Riego por-goteo-libro-cap 01 suelo1

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Riego por-goteo-libro-cap 01 suelo1

  1. 1. CAPÍTULO ICONSIDERACIONES BÁSICAS SOBRE LA RELACIÓN ENTRESUELO – AGUA- PLANTA1,2Miguel A. Lugo López y Víctor A. Snyder1.0 Introducción---------------------------------------------------------------------------------- 0032.0 Procesos de determinantes del balance del agua del suelo2.1 Intercepción ---------------------------------------------------------------------------- 0042.2 Escorrentía ----------------------------------------------------------------------------- 0042.3 Infiltración------------------------------------------------------------------------------ 0052.4 Conductividad hidráulica------------------------------------------------------------- 0072.5 Redistribución y percolación profunda --------------------------------------------- 0112.6 Retención de agua disponible-------------------------------------------------------- 0162.7 Evaporación ---------------------------------------------------------------------------- 0182.8 Transpiración -------------------------------------------------------------------------- 0193.0 Resumen-------------------------------------------------------------------------------------- 0204.0 Bibliografía----------------------------------------------------------------------------------- 021001
  2. 2. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta_______________1Este capítulo fue preparado para el libro “Manejo de Riego Por Goteo”. Autor: Dr.Megh R. Goyal, Profesor en Ingeniería Agrícola y Biomédica, Universidad de PuertoRico – Recinto de Mayagüez, PO Box 5984, Mayagüez, Puerto Rico 00681-5984.Para más detalles puede comunicarse por correo electrónico: m_goyal@ece.uprm.eduó visitar la página: http://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htm002
  3. 3. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta1.0 INTRODUCCIÓNEl conocimiento de la relación de suelo - agua – planta es esencial para laproducción agrícola bajo riego. En el caso de uso de sistemas de riego por goteo esteconocimiento es particularmente importante en vista del alto costo inicial de lasinstalaciones. Aún en áreas de mucha lluvia la escasez de agua puede limitar el desarrollode las plantas [40]. Esto puede atribuirse a una errática distribución de lluvia, a una altaescorrentía o a una infiltración profunda en suelos con baja capacidad de retención de agua.Por tal razón, la importancia del riego no se limita a regiones áridas y semiáridas.Cada cultivo tiene requisitos de agua particulares y cada suelo tiene sus propiedadesque afectan en una forma u otra el suministro de agua a las plantas. La cantidad de agua enel suelo a un tiempo dado es un valor sumamente dinámico, ya que es el resultado neto dela cantidad recibida - ya sea por lluvia o por riego – menos las pérdidas por evaporación,transpiración o infiltración profunda. La disponibilidad de esta agua para las plantasdepende a su vez del sistema de raíces presente y de propiedades hidráulicas del suelo talescomo porosidad, conductividad hidráulica y capacidad de retención de agua.En este capítulo se resumen algunos principios básicos de la relación suelo – agua –planta y se presentan resultados de investigación en torno a las propiedades hidráulicas delos suelos de Puerto Rico.2.0 PROCESOS DETERMINANTES DEL BALANCE DE AGUA DE SUELOLa suerte del agua aplicada al suelo ya sea por lluvia o por riego es determinada porlos procesos de intercepción, escorrentía, infiltración, redistribución y precolaciónprofunda, retención, evaporación y transpiración.003
