EVAPOTRANSPIRACION

DISEÑO Y GESTION DE SISTEMAS AGRICOLAS

20

II .- CONOCIMIENTO BASICO PARA EL DISEÑO Y GESTION DE UN SISTEMA

AGRICOLA

Un aspecto básico a considerar para el diseño de un sistema de riego es el

conocimiento de la evapotranspiración que es el proceso natural que permite

al cultivo las condiciones térmicas, de humedad y le permite llevar los

nutrientes que toma la planta por medio de sus raíces hacia toda su estructura

vegetal; este proceso de la evapotranspiración depende de las condiciones del

clima que es quien determina el tipo de cultivos que conforman la cédula

adecuada para un sistema de riego ubicado en un lugar específico.

Otro aspecto fundamental que tiene gran responsabilidad en el rendimiento de

los cultivos y también en el funcionamiento eficiente del sistema de riego es la

calidad del agua, en especial cuando se trata de regar por el método de

aspersión, debido a que por ejemplo el agua salina afecta las hojas y también

obstruye las boquillas de los aspersores y, en el sistema de goteo obstruye los

goteros.

Es necesario conocer también el comportamiento de la precipitación en la

zona de riego porque nos permite determinar la cantidad de agua que será

necesaria en un clima árido (seco) o lluvioso (húmedo) y define el sistema de

riego más adecuado para aprovechar este recurso natural. El déficit de

humedad ocasionado por la escasa precipitación será cubierto necesariamente

por el sistema de riego elegido.

El conocimiento del comportamiento del agua en el suelo y su relación con

los cultivos, determina los parámetros de diseño agronómico que son

relevantes para manejar un balance energético adecuado entre la planta y el

suelo, por consiguiente es responsable de la producción óptima de los cultivos.

En cuanto a la forma del terreno y su topografía se debe tener en cuenta que

los terrenos planos se prestan para usar cualquier método de riego; en cambio

si la topografía es accidentada con limitaciones de suelos es más adecuado

aplicar el riego por aspersión o goteo, o adecuar relieve del suelo si se opta por

métodos por superficie en los cuales la nivelación del terreno es fundamental y

tiene un costo adicional si se quiere lograr la mayor eficiencia de riego.

2.1.- COMPORTAMIENTO DEL CLIMA

2.1.1.- El proceso de la

evapotranspiración (6)

La Evaporación.- es el proceso

durante el cual el agua pasa del

estado líquido al estado de vapor;

bajo este mecanismo el agua se


21

evapora de la superficie de los mares, lagos, ríos, embalses; desde la

superficie del suelo y de la vegetación existente, etc, y es devuelta a la

atmósfera en forma de vapor.

Para que se produzca la el cambio del estado del agua de líquido a vapor,

se necesita de energía que la proporciona la radiación solar directa y en

menor grado la temperatura ambiente del aire.

Para estimar la evaporación de un

embalse, se puede utilizar el

tanque de evaporación en el cual

la pérdida de agua puede medirse

con precisión. El tanque más

común es la de “clase A” del

Weather Bureau que tiene un

diámetro de 4 ps y de profundidad

10 plg.

Las unidades usadas en la evaporación son las siguientes:

1mm/día= 10 m3/ha-día=0.116 l/s-ha=2.45 MJ/m2-día*

*Para el agua con densidad de 1000 kg/m3 y a 20°C

La Transpiración.- es la evaporación de carácter bilógico; es el proceso

por el cual las plantas extraen humedad del suelo por medio de sus raíces y

la liberan a la atmósfera como vapor a través de sus poros (estomas) de sus

hojas.

Tiene la función de refrigerar las hojas (se puede conseguir temperaturas

en las hojas de hasta 15°C menos que en el aire que rodea la planta).

Otra función es la de transportar y diluir los nutrientes absorbidos por las

raíces y de subir el agua por el xilema (tejido conductor que se encarga de

transportar las materias primas absorbidas por la raíz hasta las hojas).

Casi toda el agua absorbida por la planta la pierde por transpiración y solo

una pequeña parte se convierte en parte de los tejidos vegetales.

El contenido del agua del suelo y la capacidad del suelo de conducir agua a

las raíces, también determinan la tasa de transpiración, así como la

salinidad del suelo y del agua de riego.


22

La tasa de transpiración también es influenciada por las características del

cultivo, el medio donde se produce y las prácticas de cultivo.

La Evapotranspiración.- también denominada uso consuntivo o

evaporación total, se define como la cantidad total de agua extraída de

una determinada área o zona por los procesos de transpiración y

evaporación desde el suelo.

En el grafico siguiente se puede observar que en las primeras etapas del

cultivo, el agua se pierde principalmente por evaporación del suelo, luego

con el desarrollo del cultivo y después cuando este cubre completamente

el suelo entonces la transpiración se convierte en el proceso principal.

También en el gráfico, se muestra la curva del índice de área foliar que

representa la cobertura del cultivo a partir de la siembra hasta la cosecha.

