Marcelo NosettoGrupo de Estudios Ambientales – IMASL, CONICET & Universidad Nacional de San Luis

http://gea.unsl.edu.ar

napas y agricultura en la región pampeana:

oportunidadesriesgos y claves para su manejo

napa (y agua en general): * recurso y problema* conexión -lote/paisaje/región-* desafío que no respeta disciplinas

napa freática: “techo de la zona saturadadel perfil de suelo/sedimento”

indiferente problema oportunidad

19

73

19

75

19

77

19

79

19

81

19

83

19

85

19

87

19

89

19

91

19

93

19

95

19

97

19

99

20

01

20

03

20

05

20

07

0

1

2

3

4

5

6

7

?

nivel freático 35 años (anguil)

napa

napaNW de Bs As SE de Australia NE de Mendoza

(-) (-) (+)

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

Pendiente < 0.05 % - basado en DEM de 1km2 de resolución

Llanura Chaco-Pampeana: Una de las regiónes más planas del mundo

napa

drenajedescarga(evaporitva)

llanura

napa

evapotranspiración precipitación

escurrimiento

descarga(líquida)

drenaje

deposición

lixiviación

evacuación

met.

paisaje disectado

acumulación

napa en llanuras muy planas

napa freática: dependiente del balance hídrico local (escaso intercambio con otras regiones)

(-)anegamiento temporario, vehículo de sales

(+)“segunda oportunidad” de usar precipitación no aprovechada

en el tiempo: diferir agua de año húmedo a secoen el espacio: redistribuir agua (e.g. médano a bajo)

SINERGIA: aprovechar oportunidad (+)

puede minimizar riesgo (-)

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

Zona no saturada

Zona saturada

raíces)ascensocapilar Flujo

= gradiente de potencial x conductividad

barbechocultivo

0

1

0 1 2 3 4 5 6

POTENCIAL

Aporte capilar

Profundidad de napa (m)

Banda IBanda IIBanda IIIBanda IV

Prof de raices

Anegamiento

pro

du

ctiv

idad

productividad vs. profundidad de napa

año seco

año húmedo

capilarid

ad

> 152 143 125 107 89 71 53 35 17< 8

“El Consuelo” – V. Mackenna (Córdoba) LIAG S.A.

MONITOREO & MAPEO DE RENDIMIENTO MONITOREO & MAPEO DE NIVEL

1 km

18 freatímetros

Lote 5 Maiz 2005-2006 (qq/Ha)

020406080

100120140

0 1 2 3 4 5 6 7

profundidad (m)

Re

nd

imie

nto

(q

q/H

a)

0 1 2 3 4 5 60

40

80

120

160G

rain

yie

ld (

qq h

a-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7

40

80

120

160

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

50

60

Gra

in y

ield

(qq

ha

-1)

0 1 2 3 4 5

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

50

60

Groundwater depth (m)

Gra

in y

ield

(qq

ha

-1)

0 1 2 3 4 5

20

40

60

80

Groundwater depth (m)

Maize 2006-2007

r2 = 0.48

Maize2007-2008

r2 = 0.75

Soybean2006-2007

r2 = 0.20

Soybean2007-2008

r2 = 0.41

Wheat 2006 Wheat 2007

r2 = 0.39r2 = 0.50

Banda óptimade profundidad

Maiz: 140-245 cm

Soja: 120-220 cm

Trigo: 70-165 cm

Maíz Maíz

SojaSoja

TrigoTrigo

Re

nd

imie

nto

Re

nd

imie

nto

Re

nd

imie

nto

Profundidad freática Profundidad freática

seca

seca

seca

húmeda

húmeda

húmeda

3,7 x

1,8 x

3 x1,3 x

1,3 x

1,6 x

Maiz, campaña 2007/08, “El Consuelo” (Vicuña Mackenna)

Banda IINapa = 2.8

Banda III (óptimo)Napa = 1.7

Banda IV (anegamiento)Napa = 0.8

Espigas por planta: 1.1 b 1.5 a 1.1 b

Granos por hilera: 37.6 a 33.7 b 34.3 b

293.9 a 286.3 a 205.9 bPeso 1000 granos (gr):

Rto. (Tn/ha): 10.5 b 12.7 a 6.6 c

Mercau y otros, en preparación

0

3000

6000

9000

12000

Ren

dim

ien

to (

kg/h

a)

Aporte napa según modelos de cultivo

Magdala, La Biznaga S.A. (Pehuajo)

