego – 173
Resultados
Los resultados obtenidos en las evaluaciones de gasto de sifones en cada uno de los casos
se observan en la Tabla Nº1.
Tabla Nº1. Cálculo del gasto por sifón para caudales aplicados en diferentes condiciones de
entorno
Lote/
Met. Fecha
Diam
(m)
Tiempo
(seg)
Dist.
e/sur
(m)
Largo
surco
(m)
Text. Pen.
%
h
(m)
Q
lt/seg
Vol.
m3/ha.
1 Sur. 27/12/06 0,020 32.400 0,70 200 Fr-Are 0,11 0,120 0,289 668,8
2 Surco 4/1/07 0,020 28.800 0,70 120 Fr-Are 0,12 0,150 0,322 1105
3(1) Plata 8/1/07 0,025 21.600 1,70 135 Aren, 0,00 0,160 0,432 406,5
4 Surco 10/1/07 0,030 12.600 0,70 250 Fr-Arc 0,13 0,180 0,92 663,0
5 Surco 22/1/07 0,025 10.700 0,75 240 Fr-Lim 0,15 0,044 0,62(2) 368,22
6 Plata 3/1/07 0,022 26.400 1,60 98 Are-Fr 0,17 0,210 0,232 382,75
7 Surco 3/1/07 0,022 25.800 0,80 98 Are-Fr 0,17 0,265 0,290 935,25
(1) Platabanda.
(2)Caudal producido por dos sifones simultáneamente.
El test de Tuckey (HDS) aplicado con p: 0,05 confirmó que las medias de ambas
aplicaciones resultaron significativamente diferentes.
Discusión
De acuerdo a los resultados, se constató que es posible ampliar la superficie de riego, hasta
casi el doble, utilizando la platabanda con respecto al surco. Asimismo, se verifica en esta
un mayor tiempo de avance, probablemente debido a un superior volumen de suelo a
humectar al mismo tiempo que muestra una humectación estable en los bordes y en centro
del tablar, aún en texturas arenosas. Por otra parte una vez más queda demostrado la
eficacia de aplicación del agua de riego mediante sifones de p.v.c., debido a su constancia
en el aporte de caudal Q (lt/s.), dado que los cambios en la rasante del pelo de agua en el
canal ( h ) afectan el resultado por la raíz cuadrada y no son tan importantes como lo son
los cambios de sección los cuales multiplican en forma directa. Para este caso particular
aunque los surcos poseen longitudes diferentes, los volúmenes aportados están calculados
por ha, registrándose una salinidad creciente con el consiguiente incremento de caudal.
También y tal como es esperable en las texturas más finas regadas por surco, franco-
arcilloso y franco limoso la infiltración disminuye sustancialmente.
2ª Reunión Internacional de Riego – 174
Conclusiones
El riego por gravedad en platabanda consumió un 54,51 % menos agua que el riego
por surco.
Diferencias altamente significativas al 1% ocurrieron en la aplicación para
diferentes condiciones de tipo de suelo, pendiente y longitudes de surco.
La utilización de platabanda o tablares es factible para regar cultivos que
tradicionalmente se han regado por surcos.
Independientemente del grupo textural ensayado, el frente húmedo alcanzó
subsuperficialmente el centro la platabanda.
2ª Reunión Internacional de Riego – 175
ASSESSMENT OF THE PERFOMANCE OF BORDER–FURROW STRIP AND
FURROW IRRIGATION
Ramón Mauricio Sánchez1
Summary
Most important irrigated area in Argentina use surface irrigation system. Only in some
cases farmers know how much irrigation water they are applying, particulary in intensive
crops like onion (allium cepa). The main objetive of the present work was to determine the
amount of water used by furrow irrigation and border-furrow strip system of 1,6 m wide.
The data was collected from farmers fields comparing both methods and the results show
that border-furrow used 54% less irrrigation water, besides significant differences happened
for different soil conditions, lenghts of furrow and slopes. The results also show that is
possible to duplicate irrigated area using border–furrow system and that soil moisture
reached the central part of the strip even in sandy soils.
Key-words: furrow irrigation, border-furrow irrigation, comparation
Asesoramiento a Regantes en Argentina
Daniel Prieto2, E. Martellotto3, G. Angella4, A. Salinas5
1.- Introducción
1INTA Hilario Ascasubi. Ruta 3 Km. 794 (8142) Hilario Ascasubi, Bs. As.-Universidad Nacional del Sur,
Dpto. de Agronomía. San Andrés s/n (8000) Bahía Blanca, Bs. As. E-mail: [email protected] 2 Dr. Ing. Agr. INTA-EEA Santiago del Estero, [email protected] autor de contacto.
3 Ing. Agr. (MSc); INTA-EEA Manfredi. [email protected]
4 Ing. Agr (MSc); INTA-EEA Santiago del Estero; [email protected]
5 Ing. Agr (MSC); INTA-EEA Manfredi; [email protected]
2ª Reunión Internacional de Riego – 176
En Argentina la superficie irrigada se mantuvo durante muchos años alrededor del
1.500.000 ha constituyendo en el año 2002 (INDEC, 2002) el 4% del total de la superficie
cultivada. Estimaciones más recientes (PROSAP, INTA, 2010) sitúan la superficie bajo
riego alrededor de los 2.000.000 ha, lo que significaría un crecimiento de orden del 2% en
los últimos 8 años.
Este crecimiento estimado se produce en buena parte en la región sub-húmeda y húmeda
del país, y en aquellas con incentivos impositivos para la implementación de proyectos
productivos. Ambas situaciones tienen como características diferencial en relación a las
áreas tradicionales la utilización de equipos presurizados, aspersión autopropulsada en el
área de riego suplementario; goteo y microaspersión en las regiones áridas.
En las áreas tradicionales en las áreas tradicionales, la introducción de tecnología de riego
está muy por debajo de la que se produjo en las “nuevas áreas”, aunque en algunas de ellas
hubo cambio hacia producción de mayor valor y calidad. Las razones de la baja adopción
de tecnologías en estas áreas son diversas y han sido bien analizadas por Miranda, ….,
La agricultura de riego, enfrenta como toda la agricultura, el desafío de producir una
cantidad creciente de alimentos, pero al mismo tiempo tiene otros desafíos que le son
particulares, como una urgente necesidad de aumentar su eficiencia y productividad para
mejorar su capacidad de competencia con otros usos, seguir contribuyendo al desarrollo de
áreas con serias limitaciones agro-climáticas.
