Cropwat Manual

8/13/2019 Cropwat Manual

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CROPWAT PARA WINDOWS

Preparado por Ricardo Trezza

Introduccin

CROPWAT (crop = cultivo; wat = agua) es un programa que utiliza el mtodo de laFAO Penman-Monteith para determinar la evapotranspiracin de los cultivos (ET). Losvalores de ET son utilizados posteriormente para estimar los requerimientos de agua de loscultivos y el calendario de riego. El programa CROPWAT puede ser descargado de la siguientedireccin: http://www.fao.org/ag/AGL/AGLW/cropwat.stm(versin para Windows).

PARTES DEL CROPWAT

El ambiente de trabajo del CROPWAT esta definido de la siguiente manera:

(1) Es el men principal(2) Barra de herramientas(3) Caja de mensajes, para informar acerca de los clculos que se estn realizando(4) Estado de los datos, para informar acerca de los archivos utilizados

1. Men Principal

- Primero se introducen los datos (utilizando Fileo InputData)- Luego se define los criterios para el calendario de riego (Shedule > Criteria)- Los resultados pueden observarse en tablas o grficos (Tableso Graphs)- Los resultados pueden salvarse como archivos de texto para imprimir (SaveReport)

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http://www.fao.org/ag/AGL/AGLW/cropwat.stmhttp://www.fao.org/ag/AGL/AGLW/cropwat.stm


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2. Barra De Herramientas

3. Ventada de Estado de los Datos

Al activarla (InputData > Data Status), nos da informacin sobre losarchivos ejecutados y los clculos que pueden realizarse:

Tipos de Archivos Manejados por CROPWAT

*.PEN, *.PEM archivos de datos climticos ; *.CLI, *.CRM datos de lluvia*.CRO archivos con coeficientes de cultivo ; *.CPT patrn de cultivo*.SOI , *.SOL archivos con datos de suelo*.SNR escenarios de riego ; *.IRR riegos , *. ADJ ajustes del usuario*.TXT archivos de texto con resultados para imprimir

Los archivos son almacenados en directorios (que pueden ser cambiados a conveniencia):Options > Default File Locations

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Descripcin del Men File

Men de Entrada de datos (Input Data)

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El Men para el Calendario de Riego (Schedule)

Descripcin de los criterios

Al hacerSchedule > Criteria aparecen la ventana Calculation Methods. Si hacemos clic enel tabulador Schedulingtendremos las siguientes opciones:

Esta ventana es de suma importancia porque es el lugar donde vamos a definir cuando, como ycuanto regar (momento, frecuencia y lminas de riego). A continuacin se dar unadescripcin de cada uno de los criterios disponibles.

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1. TIEMPO DE APLICACION DEL RIEGO (APPLICATION TIMING)

Las opciones son las siguientes:

a) Irrigated When a Specified % of Readily Soil Moisture Depletion Occurs: Regarcuando se ha agotado un porcentaje de la lmina fcilmente aprovechable por las plantas(lmina neta, Ln), calculada como:

URPrDa100

PMPCCLn

=

donde Ln = lmina neta o agua fcilmente aprovechable por las plantas (mm); CC = capacidadde campo (%); PMP = punto de marchitez permanente (%); Da = densidad aparente (gr/cm3);Pr = profundidad radicular (mm) ; UR = umbral de riego (fraccin).

Si se coloca 100 % (ver figura abajo) significa que vamos a regar cuando se agote un 100% del

agua fcilmente aprovechable, lo que asegura que el cultivo no sufrir por estrs hdrico.

b) Irrigated When a Specified % of Total Soil Moisture Depletion Occurs: Regar cuando

se ha agotado un porcentaje de la lmina almacenable (La). La lmina almacenable se definecomo:

PrDa100

PMPCCLa

=

Si se selecciona esta opcin deber colocarse el umbral de riego en %, colocando 100 % si sedesea evitar situaciones de estrs hdrico para el cultivo.

