INFORME SOBRE EL USO Y APLICACIONES DE LOS INTRUMENTOS DE MEDICION ATMOSFERICA EN LA

AGRICULTURA DE LA ESTACION AGROCLIMATICA DEL IDEAM EN CORPOICA ¨LA LIBERTAD¨

PRESENTADO A:

JAVIER ORDUZ

PRESENTADO POR:

JHON ANDERSON PRIETO GUEVARA

CÓDIGO: 111002826

SALIDA A LA ESTACION CLIMATICA DEL IDEAM EN CORPOICA LA LIBERTAD

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

PROGRAMA DE INGENIERIA AGRONOMICA

ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS Y RECURSOS NATURALES

27 DE AGOSTO DE 2014

INTRODUCCION

El siguiente informe es una introducción al curso de agroclimatología, el cual en su salida

al centro de investigación de CORPOICA “LA LIBERTAD” nos acerca a esta ciencia con el

objetivo de conocer los instrumentos de medición meteorológica, la importancia de estos en

los sistemas agrarios y valor que representa para la vida el sensible clima de nuestro

planeta.

La estación meteorológica cuenta con termómetros (máxima, mínima, seco y húmedo), un

heliógrafo, pluviógrafo, pluviómetro, anemómetro, geotermómetros, evaporímetro y un

termohidrógrafo; las medidas que registran hace que se tenga un estimado sobre los cambios

en el clima y se pueda comprender esos mismos cambios en función de beneficios o riesgos

que estos representan para el sostenimiento de los agroecosistemas.

En una región neotropical como la nuestra, el conocimiento de factores y elementos del

clima, hace posible tener una planificación adecuada para nuestros cultivos con un máximo

de rendimiento económico y un mínimo de impacto ambiental generado por los malos manejos

de plagas, enfermedades y nutrición vegetal.

Para iniciar el estudio de la agroclimatología es necesario tener conceptos claros respecto

a esta disciplina de una manera general, su influencia sobre las plantas y los instrumentos

que miden estos cambios atmosféricos, y así calcular las variables de acurdo al

comportamiento del tiempo atmosférico. Al comparar que cultivos pueden se aptos para la

producción con base en los estudios realizados y datos obtenidos de la propia experiencia

hace la agroclimatología sea una herramienta fundamental para la ingeniería agronómica al

momento de generar patrones de cultivo.

OBJETIVO GENERAL

Conocer la importancia de los factores y elementos que integran el clima y su

influencia en los agroecosistemas para la planificación agrícola a través de los datos recolectados por una estación agrometeorológica.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar los diferentes componentes atmosféricos: factores y elementos del clima

y tiempo atmosférico.

Conocer los instrumentos, datos y sistemas de medición meteorológica

Conocer los riesgos y los beneficios en los cultivos de acuerdo con los factores y

elementos del clima.

Reconocer algunas aproximaciones climáticas de la región de la Orinoquía colombiana.

MARCO TEÓRICO

Para estudiar la agroclimatología es necesario tener en cuenta dos conceptos importantes

como lo son:

El tiempo atmosférico: es el conjunto de condiciones meteorológicas en un instante

determinado. Es una acción y sus pormenores de las variables meteorológicas día tras día.

El clima es el resultado de la sumatoria del tiempo atmosférico representado por sus valores

medios y sus derivaciones. Según JULIUS HAHNN el clima es el conjunto de fenómenos

meteorológico que caracteriza el estado medio de la atmosfera terrestre, es la totalidad

de los tiempos atmosféricos.

Los factores y elementos del clima

Son factores del clima: propiedades físicas que lo condicionan.

1. Latitud

2. Altitud

3. Continentalidad

4. Relieve

5. Tipo de vegetación

6. Distribución de tierras y aguas

7. Naturaleza del suelo

8. Corrientes marinas

Son elementos del clima: propiedades de la atmosfera que define el tiempo atmosférico y el

clima, las variables meteorológicas se clasificas, así:

1. Termodinámicas: temperatura, presión atmosférica y vientos.

2. Acuosos: humedad, nubosidad o insolación y precipitaciones.

Clima y rendimiento

El clima y el tiempo atmosférico determinan los sistemas de cultivo y el rendimiento de

estos. Para cuantificar los rendimientos se deben abordar al menos 3 análisis o

determinaciones:

1. Estimación de las cantidades reales de las variables climáticas en cada punto en particular.

2. La manera como estas variables determinan el área foliar, el follaje, el total de

materia seca vegetal, el tiempo atmosférico,

3. La manera en la cual el clima, el genotipo disponible, y los factores económicos y

sociales se conjugan para determinar patrones de cultivo y los sistemas agrícolas

actuales y posibles.

