Regar mejor: mejora de la eficiencia y ahorro de agua sin comprometer la producción en fresa

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1 IV Jornadas de Ingeniería del Agua La precipitación y los procesos erosivos Córdoba, 21 y 22 de Octubre 2015 Regar mejor: mejora de la eficiencia y ahorro de agua sin comprometer la producción en fresa P. Gavilán, N. Ruiz, J.M. Bohórquez, D. Lozano Área de Producción Ecológica y Recursos Naturales Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Centro Alameda del Obispo Avda. Menéndez Pidal s/n Córdoba 1. Introducción La superficie cultivada de fresa en la provincia de Huelva alcanzó las 7,500 ha en la campaña 2013/14, lo que supone un incremento del 10% respecto al periodo 2004/07, en el que la producción anual fue de 300,000 Tm (Consejería de Agricultura y Pesca, 2012). Se trata de un cultivo generador de alto valor añadido y empleo. Sin embargo, su localización en las cercanías del P.N. de Doñana, el más importante humedal de Europa, requiere la reconciliación de la actividad productiva y la conservación del medio ambiente. A pesar del uso extendido del riego localizado en este cultivo, hay una gran incertidumbre sobre la cantidad necesaria de riego para obtener producciones competitivas. Trabajos realizados muestran cifras que varían entre 3,000 (Trout y Gartung, 2004) y 8,000 m 3 ha -1 (Strand, 2008). En Huelva, los agricultores programan sus riegos para obtener las máximas producciones, basándose en su experiencia, la observación de las condiciones meteorológicas e indicadores visuales del estado hídrico de las plantas. Por tanto, pueden darse situaciones de sobrerriego y pérdidas de cosecha inducidas por estrés hídrico cuando se dan condiciones de alta demanda evaporativa. Para mejorar sus prácticas de riego, agricultores y técnicos necesitan herramientas para calcular las necesidades de agua del cultivo. En este sentido, la FAO desarrolló una metodología basada en el uso de la evapotranspiración de referencia (ET o ) y los coeficientes de cultivo (K c ) (Doorenbos y Pruitt, 1977). El Manual FAO-56 (Allen y col., 1998) presenta algunos valores de K c para el cultivo de la fresa. Sin embargo, las diferencias entre cultivares, la duración de la estación de crecimiento y las condiciones meteorológicas, principalmente, pueden hacer variar estos coeficientes. Desde el año 2011 el Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA) está trabajando para ayudar a los agricultores a mejorar el riego de la fresa en la costa de Huelva en colaboración con dos empresas del sector. Estos trabajos han incluido: 1) la caracterización del riego a nivel de parcela; 2) la evaluación de los sistemas de riego más frecuentes en la zona; 3) la determinación de las necesidades de agua del cultivo y la

2 estimación de los K c ; 4) la determinación de la eficiencia del riego y de la productividad del agua de riego. Además, se han realizado experiencias para la determinación de la frecuencia y duración del riego óptimas en el riego por pulsos. Desde el año 2008, se ofrecen recomendaciones de riego a través de Internet y directamente a los agricultores. Durante la campaña 2014/15 se han realizado experimentos para validar la bondad de las recomendaciones de riego basadas en el pronóstico meteorológico de la AEMET. Finalmente, cada año se realizan cursos y jornadas para técnicos y agricultores del sector, en los que se informa de las novedades obtenidas en los trabajos realizados 2. Caracterización del riego Durante la campaña 2011/12 se