RESPUESTAS DE LOS CULTIVOS AL AGUA. Elías Fereres, IAS CSIC y Univ. de Córdoba Real Academia de Ingeniería

Transcripción

1 RESPUESTAS DE LOS CULTIVOS AL AGUA Elías Fereres, IAS CSIC y Univ. de Córdoba Real Academia de Ingeniería

2 Hay muy poca agua en el planeta azul

3 POCA AGUA E IRREGULARMENTE DISTRIBUIDA EN EL ESPACIO Fuente: WWDR4

4 La disponibilidad per capita también es muy variable Fuente: WWDR4

5 LA ESCASEZ EN EL SUMINISTRO DE AGUA: Incertidumbre en las precipitaciones Precipitación anual Media ( ) Precipitación (mm) Córdoba ( ) Año

6 GRANDES FLUCTUACIONES EN EL SUMINISTRO DE AGUA NO SIEMPRE HAY AGUA PARA TODO Y HABRÁ QUE ADAPTARSE A LA ESCASEZ cambio climático? Fuente: Plan Hidrológico del Guadalquivir, 2012

7 Aún no hay evidencias notables de cambios hidrológicos, pero sí predicciones preocupantes.. Reconstrucción del caudal anual del rio Colorado, EEUU, desde 1490 WWDR4

8 ALGUNOS CASOS SE ESTAN DETECTANDO

9 SUMINISTRO, DEMANDAS Y USOS DEL AGUA Volumen de agua Transvases y/o desalación Suministro regulado Suministro no regulado Demanda agrícola Demanda urbana e industrial Caudal ambiental Tiempo

10 SUMINISTRO, DEMANDAS Y USOS DEL AGUA Volumen de agua LIMITACIONES ECONÓMICAS Y ECOLÓGICAS PARA INCREMENTAR LOS EMBALSES Transvases y/o desalación INCERTIDUMBRE EN LAS PRECIPITACIONES Suministro no regulado Suministro regulado Demanda agrícola RECICLADO TENSIONES Y CONFLICTOS mercados Demanda urbana e industrial Caudal ambiental AMENAZAS A LA CALIDAD Y CANTIDAD Tiempo

11 CASI EL 70 % DEL AGUA QUE SE DERIVA PARA LOS DISTINTOS SECTORES SE USA EN LA AGRICULTURA USOS DEL AGUA

12 EVOLUCIÓN DE LOS PRECIOS DE LOS ALIMENTOS

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14 por qué la agricultura consume tanta agua? LA INEVITABLE ASOCIACIÓN ENTRE LA GANANCIA DE DIÓXIDO DE CARBONO Y LA PÉRDIDA DE VAPOR DE AGUA POR CADA MOLÉCULA DE CO2 SE PIERDEN DE DE AGUA Productividad del agua= A/T H2O CO 2 CO2 H 2 O

15 EL CLIMA ES DETERMINANTE EN LA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA, concretamente, la demanda evaporativa del ambiente, ETo BIOMASA (kg/ha) BAJA DEMANDA EVAPORATIVA, ETo SE AGRUPAN AL NORMALIZAR POR ETo ALTA ETo TRANSPIRACIÓN, mm

16 Además de la demanda evaporativa, ETo, la ruta fotosintética influye en la WUE C4 C3 (Steduto et al., 2007)

17 FACTORES QUE AFECTAN A LA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA (WUE) COSTES DE LA BIOSÍNTESIS EFECTO DE CARENCIA EXTREMA DE NITRÓGENO COSTE DE LA FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N (Steduto et al. 2007)

18 Hay una relación lineal entre acumulación de biomasa y transpiración Suele haber una relación lineal entre rendimiento y evapotranspiración, ETc BIOMASA O RENDIMIENTO (t/ha) B o Rmax ETmax CONSUMO (T o ETc, mm)