Lograr estos desafíos requiere en las áreas irrigadas tradicionales superar limitaciones que
no son solo tecnológicas, sino también sociales, culturales, e institucionales, demandando
entonces un enfoque holístico de los problemas y una compromiso y participación de todos
los actores. En las nuevas áreas se requiere aprovechar la experiencia de aquellas para no
repetir errores que de alguna manera le quiten capacidad productiva y dinamismo para
aprovechar los cambios coyunturales y garantizar el repago de las inversiones.
El INTA se ha propuesto desde siempre, pero en particular a partir de su reorganización
programática en el año 2006, un enfoque global de la problemática de la agricultura
irrigada, promoviendo un fortalecimiento de sus actividades de investigación y extensión-
desarrollo.
El presente trabajo describe, la problemática específica de las tecnologías disponibles y
aplicadas para decidir cuándo y cuánto regar. Es su objetivo y el de la organización de la
2nda Reunión Internacional de Riego dedicada a este tema, marcar un punto de partida
hacia el desarrollo y/o transferencia de este tipo de tecnologías. Entendemos que existe una
brecha importante entre el conocimiento disponible y las tecnologías adoptadas por los
agricultores regantes, y nos preguntamos cuales son las razones para esto y cuales las
acciones que se deberían emprenderse desde el sector público y privado para mejorar este
aspecto crucial en muchos sistemas productivos bajo riego para aumentar la productividad
del agua. Somos consientes que su importancia relativa varía de un sistema a otro, de una
2ª Reunión Internacional de Riego – 177
región a otra, de un cultivo a otro, pero lo abordamos como parte de la estrategia general de
intervención del INTA,
2.- Los desafíos de la agricultura irrigada
Los grandes desafíos que enfrenta la agricultura irrigada argentina no solo para mantener
un crecimiento sostenido, sino también para mejorar su competitividad con otros usos,
aumentar su sustentabilidad, y aumentar su productividad, aprovechar las oportunidades
crecientes que ofrecerá seguramente el mercado de alimentos y el aumento de la demanda
en calidad así como continuar y fortalecer su rol como instrumento de colonización y
desarrollo de varias áreas áridas del país son (Prieto, et al. 2010):
Completar el inventario de los recursos hídricos en particular el subterráneo
Modernizar de los marcos legales en sintonía con políticas de desarrollo
Desarrollar políticas de promoción del riego
Aprovechar las grandes fuentes superficiales de agua como río Paraná, etc.
Organizar el aprovechamiento de las aguas subterráneas.
Modernizar la gestión de los sistemas colectivos de riego
Fortalecer las Agencias gubernamentales y Asociaciones de Regantes
Diversificar los cultivos irrigados con mayor participación de los intensivos
Tecnificar los sistemas de aplicación mejorando la eficiencia de aplicación
Mejorar la integración del riego a las prácticas agronómicas de manejo de los
cultivos
Desarrollar sistemas de programación del riego en tiempo real
Implementar sistemas de utilización de aguas residuales
Desarrollar programas de extensión en riego
Para enfrentar estos desafíos, es necesario reconocer y superar un número importante de
vacios de información (Tabla 1) y actuar sobre muchos de ellos simultáneamente por su
interacción. Por esto, el INTA a través de muchas de sus actividades está generando y
transfiriendo las tecnologías, capacitando actores y contribuyendo al fortalecimiento
institucional necesario.
La integración del riego al manejo de los cultivos, uno de los desafíos identificados y
esenciales para el aumento de la productividad del agua, tiene 2 grandes componentes: una
aplicación eficiente (aspectos mayormente ingenieríl) y la aplicación de agua en los
momentos apropiados y en cantidades necesarias para lograr la respuesta deseada del
cultivo (la agronomía del riego).
La agronomía del riego así definida requiere a su vez un buen conocimiento de los
requerimientos de los cultivos, sus respuestas productivas a los estrés hídricos en cada una
de sus etapas, la interacción con otros insumos productivos, en particular la fertilización y
2ª Reunión Internacional de Riego – 178
contar con métodos y/o sistemas de asesoramiento para ejecutar las estrategia de riego
definida en cada cultivo.
Tabla 1. Principales vacíos de información para enfrentar los desafíos del riego en
Argentina (Prieto et al. 2010).
INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN
Información climatológica dispersa y de baja disponibilidad en tiempo real
Bajo uso de pronósticos climáticos y de disponibilidades de mediano plazo
Incompleto inventario del recurso especialmente el subterráneo, identificación y
cuantificación de zonas de recarga
ASPECTOS INSTITUCIONALES Y ORGANIZATIVOS
Vacíos legales en algunas provincias
Falta de reglamentación de leyes.
Escasa capacitación de los actores que usan el agua
Falta de decisión política para descentralizar la administración del recurso
Escasa participación de los usuarios en la administración del recurso
Escaso desarrollo de la informatización para la gestión del riego
INFRAESTRUCTURA Y TECNOLOGÍA DE GESTIÓN Y APLICACIÓN
Infraestructura de riego incompleta y/o deteriorada
Infraestructura de drenaje insuficiente y con bajo mantenimiento
Desconocimiento o falta de adopción de tecnologías modernas de operación y
distribución del agua de riego
Uso ineficiente de los equipos disponibles
Ausencia de tecnificación del riego de superficie
AGRONOMÍA DEL RIEGO
Insuficientes estudios sobre consumo hídrico de los cultivos
Insuficientes estudios sobre manejo del riego para mejorar la EUA.
Baja integración del riego en las estrategias de manejo de los cultivos
Falta de estudios del efecto de aguas de baja calidad en diferentes ecoregiones
Falta de estudios económicos
TECNOLOGÍA PARA MINIZAR EL IMPACTO NEGATIVO DEL RIEGO
Escasa aplicación del drenaje parcelario
Escaso conocimiento sobre tecnologías de recuperación (lavado) de suelos
Escaso conocimiento sobre tecnologías para el uso de aguas de baja calidad
3.- Los métodos y sistemas de asesoramiento a regantes.
2ª Reunión Internacional de Riego – 179
A la definición del momento del cultivo en que hay que regar para la expectativa de
rendimiento buscada la denominamos estrategia de manejo del riego y es función del
conocimiento de la repuesta del cultivo al estrés hídrico en sus diferentes etapas de
crecimiento, la disponibilidad de agua y por supuesto del análisis económico que
realicemos. Ejecutar la estrategia de riego, implica durante el proceso de producción, la
definición de cuándo y cuanto regar. Esta etapa que la denominamos conducción o
programación del riego requiere de conocimientos pero también de información y
herramientas o instrumentos que mencionaremos a continuación.