realizó la caracterización del riego en varias fincas colaboradores en la que, además de realizarse evaluaciones de riego, se comparó el agua aplicada en las fincas con la obtenida aplicando la metodología FAO, usando para ello las estaciones meteorológicas en invernadero instaladas en la Finca Experimental del IFAPA El Cebollar, en el T.M. de Moguer, y en la finca de Frutas Borja SL, del T.M. de Almonte. Por entonces no se disponían de coeficientes de cultivo adaptados a las condiciones locales y se usaron los recomendados por Allen y col. (1998) y Hanson y Bendixen (2004). Estos trabajos llevaron a la conclusión de que los agricultores no utilizaban calendarios de riego, aplicando frecuentemente riego en exceso. Los agricultores regaban usando la experiencia, la observación de las condiciones meteorológicas, indicadores visuales de estrés en las plantas y de estructura del lomo. Como la cinta de riego está colocada debajo del plástico los agricultores no ven el agua aplicada desde ésta. Por tanto, es fácil que rieguen en exceso cuando perciben la necesidad de humedecer todo el campo, incluidos los pasillos. Los resultados del análisis de su riego fueron presentados a los agricultores participantes en varias reuniones celebradas con ellos. A partir de estos trabajos, detectaron la necesidad de realizar en sus propias fincas experiencias que permitieran obtener relaciones entre la cantidad de agua aplicada y la producción obtenida, así como ensayar métodos de aplicación del riego basados en la programación del mismo. 3. Evaluación de los sistemas de riego Una buena uniformidad del riego permite mantener cada parte del campo adecuadamente regada, sin excesiva humedad o falta de ella. Un riego excesivo puede no afectar a la producción en algunos tipos de suelos, como ocurre en el entorno del P.N. de Doñana, donde el exceso de humedad se infiltra fácilmente debido al alto contenido en arena de los mismos. Sin embargo, provoca pérdidas de agua, contaminación difusa y aumento de los costes de agua y fertilizantes. La uniformidad del riego es frecuentemente medida en términos de la cantidad de agua aplicada a la cuarta parte del campo que recibe menos riego comparada con el promedio de agua que se aplica a todo el campo. Es lo que viene a denominarse Uniformidad de Distribución del menor cuarto (UD lq ). En sistemas de riego localizado es posible alcanzar uniformidades de distribución por encima del 90% (calificadas

3 como excelentes). Deficientes uniformidades pueden venir provocadas por defectos en el diseño del sistema de distribución que llevan a diferencias de presiones elevadas, mala calidad de las cintas de riego y obturación de los goteros por un deficiente sistema de filtración del agua de riego, fundamentalmente. En los campos de fresa se ha detectado que fundamentalmente los problemas de uniformidad vienen derivados por las diferencias de presiones, muchas veces consecuencia de las elevadas pérdidas de carga en las tuberías, provocadas por una dimensión excesiva del sector de riego, y de la obturación de los goteros al final de la campaña de riegos. Durante la campaña 2013/2014 se evaluó la uniformidad de distribución (UD) de cintas de riego de diferente caudal en un cultivo de fresón, en una finca del T.M. de Almonte (Huelva), cuando se aplicaron pulsos de riego de diferente duración (Lozano y col., 2014). Los caudales nominales de las cintas evaluadas fueron 2.5, 3.8 y 5 l h -1 m -1 (Tabla 1). Se evaluaron independientemente el primer riego del día y los siguientes. La