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c) Irrigated When a Specified Soil Moisture Depletion Occurs: Regar cuando se ha agotadouna determinada lmina del agua del suelo (en milmetros). til cuando se va a utilizar unalamina de riego constante en cada riego, no importando el intervalo de tiempo entre los riegos.

d) Irrigated at Fixed Intervals (Days): Regar considerando una frecuencia (intervalo) deriego fija (das). Esta opcin es bastante utilizada para facilitar la operacin del riego.

e) Irrigated at Variable Intervals User Defined (Days):Regar considerando una frecuencia(intervalo) de riego variable, definida por el usuario (das).

2. LMINA DE RIEGO (APPLICATION DEPTHS)

Tenemos las siguientes opciones:

a) Refill to a Specified % of Readily Available Soil Moisture:Aplicar riego hasta lograr unporcentaje determinado de la lmina de agua fcilmente disponible (Ln).

Si se coloca 100 % (ver figura abajo) estamos llevando la humedad del suelo a capacidad decampo:

b) Fixed Depths (mm): Aplicar riego utilizando una lmina constante en cada riego (mm)

c) Variable Depths (User defined) (mm):Aplicar las lminas de riego segn especificacionesdel usuario.

3. COMIENZO DEL CALENDARIO:

Tenemos las siguientes opciones:

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a) First Planning Date of Each Crop:comenzar el calendario de riego el dia de siembra decada cultivo.

b) Specified Date: comenzar el calendario de riego en una fecha cualquiera.

MENU DE TABLAS Y GRAFICOS

Los resultados obtenidos a travs del CROPWAT pueden ser presentados en forma de

tablas o grficos utilizando el Men Principal o los conos de la barra de herramientas:

Tambin se pueden utilizar los conos de la barra de herramientas del CROPWAT para accedera las tablas y grficos:

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Tabla de datos Climaticos

Haciendo clic en Tables > Climate & ETo(men principal) o en el cono correspondiente enla barra de herramientas (el termmetro) aparece la tabla que muestra los datos de lluvia:

Country = Pas; Station = estacion; Altitude = altitud; Month = Mes; Max. Temp. =Temperatura Mxima; Min. Temp. = Temperatura Mnima; Humidity = humedad relativa delaire; WindSpeed = velocidad del viento; Sunshine = insolacin; Solar Radiation =Radiacin Solar.

Una copia de la tabla puede ser guardada como archivo de texto haciendo clic en el botnReport y asignndole un nombre. El archivo guardado puede ser visto o mandado a imprimirseleccionando File> TextEditor, o abrindolo utilizando el programa Word.

Ejemplo de Tabla de datos de Lluvia

Haciendo clic en Tables > Rainfall(men principal) o en el cono correspondiente en la barrade herramientas (nubecita con lluvia) aparece la tabla que muestra los datos de lluvia:

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La tabla muestra la lluvia total (registrada por la estacin) y la lluvia efectiva (Effective), lacual es calculada por CROPWAT segn algn criterio de calculo. Los criterios de calculo

aparecen dando clic en el botn Effective. Aparecer una ventana que permite seleccionar elcriterio a utilizar (active el tabulador Effective Rain):

Ejemplo de Grafico de Clima

Los grficos pueden ser observados hacienda clic en Graphs> Climate en el men principal ohacienda clic en el cono correspondiente en la barra de herramientas:

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El grafico muestra la temperatura media para cada mes (barras) y las lneas muestran lastemperaturas mximas y mnimas. Se puede imprimir el grafico haciendo clic en el botnPrint. Asimismo podemos activar los grficos de humedad relativa (Air Humidity),velocidad del viento (Wind Speed) , insolacin (Daily Sunshine) y ETo.

Cuando hacemos clic en el botn Print aparecen una serie de opciones que permitencontrolar la impresin:

Ejemplo de Tabla de requerimiento de agua de los cultivos (CWR)

Haciendo clic en Tables> CWR (men principal) o en el cono correspondiente en la barra deherramientas aparece la tabla que muestra los datos de requerimiento de agua de los cultivos :

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En la Tabla aparece el cultivo (MAIZE (Grain)= Maz en grano), el bloque seleccionado (Allblocks); el intervalo de tiempo para la presentacin de la informacin Time Step (Days (pordefecto es de 10 das, pero puede ser cambiado), la eficiencia de aplicacin del sistema de riegoIrrigation Efficiency (por defecto el programa toma 70% pero puede ser cambiado segn elmtodo de riego).

