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Evapotranspiración de los cultivos
 

Evapotranspiración de los cultivos

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Waldo Ojeda Bustamante y Ernesto Sifuentes Ibarra. Evapotranspiración de los cultivos. Notas del diplomado semi-presencial a distancia sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007. Jiutepec, ...

Waldo Ojeda Bustamante y Ernesto Sifuentes Ibarra. Evapotranspiración de los cultivos. Notas del diplomado semi-presencial a distancia sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007. Jiutepec, Morelos

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    Evapotranspiración de los cultivos Evapotranspiración de los cultivos Document Transcript

    • Notas del diplomado semi-presencial a distancia sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007 Jiutepec, Morelos Evapotranspiración y requerimientos de riego Waldo Ojeda Bustamante Ernesto Sifuentes Ibarra WOB-1EVAPOTRANSPIRACIÓN DE LOS CULTIVOS WOB-2 1
    • Conceptos básicos• Evaporación (Ev): Proceso de movimiento de agua en forma de vapor de agua de la superficie del suelo, agua u hoja a la atmósfera• Transpiración (Tr): Proceso de movimiento de agua en forma de vapor de agua de los estomas de la planta a la atmósfera ET=Ev+Tr• Evapotranspiración (ET): Suma de los componentes de evaporación y transpiración.• Uso consuntivo (Uc): Suma de la ET y el agua retenida en los tejidos vegetales. Como el agua almacenada en la planta es pequeña comparada a la liberada como ET, se asume que ambas son iguales (ET=Uc). WOB-3 Transpiración vs Evaporación Variación en un día Variación en el ciclo WOB-4 2
    • Forma de expresar la evapotranspiración• Usualmente se expresa en unidades de lámina de agua por unidad de tiempo, por ejemplo: mm/día, mm/semana, cm/mes, cm/etapa, o cm/ciclo• Para árboles frutales es mas común expresarla volumen por unidad de tiempo por árbol, en la forma de litros/día, litros/semana, litros/mes, litros/etapa, o m3/ciclo• Bajo condiciones de invernadero es común expresarla como litros/día por planta o como litros/día por m2. WOB-5 Importancia de la transpiración• La transpiración de agua por las plantas tiene varios efectos positivos – Permite refrescar a la planta – Permite un intercambio gaseoso de la planta con la atmósfera, entra CO2 y se libera vapor de agua a través de los estomas – A mayor transpiración, mayor es la asimilación de materia seca. Los cultivos requieren del orden de 100-1000 gr de agua para acumular un gramo de materia seca. WOB-6 3
    • Variación de la ET• Varía con la especie. El maíz tiene una mayor ET que por ejemplo el sorgo.• Varía con la etapa. A mayor superficie foliar mayor es la ET.• Varía con las condiciones ambientales de humedad, temperatura, viento y radiación solar.• Varía con las condiciones de humedad del suelo• Varía con las propiedades del suelo para almacenar y transmitir agua.• Varía con el método de riego WOB-7 Curva de la ET del maíz WOB-8 4
    • Estimación de la ET• Estimar la evapotranspiración de un cultivo es complejo por la cantidad de factores que intervienen en el proceso de evaporación del agua a través de una superficie. WOB-9 Divide y vencerás• Para facilitar la estimación la ET se separan los efectos de la planta, suelo, y clima. Por lo que es necesario presentar nuevos conceptos usados en el cálculo de la ET con fines de estimar los requerimientos de riego de los cultivos. WOB-10 5