  4. 4. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta2.1 IntercepciónLa intercepción se refiere al agua interceptada directamente por la cubierta vegetal.Expresadas en términos de porcentaje de la lluvia total, las pérdidas por intercepción seestima que fluctúan entre 15 y 20 % [11]. El porciento de intercepción será mayor enaquellos casos donde la vegetación sea abundante y la cantidad de agua en cada aplicaciónsea baja. El agua interceptada nunca llega al suelo ya que se evapora directamente de lasuperficie de las plantas. En el caso de riego por goteo esta pérdida no ocurre ya que el aguase aplica directamente al suelo.2.2 EscorrentíaLos clásicos estudios realizados en Puerto Rico por Smith y Abruña [31] así comoBarnett et. al. [1] han demostrado que las pérdidas por escorrentía se reducen cuando latierra se labra cuidadosamente o se cubre con mantillo. La lluvia en terrenos en barbechoaumenta la escorrentía y las probabilidades de mayor erosión. En muchos suelos,frecuentemente acentuados por la diferenciación de sus horizontes, el agua se infiltra yluego fluye en la superficie de contacto entre el suelo labrado y el subsuelo sin labrar yeventualmente aflora más abajo. Si se han aplicado abonos a un suelo con esta condición laescorrentía probablemente tendrá una alta concentración de minerales lo que conllevapérdidas en la inversión de abono y aumenta el peligro de contaminación ambiental. Elmanejo del suelo es sumamente importante para minimizar la escorrentía. Esto se ilustracon el trabajo de Smith y Abruña [31] que en suelo Múcara (Vertic Eutropets) observaronque se duplicaron las pérdidas por escorrentía cuando se removió toda la cubierta vegetalbajo los cafetos. Dos años después---cuando se dejó desarrollar esta vegetación---laspérdidas por escorrentía se minimizaron.004
  5. 5. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta2.3 InfiltraciónLa razón de infiltración se define como la cantidad de agua que penetra en el perfildel suelo en un intervalo dado de tiempo. Entre las propiedades del suelo que afectan lainfiltración están la densidad aparente, la distribución de poros conforme a su tamaño, latextura y la estabilidad de los agregados o unidades estructurales del suelo. El tiempo deinfiltración es sumamente importante. Al comenzar a infiltrar agua a través de la superficiede un suelo relativamente seco, la razón de infiltración será alta inicialmente y luegotenderá a disminuir gradualmente a un valor constante que estará cerca de la conductividadhidráulica del suelo. El concepto de conductividad hidráulica se desarrollará en la siguientesección. Cuando se mide la razón de infiltración de un suelo, es importante incluir medidasa largo tiempo cuando el proceso se haya estabilizado cerca de su valor constante. De locontrario, se obtendrán valores demasiado altos, lo cual podría resultar en errores de diseñode sistemas de riego o drenaje.En Puerto Rico se realizaron estudios sistemáticos entre 1945 y 1957 para obtenerinformación básica sobre la infiltración de los suelos [3,17]. En el cuadro 1, se resumen losresultados. Los Oxisols, seguidos por los Mollisols y los Ultisols, tienen una infiltraciónrápida. En el otro extremo, la infiltración de los Vertisols alcanza a tan solo 2% de lainfiltración media de los tres grupos anteriores. Lugo-López et. al. [18] analizaron los datosde 740 pruebas de infiltración bajo condiciones de campo que muestran una tasadescendente de infiltración después de la hora inicial. Encontraron correlaciones altamentesignificativas entre las tasas de infiltración a la octava hora y las tasas anteriores aintervalos de una hora. Debido a la correlación linear altamente significativa entre las tasasde la tercera hora para predecir la infiltración bajo precipitación o riego prolongado.05
  6. 6. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaCuadro 1. Valores de infiltración.Infiltración a la 8va. horaOrden de Suelo(cm/h)Vertisols 0.2Entisols 2.4Inceptisols 2.8Alfisols 2.8Ultisols 7.5Mollisols 8.4Oxisols 8.6Cuadro 2. Valores de conductividad hidráulica.SueloConductividad hidráulicamedia (cm/h)Aguirre (Udic Pellusterts) 0.14Guánica (Udic Pellusterts) 0.11Santa Isabel (Udic Pellusterts) 0.13Fé (Paleustolic Chromusterts) 0.26Jácana (Vertic Ustropepts) 0.08San Antón (Cumulic Haplusolls) 0.56Cuadro 3. Valores de conductividad hidráulica para diferentes profundidades.Profundidad(cm)Conductividadhidráulica(cm/h)Condición del SueloNo compacto(Densidad = 1.14 g/cc)0-7.6 0.85Compactado(Densidad = 1.33 g/cc)0-7.6 0.11No compactado 10-18 0.23Compactado 10-18 0.0606
