programacion y control de riego

PROGRAMACION Y
CONTROL DE RIEGO
EN EL MANEJO DE RIEGO ES
NECESARIO RESPONDER :
CUANDO REGAR?
PROGRAMACIÓN
DE RIEGO
CUANTO REGAR?
• ASOCIADO A LA PROGRAMACION
DEBE IMPLEMENTARSE UN SISTEMA
DE CONTROL DE LA OPERACIÓN DE
RIEGO
• - CONTROL DE LOS EQUIPOS (
CAUDALES Y PRESIONES)
• -CONTROL DE LA HUMEDAD DEL
SUELO (calicatas, barreno, tensiómetros,
sondas)
EN LA PROGRAMACIÓN
DE RIEGO ES NECESARIO
CONSIDERAR:
9 CLIMA
9 CULTIVO
9 SUELO
PLANTA
CLIMA
ETc
lluvia
riego
CC
AD
UR
CR
PMP
• ¿ COMO ESTIMAR LA
EVAPOTRANSPIRACION DE UN
CULTIVO?
Evapotranspiración
• Evapotranspiración---corresponde a la
suma de las pérdidas de agua por
transpiración de las plantas y por
evaporación directa de la superfice del
suelo.
• EVAPOTRANSPIRACION SE VE
AFECTADA POR :
• FACTORES CLIMATICOS
• FACTORES LIGADOS A LAS PLANTAS
Factores climáticos que afectan la
evapotranspiración
• RADICIÓN SOLAR
—75-85% de la Rn disipada en forma de calor sensible y
calor latente .
A mayor Rg mayor Rn y mayor evapotranspiración .
• TEMPERATURA
• — A mayor temperatura mayor evapotranspiración.
• HUMEDAD REALTIVA
• —(RH) a mayor humedad relativa, menor
evapotranspiración.
• VIENTO .- El viento remueve el aire húmedo de las
cubiertas vegetales o puede o puede llevar aire seco.
Factores de las plantas que afectan la
evapotranspiración
• Cierre estomático
—Apertura y cierre de estomas afectan la
transpiración y por lo tanto la evapotranspiración.
• Tamaño y frecuencia de estomas en las hojas
—La cantidad de estomas por unidad de área foliar
afecta la transpiración.
• Area foliar
—A mayor área foliar, mayor transpiración
• Profundidad y densidad de raíces
—raíces profundas y densas facilitan la extracción de
agua.
LOS FACTORES CLIMATICOS SE ESTIMAN
A PARTIR DE LA EVAPOTRANSPIRACION DE
REFERENCIA
RADIACIÓN SOLAR
TEMPERATURAS
VIENTO
HUMEDAD RELATIVA
ETO
EVAPOTRANSPIRACON DE
REFERENCIA (Eto)
• “ corresponde a la evapotranspiracion de
un cultivo de pasto corto creciendo
activamente sin limitaciones de agua”
• Refleja los efectos del clima y microclima
sobre la evapotranspiración y se utiliza
como referencia para el cálculo de la
evapotranspiración de los cultivos
1207 cm
BANDEJA DE
EVAPORACIÓN USWB,
CLASE A
12
07
10
cm
cm
0
2
1
m
c
7
• Las mediciones se realizan con jarros
debidamente calibrados (contienen 1 mm
y 0.1 mm);
• Las lecturas deben realizarse y registrarse
en forma diaria y en lo posible a la misma
hora (8:30 horas) para hacerlas
comparable con las lecturas de los días
anteriores
ju
lio
se
Meses
ab
ril
os
to
pt
ie
m
br
oc e
tu
no bre
vi
em
br
di
e
ci
em
br
e
en
er
o
fe
br
er
o
m
ar
zo
ag
o
o
ay
ju
ni
m
Eb (mm/día)
Variación anual de la Eb (mm/d)
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
Días
ene-07
ene-08
ene-09
Promedio
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
5
3
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
1
Eb (mm)
Evaporación de Bandeja (mm)
Eto = Eb x Kp
Donde:
ETo : Evapotraspiración del cultivo
de referencia (mm d-1)
Eb
: Evaporación de la bandeja (mm d-1)
Kp
: Coeficiente de bandeja (adimensional)
Función del viento, HR% y ubicación de bandeja
Valor normalmente varía entre 0,70 y 0,80
• ¿ Que es el coeficiente de bandeja?