Las columnas muestran:

Date: fechas de presentacin de la informacin

ETo: ETo en mm/periodo (si el periodo es de 10 das es el total de ETo ocurrido en los diezdas)

Crop Area: rea destinada para el cultivo seleccionado, en porcentaje del rea total. En estecaso el maz ocupa el 100% del rea total (no hay otro cultivo).

Crop Kc: coeficiente promedio del cultivo seleccionado para el perodo indicado.

CWR: requerimiento (neto) de agua del cultivo en mm/periodo. Por ejemplo el valor de 22.07

significa que se requieren de 22,07 mm para satisfacer la demanda de agua del cultivo en losprimeros diez das. Se calcula como CWR=ETc = ETo * Kc

Total Rain: lluvia total ocurrida durante el periodo.Effective Rain: lluvia efectiva ocurrida durante el periodo.

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Irrig. Req.: Requerimiento (neto) de riego para el periodo considerado (considerando lalluvia). Por ejemplo el valor de 19,67 significa que se necesita aplicar una lmina de riego de19,7 mm para satisfacer la demanda de agua de los cultivos durante el periodo (en este casodiez das). Irrig. Req: = CWR Effective Rain

FWS: (Field Water Supply): cantidad de agua que se necesita para satisfacer la demanda deagua de los cultivos, en litros/segundo/hectrea (caudal mdulo). El primer valor 0,33 significaque debemos disponer de 0,33 l/s para satisfacer los requerimientos de agua de cada hectreasembrada por el cultivo (en este caso maz). Este valor considera la eficiencia de riego.

3600*24*ays)TimeStep(d*0)iciency/10(Irrig.Eff

10000*Irrig.ReqFWS =

En la lnea final de totales (Totals) el valor entre corchetes muestra el requerimiento promediode agua. En nuestro caso el valor de [0.72] significa que necesitamos 0,72 l/s por cada hectreapara atender la temporada de crecimiento del cultivo.

Haciendo clic en el botn Report permite salvar la tabla como archivo de texto.Posteriormente se puede abrir e imprimir el archivo usando un programa como el Word o elmismo editor del CROPWAT (cono del cuadernito).

Ejemplo de Tabla de Calendario de Riego (Irrigation Scheduling)

Haciendo clic en Tables> IrrigationSchedule(men principal) o en el cono correspondienteen la barra de herramientas, aparece la tabla que muestra los datos del calendario de riego:

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La tabla muestra el cultivo (MAIZE (Grain)); el numero de bloque (Block # 1); la opcinseleccionada: Calendario de Riego (Irrigation Schedule) o Balance diario de la humedad en elsuelo (Daily Soil Moisture Balance).

Un dato importante a considerar es la reduccin esperada de la cosecha (Yield Reduction).

Nuestro objetivo es que no se produzca reduccin en la produccin (0.0%). Esta reduccin enla produccin es debida al posible estrs hdrico a que nuestro cultivo pudiera estar sometidosegn los criterios asumidos cuando definimos los criterios del calendario de riego (esto eslminas, frecuencias y tiempo) introducidos en Schedule>Criteria. Si la reduccin en laproduccin es inaceptable debemos cambiar algn criterio de riego.

Las columnas muestran lo siguiente:

Date: fechas de presentacin de la informacin.

TAM: total de agua almacenable por el suelo hasta la profundidad radicular del cultivo para la

fecha indicada (La).RAM: agua fcilmente disponible para el cultivo (lmina neta, Ln).

Rainfall (mm): cantidad de lluvia para la fecha indicada (CROPWAT asume 5 eventos delluvia por mes).

Efect. Rain (mm). Lluvia efectiva, cantidad de agua que entra a la zona radicular.

ETc: evapotranspiracin del cultivo.

ETc/ETm: Debe ser 100 % para que el cultivo no sufra por estrs hdrico.

SMD: Soil Moisture Deficit. Agotamiento (dficit) de la humedad total del suelo para la fechaindicada. Lmina que se debe aplicar para llevar el suelo a capacidad de campo.