LAP

AP

APRHRH

Observado

Simulado

con Napa

Maiz 2008-2009

0

3000

6000

9000

12000

0 3000 6000 9000 12000

Rend OBSERVADO (kg/ha)

Ren

d S

IMU

LA

DO

(k

g/ha

)

Sin Napa

Con Napa

todos 2008-2009

determinantes del aporte de napa

1. profundidad

2. textura

3. salinidad

4. barreras físicas

de napa (-) de raíces (+) …ojo, se invierte con anegamiento

areno-franca, máximo ascenso capilar

Franco, franco-limoso + impacto de almacenamiento saturado

salinidad de napa (-)tolerancia cultivo (+)

thaptos y toscas“sandwich de humedad”

5 dS/m soja, sorgo3.7 dS/m maiz

7 dS/m trigo9.5 dS/m cebada

merma 10%

Suelo Saturación%

CC %

PMP %

Sat – PMP%

Sat - PMP (mm/m)

Arenoso 36 13 6 30% 300 mm

Franco arenoso

42 22 10 32% 320 mm

Franco 47 31 15 32% 320 mm

Franco limoso

48 32 13 35% 350 mm

Franco arcilloso

51 40 22 29 % 290 mm

Arcilloso 59 53 39 20% 200 mm

0

1

0 1 2 3 4 5 6Profundidad de napa (m)

Banda IBanda IIBanda IIIBanda IV

pro

du

cti

vid

ad

Nicho 1 (tolerancia anegamiento)

“expansion de nichos de napa”

Nicho 2 (raices profundas)

Nicho 3 (tolerancia salinidad)

Ensayo maíces “Don Mario”2008-2009, América (BA)

Foto tomada a fin de FEBREROde 2009 tras dos lluvias grandes

Nivel freático a 3.6 m

ascenso capilar

maiz no “stay green”

maiz “stay green”

0

5

10

15

20

25

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3Profundidad de Napa (m)

Sal

inid

ad d

e N

apa

(dS

/m)

Situación de napas en Villegas (17 Ago 2007)

18 freatimetrosINTA – Villegas Zaniboni

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 2 4 6 8 10 12

granos forrajeras perennes forrajeras anuales

salinidad 10% de merma (dS/m en pasta)

toel

era

ncia

a

ench

arca

mie

nto

(0-

2)

soja, sorgo

cebada

colza

girasol, alfalfa, trebol

maiz

gramon

festuca

agropirotritic

ale

trigo

, ray

gras

s

vicia, avena, centeno

0

5

10

15

20

25

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3Profundidad de Napa (m)

Sal

inid

ad d

e N

apa

(dS

/m)

optimo

marginal

optimoanegam. inaccesible

profundidad

Sal

inid

ad 75% del potencial

0% del potencial

aporte de napa en maizoptimo 4 casos (22%)marginal 10 casos (50%)

Limites al consumo: nivel y salinidad (villegas 7/2007)

0

5

10

15

20

25

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3Profundidad de Napa (m)

Sal

inid

ad d

e N

apa

(dS

/m) aporte de napa en trigo

optimo 3 casos marginal 9 casos

0

5

10

15

20

25

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3Profundidad de Napa (m)

Sal

inid

ad d

e N

apa

(dS

/m)

aporte de napa en cebadaoptimo 4 casos marginal 10 casos

nivel de napa vs. Información satelitalMapa de profundidad freática

< 0 m

> 6 m

NDVI

0

1

Temperatura Superficial (ºC)20 ºC

33 ºC

Imagen Landsat 7 (Feb-2006)

0 1 2 3 4 5

Profundidad freática (m)

0.63

0.66

0.69

0.72

0.75

0.78

ND

VI

0 1 2 3 4 5

Profundidad freática (m)

26.2

26.4

26.6

26.8

27.0

27.2

Tem

pera

tura

sup

erfic

ial (

ºC)

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

Magdala, La Biznaga - Pehuajo

1.2 m

500 m

150

170

190

210

230

250

270

290

310

01-s

ep

01- o

ct

01-n

ov

01-d

ic

01- e

ne

01- f

eb

01-m

ar

01-a

br

01-m

ay

0

20

40

60

80

0

20

40

60

80

0

20

40

60

80

prof

undi

dad

(cm

)

Pre

cipi

taci

ón (

mm

)