El área achurada representa el % de evaporación y el área no achura es el %

de transpiración de un cultivo (4).

La evapotranspiración permite determinar las necesidades de agua de los

cultivos en sus diferentes fases de su proceso biológico.


23

2.1.2.- Factores que afectan la evapotranspiración

a) Variables climáticas: Los principales parámetros climáticos que

afectan la evapotranspiración

Son: la radiación, la humedad

atmosférica, y la velocidad del

viento; la fuerza evaporativa

de la atmósfera puede ser

expresada por la

evapotranspiración del cultivo

de referencia (ETo) que

representa la pérdida de agua

de una superficie cultivada

estándar (pasto).

b) Factores de cultivo (Kc): El tipo de cultivo, la variedad, y la etapa de

desarrollo se debe tener en cuenta cuando se evalúa la evapotranspiración

de cultivos en áreas grandes.

Las diferencias en resistencia a la

transpiración, la altura del

cultivo, y las características

radiculares dan lugar a diferentes

niveles de evapotranspiración

(ETc).

c) Manejo y condiciones ambientales:

Diversos factores como la salinidad del suelo, baja fertilidad, capas

impermeables en el suelo, mal manejo del suelo, entre otros factores,

pueden limitar el desarrollo del

cultivo y reducir la

evapotranspiración.

Cuando las condiciones de campo

difieren de las condiciones

estándar, son necesarios factores

de corrección (Ks) para ajustar la

ETc, estos factores de ajuste, reflejan el efecto del ambiente y del

manejo cultural de las condiciones de campo (4).


24

2.1.3.- Conceptos de evapotranspiración

Se conocen tres conceptos de evapotranspiración:

a) Evapotranspiración de referencia (ETo).- representa la máxima

cantidad de agua o demanda atmosférica que se puede evapotranspirar en

un lugar independiente de las características del cultivo y del suelo. Es un

parámetro climático que puede ser calculado a través de datos

meteorológicos. Para el cálculo de la ETo la FAO recomienda el método

Penman- Monteith que ha sido seleccionado porque aproxima de una

manera cercana la ETo de cualquier localidad (4).

ETo para diferentes regiones agroclimáticas en mm/día (4)

Regiones T° promedio durante el día °C

Templada ~10°C

Moderada 20°C

Caliente >30°C

Trópicos y sub trópicos

- Húmedos y sub húmedos 2-3 3 -5 5 -7

- Áridos y semi áridos 2-4 4 -6 6 -8

Regiones Templadas

- Húmedas y sub húmedas 1 – 2 2 – 4 4 – 7

- Aridas y semi áridas 1 - 3 4 - 7 6 – 9

b) Evapotranspiración del cultivo en condiciones estándar (ETc).- es la

evapotranspiración máxima que se puede presentar en un cultivo (maíz,

trigo, alfalfa, frutal, etc.) bajo óptimas condiciones de suelo y agua y,

alcanzan la máxima producción de acuerdo al clima reinante en la zona.

La evapotranspiración del cultivo ETc cambia desde la siembra hasta la

cosecha debido a las variaciones de las características del cultivo durante

los diferentes períodos de crecimiento. Estas variaciones se expresan

mediante el Coeficiente de cultivo Kc que está relacionado con el estado

fenológico del cultivo y es particular para cada especie vegetal.

ETc= ETo x Kc c) Evapotranspiración real del cultivo (ETc aj).- debido a condiciones no

óptimas como presencia de plagas, salinidad y baja fertilidad del suelo,

déficit o exceso de agua, la ETc necesita ajustarse a condiciones reales,

para eso se ajusta la ETc con un coeficiente Ks.; entonces

ETc aj = ETo x Kc x Ks


25

2.1.4.- El coeficiente de cultivo Kc (4)

El valor de Kc varía en función de las características de cada cultivo

variando solo en una pequeña proporción en función al clima; esto permite

la transferencia de valores estándar del coeficiente de cultivo entre

distintas áreas geográficas y climas. En el gráfico se presentan valores

típicos de Kc para diferentes cultivos en completo desarrollo.

En el gráfico siguiente se dispone de rangos extremos de Kc para cultivos

completamente desarrollados en respuesta a variaciones climáticas y

meteorológicas (4).


26

En el gráfico que sigue a continuación, se presenta el efecto de la

evaporación sobre el valor Kc.

En este gráfico se muestra las diferentes etapas de desarrollo por tipos de

cultivo: anuales y perennes, estas etapas son: inicial, de desarrollo del

cultivo o crecimiento, de mediados de temporada o de producción y el

final de temporada o de cosecha., Valores de Kc ver anexo.

En este gráfico se observa la curva general del comportamiento del Kc para

las diferentes fases del cultivo.


