AGUA EN EL SUELO INGENIERIA AGRICOLA III CURSO DE RIEGO

Transcripción

1 AGUA EN EL SUELO INGENIERIA AGRICOLA III CURSO DE RIEGO Ing. Agr. (MSc) Pablo Morales

2 BIBLIOGRAFIA Pizarro, F Riegos localizados de alta frecuencia. Capitulo 1 Rovira, L Orientaciones Básicas para el uso de riego en la producción granjera. PREDEG

3 Conceptos básicos El suelo desde el punto de vista agrícola, constituye la principal reserva de agua para el crecimiento de las plantas. El suelo esta compuesto por: material solidó agua aire La capacidad de almacenaje de agua de un suelo depende: Textura Estructura Porosidad Densidad aparente Profundidad del perfil

4 Composición del suelo 25% 25% 5% 45% materia mineral materia organica agua aire

5 Material mineral La porción mineral del suelo esta formado por partículas: Arena (2 a 0.05 mm) Limo (0.05 a mm) Arcilla (inferior a mm) Textura : Es la proporción relativa de arena, limo y arcilla que contiene un suelo

6 Determinación de la textura del suelo a) Análisis granulométrico (laboratorio) y utilización del triangulo textural b) Tacto manual en el campo

7 Triángulo textural según clasificación del USDA

8 Estructura Es la disposición de las partículas del suelo para formar otras unidades de mayor tamaño llamados agregados. Los poros se encuentran ubicados entre los agregados (macroporos) y dentro de estos (microporos). Esta propiedad es modificada por el manejo del suelo: Ciclo de cultivos Intensidad de laboreo Nivel de materia orgánica Compactación por pasaje de maquinaria pesada

9 Porosidad del suelo El agua y el aire del suelo se encuentran ocupando los poros de la fracción mineral del suelo. Macroporos aire Poros Poros de tamaño intermedio Microporos agua La porosidad del suelo varia de 40 a 50 %.

10 Densidad aparente Es el cociente entre el peso seco del suelo y el volumen que ocupa la muestra del suelo incluyendo el volumen de los poros. Densidad aparente = peso del suelo seco / volumen de la muestra

11 Métodos para determinar la Densidad Aparente a) Método de excavación b) Cilindro muestreador

12 a) Método de excavación Se excava un hoyo juntando toda la tierra en una cápsula o bolsa para posteriormente secarla y pesarla Se coloca una bolsa en el hoyo y se llena con agua hasta enrasar con la superficie El volumen que ocupaba el suelo originalmente es igual al volumen de agua vertida

13 b) Cilindro muestreador Se extrae una muestra con un cilindro de dimensiones conocidas Se enrasan bien los bordes del suelo con los bordes del cilindro Se seca la muestra de suelo y se obtiene el peso seco.

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16 Valores de densidad aparente en función de la textura Textura Densidad aparente Arenoso Franco Arenoso Franco Franco-arcilloso Arcilloso

17 Profundidad del suelo Suelos mas profundos sin limitantes físicas permiten alcanzar una mayor profundidad radicular. En los suelos de Uruguay las raíces se concentran en los primeros 40 cm de profundidad del suelo. Suelos con presencia de horizonte B textural, limitan la profundidad radicular del cultivo.

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20 Agua en el suelo: El suelo desde el punto de vista agrícola, constituye la principal reserva de agua para el crecimiento de las plantas y es el almacenamiento regulador del ciclo hidrológico a nivel de cultivo. Agua en las plantas: El proceso de fotosíntesis implica la llegada de CO 2 desde la atmósfera al mesófilo de las hojas. Ello implica una apertura estomática y pérdida de agua hacia la atmósfera. La pérdida de agua por las hojas (transpiración) debe ser compensada por la absorción de agua desde el suelo. Si no se logra esta compensación, la planta se deshidrata, cerrando sus estomas, reduciendo la producción de materia orgánica por fotosíntesis.

21 PARÁMETROS HIDRICOS DE LOS SUELOS Capacidad de campo (CC): Cantidad de agua máxima que el suelo puede retener, medida a las 48 horas después de una lluvia o riego. Depende del tipo de suelo, especialmente de su textura. Podemos estimarla en base a las siguientes fórmulas: (Bodman y Mahmud): CC (%ps) = (% arena) (% limo) (% arcilla)

22 Regresión múltiple para estimar capacidad de campo a partir de la granulometría y materia orgánica Horiz. Ecuación R 2 A+B CC= (AR)+1.923(MO)+0.295(AC) A CC= (AR)+2.601(MO)+0.127(AC) B CC= (MO)+0.336(AC) A aren CC= (MO)+0.296(L) Fuente: Aspectos metodológicos en la determinación de la capacidad de retener agua de los suelos del Uruguay. Silva, A.; Ponce de León, J.; García, F. y Durán, A. Boletín de Investigación Nº 10, Fac. de Agronomía, 1988.

