PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVOS …cametrading.com/downloads/IV-seminario/programacion-del...FAO Penman –Monteith Ecuación de predicción de ETo ET o Evapotranspiración de referencia

HILVIO CASTILLO IGLESIAS

2017

PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVOS INDUSTRIALES

AGENDA

1. Determinación de la Evapotranspiración del Cultivo

2. Principios de Programación del Riego

3. Ejemplos de Programación del Riego

Footer info2

¿Cómo determinar la evapotranspiración

potencial?

Cálculo de Evapotranspiración1

Es la pérdida de agua desde el suelo ocasionada por 2 factores

La evaporación del agua desde el suelo

La transpiración de las plantas

Evapotranspiración

Transpiración cultivo

Evaporación suelo0%

100%

50%

Siembra Cosecha

Div

isió

n d

e la

Eva

po

tran

spir

ació

n

Lea

f A

rea

Ind

ex (

LA

I)

Ind

ice

de

cob

ertu

ra f

olia

r

Participación de la Evaporación y la Transpiración en la Evaporatranspiración a través del periodo de crecimiento para un cultivo anual.

Evapotranspiración

Evapotranspiración

][][ KcxEToETc

Cálculo de la Tasa de Evapotranspiración del Cultivo

CLIMA CULTIVO

H2O H2OH2O

H2O H2OH2O

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&source=images&cd=&cad=rja&docid=omQwqaa6IRUUYM&tbnid=HB9AXA3OFQ1FgM:&ved=0CAUQjRw&url=http://avibert.blogspot.com/2012/04/fases-fenologicas-cana-de-azucar-eeaoc.html&ei=I0y3UfqdJ7a34AOm1YD4BQ&bvm=bv.47534661,d.dmg&psig=AFQjCNG0FHYH5GyM25jiSsfTxb3FBmbZAA&ust=1371053410803603

¿ Cómo se calcula la evapotranspiración ?...

1. Calcular la evapotranspiración potencial (ETo)

2. Determinar el coeficiente de cultivo (Kc)

3. Calcular la evapotranspiración del cultivo (ETc)

Cálculo de la Tasa de Evapotranspiración del Cultivo

][][ KcxEToETc

Esta se puede calcular por instrumentos tales como

Las estaciones meteorológicas

Las bandejas de evaporación

Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo)

FAO Penman – Monteith Ecuación de predicción de ETo

ETo Evapotranspiración de referencia (mm/día)

Rn Radiación neta en el cultivo (MJ m2/día)

G Densidad del flujo de calor en el suelo (MJ m2/día)

T Temperatura del aire a 2 mt de altura (ºC)

U2 Velocidad del viento a 2 mt de altura (m/s)

es Presión de la saturación de vapor (kPa)

ea Presión de vapor actual (kPa)

es – ea Déficit de la presión de saturación de vapor (kPa)

Declinación de la curva de presión de vapor (kPa/ºC)

Constante sicrométrico (kPa/ºC)

9000.408 (Rn – G) + u2 (es - ea)

T + 273ETo =

+ (1 + 0.34u2)

Incorpora un componente energético (radiación) y un componente

aereodinámico (viento y humedad del aire).


Tanque Evaporímetro Clase “A”



La evapotranspiración potencial es la de una superficie grande que:

Esta cubierta por pasto verde

Posee de 8 -15 cm de altura

Crece activamente

No le falta agua y

Cubre completamente la superficie del suelo

H2O H2O

H2O

Para esto se deben realizar los siguientes pasos:

1. Medir los milímetros evaporados desde la bandeja (Evap)

2. Deteminar el coeficiente de corrección (Kb)

3. Calcular la Evapotranspiración Potencial (ETo)

KbEvapETo


Dos casos de Posición de Tanque de Evaporación y su alrededor



Green cropped area

Datos de evaporación de Tanque Clase “A” en una semana instalado en un área verde : 8.2, 7.5, 7.6, 6.8, 7.6, 8.9 y 8.5 mm/día. En ese

periodo, la velocidad del viento es 1.9 m/s y la humedad relativa ambiente es 73 %.