• ¿ Para que sirve?
COEFICIENTE DE BANDEJA
< 2 m/s
2 -5m/s
5 -8 m/s
> 8 m/s
• Las estaciones
meteorológicas
automáticas permiten
obtener directamente
el valor de Eto
• Por lo tanto no se
utiliza “kp”
a) Cálculo ETo:
Penman-Monteith (base diaria o mensual)
900
0.408 ×(Rn - G) + γ
× U2 × (ea - ed)
T + 273
ETo =
Δ + γ × (1 + 0.34 × U )
2
Donde:
ETo
: Evapotranspiración del cultivo de referencia (mm d-1)
Rn
: Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2)
G
: Flujo de calor del suelo (MJ m-2)
T
: Temperatura diaria media (° C)
γ
: Constante psicrométrica (KPa °C-1)
U2
: velocidad del viento a 2 m del suelo (m s-1)
(ea -ed) : Déficit de presión de vapor (Kpa)
Δ
: Pendiente de la curva de presión de vapor (KPa °C-1)
EVAPOTRANSPIRACION
MAXIMA DE CULTIVO (ETc)
• “ corresponde a la evapotranspiración de
un cultivo adecuadamente abastecido de
agua”
• La evapotranspiración del cultivo se
calcula a partir de la Eto ( Eto representa
los efectos del clima)
La Etc se estima multiplicando
la Eto por un coeficiente propio de
cada cultivo
•
ETc = ETo x Kc
• Kc = coeficiente de cultivo obtenido en
estaciones experimentales, para árboles
adultos ( cobertura de suelo de 60% o
más)
• ¿QUE ES EL COEFICIENTE DE
CULTIVO Y COMO SE OBTIENE?
Coeficiente de cultivo (Kc) : REPRESENTA
LOS ASPECTOS PROPIOS DEL CULTIVO QUE
DETERMINAN LA EVAPOTRANSPIRACION
Depende de :
• Cultivo (fisiología, resistencia estomática,
altura, rugosidad)
• Grado de sombreamiento del suelo
Etc medido en lisímetros o con métodos de balance de energía
ETo Calculado por Penman-Monteith
CULTIVO : DURAZNEROS
Fuente R. Snyder U.C Davis California
Ejemplo de Coeficientes de Cultivo para Paltos y
Cítricos
(Árboles adultos , sobre 60% de sombramiento)
Mes
Paltos
Cítricos
Mayo
0,72
0.66
junio
0.72
0.65
julio
0.72
0.64
agosto
0.72
0.66
septiembre
0.72
0.68
octubre
0.72
0.7
noviembre
0.72-0.75
0.71
diciembre
0.72-0.75
0.72
enero
0.72-0.75
0.72
febrero
0.72-0.75
0.7
marzo
0.72-0.75
0.68
Abril
0.72-0.75
0.7
* Información obtenida de Ducrocq, 1990
** GAMA - CORFO, 2000-2001.
En árboles jóvenes el kc hay que
corregirlo por el porcentaje de
sombreamiento
En árboles jóvenes corregir el kc
por la fracción de sombra
• Etc = Eto x Kc x fracción de sombra (FS)
• Fracción de sombra: 0,1 a 1
Si el porcentaje de sombra es 60% o mayor, FS = 1
• Fracción de sombra
(FS)
• FS = D/ (DEH)
•
•
D
D = proyección diámetro de copa
DEH = distancia entre hilera
Ejemplo
• Cálcular la Etc de un cultivo de palto,
adulto.
• Eb = 5,3 mm/día
• Kp= 0,8
• Kc = 0,72
Etc= 5,3 (mm/día) X 0,8
=3,05 mm/día
X 0,72
Ejemplo
• Cálcular la Etc de un cultivo de palto, joven, con
40% de sombreamiento (FS =0,4)
• Eb = 5,3 mm/día
• Kp= 0,8
• Kc = 0,72
Etc= 5,3 (mm/día) X 0,8
=1,22 mm/día
X 0,72
X 0,4
DEMANDA BRUTA
• La demanda bruta de agua considera las
pérdidas de agua atribuibles al método de
riego que se ocupe. (Eficiencia de riego
Efa).