Irr. Interval. Intervalo de riego en das desde que se produjo el ultimo riego.

Net.Irrig. Muestra los das donde se requiere el riego y las laminas netas a aplicar.Los das deriego son aquellos donde existe un Net.Irrig. > 0. En el caso de riego en funcin delagotamiento, el riego se produce cuando la lmina agotada supera el umbral de riego. En elcaso de frecuencia (intervalo) de riego fija, depende del numero de das entre riegos.

Lost. Irrig. Prdida del agua aplicada por el riego, debido a la percolacin profunda.

User adjust: Opcin que permite al usuario hacer ajustes al calendario.

Haciendo clic en el botn Report permite salvar la tabla como archivo de texto.Posteriormente se puede abrir e imprimir el archivo usando un programa como el Word o elmismo editor del CROPWAT (icono del cuadernito).

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Grafico del Calendario de Riego

Haciendo clic en Graphs> IrrigationSchedule(men principal) o en el cono correspondienteen la barra de herramientas aparece el grfico que muestra los datos del calendario de riego:

El grafico muestra el cultivo (MAIZE), el bloque (Block # 1)y las siguientes curvas:

Lost Irrigation: Muestra la lmina aplicada de riego que se perdi por percolacin.

SMD: Muestra el cambio del agotamiento de humedad del suelo. Cuando es igual a 0 significaque el suelo se encuentra en capacidad de campo. Esta lnea no debe superar a la lneacorrespondiente al RAM para evitar situaciones de estrs hdrico.

RAM: lnea que muestra el agua fcilmente aprovechable (Ln), en funcin de la profundidadradicular del cultivo. Esta curva muestra indica el agotamiento mximo de humedad que sepuede permitir para evitar condiciones de estrs hdrico en el cultivo.

TAM: curva que muestra la lmina total que el suelo puede almacenar hasta la profundidadradicular (Lmina almacenable, La).

La situacin mostrada en la Figura anterior es la deseable cuando planifiquemos el riego, dondevemos que el agotamiento de agua en el suelo (SMD) no supera al valor del agua fcilmenteaprovechable (RAM).

En la Figura de abajo podemos ver que situacin debemos evitar:

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ENTRADA DE DATOS AL PROGRAMA CROPWAT

1. Datos Climticos

En el men principal seleccionamos InputData > Climate > Enter/Modify. Se abre la

ventana de entrada de datos climticos mensuales (Monthly Climate Data).

Vamos a introducir todos los datos comenzando con el mes de Enero. En realidad, en nuestrocaso, debido a que el cultivo va a ser sembrado en Abril, podemos empezar a introducir datosdesde el mes de Abril y hasta el mes de Agosto que es donde se realizara la cosecha. Sinembargo y a manera de ejercicio, introduzcamos todos los meses del ao. Por ejemplo para elmes de Enero tenemos:

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Como puede verse en la figura anterior, los datos de ETo son calculados al darle clic al botnCalculate ETo.

Al terminar Enero daremos clic a Next y podremos introducir el prximo mes Febrero y assucesivamente hasta llegar a Diciembre. Al finalizar de introducir los datos dar clic al botn

Save y darle un nombre al archivo de datos climticos (coro.pem)

2. Datos de ETo

Los valores de ETo calculados anteriormente se pueden observar al seleccionar InputData >ETo > Enter/Modify. Aparecen los datos calculados previamente. Salvemos estos datos en unarchivo presionando el botn Save. Como nombre usemos coro.pmm

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3. Datos de lluvia

El prximo paso consiste en introducir los datos de lluvia. En el men principal seleccionamosInputData > Rainfall > Enter/Modify. Se abre la ventana de entrada de datos climticosmensuales (Monthly Rainfall Data).