El rendimiento económico de un cultivo dependerá de la distribución de la materia orgánica

seca entre los diversos órganos de la planta.

Rendimiento y productividad

El rendimiento potencial es la expresión que integra la influencia de la radiación y la

temperatura en el crecimiento y desarrollo de una variedad particular de un cultivo. Es

decir en la falta de enfermedades y plagas y la adición favorable de agua y nutrientes.

El propósito de las estaciones agroclimáticas es tener un registro diario de las variables

del clima para ajustar los sistema de producción de acuerdo con los requerimientos exigidos

por al ambiente. Se debe establecer entonces un modelo de estación que cumpla con las

normas exigidas por la Organización Mundial Meteorológica (OMM) y la FAO.

MEDIDAS DE LA ESTACIÓN TIPO IDEAM

La instalación de equipos requiere de un terreno convenientemente situado, nivelado,

recubierto de césped y de 14 metros de largo por 10.5 metros de ancho, con la parte más

larga orientada de sur a norte. Se debe de evitar toda influencia de obstáculos naturales

o artificiales. La distribución se ve en la Figura 6.

Figura 0. Estación meteorológica tipo ÍDEAM. Fuente: Sabogal,

N.. 1985

Dependiendo de la cantidad de instrumentos de medición las estaciones se clasifican como:

Estación de primer orden: esta tiene todos lo necesario para hacer registros de temperatura máxima, mínima, seca y humedad, vientos, insolación, temperatura

superficial de suelo evaporación, presión atmosférica, temperatura superficial del

tanque, temperatura de suelo a 5, 10, 30, 50 y 100 cm. precipitación, vientos,

insolación, radiación solar y humedad de suelo.

Estación de segundo orden: tiene los mismos instrumentos excepto el de temperatura

superficial de tanque, viento y temperatura de suelo a diferentes profundidades.

Estación de tercer orden: posee casi los mismos instrumentos de la de segundo orden

sin el de radiación solar, insolación, evaporación, presión atmosférica y temperatura

de suelo a diferentes profundidades.

Estación de cuarto orden: solo posee instrumentos que miden la precipitación.

Influencia de los elementos del clima en las plantas y sus instrumentos de medición

La luz y la temperatura

La temperatura

Según las características de las plantas los cambios de temperatura son necesario para sus

diferentes estados de desarrollo vegetativo (germinación, floración, maduración y caída de

hojas).

La temperatura hace que las plantas heliófilas generen más auxinas de crecimiento y

desarrollo en las noches cálidas que en las noches frías en zonas tropicales, por eso en

cultivos como el maíz y el arroz estos crecen bastante y diferentes tipos de cosechas.

Las temperaturas frías en cambio favorece el crecimiento y desarrollo de plantas criófilas

ya que estas solo florecen a ciertas temperaturas bajas y por el contrario se anula o se

retrasa con temperaturas altas como es en el caso de la cebada, el trigo y la avena.

El aumento de temperatura provoca en las plantas un aumento en su evapotranspiración

teniendo en cuenta aumentar los niveles de riego paro mantener los índices de rendimiento,

estimando los datos de irrigación y precipitación.

Réamur demostró hace más de 200 años que si se suma la temperatura media desde el momento de la germinación hasta su madurez la suma total siempre es la misma sin importar el lugar

de ubicación del cultivo. Réamur reporto que la cebada necesita 1700°C, el maíz 2500°C y

el trigo 2000°C. A estas sumas, fijas para cada cultivo la llamo la constante térmica.

El fotoperiodismo es un fenómeno que se presenta en las plantas con relación a la duración astronómica del día. Este fenómeno acorta o alarga los ciclos vegetativos, la composición

química, formación de tubérculos u bulbos, floración y resistencia.

