Es necesario monitorear periódicamente el estado del agua del suelo para un cultivo irrigado para ayudar al administrador del riego a tomar decisiones sobre el riego. Normalmente, la programación del riego se puede realizar de dos maneras. Una es monitorear directamente el agua del suelo mediante el uso de sensores de humedad del suelo. La otra forma es utilizar datos meteorológicos para tener en cuenta el agua del suelo en la profundidad de las raíces mediante un enfoque de equilibrio suelo-agua. Este método generalmente se conoce como basado en el clima o evapotranspiración (ET).c) - programación de riego basada en método de balance hídrico.
Cómo utilizar el método del balance hídrico.
La estimación del agua del suelo utilizando el enfoque de balance hídrico se realiza teniendo en cuenta toda el agua entrante y saliente de la zona de las raíces del suelo (Figura 1). Los principales insumos incluyen precipitación (P) o lluvia y riego (Irr). Las salidas incluyen ETc, escorrentía (R) y percolación profunda (DP). El agotamiento diario del agua del suelo en la zona de raíces se calcula utilizando la siguiente ecuación:
Dc - Dp = ETc - P - Irr + R + DP (Ecuación 1)
Donde Dc representa el déficit de agua del suelo (requisito neto de riego) en la zona de raíces en el día actual, Dp es el déficit de humedad del suelo del día anterior, ETc es la evapotranspiración del cultivo en el día actual, P es la precipitación del día actual, Irr es la cantidad de riego del día actual, R es la escorrentía superficial y DP es la percolación profunda.
Dado que es muy difícil estimar R y DP en el campo, estas variables se pueden tener en cuenta estableciendo Dc en cero siempre que las adiciones de agua (P e Irr) a la zona radicular sean mayores que las sustracciones de agua (Dp + ET).c). Utilizando estos supuestos, la ecuación 1 se puede simplificar a:
Dc = Dp + ETc - P - Irr (Ecuación 2)
Estimación de la humedad inicial del suelo y del déficit hídrico del suelo.
Antes de comenzar los cálculos del balance hídrico, se debe conocer la humedad inicial del suelo. Puede estimar la humedad inicial del suelo utilizando el muestreo gravimétrico de agua del suelo, el método de sensación de la mano or sensores de humedad del suelo. A partir del contenido de humedad inicial del suelo, el agotamiento/déficit de agua del suelo (Dc) para los días sucesivos se puede estimar utilizando la ecuación 2.
El déficit hídrico del suelo estimado (Dc) a partir de la ecuación del balance hídrico se compara luego con el agotamiento máximo permitido (MAD), que suele ser el 50 % del agua total disponible (TAW) en la zona de las raíces, para tomar decisiones de riego. Recuerde que TAW = Capacidad de retención de agua disponible (AWC) X profundidad de enraizamiento.
Las plantas comienzan a experimentar estrés hídrico una vez que el déficit/agotamiento de agua del suelo en la zona de las raíces es mayor que el MAD de la zona de las raíces. Generalmente, el riego debe iniciarse cuando Dc se acerca a la MAD. Sin embargo, si el sistema de riego tiene una capacidad limitada, entonces el irrigador no debe esperar a que Dc alcance el MAD y debe regar con más frecuencia. Las discusiones sobre MAD, AWC y TAW están disponibles en Conceptos básicos de la programación del riego.. Puede encontrar más información sobre las estrategias MAD y la capacidad de bombeo en Estrategias de gestión del riego.
Estimación del uso de agua del cultivo o evapotranspiración del cultivo (ETc)
Evapotranspiración (ETc) es la mayor resta de la ecuación del balance hídrico (Ecuación 2). El extraterrestrec cambios a lo largo de la temporada de crecimiento debido a las variaciones climáticas y al desarrollo de los cultivos.
Uso de agua en cultivos o ETc depende de muchos factores. Éstas incluyen
- Tipo de cultivo.
- Etapa de crecimiento.