Existen tres grandes grupos de métodos para la programación del riego (Tabla 2) basados
en mediciones en el suelo, en la planta o determinaciones del consumo de agua. Entre los
primeros existen diferentes indicadores, en el caso de la determinación del consumo de
agua existen diferentes fórmulas para su determinación.
Tabla 2.- Métodos para la programación del riego
Base Indicador Instrumento Uso
Suelo
Contenido de
Humedad
Gravimetría Investigación/Calibración
Sonda de Neutrones Investigación/Servicios
TDR Investigación
FDR (Capacitance) Investigación/Producción/Servicios
Potencial
Hídrico
Tensiómetros Producción/Investigación/Servicios
Equitensiómetros Producción/Investigación
Bloque de Yeso Producción/Investigación
PLANTA
Potencial
Hídrico
Bomba de
Scholander Investigación/Servicios
Psycrómetro Investigación
Resistencia
estomática Porómetro Investigación
Temperatura de
la Canopia
Termómetro
infrarrojo Investigación/Producción/Servicios
Flujo de Savia Investigación/Producción
Diámetro de
tronco Dendrómetro Investigación/Producción
Clima
Medición o
Cálculo del
Consumo
Lisímetros Investigación
Estaciones
agrometeorológicas
Coeficientes de
cultivos
Investigación/Producción
Para la programación de riego en base a los indicadores y de suelo y planta, no alcanza con
medirlos sino que se requiere conocer sus niveles críticos o umbrales de los mismos; los
2ª Reunión Internacional de Riego – 180
que pueden ser distintos en las diferentes etapas fenológicas de los cultivos y en algunos
casos dependientes de la demanda atmosférica del momento.
La programación del riego en base al cálculo del consumo se base en la reposición de este
para un período determinado. La metodología más utilizada y recomendada de cálculo se
basa en la expresión (1).
(1)
Donde: ETc = Evapotranspiración del cultivo en condiciones estándar (sin estrés); Kc = Coeficiente del
Cultivo y ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia.
La ETo es determinada básicamente por la demanda atmósferica del lugar, el Kc incorpora
la diferencias del cultivo en relación al de referencia (en el método propuesto por FAO que
es hoy el más utilizado se refiere a un cultivo hipotético similar a una pastura con un albedo
y resistencia aerodinámica fija) y varía con el crecimiento del cultivo.
Existen varias métodos para la determinación de la ETo, el mas recomendado es mediante
el uso de la fórmula de Penman Motheith modificada por FAO (FAO-PM), en caso de no
disponerse de toda la información requerida para el uso de esta fórmula se han propuesto
métodos para la estimación de la información faltante o el uso de fórmulas con menores
requerimientos de datos, destacándose la fórmula de Havgraves. También puede usarse la
evaporación medida en taques de evaporación (preferible de tipo A) con su correspondiente
Coeficiente de Tanque (Kpan). Se sugiere como referencia para el uso de este método FAO,
2006, Pereira et al. 2010.
Si bien el número de trabajos nacionales para la determinación o validación de los
Coeficientes de los cultivos, propuestos por FAO, 2006 van incrementándose, no son
todavía suficiente para asegurar que la tarea está cumplida. Existen de todos modos otros
factores que influyen mas sobre la exactitud del método por lo que el uso de los
Coeficientes de FAO, 2006, es todavía aceptable.
Debe si tenerse en cuenta al utilizar el método que exista una correspondencia entre los
Coeficientes de Cultivo y el método de cálculo de la ETo. La utilización de los Coeficientes
de Cultivo propuestos por FAO, requiere del cálculo de la ETo por el método de FAO-PM
o de los otros métodos propuestos en la publicación.
La programación del riego en base a la reposición del consumo calculado por este método,
requiere partir de niveles relativamente altos de humedad en el suelo. Si esto no fuera así el
consumo del cultivo puede ser menor que el máximo calculado por la expresión (1), la que
se debería afectar por un coeficiente de estrés hídrico (Ks).
Otra herramienta importante y muy utilizada para la programación de riego, lo constituyen
los balances hídricos de la zona radicular. Estos balances tienen como finalidad última
calcular el nivel de humedad del suelo en paso diario, semanal o decádico a partir de la
2ª Reunión Internacional de Riego – 181
determinación de sus diferentes componentes. Estos balances pueden fácilmente realizarse
en simples hojas de cálculo pero ofrecen también a partir de su programación la posibilidad
de incorporar la dinámica de los diferentes componentes y su interacción.
Los sistemas de asesoramiento a regantes hacen uso en general de algunos de esto métodos
para asesorar en simultaneo pero en forma más o menos individual a cada uno de los
regantes. El desarrollo de la nueva generación de sensores, y las conexiones posibles hoy en
día abren una enorme posibilidad a estos sistemas.
4.- Las estrategias en Argentina
No se conocen y es difícil hacer un raconto de todos los trabajos de investigación y
experimentación realizados en INTA y las universidades, con el objetivo de aportar
tecnologías para la programación de riego en Argentina, la lista de trabajos y propuestas
acá presentados debe entonces tomarse simplemente como una aproximación.
En general, estos trabajos se concentraron en:
- Evaluaciones de sensores y su uso en la determinación del momento y lámina de
reposición.
- Propuestas de balances hídricos de diferente complejidad.
Entre los primeros pueden mencionarse,
Entre los balances; Riego-Planificación, Suero, 1998, Balance Hídrico para Riego,
Martellotto et al. 2004, BAHIRES, Prieto, 1983 Prieto, 1999; BAHICU, Andriani 2008;
BALANSAL Mirabille y Fornero, 1986, SeMER, Liotta y Sarasua, 2010. Algunas de las
propuestas más recientes serán presentadas en esta reunión.
Más recientemente se incluye el desarrollo y validación de instrumentos nacionales para la
determinación de alguno de los indicadores y la difusión en tiempo real de la información
agrometeorológica, a partir de la difusión del uso de estaciones automáticas con diferentes
posibilidades de transmisión de datos.