19 GENOTYPIC DIFFERENCES IN COTTON WP Cultivar Dry Matter (kg/ha) ET (mm) WP (kg/m 3 ) Coker 310 Jaen SIG 1 GC ,780 12,950 13,210 12, SPECIES DIFFERENCES IN THE SAME LOCATION & YEAR (DAVIS, CA., USA) field crops in the summer (Orgaz & Fereres, Cordoba, 1984, unpublished data) Crop Dry Matter (kg/ha) ET (mm) WP (kg/m 3 ) Tomato Beans Sorghum (C 4 ) 9,140 8,636 16, (Fereres et al., 1978)

20 Environmental Effects on WP Sunflower, Cordoba, early vs. late plantings WP (kg/m 3 ) Planting 1996 Field experiment Extreme values from simulation modelling Early Late

21 Empirical and simulation models (b) (a) = x a x y x a x ET ET ET Y Y Y k = x a x y x a x ET ET ET Y Y Y k = x a x y x a x ET ET ET Y Y Y k Canopy Canopy Transpiration Transpiration (c ) (a ) (b ) BIOMASS BIOMASS Crop Crop Evapot Evapotranspiration ranspiration YIELD YIELD (c) E HI FAO 33 FAO 33 { AquaCrop AquaCrop

22 EL REGADÍO GENERA MÁS DEL 40% DE LA PRODUCCIÓN MUNDIAL EN MENOS DEL 17% DEL ÁREA CULTIVADA..

23 USO Y CONSUMO DE AGUA DE RIEGO Evaporación n y Transpiración, n, ET CONSUMO USO Escorrentía Percolación profunda PÉRDIDAS Flujos de retorno (parcialmente recuperables)

24 IN FLOOD IRRIGATION: THE SOIL CONTROLS THE INFILTRATION OF WATER SOILS ARE INHERENTLY VARIABLE

25 Pérdidas en los sistemas de riego El riego por gravedad La gran variabilidad de los suelos

26 EN EL RIEGO A PRESIÓN EL SISTEMA CONTROLA LA INFILTRACIÓN OLS THE t 1 t 2 t 3

27 IN DRIP IRRIGATION, CONTROL OF TIME AND SPACE t t t 2 1 t2 1

28 Mejora del uso del agua en el regadío HI Y WP = A SENSIBLE APPROACH TO EUW (A. Blum) IN IRRIGATION: 1.DETERMINE WHERE THE WATER IS GOING, 2. FIND HOW TO REDUCE NON BENEFICIAL FLOWS AND 3. HOW TO INCREASE FLOWS THAT PRODUCE BENEFITS I B TE T E RO + DP

29 Control, high uniformity, and ease of water application have been The key factors in improving WP Photo Courtesy Dr. D. Goldhamer,

30 Riegos por aspersión y goteo PERO REQUIEREN MÁS ENERGÍA

31 EN TREINTA AÑOS, HEMOS PASADO DEL 90 % AL 30% EN RIEGO POR SUPERFICIE EN ANDALUCÍA EL RIEGO POR GOTEO ES CASI EL 70% SISTEMAS DE RIEGO EN ESPAÑA (2011)

32 REDUCIDAS LAS PÉRDIDAS P AL MÍNIMO M CON BUENA INGENIERÍA, HAY QUE DISMINUIR EL CONSUMO DE AGUA PERO, A MÁS CONSUMO DE AGUA, MÁS PRODUCCIÓN Principales Cultivos (trigo, arroz,maíz) z) Rmax RENDIMIENTO (t/ha) ETmax CONSUMO (ETc, mm)

33 puede hacerse via mejora genética para resistencia a sequía? Función del producción del maíz YIELD (%) ME FAO I&D Payero et al., : CONSUMPTIVE USE ETc (%)

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35 COMPARACIÓN MISCANTHUS MAÍZ EN EL MEDIO OESTE AMERICANO

36 ALGUNA VARIABILIDAD GENOTÍPICA QUE PUEDE EXPLOTARSE (DRYSDALE) TRANSPIRACION RELATIVA Variedad tolerante Variedad sensible AGUA EXTRAIBLE RELATIVA

