02 relacion agua suelo planta abril - 2015-i

Ing. Agr. Carlos Baca García Dr.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE AGRONOMIA

ÁREA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

2

3

Agricultura irrigada y uso eficiente del agua

Ing. Carlos Baca García


7

EL SUELO El suelo corresponde a la última capa de la

superficie de la tierra y es un sistema poroso formado por infinidad de partículas sólidas de diferentes tamaños y composición química.

El suelo funciona como soporte físico o reservorio de agua para las plantas, es el proveedor de los principales nutrientes necesarios para la producción.


El suelo como un sistema trifásico.

Vt = Volumen total

Va = Volumen del aire

Vw = Volumen de agua

Vs = Volumen de los

sólidos

Vn = Porosidad total

Mt = Masa total

Ma = Masa del aire

Mw = Masa de agua

Ms = Masa de

sólidos del suelo.

Ing. Carlos Baca García Ing. Carlos Baca García

Clasificación física del agua en el suelo

1.- Agua no retenida contra la fuerza de

gravedad:

Agua Gravitacional.

2.- Agua retenida contra la fuerza de gravedad:

Agua Capilar.

Agua Higroscópica.


Agua Agua

gravitacionalgravitacional

Agua Agua

capilarcapilar

Agua Agua

HigroscHigroscóópicapica

50%50%1%1% 100%100%


Plantas vivas & Plantas productivas


Lámina es la aplicación de un determinado

volumen de agua, el cuál es distribuido en un

determinado área del terreno.

Para tener una idea, la distribución uniforme de

un litro de agua en un área de 1 m2, corresponde

a una lámina de 1 mm.

Lámina de agua

)(.

)(

2mirrigadaárea

LvolumenaguaLámina de

Cada riego debe de dar un volumen de agua

suficiente para elevar la humedad actual del suelo

hasta su capacidad de campo. Ing. Carlos Baca García

Ejercicio 1.

Se tiene un área de 30 ha. cultivada con maíz, donde se

realizó un riego, aplicando una lámina promedio de 20

mm. ¿Indicar cual fue el volumen de agua aplicado?

Volumen de agua (L) = lamina (mm) x área (m2)

Se que una hectárea es igual a 10,000 m2, entonces:

Área (m2) = 30 ha x 10,000 m2/ha = 300,000 m2

Volumen de agua (L) = 20 mm x 300,000 m2

Lámina de agua


litros de 6.000.000 =agua de Volumen

2

2m 300.000x

m

L 20 =agua de Volumen

• Referida a la distribución por tamaño, de las

partículas sólidas que constituyen el suelo:

arena, limo y arcilla.

• Las características texturales son prácticamente

invariables en el tiempo y poco afectadas por la

acción del hombre.

TEXTURA DEL SUELO


Densidad de las partículas del suelo

1) Densidad del suelo o densidad aparente o global:

Muy afectado por las intervenciones provocadas por el

hombre-Compactación por uso de maquinaria agrícola.

Reduce el volumen total del suelo (Vt) para una misma

masa (Ms), haciendo con que la densidad del suelo

aumente.

Arenoso ----------- 1,65 g/cm3

Arcilloso ----------- 1,10 g/cm3

s

sa

V

mD Da Densidad del suelo, g/cm3;

ms masa del suelo seco en estufa, (g),

Vs volumen de la muestra del suelo, cm3.


3) Porosidad del suelo:

Es el volumen de un suelo ocupado por los espacios

vacíos o poros,

Como es difícil medir el volumen de los poros, en la

práctica se utiliza una relación aproximada.

2) Densidad de las partículas o densidad real del suelo

Depende de la constitución MINERALOGICA DEL

SUELO.

2,60 – 2,70 g/cm3

r

a

D

D1P

Da Densidad aparente del suelo, g/cm3;

Dr Densidad real del suelo, (g/cm3), y

P Porosidad, %.


Formas para expresar:

La Humedad del suelo


La cantidad de agua presente en el suelo puede ser

expresado de 4 maneras:

1) Base gravimétrica seca

2) Base volumétrica

3) Altura de Lámina de agua,

4) Tensiómetro.

