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Manejo eficiente de la fertirrigación en

horticultura intensiva

Juan José Magán Cañadas

Estrategias de manejo de la fertirrigación - Manejo prescriptivo: aporte en base a las necesidades teóricas calculadas mediante modelos

- Manejo correctivo: ajuste del aporte en base a síntomas o medidas en suelo/planta

- Manejo prescriptivo-correctivo: calculo del aporte según las necesidades teóricas y corrección en parcela según indicadores en suelo/planta

Manejo eficiente de la fertirrigación en horticultura

intensiva

Manejo prescriptivo del riego en cultivo en suelo - Cálculo de la ETc basado en el método FAO: ETc = ETo x Kc

- La ETo depende de las condiciones climáticas (radiación, viento y, en menor medida, DPV). Su cálculo se suele basar en Penman-Monteith.

- Kc depende del cultivo en cuestión, su estado de desarrollo y la disponibilidad de agua en el suelo.


intensiva

Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - En invernadero hay una drástica reducción de la velocidad del viento.

- La ETo se puede calcular en base a la radiación (Fernández y col., 2010):

Día juliano (DJ) ≤ 220

Día juliano (DJ) > 220

donde, DJ es el día juliano, Ro es la radiación solar en el exterior (mm d-1) y τ es la transmisividad del invernadero a la radiación.


intensiva

y = 0.0554x - 0.0331

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Exterior Wind speed (m s-1

)

Gre

en

ho

us

e W

ind

sp

ee

d (m

s-1

)

oo RDJET )0019.0288.0(

oo RDJET )00288.0339.1(

Fernández et al., Irrigation Science 28: 497-509

Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - Determinación de la Kc en función del tiempo térmico: permite adaptar las estimaciones al tipo

de cultivo y a las distintas fechas de trasplante.


intensiva

PIMIENTO

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

01-jun 31-jul 29-sep 28-nov 27-ene

FECHA

ET

c (

mm

/d)

1 de junio

1 de julio

1 de agosto

Orgaz et al., Agricultural Water Management: 72 (2): 81-96.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 200 400 600 800 1000 1200

TTA

Kc

enero

marzo

MELON

Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo - Es posible estimar satisfactoriamente la evapotranspiración del cultivo en condiciones bajo

invernadero mediante los modelos simplificados desarrollados.


intensiva

Fernández et al., Acta Hortic. 807: 265- 270.

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 30 60 90 120 150 180 210 240

dat

ET

c (m

m d

-1)

measuredestimated

(a)

Manejo prescriptivo del riego en cultivo bajo invernadero en suelo: cálculo de las necesidades hídricas

- Datos climáticos de la explotación

- Datos climáticos medios

- Programación de riegos individualizada (fecha de siembra, transmisividad, frecuencia de riego, etc)


intensiva

Manejo correctivo del riego: uso de sensores

- Ayudan a establecer el momento oportuno y el volumen de riego.

- Tipos de sensores:

- Sensores que miden la humedad del suelo:

- Sensores que miden el potencial matricial del suelo (tensiómetros, sensores de matriz granular)

- Sensores que miden el contenido volumétrico de agua en el suelo (FDR)

- Sensores que miden el estado hídrico de la planta


intensiva

http://www.delta-t.co.uk/imagesMCL/mcl-22-11-2011-13-21-06.jpg

Automatización del riego con tensiómetros


intensiva

Automatización con tensiómetros

Cabrera et al., datos no publicados

Comparación automatización vs necesidades hídricas medias CULTIVO DE PEPINO (cv. Caronte)

Trasplante: 27/09/2012

Inicio Automatización: 23/10/2012

30/10/2012 a 16/01/2013

Volumen de riego aportado: 68 Litros/m2 (51 litros/gotero)

Volumen de riego estimado: 75 Litros/m2 (56 litros/gotero)


intensiva

0

10

20

30

40

50

60

70

80

27/10/12 11/11/12 26/11/12 11/12/12 26/12/12 10/01/13 25/01/13

Lit

ros

/m2

Fecha

PrHo

Riego

75

68

Fernández et al., XXXII Congreso Nacional de Riegos

Datos climáticos medios

Automatización con tensiómetros

Manejo prescriptivo de la fertilización en suelo

Habitualmente se establecen recetas de abonado que no tienen en cuenta el aporte de nutrientes por parte del suelo, lo que lleva a una sobrefertilización.

