PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVOS INDUSTRIALES HILVIO CASTILLO IGLESIAS

Transcripción

1 PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVOS INDUSTRIALES HILVIO CASTILLO IGLESIAS 2017

2 AGENDA 1. Determinación de la Evapotranspiración del Cultivo 2. Principios de Programación del Riego 3. Ejemplos de Programación del Riego 2 Footer info

3 1 Cálculo de Evapotranspiración Cómo determinar la evapotranspiración potencial?

4 Evapotranspiración Es la pérdida de agua desde el suelo ocasionada por 2 factores La evaporación del agua desde el suelo La transpiración de las plantas

5 División de la Evapotranspiración Leaf Area Index (LAI) Indice de cobertura foliar Participación de la Evaporación y la Transpiración en la Evaporatranspiración a través del periodo de crecimiento para un cultivo anual. 100% 50% Transpiración cultivo 0% Siembra Evaporación suelo Cosecha

6 Evapotranspiración

7 Evapotranspiración

8 Cálculo de la Tasa de Evapotranspiración del Cultivo H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O CLIMA CULTIVO ETc [ ETo] x[ Kc]

9 Cálculo de la Tasa de Evapotranspiración del Cultivo Cómo se calcula la evapotranspiración? Calcular la evapotranspiración potencial (ETo) 2. Determinar el coeficiente de cultivo (Kc) 3. Calcular la evapotranspiración del cultivo (ETc) ETc [ ETo] x[ Kc]

10 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) Esta se puede calcular por instrumentos tales como Las estaciones meteorológicas Las bandejas de evaporación

11 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) FAO Penman Monteith Ecuación de predicción de ETo ET o = (R n G) + u 2 (e s - e a ) T ( u 2 ) ET o R n G T U 2 e s e a e s e a Evapotranspiración de referencia (mm/día) Radiación neta en el cultivo (MJ m 2 /día) Densidad del flujo de calor en el suelo (MJ m 2 /día) Temperatura del aire a 2 mt de altura (ºC) Velocidad del viento a 2 mt de altura (m/s) Presión de la saturación de vapor (kpa) Presión de vapor actual (kpa) Déficit de la presión de saturación de vapor (kpa) Declinación de la curva de presión de vapor (kpa/ºc) Constante sicrométrico (kpa/ºc) Incorpora un componente energético (radiación) y un componente aereodinámico (viento y humedad del aire).

12 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) Tanque Evaporímetro Clase A

13 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) 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 H 2 O H 2 O H 2 O

14 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) 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) ETo Evap Kb

15 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) Dos casos de Posición de Tanque de Evaporación y su alrededor

16 Cálculo de Evapotranspiración Potencial (ETo) Green cropped area

17 Determinación de la ETo de un Tanque Evaporímetro Clase A (Doorenbos y Pruitt, 1977) Coeficientes de Tanque (Kpan) para Tanques Clase A 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 %.

18 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: 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 Tanque rodeado de cultivo irrigado: Fetch max = 1000 m Velocidad del viento es ligera: u < 2 m/s Humedad relativa es alta: RH > 70 % De la tabla anterior (según las condiciones de arriba): Promedio de Epan K p = ( ) Epan = = mm/día Resultado ET o = 6.0 x 0.85 = 5.1 mm/día El promedio de Evapotranspiración de referencia de los 7 días es 6.7 mm/día 1

19 Coeficiente de Cultivo (Kc) Cómo calcular el coeficiente del cultivo (Kc)?

20 Medidas directas de ETo y ETc con Lisímetros Esta se puede calcular en función a: Cultivos anuales Cultivos permanentes

21 Cálculo del Coeficiente de Cultivo (Kc) Permiten: Validar métodos de cálculo de ETo Obtener de forma experimental los valores de Kc

22 Lisímetro de Pesada

23 Lisímetros en Palto

24 Lisímetros en Palto

25 Lisímetros en Palmeras Dátileras

26 Lisímetros en Palmeras Dátileras

27 Lisímetros en Duraznos y Uvas Lisímetro en construcción ET medido con Lisímetro (Source: Johnson et.al., 2005)

28 Lisímetros en Duraznos y Uvas 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)

29 Cálculo de la ETc Cómo calcular la evapotranspiración del cultivo (ETc)?

30 ETc para Cultivos Anuales

31 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

32 Determinar el Coeficiente de Cultivo (Kc) 1. Especie y variedad Y de que depende este coeficiente? 2. Estado de desarrollo 3. Epoca del año

33 Paso 1 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

34 Paso 1 Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus 4 estados Superficie Foliar Número de óvulos por mazorca Rendimiento: de granos peso

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

36 Paso 2 Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos brotación macollamiento crecimiento maduración

37 Paso 2 Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos brotación macollamiento crecimiento maduración

38 Resultado 1 ET o = 6.0 x 0.85 = 5.1 mm/día ETc [ ETo] [ Kc] Eff. Almacenamiento 100 Valmacenado Vaplicado ETc 6.8mm / 0.9 día