Método gravimétrico – Se basa en

diferencia de peso - Método directo:

Determina el contenido actual de agua en el suelo.


• El método gravimétrico seco consiste en retirar

muestras del suelo húmedo, pesarlas y colocar

en estufa a 105° C para su secado.

• Cuando llegue a un peso constante, se pesa

nuevamente para determinar la masa del

suelo seco.


suelo

OH

s

a

g

gC

m

m

m

mm2)105 (

seco suelo peso

agua de peso o

2

21

Resulta de la división del peso de agua existente

en determinada muestra de suelo húmedo por el

peso de la muestra después de haber secado en

estufa a 105 C.

La humedad del suelo con base al volumen (m3 de

agua por m3 de suelo) resulta de la división del

volumen de agua existente en determinada

muestra de suelo húmedo por el volumen de la

muestra.

humedo suelo del Volume

agua devolumen

t

a

V

V


Método Volumétrico






Una muestra inalterada de suelo retirada con un cilindro

metálico tiene 4,4 cm de diámetro y 4,6 cm de altura, reveló

una masa de 113,63 g. Después de haber secado en estufa a

105oC, la masa de suelo seco fue 90,9 g. Determinar

densidad aparente del suelo y la humedad del suelo?

Ejercicio 2

4,6x 4

4,40x 3,1416=hx

4

Dπ =suelo del Volumen

22

volumen del suelo = 69,94 cm3

3

s

sa g/cm 1,299=

69,94

90,9 =

V

m =D

Como la densidad del agua es 1 g/cm3, resulta que:

Reconociendo que:

Se obtiene:

igualando

suelo del densidad.suelo de masa

agua de masa

suelo del densidad

suelo de masa suelo deVolumen

suelo de masa

agua de masa

Da* Ing. Carlos Baca García Ing. Carlos Baca García

Sonda de neutrons


SONDA TDR

(Time Domain Reflectometry)

Utiliza ondas electromagnéticas para estimar la humedad del suelo


Capacidad de campo

Representa la condición de almacenamiento máximo de agua en suelo, que ocurre después de haber drenado el agua contenida en los macroporos, por acción de la gravedad. Cuando la humedad del suelo está en C.C. es el momento en que las plantas encuentran la condición más favorable para absorber el agua y nutrientes. La humedad de la C.C. es usualmente expresado en % o kg/kg.


Ejercicio 3

Capacidad Máxima de Retención.


PROFUNDIDAD (Cm) MÁX. RETENCIÓN

(%)

CONTENIDO DE

AGUA ACTUAL (%)

0 – 20 26 17

20 – 35 28 22

35 - 60 30 26

Determinar, cuál es la profundidad que una lámina de 35 mm, aplicada uniformemente en la superficie, llegará en el perfil del suelo?

Punto de marchitez permanente

P.M.P. es la capacidad mínima de almacenamiento de agua de un suelo, ocurre cuando las plantas se marchitan por causa de la deficiencia hídrica y no recupera su turbidez. La humedad en el PMP, es usualmente expresado en % o kg/kg. En riego, para fines prácticos, la humedad correspondiente al PMP, ha sido obtenida en la tensión de 1.500 kPa. El contenido mínimo de agua presente en el suelo es insuficiente para asegurar el mantenimiento de un balance hídrico favorable para la planta. En consecuencia, ocurre una deshidratación acentuada de los tejidos vegetales, perjudicando las reacciones metabólicas asociadas a la producción.


EL tensiómetro es un equipo que mide el potencial

mátrico de agua en el suelo. Es constituido por una

cápsula porosa de porcelana ligada a un vacuómetro a

través de un tubo rígido, de PVC u otro material

adecuado. Insiriendo la cápsula porosa del equipo

saturado con agua en un suelo insaturado, pasará agua

de la cápsula para el suelo, hasta el equilibrio. Como el

equipo se encuentra herméticamente cerrado, la salida

de agua origina una presión negativa (tensión o vacuo)

en el equipo que es registrada en un vacuómetro

metálico o de mercurio.