  7. 7. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta2.4 Conductividad HidráulicaLa conductividad hidráulica se puede definir como la velocidad de movimiento deagua en el suelo cuando el agua es sometida a una fuerza neta igual a la gravedad [Estadefinición requiere que el potencial hidráulico se exprese en unidades de longitud, cabecerahidráulica]. Es una propiedad del suelo que puede medirse con relativa facilidad en elcampo o en el laboratorio. En base a esta definición de conductividad hidráulica, podemosdecir que la velocidad de movimiento vertical de agua en un suelo, bajo condiciones dondela fuerza principal que mueve el agua es la gravedad, será básicamente igual a laconductividad hidráulica del suelo. La gravedad es la causa dominante de movimiento deagua en dos situaciones muy importantes: 1) Infiltración a largo tiempo cuando el perfilha sido humedecido a bastante profundidad; y 2) Precolación profunda (redistribución) deagua desde horizontes superficiales humedecidos a horizontes inferiores luego de habercesado la infiltración a través de la superficie del suelo. La primera situación se asume queexiste bajo emisoras de sistemas de riego al diseñar la distancia entre emisoras [6, 25] y lasegunda situación determina el tiempo y tensión de humedad a los cuales se considera queun suelo ha llegado a capacidad de campo. La conductividad hidráulica es el parámetrobásico utilizado para predecir el comportamiento del suelo bajo estas condiciones.La conductividad hidráulica del suelo no es un valor constante sino que depende dela distribución de tamaño de poros del suelo y del contenido de agua del mismo. Cuandotodos los poros del suelo están saturados de agua, hablamos de la conductividad hidráulicasaturada (Ks) o permeabilidad del suelo. Si los poros del suelo están solos parcialmentesaturados con agua, hablamos de la conductividad hidráulica no saturada o conductividad07
  8. 8. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Plantacapilar del suelo. De aquí en adelante usaremos el termino “conductividad hidráulica” paraambos casos, y entendiéndose que nos referimos a conductividad saturada en el caso desuelo saturado y a conductividad capilar en el caso de suelo parcialmente saturado.Lugo-López et. al. [21] midieron la conductividad hidráulica (saturada) en 23 tiposde suelos del Valle de Lajas. Allí los suelos son generalmente muy profundos con uncontenido sumamente alto y casi uniforme de arcilla (en muchos casos mas del 50%, enalgunos mas del 80%) del tipo que se expanden y contraen, con una proporción demicroporos, muy baja estabilidad de agregados en el subsuelo (generalmente menos del 1%cuado se mide por el método de Bryant et. al. [4]), muy baja conductividad hidráulicasaturada del subsuelo (a menudo con valores tan bajos como 0.002 cm/h), pero con un suelosuperficial de 30 a 60 cm de profundidad que permite un buen movimiento de agua [21]. Elcuadro 2 resume datos de conductividad hidráulica en el subsuelo (a veces hasta 160 cm deprofundidad). El movimiento lento de agua en todos estos subsuelos puede atribuirse a lanaturaleza y tamaño de los poros.Aunque en todos los casos la porosidad total es alta, la mayoría de los poros sonmuy pequeños según se desprende de un examen de los datos sobre retención de humedad,que es alta aún cuando la humedad se acerca al porcentaje de marchitez permanente.Además, las unidades estructurales del subsuelo son inestables [32] y se dispersanrápidamente al humedecerse, obstruyendo así los poros.En algunos suelos de la serie Guánica (Udic Pellusterts) el agua se mueve en losprimeros 60 cm del perfil a más de 2.5 cm/h; en algunos suelos de la serie Fé (PaleustolicChromusterts) se han obtenido valores de conductividad hidráulica sumamente altos en los15 cm superiores del perfil del suelo.08
  9. 9. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaEn los suelos llanos de Coamo, Bonnet y Lugo-López [2] obtuvieron valores de0.20 a 0.48 cm/h para los suelos de Coamo (Typic Argiustolls), Jacana (Vertic Ustropets) yAmelia (Typic Haplustalfs) que indican que la conductividad hidráulica saturada es lenta.En los suelos Descalabrado (Lithic Vertic Ustropepts) la conductividad hidráulica fuemoderadamente lenta (0.56-1.4 cm/h).En los suelos de la isla de Vieques la conductividad hidráulica varía marcadamentede rápida en las capas superiores hasta muy lenta a los 60 cm de profundidad [13]. Lasreducciones son dramáticas: de 124.4 a 3.5 cm/h e suelo Guayama arcilloso (LithicHaplustalfs) y de más de 30 a menos de 0.5 cm/h en un suelo de la serie de Vieques (TypicUstropets).El manejo del suelo puede ejercer un efecto marcado sobre la conductividadhidráulica. Lugo-López y Acevedo [12] documentaron la relación entre la compactación deun suelo Vayas (Typic Fluvaquents) atribuíble al tránsito de tractores y la conductividadhidráulica saturada del suelo es dada en el cuadro 3.En ambas profundidades se obtuvo una reducción de 4-8 veces en la conductividadhidráulica saturada, lo cual ilustra el peligro de restricción de movimiento de agua comoconsecuencia de la compactación en suelos arcillosos.Rivadeneira [28] estudió los cambios en propiedades hidráulicas de la capa arableen un suelo Coto (Typic Eutrustox) como función del tiempo después de labranza. Laconductividad hidráulica saturada varió desde 45 cm/h a las 11 semanas luego de arar, hasta10 cm/h a las 50 semanas. El suelo sin arar mantuvo una conductividad deaproximadamente 2 cm/h durante todo el periodo del experimento, lo cual indica un efectodel arado aún 50 semanas después de arar.09
  10. 10. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaLa conductividad hidráulica disminuye drásticamente al disminuir el contenido deagua del suelo. Esto se debe a que, al irse vaciando los poros más grandes del suelo, losúnicos poros capaces de transmitir agua son los poros pequeños que aún contienen agua.Para efectos prácticos, los poros grandes llenos de aire se comportan como si hubiesen sidosellados con un material impermeable. Wolf y Drosdoff [36] determinaron la conductividadhidráulica no-saturada en varios horizontes de los suelos Humatas (Ultisol arcilloso) yBayamón (Oxisol arenoso) como función del contenido de agua del suelo. La conductividadhidráulica, expresada en función de la tensión de agua del suelo, es presentada en la figura1. La conductividad del suelo Bayamón arenoso disminuyó desde 40 cm/h cerca del puntode saturación del suelo (tensión de humedad = 0) hasta solamente 0.1 cm/h a una tensión dehumedad de 0.08 bares. Esto indica que la conductividad hidráulica disminuyó más de 100veces con un cambio muy pequeño de tensión de humedad. Todos los horizontes del suelohasta una profundidad de 120 cm mostraron un comportamiento similar. El suelo Humatasarcilloso mostró una mayor diferenciación entre horizontes que el suelo Bayamón arenoso.Se observa en la figura 1 que mientras más cerca de la superficie, más aguda es ladisminución de conductividad hidráulica al aumentar la tensión de humedad. Estefenómeno probablemente se debe a la presencia de una mayor proporción de poros grandesen los horizontes superficiales del suelo asociado a un mayor contenido de materiaorgánica. Estos poros grandes quedan vacíos a tensiones muy cerca de cero, causando unadisminución correspondiente en conductividad hidráulica.La disminución tan marcada en conductividad hidráulica a tensiones bajas en sueloscon una alta proporción de poros grandes (suelos arenosos o muy bien estructurados)provee la explicación de porqué estos suelos llegan a capacidad de campo a tensiones de010
  11. 11. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta0.1 bares o menores. A tales tensiones, la conductividad hidráulica es tan baja que elmovimiento vertical de agua prácticamente cesa, correspondiendo este punto a la capacidadde campo del suelo.2.5 Redistribución y precolación profundaLuego de haber cesado la infiltración, empieza a ocurrir el desagüe de los horizontessuperiores humedecidos durante la infiltración. El agua perdida es retenida por horizontesinferiores más secos (redistribución), o pasa del pérfil a formar parte de las aguassubterráneas (precolación profunda). La velocidad de redistribución o precolación esbásicamente una función de la conductividad hidráulica. Al principio, cuando el suelocontiene mucha agua, la conductividad hidráulica es alta y la velocidad de percolación seráalta. Al pasar el tiempo e irse desaguando el suelo, la conductividad hidráulica ycorrespondiente la velocidad de percolación irán disminuyendo. El proceso continuará hastaque la conductividad hidráulica sea tan baja que la velocidad de desagüe es prácticamentecero. Wolf y Drosdoff [36] estudiaron el desagüe de los