metodología que se empleó para el cálculo de la UD del riego se basó en la recogida de volúmenes de agua de doce goteros por invernadero, cuatro en cada uno de los dos lomos exteriores y otros cuatro en el lomo central. Las medidas se realizaron a 1/8, 3/8, 5/8 y 7/8 del inicio del lomo, recogiéndose todo el volumen de agua suministrado por los goteros entre el inicio del riego y los diez minutos posteriores a su finalización. Tras estos diez minutos la mayoría de los goteros no suministraban agua. Para conocer la UD en sistemas de riego con cintas que no son antidrenantes hay que considerar la fase de vaciado de la tubería. Si sólo se hubieran recogido los volúmenes de agua durante el pulso de riego, como se suele indicar en los protocolos de evaluación de la uniformidad del riego, no se hubiera obtenido la UD real. Caudal nominal (l h -1 m -1 ) Presión nominal (bares) Marca comercial Distancia entre goteros (cm) Pulsos cortos (minutos) Pulsos largos (minutos) Netafim UraT Pathfinder (Chamartin) Rodrip (John Deere) Tabla 1. Material de riego y tratamientos contemplados en el ensayo. Para cuantificar la uniformidad se utilizó el concepto de Uniformidad de Distribución (UD) propuesto por Merrian y Keller (1978), denominada del cuarto menor, expresada en porcentaje: V UD 2 % mv donde UD es la uniformidad de distribución del sistema de riego en tanto por ciento, V 25% es la media del volumen recogido en la cuarta parte de los goteros que aplican menos agua y V m es la media del volumen recogido en todos los goteros evaluados. El intervalo entre

4 UD (%) evaluaciones de riego de un mismo tipo de cinta fue de 2 a 3 horas, al objeto de simular las condiciones reales en las que se dan los pulsos de riego habitualmente. Con ello se garantizó que la dinámica de llenado y vaciado de la tubería fuera similar en todas las evaluaciones a partir del segundo riego de la jornada, pues el primer riego se produce tras más de 12 horas de parada del sistema de suministro de agua. Por ello, el primer riego se consideró en el análisis de forma separada. Se consideró que los límites aceptables de UD para un sistema de riego localizado diseñado para dar riegos de precisión debían situarse en el rango que va desde el 85% hasta el 95%, lo que puede calificarse como UD buena, siendo excelente cuando se supera el 95%. En todos los casos un aumento del tiempo de riego supuso un incremento de la UD (Figura 1). En las condiciones del ensayo, un tiempo de riego superior a 10 minutos estuvo por encima del umbral mínimo requerido para los tres tipos de tuberías, pues equivaldría a una UD igual o superior al 85%. Para obtener valores de UD iguales o superiores al 90%, la duración mínima de los riegos para las cintas de 5, 3.8 y 2.5 l h -1 m -1 sería de 15, 13 y 20 minutos, respectivamente. Se observa que la cinta de 3.8 l h -1 m -1 presentó mayores valores de UD que la de 5 l h -1 m -1 con menores tiempos de riego (Tabla 2). Ninguna de las cintas evaluadas alcanzó valores de UD que pudieran ser calificados como excelentes para los tiempos de riego evaluados en las condiciones del ensayo ,5 l/h m 3.8 l/h m 5 l/h m Tiempo de riego (min) Figura 1. Valores de la uniformidad de distribución medida en función del tiempo de riego para cintas de diferente caudal nominal. 2.5 l h -1 m l h -1 m -1 5 l h -1 m -1 Tiempo de UD (%) Tiempo de UD (%) Tiempo de UD (%) riego (min) riego (min) riego (min) Tabla 2. Uniformidades de distribución para cintas de diferente caudal nominal y diferentes tiempos de riego (minutos).

