Waldo Ojeda. Acapulco, Gro a 20 de noviembre de 2009 WOB-1

Transcripción

1 EVAPOTRANSPIRACIÓN Y REQUERIMIENTOS DE RIEGO DE LOS CULTIVOS Waldo Ojeda Acapulco, Gro a 20 de noviembre de 2009 WOB-1

2 Conceptos básicos Evaporación (E v ): Proceso de movimiento de agua en forma de vapor de agua de la superficie del suelo, agua u hoja a la atmósfera Transpiración (T r ): Proceso de movimiento de agua en forma de vapor de agua de los estomas de la planta a la atmósfera ET=Ev+Tr Evapotranspiración (ET): Suma de los componentes de evaporación y transpiración. Uso consuntivo (U c ): Suma de la ET y el agua retenida en los tejidos vegetales. Como el agua almacenada en la planta es pequeña comparada a la liberada como ET, se asume que ambas son iguales (ET=U c ). WOB-2

3 Transpiración vs Evaporación Variación en un día Variación en el ciclo WOB-3

4 Forma de expresar la evapotranspiración Usualmente se expresa en unidades de lámina de agua por unidad de tiempo, por ejemplo: mm/día, mm/semana, cm/mes, cm/etapa, o cm/ciclo Para árboles frutales es mas común expresarla volumen por unidad de tiempo por árbol, en la forma de litros/día, litros/semana, litros/mes, litros/etapa, o m 3 /ciclo Bajo condiciones de invernadero es común expresarla como litros/día por planta o como litros/día por m 2. WOB-4

5 Importancia de la transpiración La transpiración de agua por las plantas tiene varios efectos positivos Permite refrescar a la planta Permite un intercambio gaseoso de la planta con la atmósfera, entra CO 2 y se libera vapor de agua a través de los estomas A mayor transpiración, mayor es la asimilación de materia seca. Los cultivos requieren del orden de gr de agua para acumular un gramo de materia seca. WOB-5

6 Variación de la ET Varía con la especie. El maíz tiene una mayor ET que por ejemplo el sorgo. Varía con la etapa. A mayor superficie foliar mayor es la ET. Varía con las condiciones ambientales de humedad, temperatura, viento y radiación solar. Varía con las condiciones de humedad del suelo Varía con las propiedades del suelo para almacenar y transmitir agua. Varía con el método de riego WOB-6

7 WOB-7 Curva de la ET del maíz

8 Estimación de la ET Estimar la evapotranspiración de un cultivo es complejo por la cantidad de factores que intervienen en el proceso de evaporación del agua a través de una superficie. WOB-8

9 Divide y vencerás Para facilitar la estimación la ET se separan los efectos de la planta, suelo, y clima. Por lo que es necesario presentar nuevos conceptos usados en el cálculo de la ET con fines de estimar los requerimientos de riego de los cultivos. WOB-9

10 Mas conceptos Evapotranspiración real de un cultivo (ET r ): Es la ET observada en campo. Evapotranspiración potencial de un cultivo (ET c ): Es el valor máximo de ET de cultivo bajo condiciones optimas de agua, manejo y sanidad. ET r <<ET c Para estimar la ET real de un cultivo primeramente se estima la ET potencial WOB-10

11 Evapotranspiración potencial del cultivo (ET c ) Para estimar la evapotranspiración potencial de un cultivo, se separan en dos términos: ET c = f(clima) x f(cultivo) El factor cultivo se conoce como coeficiente de cultivo (K c ) El factor clima se conoce como evapotranspiración de referencia (ET o ) La forma de la ET c es ahora ET c = K c x ET o WOB-11

12 Evapotranspiración de referencia (ET o ) La ET o se refiere a la ET de un cultivo de referencia, esto es, un cultivo que permanece casi constante durante su ciclo como el pasto o la alfalfa (cultivos perennes). Estimar la ET o requiere conocer las condiciones ambientales de un lugar. Existen varias formas de estimar la ET o de un lugar. WOB-12

13 Medición directa de la ET o Los lisímetros proporcionan una medición directa de la ET o si se usa el cultivo de referencia. Pero también pueden medir directamente la ET c o la ET r, dependiendo de las condiciones del cultivo. WOB-13

14 Estaciones especializadas Correlación Turbulenta Tipo Bowen WOB-14

15 Estimación de la ET o usando tanques evaporímetros ET o =K t L Los tanques evaporímetros pueden ser usados para estimar la ET o una vez calibrados, midiendo el cambio diario ( L) en el nivel del agua y multiplicándolo por un coeficiente del tanque WOB-15 (K t ).