MAIZ 2008-2009

148 mm= 58% consumo RECARGA 59 mm

222 mm= 100% consumo DESCARGA 328 mm

SOJA 1 TRIGO/SOJA 2-150

-100

-50

50

0

desn

ivel

(cm

)

MAIZ Mercau y otros , en preparación

pre siembra (11-11-06)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Prof napa (m)

sa

lin

ida

d (

dS

/m)

efecto sobre salinidad

El Consuelo, LIAG – V. Mackenna

2.5 m

150 m

RECARGA

DESCARGAbajo → loma

loma → bajo

post cosecha (29-09-07)

madurez (16-04-07)post cosecha (29-09-07)

pre siembra (11-11-06)

SOJA

madurez (16-04-07)

MAIZ

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

napa ¿y entonces qué?

Aportesegunda oportunidad de usar excesos / blindaje hídrico AnegamientoAnoxia, problemas nutricionales, enfermedades, labores dificultadas

SINERGIA: Aprovechamiento de aportes - Control de anegamiento

Definición de ambientes dinámica (topografía, barreras edáficas, salinidad, nivel)

Diseño de rotaciones ( doble cultivo, coberturas, Maiz sept vs. Maiz dic) ( cultivos de consumo, pasturas)

Estructura y nutrición del cultivo

Secuencia de lotes a sembrar

Alquileres

acotando incertidumbres

Serie “La Paz” Daireaux, 1987-2009

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

may

-87

may

-88

may

-89

may

-90

may

-91

may

-92

may

-93

may

-94

may

-95

may

-96

may

-97

may

-98

may

-99

may

-00

may

-01

may

-02

may

-03

may

-04

may

-05

may

-06

may

-07

may

-08

may

-09

nive

l fre

átic

o (m

)

napa

INERCIA nivel absoluto vs. nivel un mes atrás (r2 .85)

nivel tres meses atrás (r2 .50)ppt anual previa (r2 .30)ppt anual previa, lag 4 meses (r2 0.33)

desn

ivel

(m

)

media

percentil 90

percentil 10

mayo

octubre

diciembre

febrero

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

mayo

ESTACIONALIDADdesnivel mensual vs. mes del año (r2 .33)

ppt mes actual (r2 .28)ppt mes previo

(r2 .12)

400

600

800

1000

1200

1400

1600

12 meses

prec

ipita

ción

(m

m/a

ño)precipitación

Nivel esperado y sus cambios

Condiciones climaticas previas (largo plazo) Condiciones climaticas previas (recientes) TopografíaCultivo(s) antecesor(es) y estimación de sus efectosAtención a salinidad y barreras físicas

Impacto esperado sobre el cultivo

Patrón de respuesta (función nivel-rendimiento)Condiciones climáticas de la campaña (analisis probabilístico/modelos)

Acciones en función de napa

“Valoración” de lotes de acuerdo a napaOptimizar secuencia de siembra Aprovechar lotes con niveles óptimosMantener consumo en lotes con niveles demasiado elevados

Evaluar beneficios de agricultura de precisión y aplicarla en forma optima y flexible

Bajar riesgo de anegamiento con manejo (estrategia local de corto plazo, estrategia regional de largo plazo)

distribución espacial

(control 1 – clima)control 2 – topografíacontrol 3 – antecesores

freatimetros permanentes (c/30-60 días)reglas de extrapolaciónpozos de chequeo

otros controles o filtros (bajos!)salinidad, barreras físicas

ambientes “picado fino” ambientes “picado grueso”

manejo diferenciado intralotealtimetría, mapas de rendimiento, geofísica (e.g. veris)

manejo diferenciado entre lotescaracterización y mapeo de ambientes

Nivel relativoNivel absoluto (con altimetría)SalinidadRendimiento

Qué medir? (comprender, monitorear, manejar)

Dónde medir?

Cubrir ambientes/toposecuencias, fases de la rotaciónEjemplo: 3 posiciones topograficas x 3 fases de la rotación x 2 repeticiones = 18 freatimetrosAmbientes de tosca, arena, thaptos, etc…

Nivel (c/15-30 dias en verano, c 30-60 dias en invierno)Salinidad (antes de la siembra, al final del ciclo)Rendimiento en la vecindad del freatímetro (o mapeo)Buenas referencias fijas!Excelente altimetria de bocasProtección (1.5 x 1.5 m)

Cómo y cuando medir?