Plantas de día corto: son aquellas que necesitan menos de 12 o 14 horas aceleran su ciclo

de floración entre ellas el maíz, el sorgo, el algodón, el tabaco, etc.

Plantas de día largo: son aquellas que necesitan más de 12 o 14 horas para acelerar su

ciclo de floración entre ellas tenemos a la cebada, avena, lenteja, lino, etc.

Para árboles frutales su clasificación se determina de acuerdo a si son de hoja caduca o

perenne. Los arboles caducifolios tienen necesidades de temperatura anterior a su floración

es decir en primavera, las cuales deben sur altas para su eventual floración. Estas

temperaturas su conocen como “necesidades de calor para su floración”.

Los árboles de hoja perenne tiene un proceso continuo en su desarrollo fenológico durante

todo el año. Para estos las necesidades de temperaturas pueden variar sin ningún tipo de

deficiencias pero lo único que se debe tener en cuenta es la variación de la humedad.

Para determinar estos cambios se utilizan los siguientes termómetros:

Termómetro de bulbo seco

El termómetro de bulbo seco consta de un pequeño recipiente de vidrio esférico llamado bulbo, prolongado por un tubo muy estrecho (tubo capilar), cerrado por un extremo. El

depósito y parte del tubo están llenos de mercurio. Su funcionamiento se basa en el concepto

de dilatación de los elementos: cuando el mercurio se calienta, se dilata y aumenta su

volumen proporcionalmente, produciendo así el movimiento es la escala graduada. El

termómetro se coloca dentro de un abrigo meteorológico sujeto a un pedestal y en contacto

directo con el aire.

Termómetro de bulbo húmedo

Cuando el aire está constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua se dice que es

aire húmedo. Todas las muestras de aire tomadas sobre la superficie terrestre tienen una cierta cantidad de vapor de agua, pero no lo suficiente para que el aire este saturado. El

termómetro de bulbo húmedo es un termómetro de mercurio que tiene un bulbo envuelto en un

paño de algodón o muselina (tela), empapado permanentemente en una de sus extremidades con

agua destilada, quedando una parte expuesta a la circulación de una corriente de aire. El

agua asciende por capilaridad humedeciendo el bulbo, y se puede leer sobe la escala del

mismo la temperatura del aire con humedad. La velocidad de evaporación del agua de la muselina del termómetro de húmedo es tanto mayor cuanto más seco es el aire. El efecto de

enfriamiento y, por lo tanto, la diferencia con el termómetro de bulbo seco es proporcional

a esta velocidad de evaporación.

Figura 1.Termómetros seco (izq.) y húmedo (der.)

Termómetro de máxima

El termómetro de máxima registra la temperatura más alta del día.

Es un termómetro de mercurio similar al termómetro de bulbo seco con la diferencia que

cerca del depósito tiene un estrechamiento del capilar. Cuando la temperatura sube, el

mercurio se ve forzado a pasar por el estrechamiento y la columna avanza por el tubo capilar

y la dilatación de todo el mercurio del bulbo vence la resistencia opuesta por el

estrechamiento. Cuando la temperatura desciende, el mercurio se contrae, la columna se

angosta en el estrechamiento y el extremo queda libre marcando la máxima temperatura

alcanzada, la cual puede volver a la temperatura ambiente con accionamiento mecánico. La

escala del termómetro de la Estación meteorológica de Capacitación va de grado en grado y

sus límites están comprendidos entre -38ºC y 58ºC.

Termómetro de mínima

El termómetro de mínima registra la temperatura más baja del día. Por lo general están compuestos de líquido orgánico, que puede ser alcohol y también existen de mercurio. El

más corriente es el termómetro de alcohol cuyo capilar contiene un índice de vidrio, de

color oscuro, muy ligero (de color azul. Este índice se desplaza libremente en el líquido,

pero no emerge debido a la tensión superficial. El bulbo tiene en general forma de horquilla