- Condiciones climáticas (los parámetros que tienen un efecto importante en el uso diario de agua de un cultivo incluyen las temperaturas máximas y mínimas, la radiación solar, la humedad y el viento).
- Manejo y condiciones ambientales.
- Humedad del suelo, etc.
Evapotranspiración del cultivo (ETc) se puede estimar utilizando un enfoque de dos pasos para determinar el uso de agua específico del cultivo (ETc) según la siguiente ecuación:
ETc= Yref. x kc (Ecuación 3)
donde ETref. es la evapotranspiración de referencia -que es la evapotranspiración de un cultivo de referencia (pasto o alfalfa)- y Kc es el coeficiente de cultivo. kc varía según la etapa de desarrollo del cultivo. Los valores de los coeficientes de cultivo para cultivos comunes cultivados en Minnesota se dan en las Tablas 1 a 3.
Evapotranspiración de referencia de alfalfa y pasto (ET)ref.) se calculan utilizando la ecuación estandarizada de Penman-Monteith. Las variables climáticas medidas por una estación meteorológica se utilizan como datos de entrada para calcular la ETref.. Los datos climáticos incluidos son la temperatura del aire, la radiación solar, la humedad y el viento.
Herramientas para ETc Avisos
- Red meteorológica agrícola del centro de Minnesota - Este sitio web proporciona información sobre el uso diario del agua de los cultivos para diferentes sistemas de cultivo que se pueden utilizar en la programación del riego con equilibrio hídrico.
- NDAWN Uso del agua en los cultivos (Noroeste de Minnesota y Dakota del Norte)
- Estimaciones diarias de ET (para el sudeste de Minnesota y Wisconsin)
Tabla 1. Coeficientes medios de cultivo (Kc) de cultivos comúnmente cultivados en Minnesota para uso con ET de referencia de alfalfa.
| Días después de la siembra (DAP) | Maíz | Frijoles | Papas | granos de primavera1 | Remolacha azucarera |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0.20 | 0.23 | 0.20 | 0.20 | 0.26 |
| 10 | 0.19 | 0.26 | 0.20 | 0.19 | 0.26 |
| 15 | 0.20 | 0.32 | 0.20 | 0.22 | 0.26 |
| 20 | 0.22 | 0.40 | 0.23 | 0.29 | 0.26 |
| 25 | 0.26 | 0.51 | 0.28 | 0.39 | 0.26 |
| 30 | 0.33 | 0.64 | 0.36 | 0.50 | 0.26 |
| 35 | 0.42 | 0.77 | 0.46 | 0.61 | 0.26 |
| 40 | 0.53 | 0.87 | 0.56 | 0.71 | 0.27 |
| 45 | 0.66 | 0.95 | 0.65 | 0.85 | 0.29 |
| 50 | 0.79 | 0.98 | 0.72 | 1.02 | 0.32 |
| 55 | 0.91 | 0.98 | 0.76 | 1.03 | 0.38 |
| 60 | 1.00 | 0.95 | 0.77 | 1.04 | 0.45 |
| 65 | 1.00 | 0.92 | 0.80 | 1.03 | 0.56 |
| 70 | 0.99 | 0.78 | 0.80 | 1.03 | 0.69 |
| 75 | 0.99 | 0.60 | 0.79 | 1.03 | 0.85 |
| 80 | 0.97 | 0.43 | 0.78 | 1.04 | 1.03 |
| 85 | 0.96 | 0.30 | 0.77 | 1.04 | 1.04 |
| 90 | 0.94 | 0.20 | 0.75 | 1.04 | 1.03 |
| 95 | 0.92 | 0.14 | 0.72 | 1.01 | 1.03 |
| 100 | 0.89 | 0.11 | 0.70 | 0.94 | 1.02 |
| 105 | 0.86 | 0.10 | 0.67 | 0.70 | 1.01 |
| 110 | 0.82 | 0.08 | 0.65 | 0.52 | 1.01 |
| 115 | 0.77 | 0.63 | 0.38 | 0.99 | |
| 120 | 0.72 | 0.61 | 0.28 | 0.97 | |
| 125 | 0.65 | 0.58 | 0.21 | 0.95 | |
| 130 | 0.58 | 0.55 | 0.16 | 0.91 | |
| 135 | 0.50 | 0.50 | 0.13 | 0.87 | |
| 140 | 0.40 | 0.44 | 0.10 | 0.83 | |
| 145 | 0.29 | 0.37 | 0.78 | ||
| 150 | 0.17 | 0.29 | 0.73 | ||
| 155 | 0.21 | 0.69 | |||
| 160 | 0.18 | 0.66 | |||
| 165 | 0.63 | ||||
| 170 | 0.61 | ||||
| 175 | 0.59 | ||||
| 180 | 0.56 |
Fuente: Kc Los números están adaptados del manual 70 de ASCE y se ajustaron según el siguiente supuesto:
Se supone una cobertura total a 60, 54, 65, 60 y 80 DDS para maíz, frijoles, patatas, cereales de primavera y remolacha azucarera, respectivamente.