Tensiómetro: Determinación del potencial de agua en el suelo.


Manómetro

de presión, llamado

también vacuómetro,

porque lee presiones

negativas

Tubo de PVC,

transparente

Cápsula de

cerámica

Tapa, por

donde se

llena con

agua

destilada



Cuanto menor es el contenido de agua en el suelo la energía de retención es mayor (Potencial mátrico).


Retención del agua del suelo

0

10

20

30

40

50

60

70

Tensión

% A

gua

0,033 1,5 MPa

Arcilla

Arena

Agua disponible

30%

7%


Normalmente no se considera todo el perfil del suelo explorado por el sistema radicular de las plantas, sino apenas la profundidad efectiva, que debe ser de 80% a 90% del sistema radicular contenida en ella. (Keller 1978)

Profundidad de las raíces en irrigaciones.


AGUA DISPONIBLE

O

AGUA ÚTIL


El AD de un suelo, puede ser calculado desde que se conozcan los

contenidos de humedad correspondientes de CC y PMP, y las

propiedades físicas del suelo y la profundidad del suelo que serán

considerados.

1) Disponibilidad Total de Agua en el Suelo (DTA)

Característica del suelo, la cual corresponde a la cantidad de agua que un suelo puede almacenar por determinado tiempo.

Debe ser expresado en altura de lámina de agua, por profundidad del suelo (mm. de agua por cm. de suelo o volumen de agua por unidad de área)

DTA : Disponibilidad total de agua (mm. por cm. de suelo) V : m3 de agua disponible/ha, en cada profundidad de suelo Ds : Densidad aparente del suelo g.cm-3. CC y PMP : En % de peso


Da

PMPCCDTA *

10

DaPMPCCV *

Ejercicio 4. Se tiene el siguiente análisis físico-hídrico del suelo, donde se obtuvieron los siguientes resultados: Calcular a disponibilidad total de agua - DTA Capacidad de campo = 41,2 % en peso; Punto de marchitez permanente = 27,5 % en peso; Densidad del suelo = 1,22 g/cm3. El valor de disponibilidad total de agua en el suelo (DTA) es:


Da

PMPCCDTA *

10

cmmmDTA /67,122,1*

10

%5,27%2,41

2) Capacidad Total de Agua en el Suelo (CTA)

Tanto la cantidad de agua de lluvia, como de riego, solo debe ser considerado como DISPONIBLE PARA EL CULTIVO, en el perfil del suelo que este ocupado por el sistema radicular.

CTA :Capacidad total de agua del suelo (mm.) z :Profundidad efectiva del sistema radicular (cm.), por lo

menos 80% del sistema radicular.

3) Capacidad Real de Agua en el Suelo (CRA)

Cuando regamos, nunca debemos permitir que el contenido de agua en el suelo llegue a PMP, esto quiere decir que: Entre dos riegos sucesivos, una fracción de capacidad total de agua del suelo, debe ser usada.

CRA : Capacidad real de agua del suelo (mm.) f : Factor de disponibilidad (siempre < 1). Ing. Carlos Baca García

zDTACTA *

fCTACRA *

GRUPOS DE CULTIVOS f

Verduras y legumbres

Calabaza

Cebolla

Coliflor

Lechuga

Zanahoria

Papa

Frutas y forrajes

Cerezo

Ciruelo

Durazno

Alfalfa

Pastizal

Granos

Cebada y trigo

Habas

Maíz

Algodón

0,2 – 0,6

0,30

0,30

0,45

0,35

0,40

0,40

0,3 – 0,7

0,40

0,40

0,40

0,60

0,60

0,4 – 0,8

0,40

0,40

0,40

0,80

Factor de disponibilidad (f) para diferentes cultivos


IRRIGACION REAL NECESARIO (IRN),

Lámina neta

Cantidad necesaria de agua (REAL), que se necesita aplicar por riego.

