UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA XVII CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIAS AGRÍCOLAS

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Instituto de Ciencias Agrícolas XVII CONGRESO INTERNACIONAL DE CIENCIAS AGRÍCOLAS M E M O R I A S Mexicali Baja California México 9 y 10 de octubre del 2014

2 ESTIMACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN EN EL CULTIVO DE CHILE MEDIANTE LOS MÉTODOS FAO-56, SCINTILÓMETRO Y GRAVIMÉTRICO Román Román Leonardo 1*, Díaz Valdés Tomás 1, López Avendaño Jesús Enrique 1, Rodríguez Julio Cesar 2, Partida Ruvalcaba Leopoldo 1, Ayala Tafoya Felipe 1, Valenzuela López Marino 1 1 Facultad de Agronomía, Universidad Autónoma de Sinaloa. leo_roman16@hotmail.com 2 Departamento de Agricultura y Ganadería, Universidad de Sonora. Resumen El trabajo de investigación, consistió en estimar la evapotranspiración del cultivo (ETc) en el cultivo de chile (Capsicum annuum L.) utilizando los métodos FAO-56, scintilómetro y gravimétrico. La evapotranspiración de referencia (ETo) fue menor que la ETc durante todo el periodo de estudio. La ETc con el método gravimétrico fue de 3.6 mm/día, con el scintilómetro 3.1 mm/día, mientras que con el método FAO-56 de 4.5 mm/día; este último dato mayor, incluso que la lámina de riego aplicada (4 mm/día), por lo que en este trabajo no resultó ser un método preciso para determinar ETc. El mayor ajuste en relación con los métodos utilizados para estimar ETc, se observó entre FAO-56 y el scintilómetro, con un coeficiente de correlación de Pearson (R 2 ) de Palabras claves: Capsicum annuum L., evapotranspiración, riego. Abstract The research work consisted of estimating crop evapotranspiration (ETc) in the cultivation of pepper (Capsicum annuum L.) using the FAO-56, scintillometer and gravimetric methods. The reference evapotranspiration (ETo) was lower than the ETc throughout the study period. The ETc with the gravimetric method was 3.6 mm / day, with the scintillometer 3.1 mm / day, while with the method FAO-56 of 4.5 mm / day; this data last greater, even that the applied irrigation lamin (4 mm / day), so in this work not turned out to be an accurate method to determine ETc. The biggest adjustment in relation to the methods used to estimate ETc, was observed between FAO-56 and scintillometer with a Pearson correlation coefficient (R 2 ) of Key words: Capsicum annuum L., evapotranspiration, irrigation. Introducción La disponibilidad del agua de una región depende del volumen que se recibe por precipitación y de lo que se pierde por la evaporación de los cuerpos de agua y por la evapotranspiración de la vegetación (SEMARNAT, 2012). Alrededor del 77% del volumen de agua concesionado en México es destinado a la agricultura y en Sinaloa este corresponde al 94% (CONAGUA, 2011). Para buscar una mayor eficiencia del riego, es necesario el conocimiento del requerimiento hídrico localizado, con la finalidad de maximizar la producción por unidad de agua consumida (Fereres y Soriano, 2007). Una forma de cuantificar la demanda de agua de los cultivos, producto de los cambios atmosféricos, es mediante la estimación de la evapotranspiración ET (Allen et al., 1989), misma que depende las variables climáticas (radiación, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento), características del cultivo, factores del suelo (flujo de calor en el suelo y contenido de humedad) y manejo (FAO, 1998). Por ello, uno de los métodos más aceptados para estimar ET es el de la FAO-56, mismo que depende de datos climáticos (Allen et al., 1998). 250