Se introducen los datos de precipitacin total mes por mes, comenzando de Enero. Laprecipitacin efectiva es calculada automticamente por el CROPWAT utilizando el metodoconsiderado por defecto. Salvemos estos datos en un archivo presionando el botn Save.Como nombre usemos coro.crm

Si se quiere cambiar el mtodo de calculo de la precipitacin efectiva darle clic al botn

Effective de la ventana de Monthly Rainfall Data . Con lo que se abrira otra ventanamostrando los distintos mtodos de calculo de la precipitacin efectiva. Por defectoCROPWAT tiene activado el mtodo del Servicio de Conservacin de Suelos de los EstadosUnidos (USDA Soil Conservation Service Method). Otro mtodo til es el primero FixedPercentage donde si colocamos por ejemplo 80 entonces tomara el 80% de la precipitacintotal como la precipitacin efectiva. Si no queremos considerar la precipitacin (por seguridaden el calendario de riego) podemos colocar un porcentaje cercano a 0.

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4. Datos del cultivo

Los datos del cultivo se introducen en dos pasos.

a) Primero se introducen los datos del patrn del cultivo seleccionando InputData > Crops >

Cropping Pattern> Enter/Modify

Se abre la ventana

Crop : cultivo ; Kc values : valores de Kc correspondientes a la etapa inicial, intermedia yfinal; Planting Day/Month: Da y Mes de siembra;

Stage Days: Longitud de las etapas de desarrollo del cultivo (inicial, desarrollo, intermedia,final); Root Depth: Profundidad radicular (valor inicial 0,25 0,30 m y valor final =profundidad mxima que alcanzan las races del cultivo)

Depletion: umbral de riego para las etapas inicial, intermedia y final;Ky Values: valores de Ky para las cuatro etapas de desarrollo del cultivo.

Una buena manera de llenar esta tabla cuando no se tiene alguna informacin (por ejemplo losvalores de Ky) es de darle clic a Retrieve y buscar en la biblioteca del CROPWAT el cultivoa utilizar (o uno similar). En nuestro caso buscamos el archive de Beans Dry que es el msaproximado a las caraotas negras.

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Posteriormente cambiamos el archivo modelo introduciendo nuestra informacin particular. Porejemplo Crop = caraota; Kc inicial = 0.42; Longitud etapa inicial = 25 dias; Longitud etapa dedesarrollo = 35 dias; Depletion (umbral) = 0.45 para todas las etapas.

Finalmente damos clic en Save y salvamos el archivo como caraota.cro.

b) Posteriormente se introducen los datos del patrn del cultivo seleccionando InputData >Crops > Cropping Pattern> Enter/Modify

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Se abrira la siguiente ventana:

Crop No. : nmero del cultivo; Crop Data File: nombre del archivo que tiene los datos del

cultivo (con el botn Browsese puede buscar el archivo). En nuestro caso debemos introduciraqu al archivo creado en el primer paso caraota.cro;

First Planting Day/Month : Da y Mes de la primera siembra; First Harvesting: Primeracosecha; Percentage of Total Area Planted to Crop: porcentaje del rea total que seencuentra sembrada con el cultivo.

Number of Staggering Blocks: nmero de bloques de siembra, si se selecciona 1 significa quetodo el cultivo ser sembrado en la misma fecha de siembra en un solo bloque; si se selecciona2 sembraremos el cultivo en dos bloques: el primero segn la fecha de siembra introducidacomo First Planting y la segunda unos das despus de sembrada la primera (este nmero de

das se introduce en la celda Time interval; Between Planting of Blocks que se activar alcolocar el numero 2 mencionado).

En nuestro caso sembraremos el cultivo en un solo bloque el da 20 de Mayo. Sembraremostoda la finca con ese cultivo (100 % del rea). En nuestro caso debemos introducir como CropData Fileal archivo creado en el primer paso caraota.cro. Por lo tanto:

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Finalmente damos clic a Save y le damos como nombre caraota.cpt

5. Datos del Suelo

Antes de introducir los datos del suelo, debemos calcular la lmina almacenable por metro deprofundidad utilizando la siguiente ecuacin:

1000Da100

PMPCCLa(mm/m)

=

donde La = lmina almacenable (mm/m); CC = capacidad de campo (%); PMP = punto demarchitez permanente (%); Da = densidad aparente (gr/cm3).

En nuestro caso tenemos el siguiente resultado:

mm/m14310003.1100

3142La(mm/m) =

=

a) El prximo paso consiste en introducir los datos del suelo. En el men principalseleccionamos InputData > Soil > Enter/Modify. Se abre la ventana de entrada de datosdel suelo (Monthly Rainfall Data).