5 Como se observa en la Figura 1, para tiempos de riego inferiores a 5 minutos, la UD descendió notablemente, por lo que parece razonable recomendar a los agricultores moverse en el rango que va desde los 10 a 15 minutos para cintas de 5 l h -1 m -1, de 7 a 20 minutos para cintas de 3.8 l h -1 m -1 y de 10 a 30 minutos para cintas de 2.5 l h -1 m -1, siendo estos intervalo en los que se consiguen valores de UD entre el 85 y el 95%. 4. Necesidades de agua del cultivo e indicadores de comportamiento del riego Durante la campaña 2012/13 se realizaron dos ensayos destinados a la determinación de la evapotranspiración del cultivo (ET c ) de la fresa, su coeficiente de cultivo (K c ) y la eficiencia y la productividad del riego, cuando se aplicaron diferentes dosis de riego (Gavilán y col., 2014a). Los ensayos se realizaron con las variedades Sabrina y Antilla en el entorno del P.N. de Doñana. Para medir la ET c se instalaron lisímetros de drenaje. En el ensayo con Sabrina, la ET c estacional varió entre 430 y 453 mm, mientras que para Antilla fue de 350 mm (Tabla 3). El K c alcanzó valores máximos de 1.1 y 0.8 para Sabrina y Antilla, respectivamente (Figura 2). En el primero de los ensayos se obtuvo una eficiencia del riego del 81% cuando se aplicó un volumen de agua de 5,500 m 3 ha -1 (Tabla 4). Sabrina Antilla T1 T2 T3 T1 T2 T3 Riego (mm) ET o (mm) ET c (mm) K c max Tabla 3. Riego aplicado, evapotranspiración de referencia (ET o ), evapotranspiración de cultivo (ET c ) y coeficiente de cultivo máximo (K c max ) en cada uno de los ensayos. 1,4 1,2 (a) 1,4 1,2 Kc FAO 56 Kc prog_ant Kc H-B Kc Lis-Ant T3 (b) 1,0 1,0 Kc 0,8 0,6 Kc 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Kc FAO 56 Kc H-B Kc Lis-Sab T1 Kc Lis-Sab T2 Kc prog_sab Kc Lis-Sab T3 # REF! DDP Figura 2. Evolución quincenal de los coeficientes de cultivo de cada uno de los tratamientos para las variedades Sabrina (a) y Antilla (b) en función del día después de la plantación (DDP). Se presentan, además, el coeficiente de cultivo recomendado por FAO56 y el de Hanson y Bendixen (Kc H-B). 0,4 0,2 0, DDP

6 En todos los tratamientos del ensayo con Sabrina la producción superó los 1,000 g planta - 1, equivalentes a producciones de 74.7 t ha -1 (Tabla 4). En el ensayo de Antilla, la máxima eficiencia del riego fue del 58% y la cosecha superó los 800 g planta -1, equivalente a producciones de 50 t ha -1. La productividad del agua de riego fue superior en el ensayo de Sabrina. Los resultados sugieren que el uso de calendarios de riego basados en información meteorológica y coeficientes de cultivo puede producir significativos ahorros de agua sin pérdidas de producción. Sabrina Antilla T1 T2 T3 T1 T2 T3 Eficiencia de aplicación del riego (%) Producción a (g planta -1 ) Productividad de la tierra (t ha -1 ) 1039* 1040* 1097* 786* 811* 801* Productividad del agua de riego (Kg m -3 ) Productividad del agua a Valores seguidos de un asterisco indican que no hubo diferencias significativas entre producciones (P<0.05) Tabla 4. Indicadores de comportamiento del riego: eficiencia de aplicación del riego (%), producción (g planta -1 ), productividad de la tierra (t ha -1 ), productividad del agua de riego (Kg m -3 ) y productividad del agua (Kg m -3 ). 5. Determinación del pulso de riego más adecuado Durante la campaña 2013/2014 se realizó un experimento que permitió conocer los efectos del riego por pulsos de diferente duración y frecuencia sobre la eficiencia del riego y la producción de un cultivo de fresa (Gavilán y col., 2015c). El trabajo se realizó sobre un suelo arenoso del entorno de Doñana. Se hizo un ensayo con tres tratamientos y cuatro repeticiones que fueron regados con la misma cantidad de agua, aplicando pulsos de 5 (T1), 10 (T2) y 15 (T3) minutos de duración. El tratamiento de pulsos largos (T3) fue el más productivo, alcanzando los 1,016 g planta -1 (Tabla 5). El tratamiento de pulsos más cortos, T1, experimentó una pérdida de producción del 7%, probablemente como consecuencia de la menor uniformidad de distribución del riego y, por tanto, un mayor déficit hídrico en algunos puntos del invernadero. El tratamiento T2 tuvo una pérdida de producción del 3% en relación con el T3 (Figura 3). Por tanto, podemos concluir que los pulsos de riego de 15 minutos serían los más aconsejables en este tipo de suelos. Además, pulsos muy cortos, como los del T1, deberían ser evitados. La eficiencia del riego del tratamiento más productivo (T3) fue del 79%. Por último, las eficiencias en el uso del agua obtenidas en los diferentes tratamientos fueron muy similares, situándose alrededor de 23 kg m -3.