1Los cereales de primavera incluyen el trigo y la cebada.
Cuadro 2. Coeficientes medios de cultivo (Kc) para alfalfa durante el año de establecimiento para uso con ET de referencia de alfalfa. Se supone que habrá dos esquejes durante el año de establecimiento.
| Días desde la siembra | Kc entre siembra y 1er corte | Días desde el 1er o 2do corte | Kc durante el 1º o 2º corte | Días desde el corte final | Kc después del corte final |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0.60 | 5 | 0.40 | 5 | 0.43 |
| 10 | 0.70 | 10 | 0.63 | 10 | 0.57 |
| 15 | 0.78 | 15 | 0.84 | 15 | 0.56 |
| 20 | 0.85 | 20 | 0.96 | 20 | 0.48 |
| 25 | 0.90 | 25 | 1.00 | 25 | 0.44 |
| 30 | 0.95 | 30 | 1.00 | 30 | 0.44 |
| 35 | 0.98 | 35 | 0.99 | 35 | 0.44 |
| 40 | 1.00 | 40 | 0.98 | 40 | 0.44 |
| 45 | 1.00 | 45 | 0.94 | 45 | 0.44 |
| 50 | 1.00 | 50 | 0.94 | ||
| 55 | 0.98 | 55 | 0.94 | ||
| 60 | 0.95 | 60 | 0.94 | ||
| 65 | 0.95 | 65 | 0.94 | ||
| 70 | 0.95 | ||||
| 75 | 0.95 | ||||
| 80 | 0.95 |
Fuente: Los números de Kc están adaptados del manual 70 de ASCE y se ajustaron según el siguiente supuesto:
Se suponen 60 días desde la siembra hasta el primer corte y 1 días desde el primer corte hasta el segundo corte.
Cuadro 3. Coeficientes medios de cultivo (Kc) de alfalfa durante años de producción o de no establecimiento. Asume tantos esquejes como defina el productor.
| Días desde el 1er corte | Kc durante el rebrote del 1er corte | Días desde la interconexión | Kc durante el recrecimiento intercalado | Días desde el último corte | Kc después del último corte |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0.71 | 5 | 0.54 | 5 | 0.43 |
| 10 | 0.86 | 10 | 0.87 | 10 | 0.57 |
| 15 | 0.96 | 15 | 1 | 15 | 0.56 |
| 20 | 1 | 20 | 0.99 | 20 | 0.48 |
| 25 | 0.98 | 25 | 0.98 | 25 | 0.44 |
| 30 | 0.95 | 30 | 0.93 | 30 | 0.44 |
| 35 | 0.95 | 35 | 0.93 | 35 | 0.44 |
| 40 | 0.95 | 40 | 0.93 | 40 | 0.44 |
| 45 | 0.95 | 45 | 0.93 | 45 | 0.44 |
Fuente: Los números de Kc están adaptados del manual 70 de ASCE y se ajustaron según los siguientes supuestos:
Asume 28 días hasta el primer corte, 1 días entre cortes y 28 días desde el último corte hasta la latencia.