En relación a la difusión en tiempo real de la información agrometeorológica, el INTA
cuenta en la actualidad con 26 estaciones agrometeorológicas enviado información en
tiempo real a la web (http://www.inta.gov.ar/info/estmet.htm). Otro número de estaciones
también pertenecientes al INTA puede accederse desde la un servidor privado
www.seedmech.com que requiere usuario y clave.
Con el desarrollo por convenio de la estación Nimbus en convenio con la Universidad
Tecnológica Nacional para la ampliación de su red institucional, supone un crecimiento
importante para el próximo año, siempre con el objetivo de poner a disposición de los
usuarios la información.
Más allá de estos esfuerzos, al igual que en otros países, el momento y la lámina de riego
aplicada por los agricultores, sigue decidiéndose por sentido común, experiencia, por el
2ª Reunión Internacional de Riego – 182
turnado u otras razones aún en aquellos casos en que se han incorporado equipamientos de
altísima tecnología para aplicaciones eficientes y se realiza un agronomía de alto nivel en
los cultivos con excelentes niveles y eficiencia de aplicación de otros insumos.
5.- Conclusiones
Los métodos de programación de riego han tendido hasta el momento en la Argentina una
baja adopción por parte de los productores regantes. Los sistemas de asesoramiento a los
regantes son poco y cubren una muy bajo proporción de la superficie irrigada.
La decisión de la oportunidad y lámina de riego aún en los sistemas productivos de alta
tecnología agronómica y de riego se toma en base a criterios poco tecnológicos.
Esto implicaría de alguna manera, que aún donde su explotación tiene un costo significativo
el agua no tiene un status completo de insumo productivo que debe cuidarse y aplicarse en
los momentos oportunos. También es posible que las tecnologías que se ofrecen no tienen
la operatividad requerida para ser aceptadas.
En cualquiera de los casos, y dada la importancia que la buena oportunidad de riego tiene
sobre la productividad de los cultivos y la sustentabilidad de los ambientes, el desarrollo y
adopción de tecnologías de programación de riego, constituye un desafío importante para
los profesionales y productores del sector de la agricultura irrigada argentina.
6.- Bibliografía
Andriani, J. 2008. Programa de Balance Hídrico de los Cultivos (BAHICU). INTA
Oliversos, (com. pers)
FAO, 2006 Evapotranspiración del Cultivo. Guia para la determinación de los
Requerimientos de Agua de los Cultivos. Estudio FAO Riego y Drenaje Nº 56.
Roma Italia
INDEC, 2002. Censo Nacional Agropecuario 2002. www.indec.gov.ar
Liotta, M. y A. Sarasua, 2010. SeMER – Software para Manejo Eficiente del Riego. VI
Jornadas de Riego y Fertiriego. FCA-UNCuyo – INTA – INA. Mendoza, Argentina.
Martellotto, E.; P. Salas; E. Lovera; A. Salinas; J.P. Giubergia, S. Lingua, 2004. Planilla de
Balance Hídrico para Riego. Ediciones INTA; INTA-Manfredi, Córdoba. Edición
en CD.
Mirábile, C. y L. Fornero, (1986) BALANSAL-Modelos Hídrico Salino de Suelos bajo
Riego. Centro Regional Andino del INA. Mendoza, Argentina.
Miranda, O. 2009 Trayectoria Tecnológica y Uso del Agua en la Agricultura Argentina
bajo riego. Agricultura, Sociedad y Desarrollo. Setiembre-Diciembre. Vol 6 Nº 3.
Escuela de Postgraduados, Campus Montesillo. San Luis Huexotla. Texcoco, Estado
de México.
2ª Reunión Internacional de Riego – 183
Pereira, L.S., J.A de Juan Valero; M.R.Picornell Buendía y J.M. Tarjuelo Martín-Benito,
2010. El riego y sus tecnologías. Centro Regional de Estudios del Agua.
Universidad de Castilla-La Mancha. http://crea.uclm.es/crea2/sp/index.php Acceso
Nov-2010.
Prieto, D. 1983 Study of the Relative Evapotranspiration Deficit and Effective Precipitation
for Potatoes in the Dominant Soils of the Tacuarembó Soil Mapping Unit –
Uruguay. Tesis de Maestría. Universidad Agrícola de Wageningen. Wageningen,
Holanda. 83 pp.
Prieto, D. 1999 Programa para el Balance Hídrico Real de Suelos Cultivados (BAHIRES,
versión 2). Ediciones INTA. INTA-Santiago del Estero, Edición limitada en CD.
Suero, E. 1998. RIEGO – PLANIFICACIÓN. VERSIÓN 1. Unidad integrada INTA Balcarce-
FCA (UNMdP); Balcarce edición en diskette.
2ª Reunión Internacional de Riego – 184
CONTROL AUTOMATICO PARA LA APLICACIÓN DE
DIFERENTES TRATAMIENTOS DE RIEGO EN UN OLIVAR (Olea
europaea L.) cv ARBEQUINA
Facundo Vita Serman1, Alfredo Olguín Pringles
1, Flavio Capraro
2, Carlos Schugurensky
2.
1
Resumen.
La agricultura bajo riego en zonas áridas exige un uso eficiente del agua dado la escasez del
recurso hídrico. Esto se concreta con una correcta planificación , lo que permite determinar
cuando, cuanto regar y con que estrategia, es decir, permite programar el riego. El objetivo
del presente trabajo fue poner a prueba el funcionamiento de un sistema de control de riego
basado en la medición continua del agua en el suelo y la aplicación del sistema de control
sobre estrategias de riego deficitario controlado en olivo. Se presenta la implementación en
campo de un sistema de control automático de riego basado en el monitoreo continuo del
estado hídrico del suelo (programación on-line). El controlador desarrollado realiza la
lectura de sensores de humedad (tipo capacitivo), alojados en la zona de máxima
exploración radical y aplica las dosis de agua necesarias para mantener constante el nivel de
humedad en un valor de referencia. A través del mismo, se aplicaron tres tratamientos de
riego, con diferentes valores de humedad de referencia, en un olivar cv Arbequina, ubicado
en la provincia de San Juan, Argentina, el mismo fue irrigado por un sistema de riego
presurizado por goteo. Los tratamientos fueron: T1, humedad de suelo a capacidad de
campo (Cc) durante todo la temporada (100% de Cc); T3, restricción hídrica (60% de Cc)
desde el post-cuaje a cosecha; T2, restricción hídrica (60% de Cc) desde el endurecimiento
de carozo a cosecha. Se destaca, como aspecto tecnológico, el desarrollo de una
herramienta capaz de controlar eficazmente el sistema de riego en función de la medición
continua de la humedad en el suelo. El controlador entrega la dosis de agua necesaria,
evitando las dosis excesivas, lo que permite disminuir las pérdidas por percolación El
sistema de control y monitoreo desarrollado presenta mejoras sustanciales frente a los
controladores convencionales ofrecidos en el mercado. Ademas, el controlador permitió
aplicar estrategias de riego deficitario controlado que suponen una disminución en el
volumen de agua aplicada al olivar y un aumento en la eficiencia de uso del agua.