Determinación de la ETo de un Tanque Evaporímetro Clase “A” (Doorenbos y Pruitt, 1977)

Coeficientes de Tanque (Kpan) para Tanques Clase “A”

Determinación de la ETo de un Tanque Evaporímetro Clase “A”

Datos de evaporación de Tanque Clase “A” en una semana instalado en un área verde rodeado de un

cultivo irrigado de altura baja: 6.3 – 5.8 – 6.1 – 5.6 – 6.3 – 5.8 – 6.1 mm/día. En ese periodo, la velocidad

del viento es 1.9 m/s y la humedad relativa ambiente es 73 %. Determinar el promedio de la

evapotranspiración de referencia de los 7 días.

Tanque instalado en una superficie verde: Caso A

m1000Fetchmax =Tanque rodeado de cultivo

irrigado:

m/s2u <Velocidad del viento es ligera:

%70RH >Humedad relativa es alta:

--0.85Kp =De la tabla anterior (según las

condiciones de arriba):

mm/día6.0(6.3 + 5.8 + 6.1 + 5.6 + 6.3 + 5.8 + 6.1)Epan = ----------------------------------------------------- =

7Promedio de Epan

mm/día5.1ETo = 6.0 x 0.85 =Resultado

El promedio de Evapotranspiración de referencia de los 7 días es 6.7 mm/día 1

¿Cómo calcular el coeficiente del cultivo

(Kc)?

Coeficiente de Cultivo (Kc)

Esta se puede calcular en función a:

Cultivos anuales

Cultivos permanentes

Medidas directas de ETo y ETc con Lisímetros

Permiten:

Validar métodos de cálculo de ETo

Obtener de forma experimental los valores de Kc

Cálculo del Coeficiente de Cultivo (Kc)

Lisímetro de Pesada

Lisímetros en Palto

Lisímetros en Palto

Lisímetros en Palmeras Dátileras

Lisímetros en Palmeras Dátileras

Lisímetros en Duraznos y Uvas

Lisímetro en construcción ET medido con Lisímetro

(Source: Johnson et.al., 2005)

Etc horaria de uvas y duraznos medidos por

lisímetros en California

Modelo de valores de Kc para uvas y duraznos

calculados por lisímetros

(Source: Johnson et.al., 2005)

Lisímetros en Duraznos y Uvas

¿Cómo calcular la evapotranspiración del

cultivo (ETc)?

Cálculo de la ETc

ETc para Cultivos Anuales

Kc para Cultivos Anuales

Paso 1

Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus 4 estados

Paso 2

Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos

Determinar el Coeficiente de Cultivo (Kc)

¿ Y de que depende este coeficiente?

1. Especie y variedad

2. Estado de desarrollo

3. Epoca del año

Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus 4 estados

Estado 1: (Estado inicial) Desde la siembra hasta que el cultivo esta

plenamente establecido en el campo (10% de la SS).

Estado 2: (Rápido desarrollo) Desde el estado inicial hasta que el

cultivo cubre efectivamente la superficie del terreno (60 – 70% SS).

Estado 3: (Media temporada) Desde el término del desarrollo hasta el

inicio de la maduración del cultivo o senescencia de las hojas.

Estado 4: (Maduración y cosecha) Desde la etapa anterior hasta la

cosecha del cultivo

Paso 1

Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus 4 estadosPaso 1

Número de óvulos

por mazorca

Rendimiento: peso

de granos

Superficie Foliar

Paso 2 Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos

brotación macollamiento crecimiento maduración


brotación macollamiento crecimiento maduración


mm/día5.1ETo = 6.0 x 0.85 =Resultado 1

][][ KcEToETc

díammETc /8.69.0

2.11.5

Vaplicado

oValmacenadentoAlmacenamiEff 100.