16 Estimación de la ET o usando estaciones meteorológicas Se han desarrollado un sinnúmero de ecuaciones para estimar la ET por medio de uno o más valores de variables meteorológicas, principalmente HR, T a, V v, R s. a v s A mayor cantidad de variables monitoreadas y mayor frecuencia de monitoreo, mayor es la precisión en la estimación de la ET o. WOB-16

17 Principales variables meteorológicas WOB-17

18 Ecuación de Penman-Montieth (PM) La ecuación de PM es una de las ecuaciones mas robustas para estimas la ET o a intervalos cortos de monitoreo, 1min, 15 min, 60 min. Donde ETo = ( Rn g) γ*mw( es ed ) + ( + γ* ) RKr ( + γ* ) λ v + ETo = Evapotranspiración de referencia (kg m -2 s -1 o mm s -1 Rn = Radiación neta (Kw m -2 ) G = Flujo térmico del suelo (Kw m -2 ) Mw = Masa molecular del agua (0.018 kg mol -1 ) R = Constante universal de los gases (8.3x10-3 KJ mol -1 K -1 ) K = Temperatura, Kelvin (273 K) λ = Calor latente de vaporización de agua (2450 KJ kg -1 ) rv = Resistencia al flujo de vapor de la cubierta vegetal (s m -1 ) = Pendiente de la función de presión (Pa C -1 ) WOB-18 γ = Constante sicrométrica aparente (Pa C -1 )

19 Cálculos requeridos Usar la ecuación de PM requiere realizar una gran cantidad de cálculos, afortunadamente existen una serie de programas de computo o hojas de calculo que facilitan esta tarea. La mayoría de las compañías manufacturadoras de estaciones meteorológicas incluyen en el programa registro de las variables una estimación automática de la ET o, aunque con variantes en la ecuación de PM. WOB-19

20 Evapotranspiración de referencia (5 años) El Carrizo, Sinaloa WOB-20 Fuente: Ojeda, 2004

21 Coeficiente de cultivo (K c ) Diversos experimentos que han estimado tanto la ET c como la ET o, ha permitido estimar la variación diaria del coeficiente de cultivo como: K c =ET c /ET o Los valores de K c son generalmente en el rango de 0.2-1, aunque pueden ser mayores que 1 o cercanos a cero. WOB-21

22 WOB-22 Variación estacional del K c

23 WOB-23 Modelo de ajuste lineal

24 Valores de Kc para Mochis Fase Inicial Desarrollo Intermedia Maduración Algodón Duración (días) K cb Maíz Duración (días) K cb Sorgo Duración (días) K cb Trigo Duración (días) K cb WOB-24 Fuente: Ojeda y Sifuentes, 2000

25 K c para cultivos perennes Mes Caña Alfalfa Pasto Vid Cítricos Frutales de hoja caduca Frutales de hoja perenne WOB-25

26 Pasos para estimar la evapotranspiración real WOB-26

27 Efecto del contenido de humedad del suelo ET r = K e ET c = K c ET o Una vez que se ha estimado la evapotranspiración potencial del cultivo, se ajusta por un factor de estrés calculado en función la humedad disponible en el suelo usando la siguiente relación: Donde HA es la humedad aprovechable presente en el suelo, si el suelo se encuentra a capacidad de campo el valor de HA es de 100%, si esta a PMP la HA es de 0%. WOB-27 K e = ln( HA +1) ln(101)

28 WOB-28 Variación de las ET s

29 REQUERIMIENTOS DE RIEGO WOB-29

30 ET BALANCE DE HUMEDAD Escurrimiento Lluvia Riego Escurrimiento E se E ss E sss E sse Zona de raices WOB-30 Percolación Ascenso capilar

31 Ecuación de balance del riego Donde θ= Entradas - Salidas Entradas= R + P e +A c Salidas=ET + D θ= Cambio en el almacenamiento de humedad R=Riego P e =Lluvia A c =Ascenso capilar D=Percolación profunda WOB-31

32 Requerimientos de riego (RR) En forma simplificada los requerimientos de riego se calculan con la siguiente ecuación: RR=ET r -P e WOB-32

33 PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) WOB-33 P e =0 para P 16.7 mm P e =0.6P-10 Para 16.7<P<70 mm P e = 0.8P-24 Para P 70 mm P e = Precipitación efectiva (mm) P= Precipitación obervada(mm)

34 Requerimientos de riego diario RRD (mm/día) A WOB-34

35 Ya estamos listos para calcular la lamina de riego? Hasta ahora se ha calculado la lamina de agua que se tiene que aplicar a una parcela asumiendo que toda el agua se queda en la zona de raíces. Lo cual no es cierto! El requerimiento de riego calculado se conoce como lámina neta. Dependiendo del sistema de riego, se tiene que aplicar un sobreriego de acuerdo a su eficiencia. La lamina calculada de acuerdo a la eficiencia del sistema de riego se conoce como lamina bruta. WOB-35

36 Rangos de eficiencias de riego de los sistemas Método Rango Surcos Melgas Goteros Cintas goteo Pivote WOB-36

37 Ahora si Si se quiere aplicar una lámina neta de 10 mm por un sistema de riego por goteo con una eficiencia del 85%, la lamina bruta que se requiere aplicar es de: 10 / 0.85 = 11.8 mm WOB-37

38 Lamina bruta x Sistema RR Goteo Goteo Pivote dia mm diario 2 dias Ea=85% WOB-38

39 Dr. Waldo Ojeda (777) ext 445. GRACIAS.. WOB-39