1Unidad integrada Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de San Juan e INTA EEA
San Juan. Ing. Marcos Zalazar (Calle 11) y Vidart. Pocito. San Juan. ARGENTINA.
[email protected] ; [email protected]
2Instituto de Automática (INAUT). Universidad Nacional de San Juan.
2ª Reunión Internacional de Riego – 185
Introducción..
La provincia de San Juan se ubica al centro oeste de la República Argentina, en la región de
Cuyo. Se caracteriza por tener un clima cálido y seco, con escasas precipitaciones (90mm al
año). Una de sus principales actividades económicas es la agricultura la cual sólo es posible
de realizar bajo riego. Sin embargo, el agua en San Juan es un recurso escaso y es el
principal factor limitante de la producción. La agricultura compite por el uso del agua con
otras actividades de demanda creciente como la actividad industrial, minera, de generación
de energía hidroeléctrica y los usos doméstico y recreativo. Es la que mayor volumen de
agua ocupa y en general lo hace con una baja eficiencia, inferior al 60 % (Castro et al.,
1985). Por lo expuesto, es de vital importancia que la misma haga un uso racional del agua
a fin de obtener rentabilidades adecuadas como asimismo asegurar la disponibilidad del
recurso hídrico para las generaciones futuras.
Entre los cultivos más importantes de la provincia, ocupa el primer lugar la vid (Vitis
vinifera L.) y en segundo lugar el olivo (Olea europaea L.). La superficie cultivada con
olivo supera las 20000 ha y en los últimos años, se ha producido un rápido incremento de la
superficie cultivada con este cultivo. Existe un importante número de hectáreas con olivo
en tierras sin derecho de riego, dependiendo exclusivamente de la extracción de agua
subterránea. Ante este escenario de oferta limitada de agua, los nuevos emprendimientos,
por lo general, han adoptado sistemas de riego presurizados y localizados como el goteo o
microaspersión que mejoran la eficiencia de uso, pudiendo alcanzarse valores del 90 %
(Pizarro, 1996). Cabe destacar que el riego presurizado presenta un costo operativo
adicional que es el costo energético para bombear el agua, esto indica que cualquier ahorro
de agua en el riego mejoraría la rentabilidad del negocio.
El sistema de riego debe ser capaz de aplicar la cantidad justa de agua para cubrir el
consumo hídrico del cultivo manteniendo un adecuado balance de sales en el suelo que no
afecten el mismo. En este sentido, el riego puede ser entendido como la aplicación artificial
de agua a un perfil de suelo de manera oportuna, con el objetivo de mantener constante el
balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera (Doorenbos y Pruitt, 1976; Allen et al.,
1998).
-ETc – Pp + Pe + G + R ± ΔCh ± Es = 0 (1)
ETc = Evapotranspiración del cultivo; Pp = Percolación profunda; Es = Escurrimiento
superficial; Pe = Precipitación efectiva; G = Aporte capilar; R = Riego; ΔCh = cambios del
contenido hídrico del suelo entre periodos de riego.
Dado las condiciones climáticas de San Juan, el riego es el factor que permite mantener
constante el balance hídrico y suplir las necesidades de agua del cultivo. La aplicación
adecuada de agua a través del riego resulta de gran influencia en la productividad de un
cultivo. Según se plantea Hsiao (1973), el exceso en la cantidad de agua suministrada
supone el lavado de fertilizantes, acarreando serios problemas medioambientales debido a
la contaminación de las aguas subterráneas, y pérdidas económicas al emplear mayor
cantidad de recursos. En suelos pesados, es común observar la aparición de problemas de
encharcamiento y asfixia radicular que, en ciertos cultivos sensibles al exceso de agua,
como la uva para consumo en fresco, produce reducción de rendimiento y de la calidad de
2ª Reunión Internacional de Riego – 186
la fruta cosechada (Sellés et al., 2003). De forma contraria, la aportación de agua inferior a
la ETc genera déficit hídrico en el cultivo, que en caso de ser permanente o no controlado
llevará al deterioro de la planta o reducción considerable de la producción (Igbadun et al.,
2007). Sin embargo, el riego no alcanza su verdadera importancia sin la planificación
adecuada.
La programación del riego.
Es un conjunto de procedimientos técnicos que permiten decidir cuándo, cuánto regar y con
que estrategia realizarlo. La primera pregunta se refiere a definir el momento oportuno de
riego y la segunda, implica definir el volumen de agua que debe suministrarse en cada
evento de riego. Fernández et al. (2001) distingue tres métodos para efectuar la
programación del riego, los cuales están basados en la medición de: (i) contenido de agua
en el suelo, (ii) estado hídrico de la planta o (iii) parámetros climáticos. Indistintamente de
estos métodos, la programación del riego puede ser implementada fuera de línea (off-line) o
en línea (on-line). En el primer caso, es necesario contar con una base de datos históricas
conteniendo distintas mediciones climáticas de días, semanas o meses o con la información
agroclimática diaria de la misma temporada de riego que servirán para estimar, mediante
ecuaciones y tablas, las futuras dosis y momentos de riego que el cultivo necesitará
(Doorenbos y Pruitt 1976; Allen et al. 1998). En el segundo caso, un sistema de control
realimentado (Ogata, 1987; Kuo 1995) determina el próximo periodo y dosis de riego en
función de la medición de una o más variables (Capraro et al., 2008a y Capraro et al.,
2008b; Howell, 1996,). La programación on-line realiza un monitoreo continuo y en tiempo
real de la variable que se está midiendo, lo que permite aplicar la dosis de agua al cultivo en
la cantidad y momento adecuados como así también es posible detectar alguna perturbación
y modificar la programación en forma ágil y precisa.
Una de las variables comúnmente medidas es la de contenido de humedad del suelo. El
suelo está conformado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. El espacio no utilizado por
la fase sólida constituye los poros del suelo, que son ocupados por las fases líquida y
gaseosa (generalmente agua y aire) en proporciones variables según el estado de humedad.