Zona saturada

Zona no saturada

nivel freático

0.5 - 1 m

Clausura(1.5 m)

tapa

aporque

Profundidad(nivel relativo)

Elevación(nivel absoluto)

A B

050

100150200250300350400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Salinidad Napa (dS/m)

Ap

ort

e p

ote

nc

ial

de

S

(Kg

/Ha/

100

mm

)

25 Kg S / Ha

NAPAS y NUTRIENTES

Datos de Villegas (17 Ago 2007)

Nutrientes absorbidos en planta para maiz para 10 Tn

S S-SO4 0.33 2.3 Kg S / Ton de grano 23 kg

N N-NO3 0.23 20 kg N / Ton. de grano 200 kg

K 20 Kg K / Ton. de grano 200 kg

P 4 Kg P / Ton. de grano 40 kg

1 ppm en napa implica 1 kg/ha consumiendo 100 mm de napa

Hib Alto Pot1-15Sep 75000-N170

Lleno

si

no2.8m

no

si

Hib Alto Pot1-15Sep 65000-N150

<3.2mno

si

<1.2mno

si

Hib estable<5/10 65000N130

Soja

<1.8mno

si

Hib.Alto Pot 1-15/9 75000N120 + 50

Rec 5/10

si

no

Hib est25/11-5/1260000-N130

Decisiones & Napa (La Biznaga SA)

Lomas buena aptitud, Pehuajó (BA)

Hib estable1-15Sep 75000-N170

Lleno

si

no3m

no

si

Hib estable1-15Sep 65000-N150

4mno

si

<1.5mno

si

Tr/Soja

Hib estableHasta 5/1060000-N130

Decisiones desde el 1 de mayo

Decisiones desde el 1 de septiembre

Mercau – Jobbágy – La Biznaga S.A

http://napas.iyda.net

Napa en llanuras

Napa → Cultivo

Cultivo → Napa

Manejo

Visión regional

Precipitación Octubre-Marzo Norte (s/napa) Sur (c/napa)

2000-2001 (húmedo) 867 mm 732 mm2003-2004 (seco) 419 mm 416 mm .

Rendimiento medio SOJA

00.51.01.52.02.53.03.5

03-0

4

00-0

1

03-0

4

00-0

1

Colon, CalamuchitaS MaríaR 1ºR 2º

RocaSan MartinJ CelmanSaenz Peña

(T

n/H

a)

“Fenómeno” napa a nivel región, Córdoba N vs. S

19951997

19992001

200320050

10

20

30

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

(%)

nivel freático

(m)

area inundada

ciclos de sequía/inundación

Aragón y otros, Ecohydrology

VEG-NAP: modelo acoplado, numérico, 1-D, paso diario - versión exploratoria

Escenario Alfalfa

EscenarioTrigo – Soja 2ª - Maiz - Soja 1ª

¿muy arriba?hago un

raigras !!

soja o nada

rajemos !!Productor 1 Productor 2

nivel freático ↔ estrategias agrícolas

napa a un metro...

Contreras-Jobbágy-Nosetto-Calderón (ASAE 2008)

0

200

400

600

800

1000

0

200

400

600

800

1000

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96

agricultura (40% de las campañas)

tra

nsp

iraci

on

(m

m/y

r)

productor 1

productor 2

agricultura (28% de las campañas)

DOS estrategias agrícolas en Pampa Arenosa

Productor 1: Maiz / Soja y raigras con napa < 1 mProductor 2: Maiz / Soja y abandono con napa < 1 m

Clima de los últimos 100 años (Río IV) +20% lluvia

MODELOtr

an

spira

cio

n

(mm

/yr)

43210-1

nivel freatico (m)

fre

cue

nci

a

productor 2

productor 1

Posición de napas (frecuencia)

Conclusiones

Aportes - almacenamiento y transferencia(estabilidad, predictibilidad)

Problemas - anegamiento (predecible y manejable, ojo! acciones regionales)

Responsabilidad hidrológica de la agricultura

Aún resta mucho por aprender …

* Nutrientes* Manejo de barreras físicas* Ciclos de salinidad y su manejo* Agronomía del paisaje* Comportamientos ante la napa* Pronóstico de largo plazo (uso vs. clima)

GraciasCONICET (Arg), UNSL (Arg), IAI (int), NSF (US), IDRC (Canada)LIAG y La Biznaga, AACREA, INTA

JobbagyMercauAragon

ViglizzoPortela/Andriulo

Sznaider

Venzano et al.

marcelo.nosetto@gmail.comhttp://gea.unsl.edu.ar

GEA

INTA

GeoAgris

IyDA