3 La pérdida de agua por ET puede expresarse en términos de calor latente de vaporización utilizando la ecuación de balance de energía (Allen et al., 2006); midiendo el flujo de calor sensible utilizando el scintilómetro (turbulencia del rayo de emisor-receptor) sobre la superficie del cultivo y el suelo (Watts et al., 2000). Diferentes investigadores han probado la larga apertura del scintilómetro para determinar el flujo promedio de superficies heterogéneas (Beyrich et al., 2005) mediante la ecuación del balance de energía (Meijninger et al., 2002; Ezzahar et al., 2007): no obstante se sabe que el método más preciso que se utiliza como patrón para comparar la ET es el gravimétrico (Rey y Delibaltov, 1982). Se han realizado varios estudios para determinar la evapotranspiración en hortalizas, sin embargo, en Sinaloa no se cuentan con estudios para determinar la evapotranspiración por el método del scintilómetro y otros métodos, por lo que se desconoce si este método es más preciso que el de la FAO-56 y como se relaciona con el método gravimétrico. El objetivo de la presente investigación fue determinar el contraste entre la evapotranspiración del cultivo (ETc) de chile (Capsicum annuum L.) en el Valle de Culiacán utilizando los métodos de la FAO-56, scintilómetro y gravimétrico. Materiales y métodos El experimento se estableció en el campo El Cafetal, de la agrícola Tricar, ubicado en el municipio de Navolato, Sinaloa; localizado geográficamente a una longitud (dec): y latitud (dec): , a una altura de 10 metros sobre el nivel del mar. Se establecieron 90 ha de chile (Capsicum annuum L.) bell papper (var. Bunker, Revelation, Mini Bell, Baby Bell) en sistema de riego por goteo. La plantación se realizó del 2 al 16 de Septiembre del año 2013, con una densidad de 33,300 plantas por hectárea. Los suelos predominantes de la región son arcillosos (59.4%), limo 19.2% y de arena 21.4%, determinados mediante el método de la probeta; el suelo posee una densidad aparente de 1.26 g cm- 3. La capacidad de campo (CC) y el punto de marchitez permanente (PMP) se determinaron utilizando la membrana de presión (a 0.3 y 1.5 MPa durante 24 horas) obteniendo como resultado para CC y PM valores 31.6%, y de 17.8% respectivamente. La ET se estimó mediante tres métodos; el método FAO-56 depende de datos climáticos (radiación, temperatura velocidad del viento, humedad relativa, presión atmosférica, flujo de calor en el suelo), que aplicando formulas empíricas se determina la evapotranspiración de referencia (ETo), y posteriormente la evapotranspiración real del cultivo (ETr), usando el Coeficiente de cultivo (KC). El scintilómetro BLS450 (lecturas entre longitudes de m) consta de un emisor y un receptor óptico con un dispositivo de posicionamiento colocado a una distancia de 1,215 m, unidad procesadora de la señal (SPU) y un software (BLSRUN) para el sistema operativo Microsoft Windows. La velocidad de emisión del láser seleccionada del transmisor fue de 5 Hz; como desnivel entre el emisor-receptor es de m. Mediante la ecuación de balance de energía se determinó la evapotranspiración para el método del scintilómetro. Para el método gravimétrico se determinó el porcentaje de humedad del suelo antes y después del riego durante un periodo considerado. Se instalaron tres torres de acero galvanizado de 6 m de altura, en dos de ellas se colocaron el emisor y receptor (BLS450), y en la tercer torre la estación climatológica. Dicha estación consto de un anemómetro (YOUNG 05108) a 6 m de altura, dos termómetros (VAISALA HUMICAP, DTR503A) a 3 y 5 m, un radiómetro (Kipp & Zonen, NR LITE2) a 3m de altura, dos sensores de flujo de calor del suelo (CAMPBELL SCIENTIFIC KFP01SC) enterrados a 5 y 10 cm; todos los sensores de la torre de la estación climatológica se conectaron directamente al dataloggers CR1000 (CAMPBELL SCIENTIFIC ). El aporte de energía eléctrica estuvo dada por baterías con 251

4 capacidad de 12 V, conectados a paneles solares (KYOCERA, modelo KC85T) junto con un controlador de corriente (modelo GPC km). Se utilizó el software Winlas para determinar el flujo de calor sensible (H); se corrió una regresión lineal para la comparación de resultados, RSME y el modelo estadístico Willmott para los valores de concordancia. Resultados y discusión La radiación neta, flujo de calor sensible, flujo de calor del suelo y flujo de calor latente (Figura 1), fueron positivas durante el día y negativas por la noche; misma razón por la cual, conforme el calor sensible del aire disminuye, la temperatura decrece (FAO, 2010). G W/m² Rn W/m² H W/m² LE W/m² Figura 1. Comportamiento de las variables de energía, radiación neta (Rn), flujo de calor del suelo (G), flujo de calor sensible (H) y flujo de calor latente (LE), en cultivo de chile en Navolato, Sinaloa, en La ETc (Figura 2) determinada con el método gravimétrico fue ligeramente mayor a la estimada con el scintilómetro (ecuación de balance de energía); pero menor a la definida con el método de la FAO-56 (Penman-Monteith). Dicho parámetro, manifestó un comportamiento de trayectoria similar durante el periodo de estudio con el método de FAO-56 y con el scintilómetro, aunque con diferencias hasta de 3mm/día. La ETc estimada con el método gravimétrico fue de 3.6 mm/día, con el scintilómetro 3.1 mm/día, mientras que con el método FAO-56 de 4.5 mm/día; este último dato mayor, incluso que la lámina de riego aplicada (4 mm/día), por lo que en este trabajo no resultó ser un método preciso para determinar ETc. La evapotranspiración de referencia (ETo) fue menor que la evapotranspiración del cultivo (ETc) durante todo el periodo de estudio, esto debido a que el suelo se encontraba en condiciones óptimas de humedad; contrario a lo encontrado por López et al., La ETo y la ETc serán iguales siempre que la humedad del suelo sea óptima y que exista un buen desarrollo del cultivo (Sánchez, 2010). El coeficiente del cultivo (Kc), fue mayor durante la fase de máxima producción del cultivo. 252