Cantidad de agua aplicada a un suelo en cada riego (mm). Se puede considerar 2 casos distintos: - COMO RIEGO TOTAL: Cuando todo el agua es por riego - COMO RIEGO SUPLEMENTAR: Con riego y precipitación pluvial


fzDa

PMPCCLn ***

10

PpfzDa

PMPCCLn

***

10

IRRIGACION TOTAL NECESARIO (ITN),

Lámina bruta

Cantidad total de agua necesaria para irrigar.

Lb = Cantidad total de riego necesario en (mm)

ef = Eficiencia de aplicación de riego en decimal


ef

LnLb



COSTO $ 250 DOLARES

120.5 cm

25.4 cm


PROCESO DE LA ET

ET, es la combinación de 2 procesos separados por los que el agua se pierde a través de la superficie del suelo por evaporación y por otra parte mediante transpiración del cultivo.


• Casi toda el agua absorbida del suelo se pierde por transpiración y solamente una pequeña fracción se convierte en parte de los tejidos vegetales.

• La transpiración, al igual que la evaporación directa, depende del aporte de energía, del gradiente de presión del vapor y de la velocidad del viento.

Evapotranspiración de cultivo (ETc)

Evapotranspiración de referencia (ETo)

Coeficiente de Cosecha (Kc)

ETc = ETo*Kc (mm/día)


Nn = ETc – Pe – Ac - Aa

Pe, es aporte de agua por la Precipitación Efectiva,

Ac, es aporte de agua capilar que se debe considerar en el caso de que el nivel freático este próximo.

Aa, es aporte del agua almacenada que tampoco se considera, porque pretendemos reponer inmediatamente el agua extraída para no gastar energías en sustraer agua almacenada mas allá de la lamina diaria.

Para dicho cálculo, a partir de las Nn, hay que tener en cuenta 3 hechos:

- Pérdida de agua por percolación, (PP)

- Necesidades de lavado, (LR).

- Eficiencia.

Y en zonas de sierra…

Aforamiento de las fuentes hídricas

METODOS DIRECTOS

Este método consiste en colectar el líquido en un recipiente de volumen conocido, midiendo simultáneamente el tiempo hasta que se llene. La precisión será mayor cuanto mayor fuera el tiempo para su determinación. Aplicable en los casos de pequeños caudales, tales como fuentes, pequeño riachuelos, en casas residenciales, microaspersores y goteros.

tiempo

volumenQ

1. Método Volumétrico

3. Hidrómetros - Caudalimetros Son aparatos destinados a medir la cantidad de líquido escurriendo en un período relativamente grande, muy utilizado en riego por goteo. Hidrómetros de volumen.

4. Método de la Velocidad – Área.

Este método se basa en el principio de la continuidad, son métodos en las cuales se determina la velocidad media en una o más secciones de un curso de agua y calculamos, en seguida, el caudal con la siguiente ecuación:

Donde

Q = Caudal en m3/s;

A= Área de la sección en m2;

v = velocidad en m/s.

vAQ .

Básicamente, se tiene: Métodos de los flotadores, de los molinetes (correntómetros).

4. Método de la Velocidad – Área.

a) Método de los Flotadores:

Son objetos flotantes (botellas parcialmente llenas, bastones y otros), que estando parcialmente inmersos en la masa líquida y adquieren la velocidad de la misma. Este método presenta poca precisión, siendo recomendable apenas a falta de otros recursos, debido a muchas errores causados por el viento e irregularidades en el curso del agua (ondas).

Aforador RBC El Aforador RBC, fue desarrollado por Replogle, Bos y Clemmens (1984), constituye una de las mejores estructuras portátiles para la medición de caudales. Basa su funcionamiento en la creación de condiciones para provocar un régimen de flujo crítico.

Ejercicio 5. Se tiene un área de total de 12 hectáreas, como se muestra en la siguiente figura:

Área B: 5 ha. Área A: 7 ha.

Cultivo 1 :

Cultivo 3

Cultivo 2:

Área B: 5 ha. Área A: 7 ha.