(para aumentar la superficie de contacto del elemento sensible). Cuando la temperatura

baja, el líquido arrastra el índice porque no puede atravesar el menisco y se ve forzado

a seguir su recorrido de retroceso. Cuando la temperatura sube, el líquido pasa fácilmente

entre la pared del tubo y el índice y éste queda marcando la temperatura más baja por el

extremo más alejado del bulbo. Que el termómetro contenga alcohol y no mercurio se debe a

que el punto de congelación del mercurio está en -32ºC mientras que el del alcohol se

localiza a una temperatura inferior. La escala del termómetro de mínima de mercurio de la Estación de Capacitación va de grado en grado y sus extremos están comprendidos entre -

58ºC y 38ºC. La escala en el termómetro de mínima de alcohol tiene una apreciación de 0,2ºC

y su rango de variación se encuentra entre los -47ºC y 47ºC.

Figura2.Termómetro de máxima (arriba) y termómetro de mínima (abajo).

El geotermómetro

Para el suelo los cambios de temperatura son un gran riesgo para la microfauna y

microflora de este ya que estos hacen posible los flujos de materia orgánica y minerales

disponibles para la nutrición de las plantas, microorganismos, anélidos, etc… la mayoría

de estos son aprovechados a través de simbiosis que se establecen formando grandes

cadenas tróficas.

Los Geotermómetros: se utilizan para medir la temperatura del suelo (en ºC) a diferentes

profundidades (5, 10, 15, 20, 30, 50 y 100 cm). Para profundidades de 5, 10 y 20 cm se

emplean termómetros de mercurio en tubo de vidrio doblado, en ángulo recto o en otro ángulo

apropiado. Para profundidades de 50 y 100 cm se aconseja el uso de termómetros suspendidos en el interior de tubos de hierro. Solo el bulbo del geotermómetro es enterrado, quedando

su escala en la superficie a la vista del observador.

Figura 3. Geotermómetro

Así como la luz afecta directamente en la producción de materia vegetal, la sombra por el

contrario genera más auxinas para el desarrollo longitudinal de las plantas.

La luz y la sombra cumplen un papel importante en la fenología de la planta; en la

germinación, la fotosíntesis, la floración, la reproducción, el fototropismo, el

fotoperiodo, caída de hojas. Los relojes biológicos que determinan la apertura y cierre de flores, la inclinación de las hojas según la dirección de la luz.

El instrumento utilizado para medir la intensidad de luz es:

El heliógrafo

El heliógrafo es un instrumento que mide la intensidad de luz o luminiscencia que se da en

un día, está compuesto por un soporte de metal el cual sujeta a una esfera de cristal que

refleja luz en una lámina de papel la cual que se quema según su intensidad medida en horas

de luz. La lámina que se coloca tiene tres posiciones diferentes ya que la dirección de la

luz sobre la esfera no es la misma durante todo el año.

Figura 4. Heliógrafo

El viento

El viento juega un papel importante en la evapotranspiración o la capacidad para que el

agua se convierta en vapor de agua a través de la planta por sus estomas, esto ocurre

debido a que en los estomas se forman gotitas muy pequeñas de agua que son arrastradas por el viento, la temperatura de este también es importante para tener en cuenta ya esto

ocasiona que a mayores vientos más transpire una planta y por tanto necesite más agua que

en caso de no ser suficiente pueda deshidratarse.

Un instrumento que nos ayuda a obtener datos que contenga información sobre este es:

El anemómetro

Es un instrumento que permite determinar la velocidad media del viento. El mismo posee aspas separadas 120º entre sí, sobre las que actúa la fuerza del viento, pudiéndose leer

el número de vueltas en el contador, siendo la velocidad de rotación del eje proporcional

a la velocidad del viento. El anemómetro posee un odómetro que registra la distancia

recorrida por las cazoletas, y relaciona este valor con el intervalo de tiempo considerado

para la medición, calculando así la velocidad del viento. Su instalación se realiza mediante

un mástil cuyo extremo va roscado en la parte inferior del instrumento. La longitud del mástil depende del estudio para el que se requiere los datos. Se coloca siempre el visor

orientado hacia el sur para que los rayos solares no afecten los números del contador.