39 Estados Vegetativos y Reproductivos del Maíz (Source: Aldrich et.al., 1975)

40 Coeficientes Kc para varios cultivos - I Cultivo K c ini K c pleno K c final Cultivo K c ini K c pleno K c final Repollo Berengena Zanahoria Pimientos Coliflor Tomate Ajo Pepino Lechuga Calabaza Cebolla Seca Verde Semilla Espinaca Apio Rábano Squash Sandía Melón Cantaloupe Brócoli Col Bruselas (Source: Allen et.al., 1998)

41 Coeficientes Kc para varios cultivos - II Cultivo K c ini K c pleno K c final Cultivo K c ini K c pleno K c final Remolacha Aldodón Yuca Girasol er año 2do year Maíz grano Maíz dulce Papa Caña azúcar Batata Banana Nabo Remolacha azucarera er año 2 do año Dátil Cultivo Arvejas verdes K c ini 0.5 K c pleno 1.05 K c final 0.95 Palma Africana Caucho Garbanzo Uva Maní Cacahuate Soja Mesa Vino (Source: Allen et.al., 1998)

42 ETc para Cultivos Permanentes

43 Kc para cultivos permanentes Paso 1 Identificar los estados fenológícos Paso 2 Identificar el Kc para cada uno de los estados definidos

44 Determinar el Coeficiente de Cultivo (Kc) 1. Especie y variedad Y de que depende este coeficiente? 2. Fenología 3. Epoca del año

45 Paso 1 Identificar la duración del cultivo y de cada uno de sus estados fenológicos ETc [ ETo] [ Kc] [ Ks] Eff. Almacenamiento 100 Valmacenado Vaplicado

46 Determinación de la Superficie Sombreada (Ks) D = 1.5 m A = 6 B = 3 2

47 Determinación de la Superficie Sombreada (Ks) Ks (%) = x S 0.016S 2 1. Superficie sombreada por árbol: 1.5 x 1.5 = 2.25 m 2 2. Sombreamiento marco de plantación: 2.25 m 2 / 18 m 2 = 12.5 % 3. Ks : x (12.5) 2 4. Ks : = % 2 Fuente: Claudio Hernández

48 Resultado 1 ET o = 6.0 x 0.85 = 5.1 mm/día ETc [ ETo] [ Kc] [ Ks] Eff. Almacenamiento 100 Valmacenado Vaplicado ETc mm / día

49 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

50 Resultado 1 ET o = 6.0 x 0.85 = 5.1 mm/día ETc [ ETo] [ Kc] [ Ks] Eff. Almacenamiento 100 Valmacenado Vaplicado ETc 5.1mm / día 0.9

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52 Sensibilidad Estrés Hídrico Yema hinchada Preflor Floración Cuajado 30 mm 50 mm mm > 70 mm Cosecha 0.7? 0.8? 0.9? Potencial de rendimiento Cuajado y Retención de frutos potenciales Fija el rendimiento: Ajuste de carga y crecimiento de fruto. Cosecha tardía, requiere riego en este periodo para alcanzar un mayor calibre en la fruta. El riego es uno de los manejos más importantes para definir calibre y producción

53 Coeficiente Cultivo de Frutales - I Cultivo K c ini K c pleno K c final Observaciones Citrus 20% Canopia 50% Canopia 70% Canopia Cultivo limpio sin malezas Citrus 20% Canopia 50% Canopia 70% Canopia Sin control de malezas Kiwi Olivos % superficie cubierta por canopia (Source: Allen et.al., 1998)

54 Coeficiente Cultivo de Frutales - II Cultivo K c ini K c pleno K cfinal Observaciones Pistacho Cultivo sin malezas Aguacate Cultivo sin malezas Almendra Cultivo sin malezas Cacao Café Sin malezas Con malezas Té Sin sombra Sombreado Kc sombreado incluye el requerimiendo de agua de los árboles que producen sombra (Source: Allen et.al., 1998)

55 Etapas criticas algunos ejemplos Cultivo Caña de azúcar Algodón Maíz Mango Cítricos Olivos Cebolla Tabaco Durazno Papa Tomate col Etapa critica retoño y crecimiento fuerte floración y formación de la capsula Polinización y llenado de grano Floración y desarrollo de los frutos ( llenado) Floración y fructificación Poco antes el inicio de floración y llenado Alargamiento del bulbo y madurez Altura de rodilla a floración Desarrollo rápido de los frutos Desarrollo de los estolones y formación de tubérculos (Tuber bulking) Floración y alargamiento de los frutos Formación de la cabeza y alargamiento

56 2 Principios de Programación del Riego Cómo programar el riego en el cultivo de palto?