Cultivo 1 :

Cultivo 3:

Fecha de siembra: 1 de mayo 2014

Período Vegetativo: 6 meses

Kc: 0,40/0,60/0,75/0,90/0,85/0,70

Cultivo 2: Rotación

Fecha de siembra: 1 de diciembre 2014 Período Vegetativo:

4 meses Kc: 0,50/0,70/0,90/0,80

Fecha de siembra:

1 de diciembre 2014 Período Vegetativo:

Anual Kc: 1,00

Sector Cultivo Área Mes

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

A 1

7,00 0,40 0,60 0,75 0,90 0,85 0,70

2 0,70 0,90 0,80 0,50

B 3 5,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Kc ponderado 12,00 0,83 0,94 0,88 1,00 0,65 0,77 0,85 0,94 0,91 0,83 1,00 0,71

BA

BA

ÁreaÁrea

KcÁreaKcÁreaponderadoKc

32 **

:

825,057

00,1*570,0*7:

ponderadoKc

Datos del Cultivo

- Fecha de siembra

- Duración del cultivo en días

- Kc inicial

- Kc reproducción

- Kc cosecha

Frejol

- F1 : 20 días ----- Kc = 0,4

- F2 : 25 días

- F3 : 30 días ----- Kc = 1,05

- F4 : 10 días

- Cosecha ----- Kc = 0,3

- 1 cm =

Un décimo del Kc

- 1mm=

Un centésimo del Kc

Ciclo del cultivo(días)

FI FII FIII FIV

1mm = 1 día 20 mm = 20 días

1,1

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

PARAMETRO UNIDAD

ENE

1. Evotranspiración de referencia (ETo) (mm/dia) 4,53

2. Kc Palto 0,75

6. ET. Cultivo ( ETc ) (mm/dia)

7. Precipitación Efectiva (mm/dia)

8. Necesidades Netas( Nn ) (mm/dia)

9. Eficiencia de riego (Aplicación) (%)

10. N° dias del mes (dias)

11. Necesidades Totales (mm/dia)

(m3/ha/dia)

(m3/ha/mes)

9.-Area total ha.

10. Volumen demandado m3/mes


Cuando y cuanto irrigar?

Datos obtenidos en laboratorio de la C.C. Taucabamba, Pillpinto, Paruro.

• Clase de suelo: Franco Arenoso • Arena: 66%; Limo: 19%; Arcilla: 15% • Densidad aparente (Da) : 1,47 gr/cm3 • Capacidad de campo (C.C.) : 14,7 % • Punto de Marchites Permanente (PMP) : 8,0% • Factor de secamiento (f) : 0,40 (Tabla N° 05 ) • Profundidad de la raíz de la papa (z) : 40 cm (Tabla N° 03) • Kc - papa I: 0,80; II: 1,10; III: 1,20; IV: 0,70. •(Tabla N° 04) • Aspersor Naan Dan, con caudal de 0,56 L/s, radio de alcance 12m, presión de trabajo 25 mca.

1) NaanDan 423: 1,5 – 4 Bar, 0,5 – 1,18 m3/hr. – r=11 – 15 m

2) VYR 60: 1,75 – 4,21 Bar, 1250 – 1950 L/hr, r: 14,5 - 16 m.


78

fzDa

PMPCCLn ***

10

zDa

PMPCCLn **

10

39,40 mm 23,64 mm


79 Ing. Carlos Baca García

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Pp Nec. Netas

(mm)

Nec.

Totales

(mm)

C.C.Descenso

tolerable

tiempo de

riego

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 xx horas

13

14

15

16

17

18

19

20

y luego

cambiar de

posición.

Evaporacion

(mm)

En función del

las

características

del aspersor,

irrigaré una

lámina de

XX,XX mm en

un tiempo de:

ETo ETc (mm)

Reposición de agua de riego

Kc

Consumo de agua

DDS V (m/s) HR % Kp

Area del terreno

Cultivo

Sector : Taucabamba Fecha siembra: Tecnico

ResponsableComunidad C. :

PLANILLAS DE CALCULO-MANEJO DE RIEGO - 2015

Provincia :

Pillpinto

Paruro

Taucabamba

Distrito :

Ln para llegar a CC:

Ln (fin):

Eficiencia:

Education

02 relacion agua suelo planta abril - 2015-i