(Source: Aldrich et.al., 1975)

Estados Vegetativos y Reproductivos del Maíz

Kc finalKc plenoKc iniCultivo

0.951.050.7Repollo

0.951.050.7Zanahoria

0.951.050.7Coliflor

0.701.000.7Ajo

0.951.000.7Lechuga

0.75

1.00

0.80

1.05

1.00

1.05

0.7

0.7

0.7

Cebolla

Seca

Verde

Semilla

0.951.000.7Espinaca

1.001.050.7Apio

0.850.900.7Rábano


0.91.050.6Berengena

0.91.050.6Pimientos

0.81.150.6Tomate

0.751.000.6Pepino

0.751.000.5Calabaza

0.750.950.5Squash

0.751.000.4Sandía

0.751.050.5Melón

0.600.850.5Cantaloupe

0.951.050.7Brócoli

0.951.050.7Col Bruselas

Coeficientes Kc para varios cultivos - I

(Source: Allen et.al., 1998)


0.951.050.5Remolacha

0.30

0.50

0.80

1.10

0.3

0.3

Yuca

1er año

2do year

0.751.150.5Papa

0.651.150.50Batata

0.951.100.50Nabo

0.701.200.35Remolacha

azucarera


0.7 – 0.5 1.150.35Aldodón

0.351.000.35Girasol

0.601.200.30Maíz grano

1.051.150.30Maíz dulce

0.751.250.40Caña azúcar

1.00

1.10

1.10

1.20

0.5

1.00

Banana

1er año

2do año

0.950.950.90Dátil

1.001.000.95Palma

Africana

1.001.000.95Caucho

0.45

0.45

0.85

0.70

0.30

0.30

Uva

Mesa

Vino


0.951.050.5Arvejas verdes

0.351.000.4Garbanzo

0.61.150.4Maní –

Cacahuate

0.501.150.4Soja (Source: Allen et.al., 1998)

Coeficientes Kc para varios cultivos - II

ETc para Cultivos Permanentes

Kc para cultivos permanentes

Paso 1

Identificar los estados fenológícos

Paso 2

Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos

Determinar el Coeficiente de Cultivo (Kc)

¿ Y de que depende este coeficiente?

1. Especie y variedad

2. Fenología

3. Epoca del año

Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus estados

fenológicos

Paso 1

][][][ KsKcEToETc

Vaplicado


B = 3

A = 6

D = 1.5 m

2

Determinación de la Superficie Sombreada (Ks)

Ks (%) = 3.05 + 2.56 x S – 0.016S2

1. Superficie sombreada por árbol: 1.5 x 1.5 = 2.25 m2

2. Sombreamiento marco de plantación: 2.25 m2 / 18 m2 = 12.5 %

3. Ks : 3.05 + 2.56 x 12.5 – 0.016(12.5)2

4. Ks : 3.05 + 32 – 2.5 = 32.55 %

2

Determinación de la Superficie Sombreada (Ks)

Fuente: Claudio Hernández

díammETc /5.19.0

3255.09.01.5

][][][ KsKcEToETc


Vaplicado


Cómo expresar los mm/día en L/planta/día

Requerimiento Agua Planta = Demanda Agregada*Marco de Plantación

Requerimiento Agua Planta = (1.5 mm/día) (6x3) = 27 L/árbol/día

díammETc /1.59.0

9.01.5

][][][ KsKcEToETc


Vaplicado


Yema hinchada

PreflorFloración Cuajado 30 mm 50 mm 50 – 70 mm > 70 mm

Sensibilidad

Estrés Hídrico

El riego es uno de los manejos más importantes para definir calibre y producción

Cuajado y Retención de

frutos potenciales

Fija el rendimiento:

Ajuste de carga y

crecimiento de fruto.

Potencial de rendimiento

Cosecha tardía, requiere riego

en este periodo para alcanzar

un mayor calibre en la fruta.

Cosecha

¿0.8? ¿0.9?¿0.7?