57 Balance de Agua en la Zona Radical 1

58 Balance de Agua en la Zona Radical 1

59 Balance de Agua en la Zona Radical

60 Balance de Agua en la Zona Radical

61 Balance de Agua en la Zona Radical El umbral de riego es un problema de velocidades (Intensidad) 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

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63 0.5 m Balance de Agua en la Zona Radical 1 ha: 100*100 = m 2 Distancia hileras: 6 m Nº hileras: 100/6 = 16,7 100 m Volumen hilera: 100*2*0,5 = 100 m 3 Volumen total: 16,7*100 = m 3 /ha 2.0 m Eff. Almacenamiento 100 Valmacenado Vaplicado 1

64 Resultados y Discusión Monitoreo del Riego con tensiómetros 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. Bulbo con Humedad Adecuada Bulbo con Humedad Inadecuada

65 Balance de Agua en la Zona Radical O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2

66 Velocidad del Agua en el Suelo ψp = Potencial de presión ψ o = Potencial osmótico ψ m = Potencial matricial ψ m = Potencial matricial ψ g = Potencial gravitacional

67 Velocidad del Agua en el Suelo ψp = Potencial de presión ψ o = Potencial osmótico ψ m = Potencial matricial ψ m = Potencial matricial ψ g = Potencial gravitacional

68 Balance de Agua en la Zona Radical Velocidad del Agua en el Suelo a. Fuerzas de retención de agua en el suelo y contenido de agua en el suelo a diferentes tensiones, la reducción de humedad produce una elevación de la tensión del agua en el suelo y una baja en la conductividad hidráulica no saturada Kc. Luego, a fin de que las raíces sean capaces de absorber agua a una tasa constante desde los poros del suelo circundante, deberá crecer el déficit de presión de difusión (tensión) en las células de la raíz que absorben agua por sobre la tensión del agua en el suelo a fin de aumentar la fuerza motriz (i) y compense la baja Kc. Esto permitirá que haya un flujo permanente 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?

69 Velocidad del Agua en el Suelo Valores de Kc para dos suelos y distintas tensiones Tensión (cbar) Suelo en mm/h arenoso Suelo franco bar = 10 5 Pa = 0.1 MPa = 100 kpa = 100 cbar 1 atm = 101,325 Pa = kpa = bars 1 kgf/cm 2 = N/cm 2 = N/m 2 = Pa = bar = atm 1 atm = psi. 1 kgf/cm 2 = psi.

70 Potencial del Agua en el Suelo m = 14 cbar m = 7 cbar 1 bar = 100 kpa = 100 cbar 1 cbar = 1 kpa = 0.01 bar 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.

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72 b = 1.65 t/m 3 V CC = 15 % V PM = 7 % V D = 8 % b = 1.25 t/m 3 V CC = 44 % V PM = 21 % V D = 23 % 2

73 b = 1.65 t/m 3 V CC = 15 % V PM = 7 % V D = 8 % V D ha = 8% * m 3 V D ha = 136 m 3 b = 1.25 t/m 3 V CC = 44 % V PM = 21 % V D = 23 % V D ha = 23% * m 3 V D ha = 391 m 3 3

74 Volumen ( m 3 /ha) = 1700 b = t/m 3 V FA ha = 20 50% V CC = % V PM = %

75 b = 1.65 t/m 3 V CC = 15 % V PM = 7 % V D = 8 % V D ha = 8% * m 3 V D ha = 136 m 3 V FA ha = 136 m 3 *20% = 27.2 m 3 b = 1.25 t/m 3 V CC = 44 % V PM = 21 % V D = 23 % V D ha = 23% * m 3 V D ha = 391 m 3 V FA ha = 391 m 3 *40% = 156 m 3 4

76 V D = 8 % V D ha = 8% * m 3 V D ha = 140 m 3 V FA ha = 136 m 3 *20% = 27.2 m 3 Demanda m 3 /ha/día = 51 Frecuencia = 51/27.2 = 2 riegos / día V D = 23 % V D ha = 23% * m 3 V D ha = 391 m 3 V FA ha = 391 m 3 *40% = 156 m 3 Demanda m 3 /ha/día = 51 Frecuencia = 156/50 = 1 riego / 3 días 5

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78 Disponibilidad agua vs. suelo arenoso

79 Disponibilidad agua vs. suelo arcilloso

80 3 Ejemplos de Programación del Riego

81 Configuración de un Proyecto de Riego: 60 ha Demanda Agregada: 70 m 3 /ha/día Capacidad de Riego: 2 m * 1.6 0,4 m = 20 m 3 /h/ha Capacidad de Conducción: 20 m 3 /h/ha * 15 ha = 300 m 3 /h 4 módulos * 300 m 3 /h = 1200 m 3 /h Tiempo de Operación del Sistema: Tiempo Riego = 70/20 = 3.5 h/operación Tiempo Total = 4 op. * 3.5 h =114 h/día

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92 Configuración de un Proyecto de Riego: 60 ha Demanda Agregada: 70 m 3 /ha/día Capacidad de Riego: 2 m * 0.7 0,4 m = 8.75 m 3 /h/ha Capacidad de Conducción: 8.75 m 3 /h/ha * 30 ha = 265 m 3 /h 4 módulos * 265 m 3 /h = 1060 m 3 /h Tiempo de Operación del Sistema: Tiempo Riego = 70/8.75 = 8 h/operación Tiempo Total = 2 op.*8 h =16 h/día

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103 PROGRAMACION DEL RIEGO CULTIVO DE PALTO HILVIO CASTILLO IGLESIAS 2015