    • Mas conceptos• Evapotranspiración real de un cultivo (ETr): Es la ET observada en campo.• Evapotranspiración potencial de un cultivo (ETc): Es el valor máximo de ET de cultivo bajo condiciones optimas de agua, manejo y sanidad. ETr<<ETcPara estimar la ET real de un cultivo primeramente se estima la ET potencial WOB-11 Evapotranspiración potencial del cultivo (ETc)• Para estimar la evapotranspiración potencial de un cultivo, se separan en dos términos: ETc= f(clima) x f(cultivo)• El factor cultivo se conoce como coeficiente de cultivo (Kc)• El factor clima se conoce como evapotranspiración de referencia (ETo)• La forma de la ETc es ahora ETc= Kc x ETo WOB-12 6
    • Evapotranspiración de referencia (ETo)• La ETo se refiere a la ET de un cultivo de referencia, esto es, un cultivo que permanece casi constante durante su ciclo como el pasto o la alfalfa (cultivos perennes).• Estimar la ETo requiere conocer las condiciones ambientales de un lugar.• Existen varias formas de estimar la ETo de un lugar. WOB-13 Medición directa de la EToLos lisímetros proporcionan una medición directa de la ETo si se usa el cultivo de referencia. Pero también pueden medir directamente la ETc o la ETr, dependiendo de las condiciones del cultivo. WOB-14 7
    • Estaciones especializadas Correlación Turbulenta Tipo Bowen WOB-15 Estimación de la ETo: tanques evaporímetros ETo=Kt ∆L• Los tanques evaporímetros pueden ser usados para estimar la ETo, midiendo el cambio diario (∆L) en el nivel del agua y multiplicándolo por un coeficiente del tanque (Kt). WOB-16 8
    • Estimación de la ETo: estaciones meteorológicas• Se han desarrollado un sinnúmero de ecuaciones para estimar la ET por medio de uno o más valores de variables meteorológicas, principalmente HR, Ta, Vv, Rs.• A mayor cantidad de variables monitoreadas y mayor frecuencia de monitoreo, mayor es la precisión en la estimación de la ETo. WOB-17 Principales variables meteorológicas WOB-18 9
    • Ecuación de Penman-Montieth (PM)La ecuación de PM es una de las ecuaciones mas robustas para estimas la ETo a intervalos cortos de monitoreo, 1min, 15 min, 60 min. ∆(Rn − g ) γ * Mw (e s − e d ) ETo = + λ(∆ + γ *) RKrv (∆ + γ *) Donde ETo = Evapotranspiración de referencia (kg m-2s-1 o mm s-1 Rn = Radiación neta (Kw m-2) G = Flujo térmico del suelo (Kw m-2) Mw = Masa molecular del agua (0.018 kg mol-1) R = Constante universal de los gases (8.3x10 -3 KJ mol-1 K-1) K = Temperatura, Kelvin (273°K) λ = Calor latente de vaporización de agua (2450 KJ kg-1) rv = Resistencia al flujo de vapor de la cubierta vegetal (s m-1) ∆ = Pendiente de la función de presión (Pa °C-1) γ WOB-19 = Constante sicrométrica aparente (Pa °C-1) Cálculos requeridos • Usar la ecuación de PM requiere realizar una gran cantidad de cálculos, afortunadamente existen una serie de programas de computo o hojas de calculo que facilitan esta tarea. • La mayoría de las compañías manufacturadoras de estaciones meteorológicas incluyen en el programa registro de las variables una estimación automática de la ETo, aunque con variantes en la ecuación de PM. WOB-20 10
    • Evapotranspiración de referencia (5 años) El Carrizo, Sinaloa Fuente: Ojeda, 2004 WOB-21 Coeficiente de cultivo (Kc)• Diversos experimentos que han estimado tanto la ETc como la ETo, ha permitido estimar la variación diaria del coeficiente de cultivo como: Kc=ETc/ETo• Los valores de Kc son generalmente en el rango de 0.2-1, aunque pueden ser mayores que 1 o cercanos a cero. WOB-22 11