Un manejo prescriptivo optimizado de la fertilización requiere disponer de modelos que permitan estimar la absorción de nutrientes:

- Determinación de la evolución de la producción de materia seca a partir de parámetros climáticos

- Cálculo del contenido en nutrientes de la biomasa extracción de nutrientes


intensiva

Manejo prescriptivo de la fertilización: modelo VEGSYS desarrollado para la estimación de la extracción de nitrógeno en las condiciones de los invernaderos de Almería (Gallardo et al., Agric. Water Manage. 101, 107–117)

Clima

Tiempo térmico

fi-PAR

fi-SR

Kc

Fecha de inicio y

fin de cultivo

ETo

ETc

PARi

Materia seca

Extracción de N

(EUR)

(%N vs materia seca)

PAR Inputs

Cálculos

Outputs

Rad. solar


intensiva

Manejo prescriptivo de la fertilización: simulación con el modelo VEGSYS de la absorción de N en tomate en suelo/sustrato y en cultivos de otoño/primavera (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)


intensiva

Manejo prescriptivo de la fertirrigación: sistema de apoyo a la toma de decisión basado en el modelo VEGSYS para calcular los requerimientos de nitrógeno y agua en las condiciones de los invernaderos de Almería (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)

ETc (dia)

Volumen de riego bruto

(día)

Fracción drenaje (LF)

Coeficiente uniformidad (UC)

Extracción N

N min en siembra

N mineralizado estiércol

N mineralizado materia orgánica suelo

OTRAS FUENTES de N

Necesidades netas N diarias =

Extracción N – N disponible neto

Recomendaciones de [N]

semanal (mmol L-1) =

necesidades de N/ riego bruto

Demanda N

N disponible bruto

VegSyst-DSS

Necesidades brutas de N diarias =

Necesidades netas N /eficiencia

Factores de eficiencia

N disponible neto

Necesidades brutas N semanales

Riego bruto (semana)

Outputs VegSyst

Factor de eficiencia


intensiva

Manejo prescriptivo de la fertirrigación: análisis de escenarios en tomate mediante el sistema de apoyo a la toma de decisión basado en el modelo VEGSYS (Gallardo et al., Irrig. Sci. 32: 237–253)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 50 100 150 200

N c

on

ce

ntr

ati

on

(m

mo

lL

-1)

Time (DAT)

Soil Reference

farmers

Soil Nmin (200)

Soil N min (200) + manure

13.2 mmol L -1

5.8 mmol L -1

3.4 mmol L -1


intensiva

Manejo correctivo de la fertilización: monitorización de la solución del suelo

La monitorización de la solución del suelo se puede realizar mediante:

- Extracción de la solución del suelo (extracto saturado, extracto 1:2, etc)

- Extracción directa de la solución mediante sonda de succión

Ventajas de la extracción directa de la solución del suelo frente al extracto del suelo:

- Extracción in situ de la disolución del suelo, sin diluciones

- Permite conocer la composición iónica de la disolución mediante análisis

- Extracción de la muestra sencilla y poco costosa, sin alteración del suelo

- Análisis rápido y barato


intensiva

Manejo correctivo de la fertilización: sondas de succión

- La cápsula cerámica porosa se posiciona en la zona de máxima densidad de raíces (10-20 cm de profundidad)

- Se aplica vacío a -60 kPa durante 12-24 horas.

- Se utiliza en suelos húmedos.

- Existe variabilidad espacial.

Cápsula de cerámica porosa

Tubo de PVC Vacuómetro Botella de topacio

Llave

Bomba de vacío

adaptada


intensiva

Manejo correctivo de la fertilización: sondas de succión

- Resulta conveniente determinar con frecuencia la concentración de los iones principales (especialmente nitratos y potasio) en la solución del suelo, con el fin de detectar rápidamente cambios en la absorción de nutrientes.

- Estas determinaciones se pueden llevar a cabo mediante equipos portátiles de análisis rápido.

Sensores

Patrón calibración

2,42 mmol L-1 NO3-

Pantalla de lectura

Botón de

calibración

Botón de

medida

Patrón calibración

32,26 mmol L-1 NO3-


intensiva

Evaluación de una estrategia de manejo prescriptivo-correctivo de la fertirrigación (Granados et al., Agricultural Water Management 119: 121-134)

- La consideración de un manejo prescriptivo-correctivo en pimiento supuso una reducción del aporte de N del 36% respecto al tratamiento convencional.

- El N-NO3- total lixiviado fue un 58% menor.

- En cultivo de melón la reducción del aporte y la lixiviación de N fue del 28 y 72%, respectivamente.

