Investigacin* NECESCIDADES HDRICAS DE LOS CULTIVOS

PresentaJOS NGEL PAZOS RICAO

MateriaUSO EFECIENTE DEL AGUA

CatedrticoING. JORGE CORDOBA ABURTO

MARTNEZ DE LA TORRE, VER., FEBRERO 2015

EL AGUA EN EL SUELO

El agua es el recurso ms importante; ya que las plantas, los animales y el ser humano dependen de su existencia; pero las aguas dulces existentes, que pueden usarse de forma econmicamente viable y sin generar grandes impactos negativos en el ambiente, son menores al 1% del agua total del planeta.

El agua se recicla constantemente como consecuencia de la evaporacin, producida por la energa solar, que se precipita en forma de lluvias y alimenta el caudal de los ros que retornan a los cuerpos donde se evapor el agua inicialmente. De este ciclo constante, el agua destinada al consumo humano y las actividades agropecuarias bsicamente procede de la lluvia

El objetivo primario y esencial de la agricultura es producir alimentos para los individuos que trabajan en el campo, como tambin para la sociedad. Para ello, dispone de cuatro elementos: la tierra, el trabajo, la energa del sol y ocasionalmente, el agua. Cualquiera de stos que falte an en parte, repercutir en la produccin agrcola que no lograr ser la ptima que se espera.

El suelo agrcola es una capa fina de material, que est en la superficie de los continentes del globo terrqueo. Esta capa se ha formado por el efecto del agua y del aire sobre las rocas. Est formada por tres partes: una slida, la otra lquida y la gaseosa. La parte slida, est formada por pequeas partculas que se han separado del material original (rocas) y una pequea proporcin de material orgnico, que ha generado la vegetacin que existi en tiempos recientes. Estas partculas dejan espacios libres que estn ocupados, sea por agua o por aire, segn la estacin en que nos encontremos. La suma de los espacios huecos en un suelo seco, se llama porosidad del suelo, cuando se expresa en relacin al volumen de las partculas slidas. Aquellos poros que se encuentran vacos, se llenan con agua luego de una lluvia o riego.

La porosidad total de los suelos arcillosos es mayor que la de los suelos arenosos por el siguiente hecho : como el material arcilloso es ms fino que las arenas, disponen de una mayor cantidad de poros pequeos, en comparacin a las arenas que son partculas ms grandes y por tanto, dejan huecos de tamao mayor pero menos numerosos. Por otra parte, el movimiento del agua libre es mayor en los arenosos que en los arcillosos. Sin embargo, la retencin de agua es mayor en los suelos arcillosos que en los arenosos.

LAS NECESIDADES HDRICAS DE CULTIVOS

La necesidad de agua de los cultivos es la cantidad de agua que se requiere para satisfacer la tasa de evapotranspiracin, de modo que los cultivos puedan prosperar.La tasa de evapotranspiracin es la cantidad de agua que se pierde en la atmsfera a travs de las hojas de la planta, as como la superficie del suelo.Por lo tanto, con el fin de estimar las necesidades de agua de un cultivo, primero tenemos que medir la tasa de evapotranspiracin. La tasa de referencia, ETo, es la estimacin de la cantidad de agua que utiliza una superficie extensa de pasto verde, bien regado, que es aproximadamente de 8 a 15 centmetros de altura. Al saber ETo, se pueden calcular las necesidades hdricas del cultivo. Muchas estaciones meteorolgicas publican diariamente los valores de ETo.

Mtodos para estimar la tasa de evapotranspiracin de cultivos.

Existen al menos dos mtodos para medir o predecir la tasa de evapotranspiracin de cultivos: 1. Tanque de evaporacin 2. Usando ecuaciones que predicen la tasa de evapotranspiracin basndose en parmetros climticos.

Tanque de evaporacin.

En este mtodo, se llena un tanque con agua y se mide la prdida de agua del tanque. Si no hay precipitacin, es bastante fcil medir la evaporacin del tanque y se la registra como milmetros por da.