Figura 5. Anemómetro

El agua y las precipitaciones

Para tener una idea de lo que significa el agua para un cultivo es necesario que tener en

cuenta procesos en los que participa como la fotosíntesis, el mantenimiento de la estructura de la planta, la respiración celular, el transporte de nutrientes y minerales a través del

xilema y el floema. El movimiento de sustancias de defensa y mecanismos de ataque que

pueden generar respuestas decisivas para la sobrevivencia de la planta, el medio en el cual

se lleva la mayoría de procesos metabólicos.

Para tener claro cuál es su pureza, su disposición en el lugar (atmosfera, superficial, subsuelo), la capacidad de campo, la demanda de agua del cultivo y su directa relación con el rendimiento de las cosechas es necesario diseñar un sistema de riego y drenaje para lograr una manejo eficiente de este recurso. Las variables climáticas que se deben tener en cuenta son:

Lluvia o precipitación total mensual Lluvia o precipitación anual Lluvia diaria máxima mensual

Con base en la precipitación mensual con fines agrícolas se debe tener en cuenta 2 conceptos: la precipitación efectiva y la clasificación del temporal. La precipitación efectiva se define como la cantidad total de lluvia que es utilizable por los cultivos, es la proporción media de la precipitación total que contribuye a la necesidad hídrica del cultivo. Para esto los instrumentos utilizados son: El pluviógrafo

Son los más comunes, tienen forma cilíndrica y el embudo receptor está ligado a un sistema de flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un papel registrador montado

en un sistema de reloj. Consiste en un depósito que recibe, a través de un tubo de goma,

el agua de lluvia recogida por el embudo exterior. Dentro del depósito hay un flotador o

boya que sostiene directamente un brazo que lleva una pluma registradora. Casi desde el

fondo del depósito sale un tubo de goma en forma de sifón, en el que la rama ascendente

llega justo al nivel más alto al que se quiere llegar (que corresponde a 10mm de precipitación). Cuando el agua del depósito llega a ese nivel, actúa el sifón y el recipiente

se vacía completamente. Si continúa lloviendo vuelve a comenzar la subida. La curva obtenida

tiene forma de zigzag con sus ramas ascendentes curvas e inclinadas y las descendentes

rectas y verticales. Como el papel registrador tiene un cierto rango en cuanto a la altura

de registro, una vez que la aguja llega al borde superior automáticamente regresa al borde

inferior y sigue registrando. Resumiendo, es posible decir que el agua recogida por el embudo pasa a un depósito con una boya, el movimiento ascendente de la boya al llenarse es

transmitido a una plumilla que va dejando el registro en una banda de papel. La pendiente

de la gráfica en su subida nos indicará la intensidad de la lluvia.

Figura 6. Pluviógrafo a sifón

El pluviómetro

Un pluviómetro es un aparato que sirve para medir la cantidad de precipitación caída durante

un cierto tiempo. La idea base de este dispositivo descansa en el hecho de que la lluvia

se mide por la cantidad de milímetros que alcanzaría el agua en un suelo perfectamente

horizontal, que no tuviera ningún tipo de filtración o pérdida. Se han ideado infinidad de

artilugios para este cometido, pero con el fin de hacer las medidas uniformes, la OMM

(Organización Meteorológica Mundial ) recomienda una serie de normas destinadas a que las

medidas, por una parte, tengan la adecuada precisión y por otra, sean capaces de evitar

múltiples errores que harían inviables y absurdas las medidas. Nosotros vamos a referirnos

solamente a los pluviómetros tipo HELLMANN que cumplen las normas de la OMM.

Figura 7. Pluviómetro

El evaporímetro o tanque de evaporación

El tanque de evaporación es un recipiente circular de chapa galvanizada o de acero

inoxidable, colocado sobre una tarima de madera que tenga aberturas para una buena

ventilación. Le acompañan, como accesorios principales: el sistema medidor compuesto de un

pozo tranquilizante y un tornillo con gancho (tornillo milimétrico), enroscado en su

armadura y apoyado sobre el pozo tranquilizante. Su diámetro es de 1.20 m. y su altura de

25 cms. El nivel leído se obtiene de la siguiente manera: Se introduce en el pozo

tranquilizador el tornillo milimétrico, centrado y apoyando su armadura en el borde de

aquél, de forma que la punta del gancho quede sumergida. Se actúa sobre la pieza giratoria

hasta que la punta del gancho suba a nivel del agua, en cuyo momento se forma un pequeño

hoyo en el agua sobre la punta sumergida.