7 Volumen de riego (m 3 /ha) Producción (gr/planta) Tratamiento Riego (m 3 ha -1 ) ET c (mm) Eficiencia del riego (%) K c max Producción (g planta -1 ) Productividad del riego (kg m -3 ) Eficiencia en el uso del agua (kg m -3 ) T1 3, T2 4, T3 4, , Tabla 5. Riego, evapotranspiración del cultivo (ET c ), valor máximo del coeficiente de cultivo, (K c max ), eficiencia del riego, producción, productividad del agua de riego y eficiencia del uso del agua en los diferentes tratamientos del ensayo Riego (m3/ha) Producción (g/planta) T1 T2 T3 Tratamientos Figura 3. Volumen de riego aplicado (m3 ha -1 ) y producción (g planta -1 ) en los diferentes tratamientos del ensayo. 6. Programación del riego basado en el pronóstico meteorológico 0 En el año 2008 se instaló la primera estación meteorológica en invernadero en la finca experimental El Cebollar, propiedad del IFAPA, en el T.M. de Moguer, con el objetivo de estimar la ET o en invernadero y dar las primeras recomendaciones de riego. Se medían humedad relativa y temperatura del aire y radiación solar. Una segunda estación meteorológica de idénticas características se instaló en una finca comercial del T.M. de Almonte, cerca de la Aldea de El Rocío, en el año De esta forma se tenían caracterizadas dos importantes zonas freseras de la comarca Condado Litoral de Huelva. Los datos medios diarios de estas estaciones pueden consultarse en la página web del IFAPA ( Utilizando los datos medidos en estas estaciones comenzaron a darse recomendaciones de riego siguiendo la metodología FAO, basadas en valores de evapotranspiración de referencia (ET o ) al aire libre (Allen y col., 1998) o bajo plástico (Fernández y col., 2010), según estuviera o no

8 instalado el macrotúnel, y el coeficiente de cultivo propuesto por Hanson y Bendixen (2004). Durante la campaña 2008/09 se ofrecieron las primeras recomendaciones semanales de riego. Además, se realizaban avances de recomendaciones a principio de campaña (Bohórquez y Gavilán, 2014). Las recomendaciones semanales se realizaban considerando condiciones de cielo despejado y se corregían posteriormente en función de las condiciones meteorológicas previstas. A partir de la campaña 2014/15 se realizan recomendaciones de riego basadas en los pronósticos meteorológicos objetivos de la Agencia Española de Meteorología (AEMET), además de un posterior análisis semanal de la calidad de estas recomendaciones en función de los datos meteorológicos medidos (Bohórquez y col., 2014; Gavilán y col. 2014b; Gavilán y col., 2015a; Gavilán y col., 2015b). Desde esta fecha el coeficiente de cultivo ha sido modificado para adecuarse a las condiciones locales según los resultados obtenidos por Gavilán y col. (2014a). Estas recomendaciones pueden ser consultadas en Figura 2. Recomendaciones semanales de riego para fresa en la comarca Condado Litoral de Huelva basadas en el pronóstico meteorológico de la AEMET (disponible en 7. Conclusiones Durante los últimos tres años el IFAPA ha estado trabajando para ayudar a los agricultores a mejorar el riego de la fresa en la costa de Huelva en colaboración con empresas del sector. Estos trabajos incluyeron 1) caracterización del riego, 2) evaluaciones de los sistemas de riego, 3) determinación de las necesidades de agua e indicadores de comportamiento del riego, 3) estudio del pulso de riego más adecuado, 4) recomendaciones de riego en función del pronóstico meteorológico y 5) formación de agricultores. La evaluación de emisores de diferente caudal con diferentes tiempos de riego ha permitido determinar la duración del pulso de riego más adecuado para cada uno de ellos. Igualmente, un ensayo con pulsos de diferente duración y frecuencia ha permitido determinar el efecto de estos factores sobre la eficiencia del riego y la producción del cultivo. Finalmente, la determinación de la ET o a partir del pronóstico meteorológico de la AEMET y las recomendaciones de riego realizadas han permitido que