Dado que no hay muchas estaciones meteorológicas disponibles en Minnesota que proporcionen información de ETc, existen herramientas alternativas para determinar la ETref.. Una de esas herramientas es el atmómetro o ET Gage (Figura 2).
ET Gage es un dispositivo que simula el uso de agua del cultivo desde el dosel de una planta. Tiene una placa evaporadora de cerámica cubierta de lona en la parte superior que permite que el agua se evapore de la misma manera que lo hace un cultivo.
Hay diferentes cubiertas de lona disponibles y se pueden cambiar para diferentes superficies de plantas. Por ejemplo, la cobertura #30 simula la evapotranspiración de referencia del césped (ETo) y la cubierta #54 simula la referencia ET de alfalfa (ETr).
El depósito en el fondo de un ET Gage se llena con agua destilada. Por cada pulgada de agua utilizada por la planta, el nivel del agua en el tubo del sitio (que se muestra en la Figura 2) cae una pulgada. Leer un tubo de obra es tan fácil como leer un pluviómetro.
Este dispositivo viene en dos modelos, manual (Modelo A) y electrónico (Modelo E). En el modelo manual (Modelo A), el tubo del sitio debe leerse manualmente una o dos veces por semana. Sin embargo, el Modelo E electrónico detecta automáticamente cada vez que hay una evaporación de 0.01 pulgadas en el ET Gage.
El costo del Modelo A es $355 y el Modelo E es $700. El Modelo E se puede conectar a cualquier registrador de datos de eventos, como el registrador de datos de marca de agua Irrometer, Aquatrac, etc.
Para obtener más información sobre ET Gages visite http://www.etgage.com/. Para convertir la lectura del medidor ET a ETc, nuevamente se puede utilizar el enfoque de dos pasos según la ecuación 3 de la sección anterior.
El extraterrestrec información obtenida de diversas fuentes (por ejemplo, red meteorológica agrícola, ETgage, etc., como se analizó anteriormente). Luego se puede utilizar como entrada para los cálculos del balance hídrico (Ecuación 2).
- Asistente de gestión de riego (IMA) es un software de riego automatizado que funciona según los principios del método de programación de riego por equilibrio hídrico como se describe en este artículo. En este momento, la herramienta está disponible para los condados de Benton, Otter Tail, Becker, Hubbard, Wadena y Todd de Minnesota.
- Otra herramienta disponible para programar el riego mediante balance hídrico es el Método de hoja de cálculo de chequera.
Nota: El método recomendado es una combinación de monitoreo en el campo mediante sensores de humedad del suelo y un recuento diario del agua del suelo utilizando datos meteorológicos (método de balance hídrico).
Andales, A. A, JL Chávez y TA Bauder. 2015. Programación del riego: el enfoque del equilibrio hídrico. Extensión de la Universidad Estatal de Colorado. Hoja Informativa N° 4.707.
ASCE-EWRI (Instituto de Medio Ambiente y Recursos Hídricos). 2005. La ecuación de evapotranspiración de referencia estandarizada de la ASCE. Representante final, Comité de Trabajo de Estandarización de la Evapotranspiración de Referencia, Reston, VA.
Manuales e informes de la ASCE sobre prácticas de ingeniería No. 70. (2016). Necesidades de Evaporación, Evapotranspiración y Agua de Riego. Segunda edicion. Editado por Marvin E. Jensen y Richard G. Allen.
Agradecimientos
El autor desea agradecer a los ex colegas de la Universidad de Minnesota, Joshua Stamper y Jerry Wright, por sus esfuerzos de desarrollo previos en versiones anteriores de este contenido. El autor también desea agradecer a Luke Stuewe y Jeppe Kjaersgaard del Departamento de Agricultura de Minnesota por ajustar el Manual 70 K.c valores para su uso en Minnesota.
Revisado en 2023