• La eficiencia de riego típica:
• Goteo 90% (0,9)
• Microaspersión 85% (0,85)
Db
DONDE:
=
Etc
Efa
Db = DEMANDA BRUTA (mm/día)
Etc = EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO , (mm/día)
Efa = EFICIENCIA DE APLICACION DEL METODO DE RIEGO
¿ Como calculo de demanda
bruta?
Si se riega por microaspersión, (Efa 85%),
la demanda bruta sería
Etc = 3,05 (mm/día)
Efa =0,85
Db=
3,05 (mm/día)
0,85
= 3,6 mm/día
¿ Como expreso los mm en litros
por planta?
• 1 mm = 1 Litro/m2
1mm = 10 m3/ha
• RAP (L/pl/ día) = Db (mm/día) x MP
RAP= REQUERIMIENTO DE AGUA POR PLANTA, (l/pl,día)
MP = MARCO DE PLANTACIÓN, (DEH (m) x DSH (m)
Ejemplo
• Paltos a 6x 4
• Db = 3,6 mm/día
RAP = 3,6 (mm/día) X (6x4) = 86,4 L/pl/día
• ¿ COMO CALCULAR LA FRECUENCIA Y
EL TIEMPO DE RIEGO?
• Los riegos de alta frecuencia (diarios) se
ajustan mejor con baja capacidad de
retención de agua y alta capacidad de
aire, normalmente suelos de texturas
livianas, suelos muy delgados o con alta
pedregosidad.
• Los riego riegos de baja frecuencia (riegos
distanciados) se adaptan mejor a suelos
con alta capacidad de retención de
humedad y baja capacidad de aire,
suelos francos y pesados y profundos.
¿ Como determino el tiempo de
riego cuando la frecuencia es
diaria?
• - Dos formas para determinarlo:
• a) Conociendo el caudal aplicado por
planta, el Litros/h
• b) Conociendo la intensidad de
precipitación del equipo (Ipp), en mm/h
• Caudal aplicado por planta:
•
• Q pl = q (L/h) x Ne x(CU%/100)
Qpl = caudal de agua aplicado a cada planta (L/h)
q (L/h) = caudal promedio del emisor (L/h)
Ne = número de emisores por planta
CU% = coeficiente de uniformidad
Tiempo de riego diario
• TR (hr/día) = RAP (L/pl/día)
•
Qpl (L/h)
RAP =REQUERIMIENTO DE AGUA POR PLANTA, (L/PL,DÍA)
QPL = CAUDAL DE AGUA APLICADO A CADA PLANTA (L/H)
EJEMPLO
• Tiempo de riego si:
RAP = 86,4 L/pl/día
1 emisor por planta de 45 L/h
CU % = 87%
TR (h/día) = 86,4 (L/pl/día)
45 (L/h)x1x (87/100)
=2,2 hr/día
Determinación de la intensidad de
precipitación del equipo de riego
• Ipp (mm/h) = q (L/h) x Ne x(CU%/100)
•
MP (m 2)
• MP = marco de plantación (m 2)
TR (hr/día) = Db (mm/día)
Ipp (mm/hr)
Db = demanda bruta diaria (mm/día)
EJEMPLO
• Db = 3,6 mm/día
1 emisor por planta de 45 L/h
CU % = 87%
MP = 6 x 4 = 24 m 2
Ipp (mm/h)= 45(L/h) x1 x (87/100) =1,63 mm/h
24 m 2
TR (hr/día) = Db (mm/día)
Ipp (mm/hr)
Db = demanda bruta diaria (mm/día)
TR (h/día)
= 3,6 mm/día =2,2 hr/día
1,63 mm/h
¿ Como determinar la frecuencia y
el tiempo de riego cuando no se
realizan riegos diarios?
