Modelos de simulación para estimar el N perdido en los flujos de retorno del riego. J. Cavero Estación Experimental Aula Dei, Zaragoza

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1 Modelos de simulación para estimar el N perdido en los flujos de retorno del riego J. Cavero Estación Experimental Aula Dei, Zaragoza

2 Introducción Los inputs de N en las zonas regadas dependen de los cultivos En cuencas regadas los modelos que simulan las pérdidas de N deben incluir modelos de simulación de cultivos. Los modelos de simulación de cultivos están consituidos por ecuaciones matemáticas que calculan dinámicamente (f(tiempo)) el crecimiento y desarrollo de los cultivos y los cambios en el ambiente (suelo y agua) donde crecen.

3 Introducción Principales dificultades del uso de modelos para estimar las pérdidas de N a escala de cuenca: Limitación en el número de cultivos que pueden ser simulados. La simulación del cultivo (evapotranspiración, rendimiento, absorción N) debe ser precisa. La simulación del ciclo del N implica diferentes procesos y algunos de ellos son biológicamente dependientes. Integración desde la escala de la parcela a la escala de cuenca: Diferentes procesos pueden alterar el contenido de N del agua del suelo desde que sale de la parcela hasta que llega al punto de desagüe. Simulación del agua subterránea.

4 Objetivos Calibrar y validar un modelo que simule las pérdidas de N en cuencas regadas. Estudiar como la mejora del riego y la fertilización pueden reducir las pérdidas de N en cuencas regadas.

5 Cuencas estudiadas La Violada (España): has Akarsu (Turquía): has Sidi Rached (Argelia): has

6 Modelo APEX (Agricultural Policy/ Environmental Extender) (USDA-ARS) Rain, Snow, Chemicals Evaporation and Transpiration Subsurface Flow APEX Surface Flow Below Root Zone La cuenca se subdivide en subareas homogéneas en cuanto a clima, suelo y manejo (cultivo, riego, fertilización).

7 Cuenca de La Violada (España) Años hidrológicos: , y

8 La Sotonera reservoir Monegros Canal La Violada gully watershed Las Pilas Gully Almudévar Las Fuentes Gully 4013 ha 1 desagüe principal La Violada irrigation district Valdepozos Gully D-14 Cinca Canal Tardienta

9 Tipos de suelos Tipo Area (ha) Prof. (m) Pedregosidad (%) CC (m/m) PM (m/m) A 382 0, ,070 0,042 B 232 0, ,144 0,056 C , ,242 0,094 D ,20 6 0,308 0,189

10 Evolución de los cultivos en La Violada Cultivo Superficie (ha) Alfalfa Arroz Cebada Girasol Maíz Raygras Trigo Hortícolas Sin cultivo

11 Metodología de la simulación: Sólo se dispone de información general de los cultivos: Se considera una única fertilización nitrogenada para cada cultivo. Riego por superficie: el riego aplicado para cada cultivo depende del suelo. Subareas definidas para las combinaciones de Tipo de suelo (riego) - Tipo de cultivo. No se considera la ubicación real de las subareas.

12 CALIBRACIÓN - VALIDACIÓN

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14

15

16 Nitrógeno simulado perdido en agua de drenaje según el cultivo y el suelo

17 La mejora del riego y la fertilización pueden reducir las pérdidas de N en La Violada?

18 Escenarios simulados: 1- Base: con las prácticas de riego y fertilización nitrogenada realizadas por los agricultores. 2- Fertilización nitrogenada mejorada: reducción de dosis (maíz y alfalfa). aumento de fraccionamiento (maíz y cereal invierno). 3- Riego mejorado: riego por aspersión: independiente del tipo de suelo. aplicación de 1-2 riegos por semana según necesidades del cultivo. 4- Fertilización nitrogenada mejorada y riego mejorado.

19 N aplicado (kg/ha) Mejora Fertilización Alfalfa Cebada Maíz Pimiento Raygras Girasol Trigo

20

21 N perdido anualmente (kg/ha) Escenario Alfalfa Cebada Maíz Girasol Trigo 1-Base Mejora Fertilización Mejora Riego Mejora Fertilización y Riego

22 Rendimiento medio anual (t/ha) Escenario Alfalfa Cebada Maíz Girasol Trigo 1-Base 12,2 5,8 12,3 3,3 6,6 2- Mejora Fertilización 12,2 5,9 12,3 3,4 6,8 3- Mejora Riego 14,5 6,4 14,2 4,2 7,7 4- Mejora Fertilización y Riego 14,5 6,4 14,2 4,6 7,9

23

24 Concentración media anual de NO 3 -N en agua retorno (mg/l) Escenario Base 7,16 5,44 8,02 2- Mejora Fertilización 6,77 4,79 8,92 3- Mejora Riego 7,59 6,36 10,59 4- Mejora Fertilización y Riego 7,32 5,88 11,73

25 CONCLUSIONES

26 El modelo APEX ha sido calibrado y validado para la cuenca de La Violada. El modelo simuló adecuadamente los valores medios anuales, observándose mayores diferencias entre valores medidos y simulados en valores mensuales. La discrepancia entre valores medidos y simulados fue menor del 4% en el caso de la evapotranspiración. En el caso del retorno de riego la discrepancia fue menor del 15%. El N perdido fue sobrestimado en un 25% en la validación, si bien en valores absolutos la discrepancia fue menor de 3 kg/ha.

27 El estudio de los distintos escenarios indica que: La mejora de la fertilización nitrogenada reducirá tan solo un 3% el N perdido en el agua de retorno. La mejora del riego (cambio a riego por aspersión) puede reducir el N perdido en un 40%, debido a una reducción del flujode retornode un 49%. La mejora del riego y la fertilización habría permitido utilizar un 12% menos de agua de riego y aumentar la evapotranspiración en un 15% lo que resultaría en un aumento de los rendimientos de alfalfa (+18%), cebada (+9%), maíz (+15%), girasol (+30%) y trigo (15%).

28 Aunque la mejora del riego y la fertilización nitrogenada puede reducir en un 40% la masa exportada de N en el retorno de riego, la concentración de NO 3 -N aumentará. En el periodo estudiado ( ) el umbral de 10 mg/l NO 3 -N solo se sobrepasó durante 4 meses en el escenario base. Sin embargo, al mejorar el riego se sobrepasó durante 11 meses. Aunque la regulaciones medioambientales sobre contaminación por nitratos de aguas en Europa se refieren generalmente a concentraciones máximas permisibles, es la masa de N exportada por unidad de superficie lo que debería ser tenido en cuenta para evaluar el efecto contaminante de las zonas regadas sobre los ríos (al igual que se hace en USA).

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