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6. DEFINICION DE LOS CRITERIOS PARA EL CALENDARIO DE RIEGO

Ahora necesitamos introducir los criterios para la definicin del calendario de riego. En elmen principal seleccionamos Schedule > Criteria. Se abre la ventana de los criterios para elcalendario de riego (Scheduling) en la ventana de Calculation Methods:

.

Todas las opciones fueron explicadas anteriormente en el manual. En nuestro casoseleccionemos lo siguiente:

1. En Application Timing (momento de aplicacin) seleccionemos aplicar el agua con

una frecuencia fija de 7 dias (fixed interval = 7 days).2. En Application Depth (Lmina de agua aplicar) seleccionemos que vamos a llevarsiempre el suelo a capacidad de campo (Refill to a Specified % of Readily AvailableWater = 100 %)

3. Para el comienzo del calendario (Start of Scheduling) seleccionemos el primer da desiembra de cada cultivo (First Planting Date of Each Crop).

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En resumen nuestra ventana lucir como:

- salvemos nuestros criterios dando clic al botn de Save y guardando comocriterio.cwg

RESULTADOS

Los resultados se presentan en Tablas y grficos entrando al men principal o dando clic alos conos correspondientes en la barra de herramientas:

1. Datos climaticos

Tables > Climate and ETo Graphs > Climate and ETo

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Tables > Rainfall Graphs > Rainfall

Tables> CWR

Ntese que en promedio se requieren 0.59 l/s para regar cada hectrea de caraota (ir al final dela columna de FWS y ver el valor entre corchetes) ; el requerimiento en la etapa de mximademanda es de 0.89 l/s/ha. Estos valores de FWS toman en cuenta la eficiencia del sistema deriego (en este caso 70%). Todos los valores (ETo, Kc, Lluvia, Lluvia efectiva, Requerimientode Riego Irrig. Req) corresponde al periodo de 10 das seleccionado para la representacin

de los datos (que el CROPWAT toma por defecto). El valor de FWS es calculado como:

3600*24*ays)TimeStep(d*0)iciency/10(Irrig.Eff

10000*Irrig.ReqFWS =

3600*24*10*(70/100)

10000*19,92FWS = = `0,33 l/s/ha

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Table > Irrigation Schedule

Representa la tabla mas importante. En ella aparece el cultivo Caraota y la reduccin dela produccin debido a estrs hdrico (Yield Reduction); en nuestro caso este valor es de 0.0 %lo que significa que nuestro intervalo de tiempo seleccionado (7 dias) es conveniente para

evitar estrs hdrico en el cultivo. De producirse una reduccin importante en la produccinentonces se deber proceder a reducir la frecuencia de riego (regar ms frecuentemente) ocambiar algn otro criterio.

n la columna de Net.Irrig. se puede observar las lminas netas de riego a aplicar y en la

osteriormente, 7 das despus, el 4 de Mayo debemos aplicar una lmina neta de riego de 12.0

a lmina total de 438.6 mm es la demanda neta; para estimar la demanda bruta (cantidad real a

E

columna date las fechas correspondientes. Por ejemplo se puede observar que el da 27 deAbril (7 das despus de la siembra, segn nuestra frecuencia fija) debemos aplicar una lminaneta de riego de 15.3 mm. La lmina bruta de riego ser 15.3 / 0.70 = 21.9 mm (reacurdeseque la eficiencia de riego es de 70%).

Pmm. Si seguimos viendo hasta el final de esta columna (ver figura abajo) veremos quedebemos aplicar un total de 438.6 mm en toda el ciclo del cultivo. La ETc total es de 532.9 mmy la precipitacin efectiva total es de 94.3 mm.

Laplicar) debemos dividir este valor entre la eficiencia del sistema de 70 % (438.6/0.70 =626.6 mm)

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Graph > Irrigation Schedule

Como se puede observar en ningn momento SMD > RAM lo que indica que el cultivo no essometido a estrs hdrico durante su ciclo vegetativo.

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