Este mtodo de medicin toma en cuenta el viento, la temperatura, la radiacin y la humedad, que son los mismos factores que afectan la tasa de transpiracin del cultivo.Sin embargo, hay algunos factores que impiden que este mtodo sea del todo exacto. La radiacin solar resulta en el almacenamiento de calor en el tanque. Esto puede resultar en mayor lectura de la tasa de evaporacin en la noche, cuando por lo general no ocurre la transpiracin por el cultivo. Adems, los niveles de temperatura y humedad por encima de la superficie del tanque varan de lo que ocurre naturalmente.

En este mtodo, existen diferentes tipos de tanques para medir los requerimientos hdricos los cultivos. Kp representa el coeficiente del tanque de evaporacin, de acuerdo con el tipo de tanque, la radiacin solar, viento, humedad y el entorno.

ETo = Kp ETp Cuando ETp representa la evaporacin del tanque.

La ecuacin de Penman Monteith

Esta ecuacin para calcular la evapotranspiracin de referencia, ETo, toma en cuenta los parmetros climticos de temperatura, radiacin solar, velocidad del viento y la humedad.

Una variacin de esta ecuacin, publicado por la FAO es:

Donde:

Evapotranspiracin de referencia ETo [mm da - 1], Radiacin neta Rn en la superficie del cultivo [MJ m -2 da- 1], G Densidad del flujo de calor [MJ m -2 da- 1], T temperatura del aire a 2 m de altura [ C], u2 La velocidad del viento a 2 m de altura [m s - 1], es la presin de vapor de saturacin [kPa ] ,ea presin real de vapor [kPa ] , es - ea dficit de presin de saturacin de vapor [kPa ] , D pendiente de la curva de presin de vapor [ kPa C - 1 ] , g constante psicromtrica [kPa C-1 ].

La ecuacin Blaney - Criddle

Otro mtodo de clculo de la evapotranspiracin del cultivo de referencia, ET0.

ETo= p (0,46 Tmedia+ 8)

Donde: ETo = evapotranspiracin del cultivo de referencia (mm / da)Tmedia = Temperatura media diaria ( C)p = porcentaje medio diario anual de horas durante el da.

Como podemos observar en la ecuacin, este mtodo slo tiene en cuenta la medicin de la temperatura. Por lo tanto, no es una estimacin muy precisa de la tasa de evapotranspiracin de referencia.

Estimar las necesidades hdricas de los cultivos

ETo representa la tasa de evapotranspiracin mxima, o potencial, que puede ocurrir. Sin embargo, el requerimiento de agua de la cosecha es generalmente menos de ETo, ya que son factores relacionados con el cultivo mismo que se deben tener en cuenta. Estos incluyen la etapa de crecimiento de la planta, la cobertura de las hojas que sombrea el suelo y otros parmetros del cultivo mismo. Tomando en cuenta estos factores, se puede convertir la ETo a ETc, utilizando un coeficiente especfico para el cultivo, Kc.

La ETc representa la tasa de evapotranspiracin del cultivo bajo condiciones estndares (condiciones sin estrs).

Al calcular la ETc, hay que identificar las etapas de crecimiento del cultivo, su duracin, y seleccionar el coeficiente Kc adecuado.

ETc = Kc * ETo

Efectos climticos son incorporados en ETo, mientras que el efecto de las caractersticas del cultivo es incorporado en Kc.

Ejemplo para el clculo de las necesidades hdricas de un cultivo

Cultivo: papaEtapa de crecimiento: Crecimiento inicialKc para la etapa inicial: 0.45ET0 (medido por una estacin meteorolgica local): 9 mm / da

ETc = Kc * ETo = 0.45 X 9 = 4,05 mm/da

El propsito del riego es el de abastecer a los cultivos con el agua necesaria con el fin de optimizar sus rendimientos. El contenido de agua en el suelo puede perderse, al transferirse a la atmsfera a travs de los procesos de absorcin y transpiracin por las plantas, la evaporacin directa a partir de la superficie del suelo y por percolacin por debajo de la zona radical. Existe una variedad de otro tipo de prdidas que deben considerarse en la determinacin del requerimiento de riego. En la figura 1 se ilustra el balance de agua en una parcela, despus de que cierta cantidad de agua ha sido aplicada. A partir del diagrama de la figura 1 se puede establecer una relacin simple entre los requerimientos de riego, (RR) y la evapotranspiracin, (ET).