27

2.1.5.- La precipitación efectiva (Pe)

No toda el agua de lluvia que cae sobre la superficie del suelo puede

realmente ser utilizada por las plantas. Parte del agua de lluvia se infiltra a

través de la superficie y parte fluye sobre el suelo en forma de escorrentía

superficial. Cuando la lluvia cesa, parte del agua que se encuentra en la

superficie del suelo se evapora directamente a la atmósfera, mientras que

el resto se infiltra lentamente en el interior del suelo. Del total del agua

que se infiltra, parte se infiltra por debajo de la zona de raíces, mientras

que el resto permanece almacenado en dicha zona y podría ser utilizada

por las plantas.

El agua de lluvia que es evaporada, que se infiltra muy por debajo de la

zona de raíces y la que escurre por la superficie que no pueden ser

utilizadas por el cultivo, no son efectivas. En cambio la fracción de lluvia

que queda almacenada en la zona de raíces que es la que puede ser

aprovechada por la planta se le denomina precipitación efectiva.

En otras palabras, el término "precipitación efectiva" es utilizado para

definir esa fracción de la lluvia que estará realmente disponible para

satisfacer al menos parte de las necesidades de agua de las plantas. Este

parámetro puede determinarse por experimentos o se estima por medio de

ecuaciones empíricas (FAO, 1993), que para áreas con pendientes

inferiores al 4-5% se dispone (14):


28

a) Métodos para determinar la Pe

Método del porcentaje Fijo %:

Este método considera que la precipitación efectiva corresponde a un % de

la precipitación total es decir que la diferencia no llega a infiltrar o no se

queda en el suelo.

Pe = % x P Método de Precipitación confiable:

Pe = 0.6 x P – 10…….para P mensual <= 70 mm

Pe = 0.8 x P – 24…….para P mensual > 70 mm

Método de la fórmula Empírica:

Pe = 0.5 x P – 5……….para P <= 50 mm

Pe = 0.7 x P + 20…….para P > 50 mm

Método de la fórmula USDA-Servicio de conservación de suelos:

Pe = (0.5x (125-0.2 x P))/125……….para P <= 250 mm

Pe = 125 + 0.1 P…………………….……. para P > 250 mm

Método de Anderson:

Consiste en eliminar 12.5 mm de cada lluvia individual y luego multiplicar

el resultado por el 80%

Pe = (P - 12.5)*0.8

Método de la FAO:

En la siguiente tabla calculamos la precipitación efectiva como función de la precipitación media mensual y el uso consuntivo mensual promedio, bajo la suposición de que la capacidad de almacenamiento del suelo es de 75 mm.

LLUVIA EFECTIVA SEGÚN FAO* (mm)- para Ls= 75 mm

12 25 37 50 62 75 87 100 112 125 137 150 162 175 187 200

25 8 16 24

50 8 17 25 32 39 46

75 9 18 27 34 41 48 56 62 69

100 9 19 28 35 43 52 59 66 73 80 87 94 100

125 10 20 30 37 46 54 62 70 76 85 92 98 107 116 120

150 10 21 31 39 49 57 66 74 81 89 97 104 112 119 127 133

175 11 23 32 42 52 61 69 78 86 95 103 111 118 126 134 141

200 11 24 33 44 54 64 73 82 91 100 109 117 125 134 142 150

225 12 25 35 47 57 68 78 87 96 106 115 124 132 141 150 159

250 13 25 38 50 61 72 84 92 102 112 121 132 140 150 158 167

Lluvia mensual media caida (mm)Eto

mm


29

Ejm: para una lluvia mensual media de 100mm y ETo= 75mm la Pe= 62mm

Si la capacidad de almacenamiento del suelo es diferente a 75 mm,

entonces la precipitación efectiva determinada se afecta por un factor de

corrección de acuerdo a la siguiente tabla:

Factor de corrección para Ls menor o mayor a 75 mm

Ls mm 10 12.5 15 17.5 18.8 20 25 27.5 50 62.5 75 100 125 150 175 200

fact 0.62 0.65 0.68 0.70 0.72 0.73 0.77 0.86 0.93 0.97 1.00 1.02 1.04 1.06 1.07 1.08

* Dorembos 1979

Ls= agua almacenada en el suelo en el momento del riego

Ejm: como la capacidad de almacenamiento del ejemplo anterior es 100

mm, entonces de la tabla el Factor de corrección Fc= 1.02, luego la Pe

corregida es:

Pe= 62mm x 1.02 = 63mm.

Método de Blaney-Criddle:

Este método consiste en usar un coeficiente de eficiencia diferente por

cada 25 mm de precipitación observada, este coeficiente se multiplica por

cada 25 mm o por el excedente, estos valores se consignan en la siguiente

tabla:

Precipitación (mm)

Coeficiente Pe Pe Acumulada

25 0,95 23,7 23,7

50 0,90 22,6 46,3

75 0,82 20,7 67,0

100 0,65 16,5 83,0

125 0,45 11,5 94,5

150 0,25 7 100,5

>150 0,05 *** ***

Documents

EVAPOTRANSPIRACION