23 Punto de marchitez permanente (PMP): Es el contenido de agua retenida a una tensión de 15 Bars. Su valor depende del tipo de suelo. Este es el límite de tensión hasta el cual una planta de girasol puede extraer agua. Existen fórmulas para su estimación: (Máximov): PMP %ps = (%arena) (%limo) (%arcilla) (Silva et al.,1988) PMP %ps = x (CC %ps)

24 Agua disponible Es el agua retenida entre Capacidad de Campo y el Punto de Marchitez Permanente. Es la máxima cantidad de agua que la planta puede disponer para su absorción en un determinado perfil. No toda el agua disponible es fácilmente disponible para las plantas.

25 Clasificación del agua en el suelo Saturación Capacidad de Campo Agua Gravitacional DRENAJE RAPIDO Agua Disponible Agua Capilar DRENAJE LENTO Punto de Marchitez Permanente Humedad No Disponible Agua Higroscópica

26 Propiedades físicas e hídricas de los suelos según textura Textura del suelo Porosidad (%) D.Ap (gr/cm3) CC (%p) PMP (%p) H % P.S H% vol (mm/10cm) Arenoso Franco Arenoso Franco Franco arcilloso Arcillo arenoso Arcilloso Israelsen y Hansen, 1979

27 Lámina de agua en mm, retenida por algunos suelos del Uruguay, por cada 10 cm de profundidad SUELO HOR TRAN Da TEXT C.C. C.M.P. A.D Brunosol éutrico/subéutrico Vertisol rúptico lúvico Brunosol típico subéutrico Brunosol subéutrico ócrico melánico Argisol melánico Argisol/ dístrico ócrico subéutrico Planosol A A B C A B A B A B A B cl gr gr-cl 1.20 F(p) cl cl ab ab F Ac Ac L Ac L FAc L Ac L F Ar Ac Ar F L Ac L F Ar Ac Ar

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29 MEDICIÓN DEL AGUA DEL SUELO a) Medidas del contenido de agua 1. Método gravimétrico 2. Sonda de neutrones, TDR, FDR 3. Método empírico b) Medidas del potencial del agua del suelo 1. Tensiómetros

30 Método gravimétrico VENTAJAS Poco equipo especializado Buena precisión Cualquier profundidad, cualquier contenido de agua DESVENTAJAS Es trabajoso Resultados diferidos en el tiempo Es destructivo Se debe medir la Densidad aparente

31 Sonda de neutrones VENTAJAS Mediciones rápidas Mide el agua de un volumen No es destructivo DESVENTAJAS Calibración para cada suelo y horizonte Alto costo (U$S ) Radiactiva (en otros países se precisa licencia)

32 TDR VENTAJAS Método no destructivo Portátil No necesita calibración Emisor-receptor Varilla metálica DESVENTAJAS Medida indirecta de humedad Problemas para profundidades mayores a 30 cm Costo del aparato: 5000 US$

33 Método Empírico Agua disponible del Palpamiento o apariencia del suelo suelo Textura arenosa Textura media Textura arcillosa 0 a 25 % Seco, suelto, fluye entre los dedos Seco, polvoroso, en ocasiones ligeramente costroso, pero fácilmente reducible a polvo Duro, desecado, agrietado, en ocasiones con granos sueltos a flor de superficie 25 a 50 % Parece seco, no se forma bola con la presión Tiende a desmoronarse pero se mantiene compacto con la presión Algo moldeable, forma bola con la presión 50 a 75 % No se forma bola con la presión o tiende a formar bola, pero rara vez se mantiene compacta Forma bola un tanto plástica y en ocasiones puede alisarse ligeramente con la presión Forma bola, brota entre los dedos al apretar 75 % hasta capacidad máxima (100%) Tiende a aglutinarse o forma bola de poca consistencia, se desmenuza fácilmente y nunca queda lisa Forma bola y es muy moldeable; fácilmente se alisa siempre que tenga un porcentaje elevado de arcilla Brota fácilmente entre los dedos; parece aceitosa al tacto A capacidad máxima (100 %) Al comprimir, no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola Al comprimir no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola Al comprimir no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola.

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35 Tensiómetros VENTAJAS Precio (150 a 200 U$S) Medida directa del potencial del agua. Buena exactitud en el rango 0-80 cb. Fácil instalación. DESVENTAJAS Mantenimiento frecuente: nivel del agua, control de crecimiento de algas, vacuometro Necesitan calibración para obtener el contenido de agua en volumen (curva tensión humedad) Trabaja solo en el rango de 0-85 cb.