Al efectuarse un riego, primero el agua drena libremente por los poros de mayor tamaño y
el contenido de agua comienza a descender. Si el drenaje continúa llegará un momento en
que el suelo no pierde más agua desde los macroporos (agua gravitacional), en este estado
se dice que el suelo está a capacidad de campo (Cc). Esta situación es favorable para el
desarrollo de las plantas ya que el agua es fácilmente absorbida por las raíces (sin gasto
energético) y al mismo tiempo el suelo está suficientemente aireado para permitir la
respiración radical (Allen et al., 1998). El contenido de agua puede descender por debajo de
la humedad a Cc como consecuencia del consumo del cultivo (ETc), modificándose la
capacidad de absorción de agua y afectándose procesos metabólicos hasta alcanzar el punto
de marchitez permanente (Pm), que se caracteriza por una marchitez irreversible de la
planta si se la coloca en una atmósfera saturada de humedad. Los niveles de Cc y Pm varían
de acuerdo al tipo de suelo y representan los valores máximos y mínimos de humedad del
suelo que puede ser utilizada por los cultivos y, por lo tanto, definen el agua útil disponible
en el suelo. A medida que el suelo se seca desde Cc se puede alcanzar un valor de
contenido de agua tal que se reduce la ETc y se afectan ciertos procesos fisiológicos que
pueden afectar el rendimiento. Es por ello que se define un umbral de riego (Ur), que es un
2ª Reunión Internacional de Riego – 187
contenido de humedad de suelo, a partir del cual comienza a afectarse el status hídrico
general de la planta, de manera que Cc y Ur definen el agua del suelo fácilmente utilizable.
El riego deficitario controlado (RDC).
La correcta planificación del riego tiene también en cuenta cual será la estrategia de riego
para lograr un uso más eficiente del agua o algún producto de características diferenciadas.
Una interesante estrategia de riego es suministrar agua a los cultivos en cantidades
inferiores de las que necesita, provocando déficit hídricos temporales en períodos
específicos del estado fenológico del cultivo. Esta técnica es conocida como riego
deficitario controlado (RDC) (Hsiao, 1973) y es motivo de numerosas investigaciones
(Alegre et al. 2000; Goldhamer et al. 1994; Moriana et al. 2002). El RDC consiste en
imponer periodos predeterminados de déficit hídricos en el suelo o en la planta que puedan
resultar en algún beneficio económico (Bebhoudian y Mills, 1997). Esta técnica ha sido
ampliamente utilizada en vid como una solución práctica para controlar el crecimiento
vegetativo y reproductivo (Matthews et al. 1987; Selles et al. 2006). La restricción hídrica
es una estrategia de manejo legítima para manipular el uso de agua por el cultivo, y lleva
por objetivos reducir las dosis de riego y modificar las características del producto final
(Capraro et al. 2008b; Gomez-Rico et al., 2007; Matthews y Anderson, 1988; Moriana et
al., 2007), aunque requiere un monitoreo cuidadoso de la humedad del suelo y del estado
hídrico de la planta, donde un mal manejo del riego afectará seriamente la producción y
supervivencia del cultivo (Alegre et al., 2000).
La operación del riego.
Indistintamente de la tecnología de riego empleada, ésta puede operarse de forma: (i)
manual, (ii) temporizada o (iii) automática. En la operación manual, el operario encargado
de riego efectúa la apertura y cierre de las válvulas de riego en forma manual, según un
programa de riego preestablecido. En la operación temporizada se utiliza un temporizador
mecánico o electrónico. El periodo y la dosis de riego permanecen fijos según la
programación del temporizador. La programación del riego convencional (manual y
temporizado) opera a lazo abierto y está basada sobre predicciones promedio del uso del
agua. Es importante aclarar que los temporizadores son autónomos desde el punto de vista
que, una vez programados el intervalo y tiempo de riego, el sistema funcionará
sistemáticamente, según su programación fija, sin la intervención del operario. Sin
embargo, estos dispositivos no pueden evaluar las perturbaciones en el sistema (por operar
en lazo abierto), siendo incapaces de modificar la programación en base a los
requerimientos del momento; como por ejemplo, en el caso de ocurrir una lluvia o cambios
de temperatura y viento que aumentan la ETc. Por último, la operación automática es
referida a aquellos sistemas de control de riego que operan a lazo cerrado. Las acciones de
control (apertura o cierre de las válvulas de riego) se ejecutan en orden a alcanzar un valor
de referencia de una o más variables determinadas. Estas acciones se calculan en función
del error presente entre el valor de referencia y la realimentación de dichas variables del
sistema controlado. El riego automático monitorea de forma continua la o las variables que
mide y ajusta el suministro de agua en periodos cortos y aplicaciones de dosis muy
diferentes. Es decir, las necesidades de riego son medidas a intervalos frecuentes pero el
agua solo es aplicada cuando el sensor lo indique, teniendo en cuenta que la cantidad de
2ª Reunión Internacional de Riego – 188
agua aplicada depende de las necesidades del cultivo, de esta manera el sistema de control
genera una variación mucho más amplia en los intervalos y tiempos de riego, porque riega
según la demanda del cultivo.
El objetivo del presente trabajo fue poner a prueba el funcionamiento de un sistema de
control de riego basado en la medición continua del agua en el suelo y la aplicación del
sistema de control sobre estrategias de riego deficitario controlado en olivo.
Materiales y métodos.
El ensayo se realizó en un olivar intensivo (833 pl.ha-1
) de la cv. Arbequina de cinco años
de edad, situado en la estación Experimental Agropecuaria INTA San Juan.
Se aplicaron tres estrategias de riego, con diferentes valores de humedad de suelo de
referencia. Ellos fueron: T1, Humedad de suelo a capacidad de campo (Cc) durante todo la
temporada (100% de Cc); T2: Restricción hídrica (60% de Cc) desde el endurecimiento de
carozo a cosecha (del 22/1/2008 al 20/4/2008); T3: Restricción hídrica (60% de Cc) desde
el postcuaje a cosecha (del 30/11/2007 al 20/4/2008).
El diseño experimental aplicado fue en bloques completamente aleatorizados con cuatro
repeticiones. Cada una de las parcelas estuvo conformada por dos hileras de olivos con un
total de 30 plantas. El olivar se regó por un sistema de riego por goteo con una
precipitación de 1 mm.h-1.