5 6.0 Scint Grav FAO-56 Evapotranspiración (mm) Día Figura 2. Comportamiento de la evapotranspiración del cultivo (ETc) determinada con el método FAO-56, scintilómetro (Scint) y gravimétrico (Grav) en cultivo de chile en Navolato, Sinaloa, en Existe una buena concordancia para estimar ETc entre los métodos gravimétrico y scintilómetro, de acuerdo al valor dr obtenido de 0.48 (Cuadro 1), lo cual, de acuerdo con el modelo de Willmott, indica que la suma de la magnitud del error, es menor entre el modelo de predicción (gravimétrico) y el de los valores observados (scintilómetro). Un valor dr = 0.5 indica que la magnitud del error es la mitad, de la suma de las desviaciones del modelo de predicción y la magnitud de la desviación observada; mientras que un valor dr = 0.0 indica que la magnitud del error, es igual a la desviación del modelo de predicción y la desviación de la magnitud observada (Willmott et al., 2011) Cuadro 1. Relación de los datos estimados con el análisis de Willmott (dr), RSME y R 2, entre los métodos FAO-56, scintilómetro y gravimétrico en cultivo de chile en Navolato, Sinaloa, en Relación datos estimados de RSME R 2 dr Grav - Scint Scint - FAO Grav - FAO El mayor ajuste en relación con los métodos utilizados para estimar ETc, se observó entre FAO-56 y el cintilómetro (Scint), con un coeficiente de correlación de Pearson (R 2 ) de Conclusión La evapotranspiración estimada con el método del scintilómetro, tomando como referencia el método gravimétrico, no presentó el mayor ajuste estadístico, pero si numérico; por lo que, se concluye que es el método más apropiado para determinar la evapotranspiración en el cultivo de chile. 253

6 Literatura citada Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D. y Smith, M, Evapotranspiración del Cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Estudio para Riego y Drenaje 56, FAO, Roma. Allen, R. G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage paper Nº 56. Rome, Italy. Allen, R. G., Jensen, M. E., Wright, J. L., y Burman, R. D Operational estimates of reference evapotranspiration. Agronomy Journal. 81: Beyrich, F., Kouznetsov, R.D., Leps, J. P., Lüdi, A., Meijninger, W.M.L. and Weisensee, U. 2005: Structure parameters for temperature and humidity from simultaneous eddy-covariance and scintillometer measurements. Meteorolischer Zeitung. 14: CONAGUA, Estadísticas del agua en México. Usos del agua: (consultado el 11 de Septiembre de 2013). Ezzahar, J., Chehbouni, A., Hoedjes, J. C. B., Chehbouni, A., On the application of scintillometry over heterogeneous surfaces. J Hydrol. 34: FAO, Protección contra las heladas: fundamentos, práctica y economía. Capítulo 3: Mecanismos de transferencia de energía Disponible en: (condsultado el 20 de Agosto 2014). FAO, Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56: Fereres, E. y Soriano, M. A Deficit Irrigation for Reducing Agricultural Water Use. Journal of Experimental Botany. 58: Meijninger, W. M. L., Hartogensis, O. K., Kohsiek, W., Hoedjes, J. C. B., Zuurbier, R. M. and DeBruin, H. A. R. 2002: Determination of the area-averaged sensible heat fluxes with a large aperture scintillometer over a heterogeneous surface, Boundary-Layer Meteorology. 105: Rey, García, A. R. y Delibaltov, G. Y. 1982: Metodología para pronosticar el momento óptimo de riego en los cultivos agrícolas cubanos. Método bioclimático, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje, Ministerio de la Agricultura, Cuba: 8. Sánchez, S R. F. J. (2010). Concepto de Evapotranspiración. Evapotranspiración. Dpto. Geología, Universidad Salamanca: 1-8. SEMARNAT, Informe de la situación del medio ambiente en México. Capítulo 6. Agua. (consultado el 6 de Octubre de 2013). Watts, C. J., Chehbouni, A., Rodriguez, J. C., Kerr, Y. H., Hartogensis. O. and De Bruin, H. A. R Comparison of sensible heat flux estimates using AVHRR with scintillometer in northwest Mexico. Agric. For. Meteorol. 105: Willmott, C. J., Robeson, S. M. and Matsuura, K A refined index of model performance. International Journal of Climatology. DOI: /joc