9 los agricultores sean capaces de aportar la cantidad de agua de riego necesaria sin que se resienta la producción. Agradecimientos Estos trabajos han sido financiados por los proyectos TRANSFORMA PP.TRA.TRA (Sistema de Asistencia al Regante) y PP.TRA.TRA (CONECTA-SAR), cofinanciados con fondos FEDER. Los autores agradecen el patrocinio de las empresas Frutas Borja SL y Surexport SL y el apoyo del personal técnico de ambas empresas. Referencias Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M., Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper 56. FAO, Roma. Bohórquez, J.M., Gavilán, P., Avance de Recomendaciones de Riego para Fresa. Campaña Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Junta de Andalucía. Disponible en Bohórquez, J.M., Ruiz, N., Gavilán, P., Recomendaciones semanales de Riego para Fresa en la Comarca Condado Litoral (Huelva). Municipios: Almonte y Moguer. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Junta de Andalucía. Disponible en Doorenbos, J., Pruitt, W.O., Guidelines for predicting crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 24, FAO of the United Nations, Rome. Fernández, M.D., Bonachela, S., Orgaz, F., Thompson, R., López, J.C., Granados, M.R., Gallardo, M., Fereres, E., Measurement and estimation of plastic greenhouse reference evapotranspiration in a Mediterranean climate. Irrigation Science, 28: Gavilán, P., Bohórquez, J.M., Ruiz, N., Lozano, D., 2015a. Un servicio de recomendaciones de riego para el cultivo de la fresa basado en el pronóstico meteorológico de la ET o. Trabajo presentado al XXXII Congreso Nacional de Riegos. Valencia, Gavilán, P., Lozano, D., Ruiz, N., 2014a. El riego de la fresa en el entorno de Doñana. Evapotranspiración, coeficientes de cultivo y eficiencia del riego. XXXII Congreso Nacional de Riegos. Madrid, 10 al 12 de junio de Gavilán, P., Lozano, D., Ruiz, N., 2014b. Estimación de la evapotranspiración del cultivo de la fresa basada en pronósticos meteorológicos. Validación con datos experimentales. V Jornadas de Agrometeorología. Valencia, 13 y 14 de noviembre de Gavilán, P., Ruiz, N., Lozano, D., 2015b. Daily forecasting of reference and strawberry crop evapotranspiration in greenhouses in a Mediterranean climate based on solar radiation estimates. Agricultural Water Management, in press. Gavilán, P., Ruiz, N., Lozano, D., Bohórquez, J.M., Molina, F., 2015c. Efecto de la frecuencia de riego sobre la eficiencia del riego y la producción de un cultivo de fresa. Trabajo presentado al XXXII Congreso Nacional de Riegos. Valencia, 2015.

10 Hanson, B., Bendixen, W., Drip irrigation evaluated in Santa Maria Valley strawberries. California Agriculture, 58(1): Lozano, D., Ruiz, N., Gavilán, P., Evaluación en campo de cintas de riego por goteo de diferente caudal en un cultivo de fresa. Agricultura, 978: Merrian, J. L., Keller, J.,1978. Farm irrigation system evaluation: a guide for management, UTAH State University, Logan, Utah, USA. Strand, L.L., Integrated pest management for strawberries (Vol. 3351). UCANR Publications. Trout, T.J., Gartung, J., Irrigation water requirements of strawberries. Acta Horticulturae, 664: