LA APLICACIÓN DE AGUA CON EMISORES DE ÚLTIMA TECNOLOGÍA EN EQUIPOS PIVOTE

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1 LA APLICACIÓN DE AGUA CON EMISORES DE ÚLTIMA TECNOLOGÍA EN EQUIPOS PIVOTE Montero, J., de Juan, J.A., Sajardo, R., Tarjuelo, J.M., Centro Regional de Estudios del Agua. Universidad de Castilla-La Mancha. Campus Universitario, sn, 02071, Albacete. Spain. Phone: Fax: INTRODUCCIÓN Con el riego se pretende maximizar la eficiencia de la aplicación de agua, entendiendo como tal la fracción del agua aplicada que es utilizada para satisfacer las necesidades hídricas del cultivo y las de lavado. Ello requiere minimizar las pérdidas por evaporación, escorrentía, percolación profunda y otras pérdidas menores; para lo cual, se necesita que el sistema esté bien diseñado, manejado y conservado. Las técnicas de evaluación y mejora de los sistemas de riego permiten conocer los parámetros implicados en la aplicación del agua, basándose en ensayos de campo realizados bajo las condiciones normales de trabajo, y determinar los cambios precisos para mejorar el proceso de riego. Con estos cambios, se puede conseguir ahorrar agua, mano de obra, energía, etc., así como una mejora de los rendimientos de los cultivos y la reducción de los riesgos de erosión y contaminación de suelo y aguas subterráneas. Los equipos pivote son ampliamente utilizados, tanto en España como en el otros países, donde el riego es fundamental para el desarrollo de los cultivos. Por ello, surge una gran inquietud por conocer la influencia de los diferentes factores que determinan la eficiencia y uniformidad en la distribución de agua con estos equipos, sobre todo en zonas áridas o semiáridas, donde el agua es un recurso limitado y fundamental para la supervivencia y el desarrollo de las explotaciones agrarias. Las últimas tendencias en cuanto al manejo de estos equipos pasan por reducir la presión de trabajo, sustituyendo los aspersores de impacto por difusores de baja presión, y disminuir la altura de colocación de estos emisores respecto al suelo. Son diversos los trabajos de investigación sobre la eficiencia y uniformidad de aplicación del agua con sistemas pivote. Según Montero et al. (1997), el principal factor que influye sobre la uniformidad de riego en equipos pivote es el correcto diseño y el adecuado mantenimiento de la carta de emisores, sin encontrar diferencias significativas respecto al tamaño del equipo, la velocidad del viento, la presión de funcionamiento de los emisores, o la utilización de difusores o de aspersores de impacto. También se ha llegado a la conclusión (Kincaid et al. 1986; Warrick et al. 1989; Duke et al. 1991; Montero et al., 1999) de que, en equipos pivote, las pérdidas por evaporación y arrastre aumentan cuanto más alto está situado el emisor respecto al suelo. Salvador (1999) y Faci et al. (2001) estudiaron las diferencias en el reparto de agua con emisores tipo spray y rotator, a partir de evaluaciones de emisores aislados. Solapando las distribuciones del agua aplicada por los emisores aislados estimaron la aplicación de agua con un equipo pivote; obtuvieron una uniformidad elevada para los dos tipos de boquillas (99% en rotator y 97% en spray ), solapando las distribuciones a 3 m. Sin embargo, a distancias de solapamiento mayores (5,5 m) se apreciaba un descenso de la uniformidad en las boquillas tipo spray. El valor del Coeficiente de Uniformidad dependía también del diámetro de la boquilla y de su altura sobre el suelo, pero no encontraron influencia de la velocidad del viento. En cuanto a las pérdidas por evaporación y arrastre, concluyen que la velocidad del viento resultó ser el factor más influyente en el valor de las pérdidas por evaporación y arrastre observadas durante los ensayos; dedujeron un modelo para estimar las pérdidas en función del diámetro de la 1

2 boquilla, velocidad del viento y temperatura media del aire, sin encontrar una influencia significativa ni de la altura de la boquilla sobre el suelo ni de la humedad relativa del aire. En otros trabajos, Hanson y Orloff (1996) encontraron que los emisores tipo rotator produjeron una mayor uniformidad que los spray, aumentando en éstos ligeramente la uniformidad conforme aumenta el viento. Hills y Barragán (1998) encontraron buenos resultados de uniformidad (CU>85%) en ensayos realizados con emisores de plato fijo y plato giratorio, presentando mayor uniformidad los emisores de plato giratorio. Garrido et al. (2001) ensayaron los emisores rotator, spray y wobbler en un ramal de riego por aspersión autodesplazables, concluyendo que los emisores spray tienen una menor anchura mojada y una mayor pluviometría máxima. Dedujeron una ecuación lineal de pérdidas por evaporación y arrastre en función de la velocidad del viento. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar, en base a ensayos de campo, el efecto de la altura del emisor y del tipo de emisor, sobre la eficiencia y la uniformidad en el reparto de agua con equipos pivote, así como la influencia sobre el rendimiento de los cultivos. MATERIALES Y MÉTODOS Durante las campañas de riego de 1999, 2000 y 2001 se realizaron un total de 80 evaluaciones sobre seis equipos pivote de cuatro explotaciones agrarias de la provincia de Albacete. Para la realización de las evaluaciones en los sistemas pivote se ha seguido la metodología propuesta por Merrian y Keller (1978), Merrian et al. (1980) y Heermann (1990), y las normas internacionales ASAE S436 (1995) e ISO (1994). Los equipos ensayados fueron: PIVOTE 1, de la explotación agraria Ontalafia. Equipo de 317 m de longitud, con una superficie regada es de 31,5 ha. Los tramos entre torres analizados fueron: o Tramo 2º, con emisores tipo UNIRAIN SP4 a la altura de 4 m respecto al suelo, correspondiendo estos emisores a la carta original del equipo. o Tramo 5º, con emisores de tipo ROTATOR 1, situados a 2,5 m del suelo. o Tramo 6º, también con emisores de tipo ROTATOR, situados a 1 m. Sobre estos tramos se realizaron 14 evaluaciones. o Además, en los tramos 3º y 4º, se instaló, en la campaña de 2001, un emisor tipo WOBBLER 2, emisor de nueva generación que describe una rotación excéntrica en el proceso de aplicación de agua. Los emisores en estos dos tramos estaban a una altura de 2,5 m y, en ellos, se han realizado 7 evaluaciones. PIVOTE 2, de la explotación agraria Las Tiesas. Este equipo tiene una longitud de 400 m, con una superficie cultivada de 50,3 ha. La carta de emisores es tipo SPRAYHEAD modelo LDN 3. Se controlaron tres tramos entre torres, 4º, 5º y 6º, donde las alturas de los emisores respecto al suelo eran de 1 m, 2,5 m y 4 m, respectivamente. En este equipo se han realizado un total de 12 evaluaciones. PIVOTE 3, de la explotación agraria Orán : equipo de 8 torres con 390 m de longitud, con una superficie cultivada de 48 ha. La carta de emisores es de tipo SPINER 4. Dichos emisores están a una altura de 2,5 m respecto al suelo, excepto el tramo 7º, en el que se bajaron a 1 m. Se han controlado los tramos 6º y 7º, y se han realizado 11 evaluaciones. 1 ROTATOR es una marca registrada por Nelson Irrigation Co. EEUU. Solo dada a título informativo 2 WOBBLER es una marca registrada por Senninger Irrigation Inc. Solo dada a título informativo 3 LDN es una marca registrada por Senninger Irrigation Inc. EEUU. Solo dada a título informativo 4 SPINER es una marca registrada por Nelson Irrigation Co. Solo dada a título informativo 2

3 PIVOTE 4 (Quílez), de la explotación agropecuaria "Dehesa Los Llanos". Se han realizado 18 evaluaciones en este equipo que tiene una longitud de 385 m, con 8 tramos entre torres, y riega una superficie de 47 ha. Se colocaron emisores tipo SPRAYHEAD, en los tramos 6º y 7º, que se corresponden con los emisores situados a 1 y 2,5 m del suelo, respectivamente. PIVOTE 5 (Faraón), de la explotación agropecuaria "Dehesa Los Llanos": equipo pivote de 726 m de longitud y una superficie cultivada de 166 ha. Se han estudiado dos tramos entre torres con emisores tipo SPRAYHEAD, y otros dos tramos con emisores WOBBLER, a las alturas de 1 m y 2,5 m cada una, realizando cuatro evaluaciones. PIVOTE 6, de la explotación agraria Las Tiesas. Equipo de 296 m de longitud, con una superficie cultivada de 27,5 ha. La carta de emisores es tipo SPRAYHEAD LDN, donde se controlaron dos tramos entre torres, 4º y 5º, en los cuales las alturas de los emisores eran de 1 m y 2,5 m, respectivamente. En este equipo se han realizado 21 evaluaciones. En la Figura nº1 aparecen unas fotografías con los tipos de emisores ensayados. ROTATOR SPINER SPRAYHEAD WOBBLER Figura 1.- Tipos de emisores ensayados. Los parámetros calculados para determinar la eficiencia y la uniformidad en el reparto de agua han sido (Montero et al., 1997): la Eficiencia de Descarga (Ed), la Uniformidad de Distribución (UD), el Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein (CU h ) y el Coeficiente de Uniformidad de Variación (CU v ). El caudal aplicado en cada tramo entre torres se midió con un caudalímetro portátil de ultrasonidos (de Panametrics Limited), cuyo principio de medida es por tiempo de tránsito, con un rango de medida entre 0,03 y 12 m/s y una precisión del 2% de lectura. Para el control de las condiciones climáticas durante las evaluaciones (temperatura del aire (Tª), humedad relativa (HR) y velocidad del viento (W)), se utilizó un termohigrómetro digital y un anemómetro portátil. Las evaluaciones se realizaron a diferentes horas del día y de la noche, buscando la mayor diversidad posible en las condiciones climáticas. 3

4 Con el fin de deducir un modelo explicativo para estimar las pérdidas por evaporación y arrastre (P, en %) durante el proceso de riego con equipos pivote, en función de las condiciones climáticas, se realizó un análisis estadístico para cada pivote y cada altura y tipo de emisor. Se han considerado solamente, como variables climáticas, la velocidad del viento (W, en m/s) y el déficit de presión de vapor (e s -e a, en kpa), calculado este último en función de la temperatura y la humedad relativa del aire (Murray, 1967). Siguiendo los resultados obtenidos en otros trabajos con equipos pivote (Salvador, 1999) y en riego por aspersión estacionario ( Montero et al., 1998; Tarjuelo et al., 2000), se ha probado el siguiente modelo explicativo, donde intervienen las variables mencionadas: P = a W + b (e s -e a ) 0,5 El análisis ha sido realizado mediante una regresión múltiple, utilizando el programa informático Statgraphics Plus 7.0. Previamente se ha seguido un procedimiento stepwise, donde el programa elige las variables con un nivel de significación (p)<0,05, es decir, las que tienen influencia significativa en el modelo. En los equipos PIVOTE 6 (en la campaña 2001) y PIVOTE 3 (en los años 1999 y 2001), el cultivo ha sido maíz (Zea mays L. cv. Pregia). En cada tramo entre torres, se han tomado 2 parcelas de muestreo con unas dimensiones de 30 m x 0,70 m (21 m 2 ); en cada muestra se realizó el conteo del número de mazorcas y se determinó la humedad, el número de hileras, el número de granos por hilera y el peso del grano (total y unitario). Los parámetros estudiados son el número de mazorcas, el número de granos por mazorca, el peso de 1000 granos (PMG) y el rendimiento comercial. Los PIVOTE 1 y 2 se sembraron de remolacha azucarera (Beta vulgaris L. var. altissima Dölf, cv. Cima). Para cada torre, se tomaron 3 parcelas de muestreo con unas dimensiones de 5 m x 3 m (15 m 2, 6 líneas de cultivo). En cada una de ellas, se recogieron las raíces descoronadas para determinar el número de raíces por unidad de superficie, el peso unitario de las raíces y el rendimiento. Así mismo, y sólo en el PIVOTE 2, se tomaron de cada una de ellas submuestras de 50 kg aproximadamente de raíces para la determinación analítica de los siguientes parámetros: polarimetría, N-amino, K, Na, azúcares reductores, azucares totales, índice de calidad industrial (ICI) y el valor económico de la producción (IEA). En el PIVOTE 1 se realizó un muestreo de cosecha del cultivo de ajo (Allium sativum L.), que, en la campaña de 2001, estaba cultivado en el 100% de la superficie regada por el equipo. Se contó la densidad de plantas, tomando 5 parcelas elementales por cada tramo del pivote ensayado, con una superficie de 4,27 m2 por parcela. De este diseño, resultó un total de 60 bulbos por cada 4,27 m 2, dando 300 bulbos por tramo y un tamaño muestral total de 1200 bulbos para el conjunto del pivote ensayado. El muestreo se realizó arrancando el ajo, cortando las hojas y raíces y dejando sólo el bulbo con el tallo comprimido y sus túnicas. Una vez realizado esto se determinó el peso fresco y seco de la cabeza, y el rendimiento del cultivo en fresco. Este mismo equipo, durante la campaña de 2000, estaba cultivado de trigo (Triticum sativum, cv Farak). Se realizaron 25 muestreos de un metro cuadrado en cada uno de los bajantes. Los parámetros que se midieron fueron: nº de espigas, nº de granos por espiga, peso de los 1000 granos, humedad del grano, y rendimiento comercial y de la paja. RESULTADOS En las tablas 1, 2 y 3 se recogen los valores medios y extremos de los diferentes parámetros climáticos medidos durante las evaluaciones, así como los valores de eficiencia y de uniformidad. Se comprueba cómo en los pivote 2, pivote 5 y pivote 6 las condiciones de viento en los ensayos no han sido excesivamente desfavorables. Tabla 1.- Valores medios, máximos y mínimos de los parámetros climáticos y de los valores de eficiencia y uniformidad conseguidos en las evaluaciones de los Pivote 2 y Pivote 6 4

5 PIVOTE 2 PIVOTE 6 Emisor: Sprayhead Emisor: Sprayhead Nº evaluaciones: 12 Nº evaluaciones: 21 Media Máximo Mínimo Media Máximo Mínimo Ed-1 m (%) Ed-1 m (%) Ed-2,5 m (%) Ed-2,5 m (%) Ed-4 m (%) UD-1 m (%) UD-1 m (%) UD-2,5 m (%) UD-2,5 m (%) UD-4 m (%) CUh-1 m (%) CUh-1 m (%) CUh-2,5 m (%) CUh-2,5 m (%) CUh-4 m (%) CUv-1 m (%) CUv-1 m (%) CUv-2,5 m (%) CUv-2,5 m (%) CUv-4 m (%) Tª (C) Tª (C) HR (%) HR (%) es-ea (kpa) es-ea (kpa) W (m/s) W (m/s) Tabla 2.- Parámetros climáticos y de los valores de eficiencia y uniformidad en los Pivotes 3 y 4. PIVOTE 3 PIVOTE 4 Emisor: Spiner Emisor: Sprayhead Nº evaluaciones: 11 Nº evaluaciones: 18 Media Máximo Mínimo Media Máximo Mínimo Ed-1 m (%) Ed-1 m (%) 88,3 98,5 75,9 Ed-2,5 m (%) Ed-2,5 m (%) 84,8 97,3 73,1 UD-1 m (%) 82,7 87,3 75,5 UD-1 m (%) 72,8 78,8 60,5 UD-2,5 m (%) 83,7 88,1 75,0 UD-2,5 m (%) 75,1 91,3 63,1 CUh-1 m (%) 88,3 91,3 83,1 CUh-1 m (%) 81,5 85,3 72,2 CUh-2,5 m (%) 89,3 92,4 84,0 CUh-2,5 m (%) 83,5 88,1 76,0 CUv-1 m (%) 85,1 88,9 79,0 CUv-1 m (%) 76,9 82,1 59,2 CUv-2,5 m (%) 86,5 90,6 80,0 CUv-2,5 m (%) 77,5 85,4 69,4 Tª (ºC) 27,3 31,2 20,3 Tª (C) 27,6 36,0 19,0 HR (%) 25,9 35,5 14,6 HR (%) 31,0 70,0 15,5 es-ea (kpa) 2,5 3,9 1,9 es-ea (kpa) 2,7 5,0 0,7 W (m/s) 3,3 10,6 0,0 W (m/s) 3,7 8,8 0,0 Tabla 3.- Parámetros climáticos, eficiencia y uniformidad conseguidos en las evaluaciones de los Pivote 1 y 5. 5

6 PIVOTE 1 PIVOTE 5 Emisores: (R) Rotator (W) Wobbler (U) Unirain Emisores: Nº evaluaciones: 14 Nº evaluaciones: 4 (S) Sprayhead (W) Wobbler Media Máximo Mínimo Media Máximo Mínimo Ed-R-1 m (%) 91,5 98,2 84,0 Ed-S-1 m (%) 81,1 83,9 77,0 Ed-R-2,5 m (%) 88,3 98,4 82,0 Ed-S-2,5 m (%) 75,8 80,4 71,3 Ed-W-2,5 m (%) 86,3 97,0 78,2 Ed-W-1 m (%) 83,2 87,7 75,8 Ed-U-4 m (%) 83,7 94,6 61,3 Ed-W-2,5 m (%) 81,4 88,9 74,0 UD-R-1 m (%) 88,0 91,7 82,0 UD-S-1 m (%) 69,7 80,6 53,4 UD-R-2,5 m (%) 87,8 92,4 79,5 UD-S-2,5 m (%) 74,9 80,7 69,3 UD-W-2,5 m (%) 81,8 86,6 78,9 UD-W-1 m (%) 90,5 94,1 83,2 UD-U-4 m (%) 80,3 85,6 75,3 UD-W-2,5 m (%) 88,5 91,9 83,0 CUh-R-1 m (%) 92,5 94,7 88,5 CUh-S-1 m (%) 82,4 88,0 76,6 CUh-R-2,5 m (%) 93,4 96,1 88,9 CUh-S-2,5 m (%) 83,4 88,7 78,5 CUh-W-2,5 m (%) 90,0 91,9 88,2 CUh-W-1 m (%) 94,0 96,2 88,8 CUh-U-4 m (%) 86,7 90,1 80,0 CUh-W-2,5 m (%) 93,0 94,1 91,2 CUv-R-1 m (%) 90,1 93,9 85,0 CUv-S-1 m (%) 77,6 86,0 69,0 CUv-R-2,5 m (%) 90,8 94,3 83,2 CUv-S-2,5 m (%) 79,6 86,3 73,5 CUv-W-2,5 m (%) 86,4 88,7 84,1 CUv-W-1 m (%) 92,9 95,5 87,2 CUv-U-4 m (%) 83,2 88,9 75,3 CUv-W-2,5 m (%) 90,5 93,4 87,7 Tª (C) 26,5 37,7 18,0 Tª (C) 31,0 36,0 24,0 HR (%) 39,6 55,8 27,0 HR (%) 57,8 68,0 46,0 es-ea (kpa) 2,2 4,1 1,0 es-ea (kpa) 2,0 2,9 1,0 W (m/s) 2,5 6,4 0,2 W (m/s) 1,2 2,7 0,0 INFLUENCIA DE LA ALTURA Y DEL TIPO DE EMISOR SOBRE LA EFICIENCIA DE DESCARGA En la Tabla nº4, se muestran los valores medios de Ed conseguidos para el conjunto de evaluaciones de cada pivote control, y en función de la altura del emisor, excepto para el Pivote 3, donde el caudalímetro no proporcionó valores fiables. Se observa cómo, en todos los casos, la Ed es mayor cuando el emisor se sitúa a 1 m del suelo que a 2,5 m, con unas diferencias que pueden superar el 5%. Las eficiencias son menores con los emisores a 4 m. Respecto a los tipos de emisores, destacar que las mayores eficiencias (con E d > 90%) se consiguieron con el emisor Rotator a la altura de 1 m. Hay que destacar las bajas eficiencias conseguidas con los emisores a 4 m, y con el Sprayhead y Wobbler del Pivote 6, con valores medios de E d < 83%, aunque habría que confirmarlos con más evaluaciones, ya que sólo se han realizado cuatro. Para comprobar si son significativas las diferencias entre las distintas alturas de los emisores, se ha recurrido a la técnica estadística conocida como Análisis de Varianza (ANOVA), y para comprobar la existencia de diferentes grupos homogéneos se ha utilizado el test de 6

7 Duncan. Así, se comprueba cómo en el pivote 2 de Las Tiesas y el pivote Ontalafia, aparecen diferencias significativas en los valores de Eficiencia de descarga para las distintas alturas. Se han calculado los valores medios de Eficiencia sin discriminar por tipo de emisor, solamente por la altura del emisor respecto al suelo, y se ha realizado un análisis de varianza. En la Tabla nº5, se comprueba que las diferencias entre los valores medios de E d son altamente significativas para la altura de 1 m respecto a 2,5 m ó 4 m. Tabla 4.- Eficiencia de Descarga en función de la altura y del tipo de emisor Altura (m) - tipo emisor Pivote 1 Pivote Pivote 3 Pivote Pivote Spray 89,4 a 88,3 81,1 90,1 2,5 - Spray 86,5 ab 84,8 75,8 87,9 4 - Spray 82,4 b 1 Rotator 91,5 a 2,5 Rotator 88,3 ab 1 Wobbler 83,2 2,5 Wobbler 86,3 ab 81,4 4 - Unirain 83,7 b Nivel de significación * * ns ns ns ns : p>0,05; * p<0,05. Letras minúsculas diferentes suponen diferencias significativas entre los valores que representan aplicando el test multirango de Duncan (p<0,05) Tabla 5.- Eficiencia de Descarga (E d ) agrupados por la altura del emisor Altura E d 1 m 88,8 a 2,5 m 85,8 b 4 m 83,2 b Nivel de significación ** ** : p<0,01. INFLUENCIA DE LA ALTURA Y DEL TIPO DE EMISOR SOBRE LA UNIFORMIDAD DE RIEGO Se consigue una mayor uniformidad con los emisores a 2,5 m respecto a la altura de 1 m, con unas diferencias significativas para el caso de los emisores Sprayhead (Tabla nº6). Respecto a los tipos de emisores, se comprueba cómo las mayores uniformidades se consiguieron con los emisores giratorios Rotator y Wobbler, con valores medios de CU h > 90%. Una uniformidad media (CU h entre 85 90%) se alcanzó con los emisores tipo Sprayhead de los dos equipos pivote de la finca Las Tiesas, a la altura de 2,5 m, y con el giratorio tipo Spiner del Pivote 3 (a las dos alturas) y el emisor Unirain a 4 m. También se comprueba la mejor uniformidad que se consigue al cambiar el emisor tipo Rotator en el pivote Ontalafia respecto al original Unirain SP4, aun bajando la altura de 4 m a 1 ó 2,5 m. 7

8 Agrupando los valores de CU por las alturas, se observa como, estadísticamente, son altamente significativas las diferencias entre los valores de CU conseguidos a las alturas de 2,5 m y 4 m del emisor respecto a la altura de 1 m del suelo, como se observa en al Tabla nº7. Tabla 6.- Coeficiente de Uniformidad en función de la altura y del tipo de emisor Altura (m) - tipo emisor Pivote 1 Pivote 2 Pivote 3 Pivote 4 Pivote 5 Pivote Spray 84,0 a 81,5 a 82,4 a 81,4 a 2,5 - Spray 88,7 b 83,5 b 83,4 a 85,2 b 4 - Spray 89,0 b 1 Rotator 92,5 a 2,5 Rotator 93,4 a 1 Spiner 88,3 2,5 Spiner 89,3 1 Wobbler 94,0 b 2,5 Wobbler 90,0 b 93,0 b 4 Unirain 86,7 c Nivel de significación ** ** ns * ** ** ns : p>0,05; * : 0,01<p<0,05; **p<0,01. Tabla 7.- Coeficiente de Uniformidad (CU) agrupados por la altura del emisor. Altura CU 1 m 85,2 a 2,5 m 87,5 b 4 m 87,7 b Nivel de significación ** ** : p<0,01 INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS SOBRE LA EFICIENCIA Y UNIFORMIDAD DE RIEGO Como se ha explicado en la metodología, se ha realizado un análisis por regresión múltiple para estimar las pérdidas por evaporación y arrastre en función de las condiciones climáticas. En la Tabla nº8 se recogen las ecuaciones obtenidas, indicando también el coeficiente de determinación (R 2 ). De la misma manera, se ha intentado determinar la relación entre el CU h y la velocidad del viento, la cual es muy importante en riego por aspersión estacionario (Montero, 1999; Tarjuelo et al., 1999), pero se comprueba que no existe relación entre ambas variables, tal y como ya se había manifestado en otros estudios (Montero et al., 1997). Tabla 8.- Pérdidas por evaporación y arrastre (P, en %), para los emisores estudiados. 8

9 PIVOTE EMISOR ALTURA MODELO R 2 (m) 1 Rotator 1 P = 5,93 (e s -e a ) 0,5 0,78 2,5 P = 7,40 (e s -e a ) 0,5 0,79 Wobbler 2,5 P = 10,39 (e s -e a ) 0,5 0,81 Unirain 4 P = 10,69 (e s -e a ) 0,5 0,73 2 Sprayhead 1 P = 6,14 (e s -e a ) 0,5 0,83 2,5 P = 8,22 (e s -e a ) 0,5 0,88 4 P = 10,49 (e s -e a ) 0,5 0,93 4 Sprayhead 1 P = 6,55 (e s -e a ) 0,5 0,67 2,5 P = 8,41 (e s -e a ) 0,5 0,69 5 Sprayhead 1 P = 13,07 (e s -e a ) 0,5 0,94 2,5 P = 16,75 (e s -e a ) 0,5 0,94 Wobbler 1 P = 12,06 (e s -e a ) 0,5 0,97 2,5 P = 12,86 (e s -e a ) 0,5 0,88 6 Sprayhead 1 P = 7,40 (e s -e a ) 0,5 0,92 2,5 P = 8,96 (e s -e a ) 0,5 0,92 Con el fin de tener unas ecuaciones más generales, se han agrupado los datos por tipo de emisor y por altura (Tabla nº9). Se comprueba como el emisor Rotator provoca unas menores pérdidas durante el proceso de riego, y los que más el Wobbler y los emisores Unirain y Sprayhead a 4 m. Los coeficientes que multiplican a la raíz cuadrada del déficit son mayores cuanto mayor es la altura del emisor, o lo que es lo mismo, mayores son las pérdidas cuanto mayor es la altura. En estos modelos, más generales, es inferior R 2, por lo que el modelo pierde precisión. Tabla 9.- Pérdidas por evaporación y arrastre discriminando por el tipo y la altura del emisor EMISOR ALTURA MODELO R 2 (m) Sprayhead 1 P = 7,11 (e s -e a ) 0,5 0,77 2,5 P = 9,04 (e s -e a ) 0,5 0,79 4 P = 10,49 (e s -e a ) 0,5 0,93 Rotator 1 P = 5,93 (e s -e a ) 0,5 0,78 2,5 P = 7,40 (e s -e a ) 0,5 0,79 Wobbler 2,5 P = 11,34 (e s -e a ) 0,5 0,83 Unirain 4 P = 10,69 (e s -e a ) 0,5 0,73 LOS RENDIMIENTOS DE LOS CULTIVOS 9

10 Pivote 6 : Maíz En la Tabla nº10, se presentan los valores medios de producción en cada una de las torres analizadas, así como los valores obtenidos en cada una de las parcelas de control. La cantidad total de agua aplicada fue de 7321 m 3 /ha, con un rendimiento medio en la totalidad de la superficie de cultivo de kg/ha de grano comercial (14% de humedad) No se han encontrado diferencias significativas en el número de mazorcas por unidad de superficie, que en el caso del maíz es equivalente a la densidad poblacional de recolección, aunque como media es menor el número de mazorcas (número de plantas) a la altura de 1 m; esto puede ser debido a que cuanto menor es la altura del emisor, le puede afectar negativamente al cultivo, sobre todo en el período de nascencia, quizás por la mayor pluviometría máxima que aplica el emisor, al disminuir la anchura mojada. Tampoco, se han encontrado diferencias significativas en el número de granos por mazorca y en el peso de los 1000 granos, aunque se observan mayores tamaños de mazorca en el tratamiento con los emisores situados a una altura de 1 m, lo que se traduce en la aparición de diferencias significativas al comparar los rendimientos, siendo los del tratamiento con emisores a 1 m de altura un 14% mayores que los obtenidos con los emisores situados a 2,5 m. Esto se debe relacionar directamente con la mayor eficiencia de descarga que se obtiene a la altura de 1 m respecto a la de 2,5 m, y también con que a la altura de 2,5 m le puede afectar negativamente la aplicación del agua en el período de polinización-fecundación. Tabla 10.- Rendimiento y componentes del rendimiento del maíz en cada una de las torres de control del PIVOTE 6 Altura del emisor (m) Nº mazorcas/ha Nº granos/mazo PMG (g) Rendimiento (14% humedad) (kg/ha) rca , a 2, , b Nivel de Significación ns ns ns * ns: sin diferencias significativas; *: p<0,05: **: p<0,01. PMG: peso de 1000 granos (materia seca) Pivote 2: Remolacha azucarera En la Tabla nº11, se presentan los valores medios de producción en cada una de las torres analizadas. La cantidad total de agua aplicada fue de 9680 m 3 /ha, con un rendimiento medio en la totalidad de la superficie de cultivo de kg/ha. Los menores rendimientos ( kg/ha) se obtienen en la torre con los emisores situados a 4 m, siendo estadísticamente altamente significativas estas diferencias respecto a los mayores rendimientos obtenidos con los emisores situados a 1 m ( kg/ha) y 2,5 m ( kg/ha) del suelo, un 13,7 % y un 16,7 %, respectivamente. Estas diferencias en el rendimiento se deben a las diferencias altamente significativas que aparecen en el tamaño de las raíces, ya que en el otro componente del rendimiento analizado, número de raíces por unidad de superficie, no se observan diferencias significativas. Aunque las diferencias no sean significativas, se observa también un menor número de plantas por hectárea en el tramo con los emisores a 1 m, al igual que se observa en el caso del maíz, posiblemente por peor nascencia. Tabla 11.- Rendimiento y componentes del rendimiento de la remolacha en cada una de las torres de control del Pivote 2 10

11 Altura del emisor (m) Nº raíces/ha Peso unitario raíz (kg) Rendimiento (kg/ha) ,99 a a 2, ,94 a a ,82 b b Nivel de significación ns ** ** ns: sin diferencias significativas; **: diferencia altamente significativa (p<0,01) En el índice de calidad industrial (ICI), aparecen diferencias significativas, encontrando que los valores menores aparecen en las torres con emisores a 1 y 2,5 m y los mayores en la torre con los emisores situados a 4 m (tabla 12). Analizando el valor económico de la producción (IEA), aunque no aparecen diferencias significativas entre los distintos tratamientos se observa como los mayores valores se obtienen para las torres de control con los emisores situados a 1 y 4 m. El IEA se calcula refiriendo la producción obtenida a un valor fijo de polarización de 16º. Se consigue un alto valor de IEA en el tramo de 4 m, semejante al correspondiente a la altura de 1 m, debido al alto valor de polarización obtenido. Puesto que la E d es menor en el tramo a 4 m (82,4%) respecto al tramo de 1 m (89,4%) esto puede ser indicativo del exceso de agua aplicado, es decir, si se hubiese aportado un 7% menos de agua, podría haberse conseguido el mismo valor económico de la producción. Tabla 12.- Parámetros de calidad de la remolacha en cada una de las torres de control del PIVOTE 2 Altura del emisor (m) Na Polarización Azucares (mmol/100 g) reductores (g/100 g) Azúcar (t/ha) I.C.I. (%) I.E.A. (t/ha) 1 m 1,84 a 14,47 0,14 17,73 80,78 a 104,25 2,5 m 1,83 a 13,60 0,15 17,23 79,52 a 94,84 4 m 1,29 b 15,93 0,12 16,85 82,73 b 104,97 Nivel de Significación * ns ns ns * Ns ns: sin diferencias significativas; *: diferencia significativa (p<0,05) ICI: índice de calidad industrial; IEA: valor económico de la producción. Pivote 3: Maíz En la Tabla nº13 se representan los valores medios de los parámetros de estudio indicados para cada altura de emisor, para las dos campañas de estudio. Hay que destacar que, para este cultivo y tipo de emisor, las diferencias obtenidas en cada uno de los parámetros no son significativas, como tampoco lo son los valores de uniformidad. Tabla 13.- Rendimiento y componentes del rendimiento del maíz en cada una de las torres de control del Pivote 3 Altura del emisor (m) nº mazorcas/ha nº granos/mazorca PMG (g) Rdto. al 14% Hdad (kg/ha) , Nivel de significación ns ns ns ns ns ns ns ns ns: p>0,05. PMG: Peso de mil granos (materia seca). Pivote 1: Ajo 11

12 En la Tabla nº14, se presentan los valores medios de cada uno de los parámetros a considerar (humedad, densidad de plantas, peso del bulbo y rendimiento) para los cuatro tipos de emisores analizados, en la campaña de Los mayores rendimientos de ajo se obtienen con el emisor tipo Rotator a 2,5 m de altura (15829 kg/ha), no existiendo diferencias significativas respecto al tipo Wobbler a 2,5 m de altura y Rotator a 1 m, y se observa diferencias altamente significativas respecto al emisor tipo Unirain (a 4 m), si bien, esta diferencia pudiera ser debida a una densidad de plantación del cultivo anormalmente baja, más que al tipo o altura del emisor. Tabla 14.- Rendimiento y componentes del rendimiento del ajo en cada una de las torres de control del Pivote 1 Tipo de emisor Humedad (%) Densidad Peso fresco Rendimiento (plantas/ha) bulbo (g) fresco (kg/ha) UNIRAIN (a=4 m) 64, a 105, a WOBBLER (a=2,5 m) 63, b 107, b ROTATOR (a=2,5 m) 62, b 101, b ROTATOR (a=1 m) 64, b 99, b Nivel de significación ns ** ns ** ns: sin diferencias significativas; p<0,01. Pivote 1: Trigo En este pivote, se cultivó trigo en la campaña de 2000 y se aplicó un volumen de agua total de 3361 m 3 /ha. Como se observa en la Tabla nº15, y aunque los valores medios obtenidos son distintos, no se observan diferencias significativas entre los distintos bajantes en cuanto a humedad ni en número de espigas. Sin embargo, las medias obtenidas en los respectivos bajantes para el caso del número de granos por espiga, del PMG, rendimiento en grano y rendimiento en paja, son diferentes y con alta significación estadística. Los mayores valores en cuanto al número de granos por espiga y rendimientos, corresponde al riego con bajantes a 2,5 m, mientras que entre 1 y 4 m no aparecen diferencias significativas. Tabla 15. Rendimiento y componentes del rendimiento del trigo en cada una de las torres de control del Pivote 1 Altura del emisor (m) Humedad (%) Nº espigas Nº granos/espiga PMG (g) Rendimiento (kg/ha) Paja (kg/ha) 0% H 9% H 1 8,51 680,32 22,80 a 38,45 a 5968,57 a 6558,85 a a 2,5 9,13 705,92 25,20 b 38,08 a 6774,79 b 7444,82 b a 4 9,31 676,60 23,76 a 37,03 b 5906,91 a 6491,10 a 9549 b Nivel de significación ns ns ** ** ** ** ** Pivote 1: Remolacha azucarera 12

13 En la Tabla nº16, se presentan los valores medios de producción de remolacha en cada una de las torres analizadas, obtenidos durante la campaña de Los mayores rendimientos se obtienen en la torre con los emisores situados a un metro de altura, con una media de kg/ha, siendo estadísticamente altamente significativas estas diferencias respecto a los menores rendimientos obtenidos con los emisores situados a 2,5 y 4 m, un 16,1% y un 20,2%, respectivamente. Estas diferencias en el rendimiento unitario se corresponden con las diferencias significativas que aparecen en el peso de las raíces (893,1 g) conseguidos con los emisores a la altura de 1 m. El otro componente del rendimiento analizado, número de raíces por unidad de superficie, no muestra diferencias significativas. Este comportamiento es semejante al obtenido en el Pivote en el año 2001 Tabla 16.- Rendimiento y componentes del rendimiento de la remolacha en cada una de las torres de control del Pivote 1 Altura del emisor (m) Nº raíces/ha Peso unitario raíz (kg) Rendimiento (kg/ha) ,89 a a 2, ,77 b b ,69 b b Nivel de Significación ns * ** ns: sin diferencias significativas; (*: 0,01<p<0,05); (**: p<0,01) CONCLUSIONES Las principales conclusiones que pueden deducirse de este estudio son: Mejora la eficiencia de descarga cuando el emisor se sitúa a menor altura (1 m), con unas diferencias aproximadamente del 5% respecto a la altura de 2,5 m, y con mayores diferencias (7%) respecto a la altura de 4 m. Las mejores eficiencias se han conseguido con el emisor Rotator a 1 m, con valores superiores del 90%. En general, la mejor uniformidad en la distribución de agua se consigue a 2,5 m de altura, aunque con pocas diferencias respecto a 4 m. Con los emisores Rotator y Wobbler se obtienen los mayores valores de coeficientes de uniformidad, superiores al 90%, y los más bajos con el emisor Sprayhead. La principal variable climática que influye sobre las pérdidas por evaporación y arrastre en los emisores estudiados es el déficit de presión de vapor. En general, y para los distintos cultivos, no se observan grandes diferencias en los rendimientos cuando el emisor se localiza a 1 m ó a 2,5 m del suelo, pero sí respecto a 4 m, siendo en este caso, los rendimientos significativamente menores. BIBLIOGRAFÍA ANSI/ASAE Standards S Test procedure for determining the uniformity of water distribution of centre pivote, corner pivote, and moving lateral irrigation machines equipped with spray or sprinkler nozzles. In: ASAE Standards. ASAE, St. Joseph, MI, USA. Duke H.R., Heermann D.F. y Dawson L.J Selection of appropriate depth from center pivots. ASAE Summer Meeting Paper , St. Joseph, MI, USA. Faci J.M., Salvador R., Playán E., y Sourell H Comparison of fixed and rotating spray plate sprinklers. J. Irrig. Drain. Engin. Vol 127,No 4, Garrido S., Faci J. M. y Playán E Distribución del agua aplicada por un ramal de riego por aspersión equipado con distintos tipos de emisores. XIX Congreso Nacional de Riegos. Zaragoza, Junio. 13

14 Hanson B. y Orloff S Rotator nozzles more uniform than spray nozzles on center-pivote sprinkler. California Agriculture, 50,1, Heermann, D Center pivote design and evaluation. Proc. of the Third Nat. Irrigation Symp. Phoenix, Ariz, St Joseph, MI, USA. ASAE. Hills D.J. y Barragán J Application uniformity for fixed and rotating spray plate sprinklers. App. Engin. in Agric., 14, 1, ISO Agricultural irrigation equipment. Centre pivote and moving lateral irrigation machines with sprayer or sprinkler nozzles. Determination of uniformity of water distribution. Kincaid D.C., Nabil M., y Busch J.R Spray losses and uniformity with low pressure center pivots. Paper nº Summer meeting of ASAE. June 29-July 2 Merrian J.L. y Keller J Farm Irrigation System evaluation: a guide for management. Utah State University, Logan, Utah, USA. Merrian, J.L., Shearer, M.N. y Burt, C.M Evaluating irrigation systems and practices. In. "Design and operation of Farm Irrigation Systems" M.E Jensen ASAE monograph nº 3 pp Montero J Análisis de la distribución de agua en riego por aspersión estacionario. Desarrollo del modelo de simulación de riego por aspersión SIRIAS. Tesis Doctoral Carrera. ETSIA-Universidad de Castilla-La Mancha, Albacete, España. Montero J., Tarjuelo J.M.,. Tébar J.I,. Lozano F y. Honrubia F.T Análisis de la distribución de agua en riegos con equipos pivote. XV Congreso Nacional de Riegos y Drenajes. Lérida, de Junio de Asociación Española de Riegos y Drenajes, Madrid, España. Montero, J.,. Ortega J.F,.Tarjuelo J.M y. Honrubia F.T Análisis de las pérdidas por evaporación y arrastre en riego por aspersión. XVI Congreso Nacional de Riegos. Palma de Mallorca, 2-4 de Junio de Asociación Española de Riegos y Drenajes, Madrid, España. Montero, J., Tarjuelo, J.M., Honrubia, F.T., Ortiz, J., Valiente, M. y Sánchez, C Influencia de la altura del emisor sobre la eficiencia y la uniformidad en el reparto de agua con equipos pivote. XVII Congreso Nacional de Riegos. Murcia, de Mayo, Asociación Española de Riegos y Drenajes, Madrid, España. Murray, F On the computation of saturated vapour pressure. J. Appl. Meteorol. 6, Salvador R Estudio comparativo de boquillas Rotator y Spray para máquinas de riego por aspersión. Universidad de Zaragoza, EUPH, España. Tarjuelo, J.M., Ortega J.F., Montero J. y de Juan J.A Modelling Evaporation and Drift Losses in Irrigation with Medium Size Impact Sprinklers under Semi-arid conditions. Agric. Water Manage. 43: Tarjuelo, J.M., Montero J., Carrión P.A., Honrubia F.T.y Calvo M.A Irrigation uniformity with medium size sprinklers. Part II. Influence of wind and other factors on water distribution. Trans. ASAE 42, 3, Warrick, A.W., Hart, W.E. y Yitayew, M Calculation of distribution and efficiency for nonuniform irrigation. J. Irrig. Drain. Div. ASCE. 115, 4,