• Hay que conocer la capacidad de
retención del suelo (CR) , y determinar
el agua disponible para las plantas
(AD)
EL AGUA EN EL SUELO
SUELO ARCILLOSO
53 %
SATURACION
35 %
CAPACIDAD
DE CAMPO
17 %
P. M. P.
DRENAJE
AGUA =
GRAVITACIONAL
DISPONIBLE
NO DISPONIBLE
EL AGUA EN EL SUELO
SUELO ARENOSO
38 %
SATURACION
9%
CAPACIDAD
DE CAMPO
4%
P. M. P.
DRENAJE
AGUA =
GRAVITACIONAL
DISPONIBLE
NO DISPONIBLE
Textura
Porosidad Densidad
Total
Aparent
e
(%)
(Da)(g/cc)
Capacidad
de campo
CC
Punto
de CR
Marchit (mm
de
ez
agua/m
Perman
m suelo)
ente
PMP
Arenoso
38
(32 – 42)
1.65
(1.55– 1.80)
9
(6 – 12)
4
(2 – 6)
0,08
(0,06 – 0,10)
Franco
Arenoso
43
(40 – 47)
1.50
(1.40– 1.60)
14
(10 – 18)
6
(4 – 8)
0,12
(0,09 – 0,15)
Franco
47
(43 – 49)
1.40
(1.35– 1.50)
22
(18 – 26)
10
(8 – 12)
0,17
(0,14– 0,20)
Franco
Arcilloso
49
(47 – 51)
1.35
(1.30– 1.40)
27
(23– 31)
13
(11– 15)
0,19
(0,16– 0,22)
Arcillo
Arenoso
51
(49 – 53)
1.30
(1.25– 1.35)
31
(27– 35)
15
(14– 16)
0,21
(0,18– 0,23)
Arcilloso
53
(51 – 55)
1.25
(1.20– 1.30)
35
(31 – 39)
17
(15 – 19)
0,23
(0,20 – 0,25)
• Desde el sitio
http://hydrolab.arsusda.gov/soilwater/In
dex.htm, se puede bajar una calculadora
de retención de agua en función de la
textura del suelo.
• CAPACIDAD DE CAMPO Y DENSIDAD
APARENTE SE PUEDEN DETERMINAR
EN TERRENO
CAPACIDAD
DE CAMPO EN TERRENO
C
º
AGUA
(200-300 L)
Densidad Aparente
DENSIDAD APARENTE (METODO DEL CILINDRO
DENSIDAD APARENTE (METODO DEL TERRON)
¿ Como puedo conocer la
capacidad de aire del suelo?
• Necesito conocer tres parámetros
• Porosidad Total
• Capacidad de Campo
• Densidad aparente
• Porosidad total
• PT%= (1-Da/2,65) *100
• Caire% = PT% – CC%x Da
Ejemplo
•
•
•
•
Suelo arcilloso ( Ver cuadro)
PT% = 53%
CC% = 35%
Da = 1,25 g/cc
Caire%=
53% -35 x1,25
= 9,25
¿ Como puedo calcular CR ?
• CR (mm/mm) =(CC%-PMP%) x Da
•
100
Ejemplo
•
•
•
•
Suelo Franco-Arcilloso
CC%= 27%
PMP% =13%
Da= 1,35 g/cc
CR (mm/mm) = (27-13)/100 X 1,35 =0,19mm
• La CR se puede obtener de la tabla
presentada si no se cuenta con datos del
campo
¿ Como calculo el agua disponible
para el cultivo?
AD (mm) = CR (mm/mm) x H (mm) x UR x PSM x ( 1-P)
CR = Capidad de retención según textura de suelo (mm/mm)
H = profundidad de raíces , en mm
UR = umbral de riego ( 0,5 a 0,8)
PSM = fracción de suelo mojado por los emisores
P = fracción ocupada por piedras
Profundidad de raíces (H,mm)
Umbral de riego
• No toda el agua que se encuentra entre
capacidad de campo y porcentaje de
marchites permanente se encuentra
fácilmente disponible para las plantas.
• Hay que agotar solo una fracción del agua
del suelo antes de volver a regar
Energía de Retencion de Agua
Saturado
Capacidad de Campo(-33kPa)
Porcentaje marchites
permanente
(-1.500 kPa)
Ret
enc
ió
nd
eh
ume
dad
en a
u
men
to
(<Ψ
m)
-1500
Ψm
(kPa)
-100
-33
PMP
50
CC
Humedad aprovechable (%)
sat
FRACCIÓN DE SUELO MOJADO
EMISORES
BULBO
HÚMEDO
ZONA DE
RAÍCES
HUMEDECIMIENTO
HUMEDECIMIENTO
Fracción de piedras
• LA PRESENCIA DE
PIEDRAS HACE
DISMINUIR LA
CAPACIDAD DE
RETENCION DE
AGUA DE EL SUELO
•
EJEMPLO PARA DETERMINAR
AGUA DISPONIBLE PARA LAS
PLANTAS
• Suelo Franco Arcilloso
• CR = 0,19 mm/mm
• H = 600 mm
• UR = 0,4 ( se agota 40% del agua antes de
regar nuevamente
• Porcentaje de suelo mojado (PSM)= 0,5 (50%)
• Fracción ocupada por piedras (P) = 0,25
– (25% de piedras en el perfil de suelo)
AD (mm) = CR (mm/mm) x H (mm) x UR x PSM x ( 1-P)
AD (mm) = 0,19 (mm/mm)X600(mm) X 0,4 X 0,5 X (1-0,25)
= 17,1 mm
¿ Que pasa si tengo un suelo
estratificado?