Figura 8. Tanque de evaporación

El termohigrógrafo

El termohigrógrafo (termo: temperatura, higro: humedad) es un aparato que registra en una

gráfica las temperaturas y la humedad relativa. Es un equipo esencial para el estudio del

clima. Es importante saber la temperatura máxima o mínima, pero quizás es más interesante

saber a qué hora se ha producido ésta; lo mismo pasa con la humedad.

Consiste en un tambor que funciona mediante un sistema de relojería, que da una vuelta por

semana, junto con los sensores de humedad y de temperatura. El principio del higrómetro

consiste en un haz de cabellos (este equipo es alemán, y los alemanes dicen que tiene que

ser cabello de mujer con una edad comprendida entre los 25 y 30 años…). Anécdotas al margen,

el cabello humano desengrasado tiene la virtud que cambia de longitud según sea la humedad

del aire. Al pasar de aire seco a saturado, el alargamiento viene a ser de un 2%. El

hidrógrafo de cabello es un instrumento registrador en el que las variaciones de longitud

de cabello son transmitidas a una plumilla que traza una gráfica en una banda colocada en

el tambor, la cual tiene grabada horizontalmente las horas del día, y en una escala vertical

da directamente los valores de la humedad relativa.

Figura 9. Termohigrógrafo

La radiación y la insolación

En la planta genera fenómenos como la fotosíntesis, el fotoperiodismo, los fototropismos

y la evapotranspiración potencial los cuales se tienen en cuenta para estimar el agua

necesaria.

El radiómetro

Un radiómetro es un tubo de vidrio o cuarzo en el que se ha hecho un vacío parcial; dentro

del tubo se encuentra un eje con cuatro paletas muy ligeras. Una cara de las paletas está

ennegrecida, mientras que la otra es de metal pulimentado. Al recibir radiación externa el

lado negro de una paleta absorbe más radiación que el lado pulimentado de la paleta opuesta, lo que hace que la primera paleta se aleje de la fuente de radiación. Dicho efecto produce

una rotación constante de las paletas, con una velocidad que depende de la intensidad de

la energía radiante.

Estos radiómetros mecánicos, que antes se empleaban en instrumentos meteorológicos para

efectuar medidas en las capas altas de la atmósfera, han sido sustituidos casi por completo

por dispositivos electrónicos de estado sólido que miden la energía radiante de forma más

directa y precisa.

Figura 10. Radiómetro

Conclusiones

Las variables meteorológicas son fundamentales en los diseños agrícolas para el

buen desarrollo de los cultivos.

La planificación de planes de mitigación, los sistemas de irrigación y el buen uso de los recursos naturales son bases fundamentales para los agroecosistemas.

El conocimiento y uso de estaciones meteorológicas hace que sea posible tener una aproximación real del clima y poder elaborar proyectos viables de acuerdo con las

exigencias de los cultivos.

Es necesario considerar los componentes y elementos del clima de forma integral con

los sistemas agrarios para comprender mejor estas interacciones y así tener una

lectura dialéctica de los fenómenos presentados.

El trabajo improvisado en la agricultura está destinado al fracaso si no se tienen en cuenta las relaciones que existen entre el clima y la manifestación de plagas y

enfermedades en un cultivo.

Los medios disponibles para conocer el estado del tiempo como las estaciones

meteorológicas y los sistemas informáticos diseñados, así como los datos recolectados por estos son una herramienta de primera necesidad si se quiere para

el establecimiento de cualquier

Bibliografía y cibergrafía

http://foro.tiempo.com/el-tanque-de-evaporacion-tipo-a-t55901.0.html

http://www.tiempo.com/ram/1300/el-instrumental-meteorolgico-%E2%80%932/

http://agrometeorologia.inia.gob.ve/index.php?option=com_content&task=view&id=50&It

emid=61

Agroclimatología: cuantitativa de cultivos. Campos Aranda, Daniel francisco.

Editorial trillas. 2005. Páginas 14, 15, 26,27,.