Evapotranspiracin:

Una de las formas de determinar la cantidad de agua que necesita una planta est determinada por la evapotranspiracin. Est en funcin del cultivo, del nivel de humedad y del suelo (muy compacto, impide evapotranspiracin). Est condicionada por estos factores.

Lo que realmente se puede medir es la evapotranspiracin potencial, establecida para un caso tpico de un vegetal bajo, que cubre totalmente el terreno, terreno franco y profundo, y que no tiene limitaciones de humedad. En ese momento la evapotranspiracin depende del clima. Criterio establecido por Thornthwaite.

Requerimientos de cantidad de agua dependiendo el tipo de cultivo.

El 99% del agua proveniente del suelo que absorbe la planta se elimina mediante el proceso de evapotranspiracin, por lo tanto, el requerimiento de agua es equivalente a la prdida ocurrida en este proceso. La evapotranspiracin depende de las caractersticas del clima (temperatura y humedad) y del tipo de cultivo.

Segn la FAO (1979), el requerimiento de agua para algunos cultivos es el siguiente:CULTIVOmm/Campaa

Pltano (banano)1200-2200

Alfalfa800-1600

Ctricos900-1200

Algodn700-1300

Maz500-800

Pecanas (nueces)500-700

Papa500-700

Sorgo450-650

Trigo 450-650

Arroz350-700

Col380-500

Frijol300-500

Se debe tener en cuenta que la lluvia constituye un aporte considerable en las zonas con altas precipitaciones, mientras que en las zonas ridas este aporte es mnimo.

Requerimiento del agua en un futuro prximo.

De los 13.000 millones de hectreas de la superficie terrestre del planeta, el 12% est cultivado y se calcula que un 27% se destina al pastoreo. De las 1.500 millones de hectreas de tierras de cultivo, 277 millones de hectreas de tierras son de regado, lo que equivale al 18% de las tierras de cultivo.En trminos de poblacin, las tierras cultivables equivalen a un promedio global de 0,25 hectreas por persona.Para satisfacer la creciente demanda de alimentos entre 2000 y 2030, se prev que la produccin alimentaria en los pases en vas de desarrollo deber aumentar un 67%. A la vez, un aumento constante de la productividad debera permitir frenar el incremento de la utilizacin de agua en la agricultura en un 14%.Producir alimentos requiere entre 2.000 y 5.000 litros/persona/da, dependiendo de las diferencias climticas y dietticas as como de la eficiencia de los sistemas locales de produccin de alimentos.La mayor parte del agua que se utiliza para producir alimentos u otros cultivos proviene de la lluvia almacenada en el suelo (denominada agua verde), donde es absorbida por las races de los cultivos. El riego se practica en lugares y pocas en las que el agua de lluvia es insuficiente para abastecer de agua a los cultivos de manera adecuada.A nivel global, las precipitaciones proporcionan cerca del 90% del agua utilizada para los cultivos. A pesar de que slo representa el 10% del agua utilizada en la agricultura, el riego requiere el 70% de toda el agua dulce (denominada agua azul) destinada al consumo humano.En 2030, la agricultura de regado en 93 pases en vas de desarrollo ser responsable de ms del 70% del aumento previsto en la produccin de cereales. En estos pases, se espera que la superficie irrigada se extienda un 20% (40 millones de hectreas) entre 1998 y 2030.Gracias al aumento de la intensidad de cultivo, se estima que para el ao 2030 la zona de regado cultivada aumentar un 34%. Paralelamente, se estima que la cantidad de agua dulce que se destinar al riego aumentar un 14% y alcanzar los 2.420 km en 2030.En el debate mundial sobre la creciente escasez de agua, la agricultura suele estar asociada a una imagen de uso de agua ineficaz y despilfarrador. Esta imagen se debe al escaso rendimiento en trminos de eficiencia del uso del agua, un trmino que fue definido como la relacin entre el agua de riego absorbido por las plantas y la cantidad de agua extrada realmente de su fuente con fines de riego.

La FAO estima que a nivel global la eficiencia del uso del agua para riego se sita en torno al 38% en los pases en vas de desarrollo, y en las prximas dcadas slo prev un leve crecimiento en la eficiencia del uso del agua a nivel global. (Informacin extrada del 2 Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hdricos en el mundo, "El agua, una responsabilidad compartida" 2006).

BIBLIOGRAFIA CITADA.

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