Observaciones Kc finalKc plenoKc iniCultivo

Cultivo limpio sin malezas0.50

0.60

0.65

0.40

0.55

0.60

0.45

0.60

0.65

Citrus

20% Canopia

50% Canopia

70% Canopia

Sin control de malezas0.85

0.75

0.75

0.80

0.75

0.70

0.80

0.75

0.75

Citrus

20% Canopia

50% Canopia

70% Canopia

1.001.000.20Kiwi

40 – 60% superficie cubierta por canopia0.650.650.55Olivos

Coeficiente Cultivo de Frutales - I


ObservacionesKcfinalKc plenoKc iniCultivo

Cultivo sin malezas0.401.050..20Pistacho

Cultivo sin malezas0.700.800.50Aguacate

Cultivo sin malezas0.600.850.20Almendra

1.001.000.90Cacao

0.90

1.05

0.90

1.05

0.80

1.00

Café

Sin malezas

Con malezas

Kc sombreado incluye el requerimiendo

de agua de los árboles que producen

sombra

0.90

1.05

0.95

1.10

0.90

1.00

Té

Sin sombra

Sombreado


Coeficiente Cultivo de Frutales - II

Etapa criticaCultivo

retoño y crecimiento fuerteCaña de azúcar

floración y formación de la capsulaAlgodón

Polinización y llenado de grano Maíz

Floración y desarrollo de los frutos ( llenado)Mango

Floración y fructificación Cítricos

Poco antes el inicio de floración y llenadoOlivos

Alargamiento del bulbo y madurezCebolla

Altura de rodilla a floraciónTabaco

Desarrollo rápido de los frutosDurazno

Desarrollo de los estolones y formación de

tubérculos (Tuber bulking)

Papa

Floración y alargamiento de los frutosTomate

Formación de la cabeza y alargamientocol

Etapas criticas – algunos ejemplos

¿Cómo programar el riego en el

cultivo de palto?

Principios de Programación del Riego2

1

Balance de Agua en la Zona Radical


1



II. Velocidad de Absorción de Agua

a. Factores de la planta, están relacionados con las características del sistema radicular del cultivo que van a determinar la superficie activa total de la raíz por unidad de área o sobre la planta que absorbe agua del suelo.

- Profundidad del sistema radicular.

- Densidad de las raíces y su distribución en el suelo.

- Tasa de crecimiento de las raíces y su actividad.

- Sensibilidad al estrés hídrico.

a. Temperatura del agua en el suelo y la concentración de oxígeno disuelto

El umbral de riego es un problema de velocidades (Intensidad)


100 m

0.5

m

2.0 m

Volumen hilera: 100*2*0,5 = 100 m3

Superficie @ 1 ha: 100*100 = 10 000 m2

Distancia hileras: 6 m

Nº hileras: 100/6 = 16,7

Volumen total: 16,7*100 = 1 700 m3/ha

1

Vaplicado



Resultados y Discusión

Monitoreo del Riego con tensiómetros

Bulbo con Humedad Adecuada Bulbo con Humedad Inadecuada

Los tensiómetros indican valores de fuerza con la que el agua está siendo retenida en el suelo, a diferentes profundidades.

La ubicación de los mismos nos debe permitir controlar la disponibilidad de agua en el volumen de suelos explorado por las

raíces. Así en dimensiones de profundidad y ancho, como en la zona de mayor actividad radical (ver fotos).

Los productores no cuentan con curvas que relacionen la fuerza de tensión del suelo y el volumen de agua contenido, en

donde se diferencien los umbrales de disponibilidad de agua donde el palto mantenga un óptimo potencial hídrico.

O2

O2

O2

O2

O2O2

O2

O2O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2O2

O2

O2

O2O2

O2O2

O2

O2

O2O2

O2

O2

O2

O2O2


Velocidad del Agua en el Suelo

ψp = Potencial de presión

ψ m = Potencial matricial

ψ g = Potencial gravitacional

ψ o = Potencial osmótico




ψp = Potencial de presión

ψ g = Potencial gravitacional

ψ o = Potencial osmótico



a. Fuerzas de retención de agua en el suelo y contenido de agua en el suelo a diferentes tensiones, lareducción de humedad produce una elevación de la tensión del agua en el suelo y una baja en laconductividad hidráulica no saturada Kc. Luego, a fin de que las raíces sean capaces de absorberagua a una tasa constante desde los poros del suelo circundante, deberá crecer el déficit de presiónde difusión (tensión) en las células de la raíz que absorben agua por sobre la tensión del agua en elsuelo a fin de aumentar la fuerza motriz (i) y compense la baja Kc. Esto permitirá que haya un flujopermanente de agua hacia la raíz (V = Kc.i).

b. Textura.

c. Transmisibilidad del suelo.

d. Preparación del suelo y comportamiento suelo – raíz.