    • Variación estacional del Kc WOB-23 Modelo de ajuste lineal WOB-24 12
    • Valores de Kc para Mochis Fase Inicial Desarrollo Intermedia Maduración Algodón Duración 30 65 70 75 (días) Kcb 0.26 - 1 0.5 Maíz Duración 20 70 40 50 (días) Kcb 0.3 - 1.1 0.5 Sorgo Duración 20 30 25 20 (días) Kcb 0.3 - 1 0.55 Trigo Duración 15 40 35 40 (días) Kcb 0.26 - 1.1 0.45 Fuente: Ojeda y Sifuentes, 2000 WOB-25 Kc para cultivos perennes Frutales de hoja Frutales de hojaMes Caña Alfalfa Pasto Vid Cítricos caduca perenne 1 0.30 0.65 0.48 0.20 0.65 0.20 0.602 0.35 0.75 0.60 0.23 0.67 0.25 0.753 0.50 0.85 0.75 0.30 0.69 0.35 0.854 0.60 1.00 0.85 0.50 0.70 0.65 1.005 0.77 1.10 0.87 0.70 0.71 0.85 1.106 0.90 1.13 0.90 0.80 0.72 0.95 1.127 0.98 1.12 0.90 0.80 0.72 0.98 1.128 1.02 1.08 0.87 0.75 0.71 0.85 1.059 1.02 1.00 0.85 0.67 0.70 0.50 1.0010 0.98 0.90 0.80 0.50 0.68 0.30 0.8511 0.90 0.80 0.65 0.35 0.67 0.20 0.7512 0.78 0.65 0.60 0.25 0.65 0.20 0.60 WOB-26 13
    • Pasos para estimar la evapotranspiración real WOB-27 Efecto del contenido de humedad del suelo ETr= KeETc = KcETo• Una vez que se ha estimado la evapotranspiración potencial del cultivo, se ajusta por un factor de estrés calculado en función la humedad disponible en el suelo usando la siguiente relación: ln(HA + 1) Ke = ln(101)• Donde HA es la humedad aprovechable presente en el suelo, si el suelo se encuentra a capacidad de campo el valor de HA es de 100%, si esta a PMP la HA es de 0%. WOB-28 14
    • Variación de las ET´s WOB-29REQUERIMIENTOS DE RIEGO WOB-30 15
    • BALANCE DE HUMEDAD ET Lluvia Riego Escurrimiento Escurrimiento Ese Ess Esss Esse Zona de raices Percolación Ascenso capilar WOB-31 Ecuación de balance del riego ∆θ= Entradas - SalidasDondeEntradas= R + Pe +AcSalidas=ET + D∆θ= Cambio en el almacenamiento de humedadR=RiegoPe=LluviaAc=Ascenso capilarD=Percolación profunda WOB-32 16
    • Requerimientos de riego (RR)En forma simplificada los requerimientos de riego se calculan con la siguiente ecuación: RR=ETr-Pe WOB-33 PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) Pe=0 para P≤16.7 mm Pe =0.6P-10 Para 16.7<P<70 mm Pe = 0.8P-24 Para P≥70 mm Pe= Precipitación efectiva (mm) P= Precipitación obervada(mm) WOB-34 17
    • Requerimientos de riego diario 12RRD (mm/día) 6 A 0 WOB-35 Ya estamos listos para calcular la lamina de riego? • Hasta ahora se ha calculado la lamina de agua que se tiene que aplicar a una parcela asumiendo que toda el agua se queda en la zona de raíces. ¡Lo cual no es cierto! El requerimiento de riego calculado se conoce como lámina neta. • Dependiendo del sistema de riego, se tiene que aplicar un sobreriego de acuerdo a su eficiencia. • La lamina calculada de acuerdo a la eficiencia del sistema de riego se conoce como lamina bruta. WOB-36 18
    • Rangos de eficiencias de riego de los sistemas Método Rango Surcos 55-80 Melgas 63-87 Goteros 74-93 Cintas goteo 85-95 Pivote 80-87 WOB-37 Ahora si…Si se quiere aplicar una lámina neta de 10 mm por un sistema de riego por goteo con una eficiencia del 85%, la lamina bruta que se requiere aplicar es de: 10 / 0.85 = 11.8 mm WOB-38 19
    • Lamina bruta x Sistema RR Goteo Goteo Pivote dia mm diario 2 dias 1 4 4.7 2 4 4.7 9.4 3 2 2.4 4 2 2.4 4.7 5 4 4.7 6 2 2.4 7.1 21.2 Ea=85% WOB-39Dr. Waldo Ojeda BustamanteIMTAwojeda@tlaloc.imta.mx(777) 329-36-00 ext 445.GRACIAS….. WOB-40 20