0

100

200

300

400

500

17-jul 10-sep 4-nov 29-dic 22-feb(NO

3+N

H4)

–N

ap

plie

d (

kg N

ha

-1)

a)

0

60

120

180

240

17-jul 10-sep 4-nov 29-dic 22-febN

O3–

N le

ach

ed

(kg

N h

a-1

)

b)


intensiva

Sistemas cerrados de cultivo sin suelo


intensiva

- Los cultivos sin suelo permiten recoger el drenaje y reutilizarlo.

- Con los sistemas cerrados se consigue un ahorro notable de agua y fertilizantes, reduciendo la lixiviación de nutrientes.

- Permiten establecer altos porcentajes de drenaje y mantener concentraciones de nutrientes más bajas.

- Desajuste de la solución nutritiva: necesidad de realizar análisis frecuentes.

- Acumulación progresiva de aquellos iones presentes en exceso en el agua de riego.

y = 0,060x + 0,40

R2 = 0,99

0

1

2

3

4

5

0 10 20 30 40 50 60

Concentración Na (mmol L-1

)

Co

ncen

tració

n a

bso

rció

n N

a

(mm

ol L

-1)

y = 0,068x + 0,83

R2 = 0,99

0 10 20 30 40 50 60

Concentración Cl (mmol L-1

)

Co

ncen

tració

n a

bso

rció

n C

l

(mm

ol L

-1)

0

1

2

3

4

5

0

Magán et al., Acta Hortic. 697: 365–369

Estrategias para el reajuste de la solución nutritiva en sistemas cerrados de cultivo sin suelo


intensiva

- Mezclar drenaje con agua nueva y, posteriormente, añadir nutrientes hasta alcanzar una CE determinada: permite asegurar el mantenimiento de una determinada CE pero no la presencia de nutrientes.

- Mezclar drenaje con solución nutritiva nueva que incorpore el agua y los nutrientes que ha absorbido el cultivo: permite asegurar la presencia de nutrientes pero no el mantenimiento de una determinada CE.

Comparación de estrategias para el reajuste de la solución nutritiva usando un agua mediocre (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)


intensiva

Calidad del agua: 1,5 dS m-1 de CE y 9,5 mMol L-1 de NaCl

Evolución de la CE de la solución recirculante en los distintos tratamientos semicerrados (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)


intensiva

Evolución de la concentración de N-NO3- en la solución recirculante

de los distintos tratamientos semicerrados (Massa et al., Agric. Water Manage. 97: 971–980)


intensiva

Validación de la estrategia planteada por Massa et al. (2010).


intensiva

Calidad del agua: 1,6 dS m-1 de CE y 12,3 mMol L-1 de Cl- y 5,9 mMol L-1 de Na+

Evolución de la CE y la concentración de macronutrientes en la solución recirculante (Magán, datos no publicados)


intensiva

0

2

4

6

8

10

12

14

29/08/2014 08/10/2014 17/11/2014 27/12/2014 05/02/2015 17/03/2015 26/04/2015 05/06/2015

Co

nce

ntr

ació

n (

mM

ol/

L)

Nitratos Potasio FósforoAbonado nitrógeno Abonado fósforo Abonado potasioDescarte de solución Aumento de CE CE

Evolución del consumo de agua (Magán, datos no publicados)


intensiva

Agua total gastada: 605 L m-2

Agua absorbida: 511 L m-2

Agua eliminada: 95 L m-2 (15,6%)

Eficiencia de uso del agua: 37,5 g L-1

0

100

200

300

400

500

600

700

16/09/2014 28/10/2014 09/12/2014 20/01/2015 03/03/2015 14/04/2015 26/05/2015

L/m

2

ETc acumulada

Descarte de solución acumulado

Consumo total acumulado

Aporte de macronutrientes y eficiencia de uso (Magán, datos no publicados)


intensiva

NUTRIENTE N P2O5 K2O

Gasto total de nutrientes (UF ha-1) 764 426 1194

Relación entre macronutrientes 1,00 0,56 1,56

Descarte de nutrientes (%) 4,4 7,8 2,7

EFICIENCIA DE USO (kg UF-1) 297 533 190

Eficiencia en Magán et al. (1999) con recirculación (kg UF-1) 276 400 154

Eficiencia en Magán et al. (1999) sin recirculación (kg UF-1) 156 278 98

Eficiencia en Magán et al. (2001) con recirculación agua buena (kg UF-1) 304 404 174

Eficiencia en Magán et al. (2001) con recirculación agua mediocre (kg UF-1) 248 373 152

Muchas Gracias

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