Al final de la tubería de alimentación, se ubicaron tres electroválvulas de solenoides, cada
una correspondiente a un tratamiento de riego y estuvieron comandadas de forma
independiente. La apertura y cierre de las electroválvulas se realizó desde el panel
electrónico de control el cual estuvo compuesto por dos unidades: una computadora
personal (PC) y un panel electrónico. La PC se usó para ejecutar el algoritmo de monitoreo
de la humedad en cada parcela y el control automático del sistema de riego que efectúa la
apertura o cierre de las válvulas de riego. El panel electrónico contuvo los componentes
necesarios para efectuar las operaciones requeridas por el algoritmo de control tales como
fuente de alimentación, relays, contactores, modulo de comunicación, protecciones contra
rayos y sobre cargas. La PC, el panel electrónico y los sensores de humedad estuvieron
conectados mediante una red RS-485. En la figura 1 se muestra la ubicación de cada uno
estos elementos.
2ª Reunión Internacional de Riego – 189
Figura 1: Área del ensayo, sistema de riego localizado y controlador.
En la actualidad, los agricultores están prestando mayor atención a la medición continua del
contenido de agua en el suelo en orden a evaluar las variaciones de humedad para lograr un
adecuado ajuste de las estrategias de riego. (Coggan, 2002). Una forma de conseguirlo es
medir la constante dieléctrica del suelo como un indicador del estado hídrico (Bilskie,
1997; Mead, 2002; Vita Serman et al. 2005; Whalley et al. 1992). El dispositivo empleado
para efectuar la medición de la humedad en el suelo fue un sensor de tipo capacitivo, el cual
ha sido desarrollado entre el INTA-Instituto de Automática, Universidad Nacional de San
Juan (Patente NºAR051483B1). El mismo se presenta en la figura 2.
Figura 2: Sensor de humedad utilizado e instalación en la zona de las raíces del olivo a 30cm y
60cm de profundidad.
El sensor emplea dos placas de material conductivo (insertadas en el suelo) que utilizan al
suelo como dieléctrico, formando un capacitor ideal. Un circuito oscilador de alta
frecuencia utiliza a dicho capacitor como elemento, resultando que la frecuencia de
oscilación se corresponde con la humedad del suelo. La medida entregada por el sensor es
un valor normalizado adimensional (θn), según la humedad volumétrica actual del suelo
(θv). En orden a obtener la humedad volumétrica real se debe efectuar la calibración in-situ
de cada sensor. Como variable sensada para el control de riego, solamente se efectuó la
medición de la humedad volumétrica del suelo, la medida fue adquirida desde el sensor
alojado en las zona de máxima exploración de raíces (Coggan 2002; Mead 2002). Esta
metodología permite realizar una medición directa y continua del nivel de humedad en el
suelo, resultando en el monitoreo de los valores de humedad y el adecuado control de las
dosis de riego (Capraro et al. 2008b). Además de estos sensores, se ha instaló uno extra a
60cm de profundidad con el objetivo de monitorear las variaciones de humedad en la zona
profunda y, en base a ello, evaluar las pérdidas por percolación cuando se efectuaron riegos
con dosis mayores a las requeridas. Vita Serman et al. (2005) comprobaron que, luego de
realizar varios experimentos en laboratorio, la relación entre θn y θv es lineal en el rango de
humedad volumétrica de un suelo agrícola. El ajuste del sensor se reduce así simplemente a
determinar una recta de ajuste (ecuación 2), cuyas coordenadas serán θn y θv.
2ª Reunión Internacional de Riego – 190
θv = m ⋅ θn
+ b (2)
Donde m es la pendiente de la recta y b es la ordenada al origen. La calibración de cada
sensor se efectuó in situ. El procedimiento llevado a cabo para tal fin fue aplicar una lámina
de agua para saturar el perfil de suelo y con una frecuencia diaria durante 8 días, se tomó
muestras de suelo a la profundidad donde estaba ubicado el sensor para determinación
gravimétrica de la humedad. A su vez se determinó in situ el peso especfico aparante del
suelo, valor necesario para expresar el contenido de humedad en forma volumétrica. En la
figura 3, se presentan θn versus θv y las rectas de calibración correspondientes a diferentes
sensores.
Figura 3: Puntos y rectas de ajuste para diferentes sensores utilizados en el experimento.
Programa de monitoreo de humedad y control de riego.
El programa desarrollado constó principalmente de tres características: (i) configuración,
(ii) controlador y (iii) monitoreo. El mismo fue sido diseñado en un entorno visual
empleando el entorno de desarrollo LabView 7.1, de National Instruments. La
configuración, como su nombre lo indica, constó de una pantalla en la cual el operario
configuró el programa en los parámetros de comunicación entre los sensores y la PC;
etiquetas o nombres de cada sensor y valores de humedad de referencia (set-point) para
cada sector de riego. El controlador es un algoritmo de control a lazo cerrado que luego de
efectuar la medición de la humedad del suelo determina la apertura o cierre de las válvulas
de riego. La ley de control es muy simple, dado un valor de humedad de referencia θr, Si θv
< θr se abre la válvula de riego (u=1), caso contrario, si θv > θr, se cierra la válvula (u=0).
Debido a que la dinámica en el contenido hídrico del suelo es lenta y presentándose
retardos variables en la respuesta que van desde 30 a 180 minutos luego de aplicar una
dosis de riego, la ley de control propuesta permite mantener constante el valor de humedad
respecto al valor de referencia. Debido a que el control se efectúa en base a la medición de
la humedad en la zona de las raíces, cualquier perturbación que altere el nivel de humedad
2ª Reunión Internacional de Riego – 191
será detectada por el sensor y el controlador actuará en consecuencia, manteniendo el nivel
cerca de la referencia con mínimas variaciones.
El monitoreo del sistema consiste en visualizar en la pantalla de la PC el nivel de humedad
en cada zona y graficar un historial. Además se muestra el estado de cada válvula y el
tiempo de inicio, finalización y duración de la última dosis de riego aplicada.
El estado de Cc se determinó in situ. Se aplicó una dosis de riego para llevar el contenido
de humedad de suelo al estado de saturación. Una vez infiltrado el agua, se tapó la
superficie con una cubierta plástica y se configuró el programa para que tomara lecturas
cada treinta minutos. Se consideró Cc el punto de inflexión de la gráfica donde la pendiente
de la curva cambió a otra de menor valor, lo que explica que el contenido de agua en los
macroporos ya había percolado.