36 Olla de Richards

37 Curvas representativas de la retención de la humedad por diversos suelos 15 Tensión del agua en el suelo(atm) Hum edad del suelo(%vol)

38 Relación tensión agotamiento del agua disponible % de agotamiento del agua disponible 0,1 Bars Arenoso franco Fr. Ar Fino 0,5 Fr. Arenoso Franco 1,0 Arcilloso 5,0 10,0 20,0

39 Formas de expresar el contenido de agua en el suelo 1) Porcentaje de agua en peso ( % HP) HUMEDAD GRAVIMETRICA HP (%) = (Peso de agua / Peso de suelo seco) x 100

40 2) Porcentaje de agua en volumen % HV (Humedad volumétrica) % HV = (Vol. de agua / Vol. Suelo) x 100 % HV = (Peso del agua / Peso de suelo seco ) x Dap.

41 En riego es muy práctico expresar el contenido de agua en el suelo en forma de altura o lámina de agua 1 mm = 1 litro por m 2 = litros por há = 10 m 3 por há

42 Velocidad de infiltración La velocidad de infiltración de un suelo, es la velocidad a la cual ingresa el agua a un suelo Depende básicamente de la textura y del contenido de humedad Los suelos arenosos tienen velocidades de infiltración básica mas altos Su determinación en el campo es muy útil para el diseño de los sistema de riego por aspersión y por superficie El método mas utilizado a nivel universal es el uso de doble anillo infiltrometro

43 Doble anillo infiltrómetro Materiales a emplear: Dos anillos Maceta Regla graduada en cm y mm Cronómetro Pala y balde Depósito de agua Hoja de registro

44 Doble anillo infiltrometro

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46 Clasificación de suelos según la velocidad de infiltración TIPO DE SUELO VELOCIDAD INFILTRACIÓN BASICA (VIB) Suelo de VIB MUY ALTA + 30 mm / hora Suelo de VIB ALTA 15 a 30 mm / hora Suelo de VIB MEDIA 5 a 15 mm / hora Suelo de VIB BAJA menos 5 mm / hora

47 UMBRAL DE RIEGO El suelo retiene el agua con más fuerza a medida que se vuelve más seco. Al principio, luego de una lluvia o riego, el cultivo extrae el agua del suelo con gran facilidad. A medida que el suelo se seca, las fuerzas de retención aumentan y la planta debe realizar un esfuerzo osmótico para abastecerse de agua. Llega un momento en que la velocidad de transpiración es mayor que la velocidad de absorción y la planta pierde turgencia (comienza a marchitarse) Para evitar la deshidratación la planta pone en marcha sus mecanismos de control estomático, cerrándolos, reduciendo la transpiración (y simultáneamente la fotosíntesis)

48 Umbral (% de agotamiento de A.D) recomendados para distintos tipos de cultivo en función de la evapotranspiración Tipo de cultivo ET(mm/día) Cebolla, morrón, papa Banana, col, poroto, tomate Alfalfa, judía, cítricos, maní, girasol, melón, trigo Algodón, sorgo, olivo, viña, maíz, soja, remolacha, tabaco Fuente: Doorenbos y Kassam (1979)

49 P =fracción del agua disponible que se puede agotar sin que se produzcan síntomas de estrés hídrico Hortícolas p (*) Lechuga 0.3 Cebolla 0.3 Raíces y tubérculos Papa 0.35 Boniato 0.65 Cereales Maíz 0.55

50 Ejemplo de calculo de una lamina de riego Un suelo de textura franco limosa: 36 % de arena 12 % de arcilla 52 % de limo La profundidad radicular corresponde a 40 cm La densidad aparente del suelo es de 1.35 gr/cm3

51 1) Debemos determinar el contenido de agua a Capacidad de Campo CC % p = *(36) *(52) *(12) = ) Debemos determinar el Punto de Marchitez Permanente CMP %p = x (21.15 ) = 10.65

52 Expresamos los valores en volumen (mm / 10cm) CC = * (1.35) = mm / 10 cm PMP= * (1.35) = 14.4 mm / 10 cm En los 40 cm de profundidad tenemos los valores de CC y PMP son: CC = * 4 = 114 mm PMP= 14.4* 4 = 58 mm

53 Entonces el agua disponible en los 40 cm del suelo son: Agua disponible = CC PMP CC = 114 PMP = 58 Agua Disponible = = 56 mm

54 Con el Agua disponible calculamos la Lamina neta de riego Tenemos que fijar un umbral de riego: UR Si el cultivo fuera maíz podemos fijar un UR de 55 % del agua disponible Agua disponible = 56 mm Lamina neta de riego: 56 mm * 0.55 = 31 mm

55 Ningún método de riego es 100 % Eficiente, Para aplicar 31 mm netos al suelo, debemos aplicar una lamina mayor, es decir una Lamina Bruta. Lamina Bruta = Lamina neta / Eficiencia de riego

56 Lamina Bruta de riego Lamina neta = 31 mm Eficiencia de riego por aspersión = 70 % Lamina Bruta = 31 / 0.7 = 44 mm