Existirá un umbral diferente para cada ciclo de cultivo?


Valores de Kc para dos suelos y distintas tensiones

en mm/hTensión (cbar) Suelo arenoso Suelo franco

0 65.9 14.8

10 13.0 5.1

20 6.5 -

40 3.7 4.3

60 0.24 3.0

80 - 1.7

120 - 0.21

200 0.0012 0.121

• 1 bar = 105 Pa = 0.1 MPa = 100 kPa = 100 cbar• 1 atm = 101,325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bars

• 1 kgf/cm2 = 9.807 N/cm2 = 9.807 104 N/m2 = 9.807 104 Pa = 0.9807 bar = 0.9679 atm

• 1 atm = 14.696 psi.

• 1 kgf/cm2 = 14.223 psi.


m = 7 cbar

m = 14 cbar

Controlando la disponibilidad de agua en las raíces (que

indirectamente regulan la apertura de los estomas)

podemos incrementar fuertemente la eficiencia en el

uso del agua.1 bar = 100 kPa = 100 cbar

1 cbar = 1 kPa = 0.01 bar

Potencial del Agua en el Suelo

V CC = 15 %

b = 1.65 t/m3

V PM = 7 %

V CC = 44 %

b = 1.25 t/m3

V PM = 21 %

V D = 8 %

V D = 23 %

2

V CC = 15 %

b = 1.65 t/m3

V PM = 7 %

V CC = 44 %

b = 1.25 t/m3

V PM = 21 %

V D = 8 %

V D = 23 %

V D ha = 8% * 1 700 m3

V D ha = 136 m3

V D ha = 23% * 1 700 m3

V D ha = 391 m33

V FA ha = 20 – 50%

Vol

umen

( m

3 /ha

) =

170

0

V CC = %

b = t/m3

V PM = %

V CC = 15 %

b = 1.65 t/m3

V PM = 7 %

V CC = 44 %

b = 1.25 t/m3

V PM = 21 %

V D = 8 %

V D = 23 %

V D ha = 8% * 1 700 m3

V D ha = 136 m3

V D ha = 23% * 1 700 m3

V D ha = 391 m3

V FA ha = 136 m3 *20% = 27.2 m3

V FA ha = 391 m3 *40% = 156 m3

4

Demanda m3/ha/día = 51

Frecuencia = 156/50 = 1 riego / 3 días

Frecuencia = 51/27.2 = 2 riegos / día

Demanda m3/ha/día = 51

5

V D = 8 %

V D = 23 %

V D ha = 8% * 1 700 m3

V D ha = 140 m3

V D ha = 23% * 1 700 m3

V D ha = 391 m3

V FA ha = 136 m3 *20% = 27.2 m3

V FA ha = 391 m3 *40% = 156 m3

Disponibilidad agua vs. suelo arenoso

Disponibilidad agua vs. suelo arcilloso

Ejemplos de Programación del Riego3

Configuración de un Proyecto de Riego: 60 ha

Capacidad de Riego:

2 m * 1.6 L/h @ 0,4 m = 20 m3/h/ha

Capacidad de Conducción:

20 m3/h/ha * 15 ha = 300 m3/h

4 módulos * 300 m3/h = 1200 m3/h

Tiempo de Operación del Sistema:

Tiempo Riego = 70/20 = 3.5 h/operación

Tiempo Total = 4 op. * 3.5 h =114 h/día

Demanda Agregada:70 m3/ha/día

Configuración de un Proyecto de Riego: 60 ha

Capacidad de Riego:

2 m * 0.7 L/h @ 0,4 m = 8.75 m3/h/ha

Capacidad de Conducción:

8.75 m3/h/ha * 30 ha = 265 m3/h

4 módulos * 265 m3/h = 1060 m3/h

Tiempo de Operación del Sistema:

Tiempo Riego = 70/8.75 = 8 h/operación

Tiempo Total = 2 op.*8 h =16 h/día

Demanda Agregada:70 m3/ha/día

HILVIO CASTILLO IGLESIAS

2015

PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVO DE PALTO

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