Sin
piedras
SE CALCULA EL AGUA
DISPONIBLE
POR CADA ESTRATA
H1 LOS
Y DESPUES SE SUMAN
VALORES
H2
Con
piedras
EjemploQue pasa si tengo un suelo
estratificado?
Franco
Sin
piedras
200 mm
300 mm
H1
H2
Franco
arenosoCon 30%
de piedras
UR =0,4 (40%), PSM =0,5 (50%)
AD1=
0,17 mm/mm X 200mm X 0,4 X0,5 X (1-0)
= 6,8 mm
AD2=
0,12mm/mm X 300 X0,4
X 0,5
= 5,0 mm
AD =
6,8mm + 5,0 mm
= 11,8 mm
X (1-0,3)
¿ SI YA CONOZCO EL AD, COMO
DETERMINO LA FRECUENCIA DE
RIEGO?
• Si se tiene la Etc (mm/día) promedio
diario de la semana :
Fr (días) = AD (mm)
Etc (mm/día)
EJEMPLO
AD = 17 mm
• Frecuencia de riego si la Etc promedio es
la primera semana de diciembre es de 3,9
mm/día
FR (días) =
17 (mm)
3,9 (mm/día)
= 4 días
• Si se llevan registros diarios de Etc, se
riega cada vez que la sumatoria de las
Etc llega a un valor equivalente al AD
Ejemplo
AD= 17 mm
Día
Riego
Etc (mm/día)
Etc acum (mm)
1
3,92
3,92
2
3,80
7,72
3
3,69
11,41
4
2,96
14,37
5
3,23
17,6
6
3,8
3,8
7
3,69
7,49
¿Si ya tengo la frecuencia de riego,
como determino el TIEMPO DE
RIEGO
• TR = AD(mm)/Efa
Ipp (mm/h
Efa = eficiencia de riego ( en fracción)
Ipp = intensidad de precipitación del equipo de riego (mm/h)
EJEMPLO
• AD = 17 mm
• Efa = 85% (0,85)
• Ipp = 1,63 mm/h
TR =
17 (mm) /0,85
1,63 (mm/h)
=12,3 hrs
EJERCICOS DE APLICACIÓN
) Cultivo de paltos
Paltos de 5 años (plantas adultas), plantados a 6 x 4 , se riega por
microaspersión con emisores de 24 Lt/hora (2 microaspersores por planta) ,
con un coeficiente de uniformidad (CU%) de 88% . Porcentaje de suelo
mojado de 45% (0,45).
La profundidad de raíces es de 500 mm
Las características del suelo son las siguientes:
Profundidad
(mm)
0 -300
300-500
Textura
Porcentaje de piedras
Franco
Franco arcillosa
Sin piedras (0%)
50%
El Umbral de riego es de 40% (0,4)
AD (mm) = CR (mm/mm) x H (mm) x UR x PSM x ( 1-P)
AD(0-300)=
0,17 x300 x0,4
x0,45 x1
=9,18 mm
X (1-0,5) =3,42
AD (300-500)= 0,19 X 200 X 0,4 X 0,45
AD (0-500)=
9,18 + 3,42
=12,6 mm
Ipp (mm/hr) = 24 L/h X 2 X 0,88
( 6x 4)
TR = (AD/Efa)
Ipp
m3/ha=
= (12,6 mm/0,85)
=1,76 mm/h
=8,4 h
1,76 mm/h
TR (h) X Ipp( mm/h) x 10
=147,8 m3/ha
= 8,4 (h)X1,76 (mm/h) x10