37 Zaman Allah et al., 2011

38 EN ESTE CASO, CUANDO LA SEQUÍA ES TERMINAL, UNA ESTRATEGIA CONSERVADORA EN EL USO DE AGUA EN FASE VEGETATIVA (CONTROL ESTOMÁTICO), PERMITE USAR MAS CANTIDAD DE AGUA EN LA FASE REPRODUCTIVA, FASE EN LA QUE SE DETERMINA EL RENDIMIENTO LAS PAUTAS DE SEQUÍA, INICIAL, INTERMITENTE, TERMINAL, COMBINACIONES, SON CLAVES PARA ESTABLECER LA ESTRATEGIA A SEGUIR, PERO. VARÍAN AN EN EL ESPACIO Y EL TIEMPO USO DE MODELOS DE SIMULACIÓN

39 Sorghum in India

40 WATER PRODUCTION FUNCTIONS FOR SEVERAL CROPS

41 REDUCIDAS LAS PÉRDIDAS AL MÍNIMO, HAY QUE DISMINUIR EL CONSUMO DE AGUA PERO, A MÁS CONSUMO DE AGUA, MÁS PRODUCCIÓN Principales Cultivos (trigo, arroz,maíz) z) CHINA Rmax RENDIMIENTO (t/ha) ETmax CONSUMO (ETc, mm)

42 LOS FRUTALES Y EL VIÑEDO TIENEN UNA RESPUESTA DIFERENTE, NO LINEAL, POR LO QUE PODRÍA REDUCIRSE ALGO EL CONSUMO SIN AFECTAR A LOS INGRESOS DEL AGRICULTOR (ÓPTIMO ECONÓMICO) OBJETIVO DEL PROYECTO RIDECO CONSOLIDER Consumo

43 Riego deficitario controlado (RDC) Deficits hídricos planificados en momentos determinados del desarrollo al objeto de minimizar el impacto en el rendimiento Objetivos Mantener los ingresos y reducir el agua de riego

44 ETo ~ 1,300 mm/yr Rainfall= 240 mm/yr RDI IN LOQUAT 10 YEAR RESULTS J. Cuevas, Univ. of Almeria, Spain CONTROL RDI APPLIED WATER (mm) YIELD (kg/tree) WP ( /m3) Advanced blooming date Earliness (better price) Heavier fruit (better price)

45 Comparación de estrategias de riego deficitario, melocotón, Cordoba Note the slope differences preharvest

46 FREQUENCY DISTRIBUTION OF FRUIT SIZE: SDI vs. RDI and CONTROLS Peach, Cordoba, 2005 RDI CF SDI CM Frecuency < >90 Diameter (mm)

47 1,25 Relative Valor Cosecha Crop relativo Value Finca Melocotón 2005 Peach, Cordoba, 2005 RDI Control SDI RDC Finca RDS Cumulative Relative Value 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 < >76 Fruit diameter (mm) In 2005, Crop Value of SDI was reduced ca. 50 percent relative to Control, Even though yield decreased by only 12 percent

48 Cuando se utiliza el riego deficitario, hay que reducir el riesgo, monitorizando con precisión el estrés y utilizando el riego de precisión cuando sea viable

49 La optimización n de una cantidad limitada de agua para riego será un imperativo en el futuro

50 EL RIEGO DEL OLIVAR EN ANDALUCIA En 1992, el área regada era de ha; El Plan Hidrológico de 1995 planificó ha regadas para 2012 Un estudio reciente de la CA de la Junta de Andalucía determina que hoy hay unas ha de olivar regado La dotación media es de 1,800 m3/ha, frente a un consumo máximo de 2,500 El riego deficitario se ha adoptado por la gran mayoría a de los agricultores

51 IS IT ONLY WATER? IT S THE AGRONOMY, STUPID! After Montoro et al., 2011