Con el objeto de comprobar si el sistema de control estaba produciendo el estado hídrico
buscado en cada tratamiento, se midió el potencial hídrico de hoja al mediodía en cada uno.
Además, se midió la cantidad de de agua aplicado y la producción de aceite por ha. Con
esta información se calculó la eficiencia en el uso de agua (EUA) expresada en kg de aceite
por mm de agua aplicados.
Resultados.
Se presenta la implementación del controlador de riego a fin de llevar a cabo los
tratamientos antes descriptos. En las siguientes figuras se muestra la variación de humedad
volumétrica en cada tratamiento, el valor de referencia adoptado y las acciones de la
válvula de riego. Se observaron discontinuidades en las gráficas debido a tormentas
ocurridas durante el periodo de verano, las que produjeron cortes del suministro eléctrico y
ocasionaron que el sistema de monitoreo y control no funcionara en determinados
momentos. La figura 4 presenta el desarrollo del tratamiento T1. Inicialmente la humedad
de referencia fue θr1 = 22 cm3%cm
3. El día 18/02/2008 fue reducida a θr1 = 21 cm
3%cm
3.
La figura 5 es una ampliación de los últimos 20 días de este tratamiento con el objetivo de
visualizar claramente las variaciones de humedad y el accionar del controlador. La figura 6
muestra el tratamiento T3 donde se inició con un valor de referencia θr3 = 8,5 cm3%cm
3, el
día 18/3/2008 se aumentó la referencia a 10 cm3%cm
3. La figura 7 es una ampliación de
los últimos 20 días. La figura 8 ilustra el tratamiento T2 donde el valor de referencia inicial
fue θr2 = 22 cm3%cm
3. El día 22/1/2008 se reduce a 7 cm
3%cm
3, se observa que el estrés
sobre la planta era elevado, por ello el día 13/2/2008 se aumenta la referencia a 9 cm3%cm
3.
El día 18/3/2008 se elevó a 11 cm3%cm
3.
Efectuando un análisis de las gráficas presentadas para cada tratamiento de riego, puede
deducirse que el sistema de monitoreo y control automático desarrollado funcionó
adecuadamente, logrando mantener la humedad cercana a la referencia. En algunas
oportunidades se observa que la humedad ha descendido considerablemente por debajo del
valor de referencia y el controlador no actuó en consecuencia, esto se debe a que en ese
instante no había agua disponible en el reservorio o algún inconveniente impidió poner en
funcionamiento la bomba de succión. En las figuras 5 y 7 se destaca las aplicaciones de alta
frecuencia que realiza el controlador, es decir pequeñas dosis en intervalos cortos de
tiempo, logrando mantener la humedad según lo establecido. Debido a los retardos en la
dinámica del suelo, el sistema de control bajo la ley propuesta se asemeja a un control por
histéresis. En la figura 7 se aprecia que la humedad volumétrica en la zona profunda
permanece constante, esto indica que el agua aportada por el sistema de riego no percoló
fuera del sistema radicular.
2ª Reunión Internacional de Riego – 192
Figura 4: Tratamiento T1 sin restricción hídrica.
Fig. 5: Ampliación de los últimos 20 días del tratamiento T1.
Figura 6: Tratamiento T3 con restricción hídrica entre post-cuaje a cosecha.
2ª Reunión Internacional de Riego – 193
Figura 7: Ampliación de los últimos 20 días del tratamiento T3.
Figura 8: Tratamiento T2 con restricción hídrica entre endurecimiento de carozo y cosecha.
En la figura 9 se observa la evolución del potencial hídrico de la hoja (Ψl) durante la
aplicación de los distintos tratamientos de riego. La implementación de las distintas
estrategias con el uso del sistema de control automático logró modificar el status hídrico de
las plantas. El tratamiento T1 permaneció durante la mayor parte del ciclo con niveles de
Ψl mayores al umbral de estrés hídrico (-2.5 MPa), valor también observado por Alegre et
al. (2000).para plantas bien regadas.
2ª Reunión Internacional de Riego – 194
-4
-3
-2
-1
0
Nov-07 Dec-07 Dec-07 Jan-08 Feb-08 Feb-08 Mar-08 Apr-08 Apr-08
Ψl (M
Pa
)
T1 T2 T3
Cuaje
Endureciemient
de carozo Cosecha
Figura 9: Evolución del potencial hídrico de hoja medido a medio día para los tres tratamientos de
riego.
Las estrategias de RDC resultaron en un menor consumo de agua por el cultivo, lo que
puede estar relacionado al cierre estomático inducido por la caída del Ψl. La reducción del
agua aplicada fue mayor cuanto mayor fue el periodo de déficit hídrico. Los valores de Ψl
alcanzados en los tratamientos T2 y T3 no alcanzaron niveles de estrés en las plantas tales
que pudieron afectar los procesos metabólicos relacionados con los componentes del
rendimiento. La eficiencia en el uso del agua (EUA) fue mayor en ambos tratamientos con
RDC, destacándose T3 con un periodo más prolongado de déficit hídrico.
Tabla 1: Cantidad de agua aplicada durante el ciclo de cultivo y eficiencia en el uso del
agua (EUA) expresada como kg de aceite obtenidos por milímetro de agua aplicada para los
diferentes tratamientos ensayados.
Conclusiones.
De este trabajo se destaca, como aspecto tecnológico, el desarrollo de una herramienta
capaz de controlar eficazmente el sistema de riego en función de la medición continua de la
humedad en el suelo utilizando sensores de tipo capacitivos en la zona de las raíces. El
controlador entrega la dosis de agua necesaria para cubrir los requerimientos hídricos de la
planta, evitando las dosis excesivas, lo que permite disminuir las pérdidas por percolación
El sistema de control y monitoreo desarrollado presenta mejoras sustanciales frente a los
controladores convencionales ofrecidos en el mercado.
Agua
aplicada
(mm)
EUA
(rendimiento de aceite
kg. mm-1
)
T1 786,1 1,32
T2 616,0 1,49
T3 583,9 1,85
2ª Reunión Internacional de Riego – 195
Se destaca que el controlador permite aplicar estrategias de riego deficitario controlado
(RDC) que suponen un disminución en el consumo de agua aplicada al olivar y un aumento
en la EUA expresada como kg de aceite por mm de agua aplicada.
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