suelos Humatas y Bayamón a loscuales se alude en la figura 1. La metodología consistió en instalar tensiómetros a variasprofundidades y darle seguimiento a los cambios en la tensión del agua luego del riego. Losresultados se representan en las figuras 2a y 2b en forma de gráficas de tensión de aguacomo función del tiempo para cada horizonte. Se observa que todos los horizontes del suelode Bayamón arenoso y en los horizontes de 7.5-30 y 30-60 cm del suelo Humatas arcilloso,arcilloso, la tensión de agua aumenta rápidamente al principio y luego tiende a estabilizarseen un valor relativamente constante antes de las 24 horas. Una comparación con la figura 1indica que estos horizontes son aquellos cuyas conductividades hidráulicas disminuyenrápidamente al aumentar la tensión de humedad.011
  12. 12. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaFigura 1. Conductividad hidráulica como función de tensión de humedad a variasprofundidades en los suelos de Bayamón y Humatas [Adaptado de Wolf y Drosdoff, 1974].012
  13. 13. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaLos horizontes 60-90 cm y 90-120 cm del suelo Humatas, sin embargo muestran unaumento gradual de tensión de humedad durante un mayor periodo de tiempo. Unacomparación con la figura 1, muestra que estos horizontes son precisamente cuyaconductividad hidráulica disminuye solo gradualmente al aumentar la tensión de humedad.Estas comparaciones indican la íntima relación que existe entre la conductividad hidráulicay las propiedades de desagüe del suelo.Aún cuando la velocidad de desagüe de un suelo tiende a disminuir marcadamente 1ó 2 días luego de haber cesado la infiltración, no debe interpretarse que el desagüe esinsignificante a este tiempo. Los datos de Wolf y Drosdoff [36] indicaron que aún a los 6días después del riego en un suelo Bayamón arenoso, la precolación estaba ocurriendo arazón de 1 mm/día. Esto representa alrededor del 20% de la pérdida diaria de agua porevapotranspiración. De otra parte, en un suelo Humatas arcilloso se encontró que laprecolación ocurría a razón de aproximadamente 0.5 mm/día a los 3 días luego dedescontinuarse el riego. Obviamente el tipo de suelo desempeña un rol importante en laspropiedades de desagüe.Comúnmente se asume que el límite superior de retención de agua de un suelo(capacidad de campo) 2 ó 3 días después del riego corresponde el agua retenida por elmismo a 0.33 bares de tensión de humedad. Sin embargo, Wolf y Drosdoff [36]encontraron que a los 3 días después del riego las tensiones en los suelos Humatas (TepicTropohumults), Tropohumults), Catalina (Tropeptic Haplorthox), Torres (PlinthicPalehumults), y Bayamón (Typic Haplorthox) sólo alcanzaban niveles entre 0.02 y 0.05bares.013
  14. 14. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaFigura 2a. Cambios en tensión de humedad a varias profundidades como función deltiempo después de riego en el suelo Bayamón, [Adaptado de Wolf y Drosdoff, 1974].014
  15. 15. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaFigura 2b. Cambios en tensión de humedad a varias profundidades como función deltiempo después de riego en el suelo Humatas, [Adaptado de Wolf y Drosdoff, 1974].015
  16. 16. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaRecomendaron que la capacidad de campo se estableciera a 0.07 (1/15) bares parael suelo de Bayamón arenoso y a 0.08 (1/12) bares para los suelos arcillosos Humatas,Catalina y Torres.2.6 Retención de agua disponibleEl agua disponible para las plantas se considera ser la cantidad retenida entre lacapacidad de campo y el porcentaje de marchitez permanente (15 bares).Tradicionalmente la fracción disponible se ha determinado asumiendo que lacapacidad de campo del suelo corresponde al agua retenida a 0.33 bares de tensión dehumedad. Existe una gran cantidad de datos sobre esta fracción en los suelos de PuertoRico [30], algunos de los cuales son presentados en la figura 3. Se puede observar queexiste una variedad enorme en la cantidad de agua disponible retenida por los diferentessuelos. En general, los Vertisols aparentan retener la mayor cantidad de agua disponible,entre 10-20% por volumen en casi todos los casos. Los Mollisols, Inceptisols, Alfisols yUltisols retienen entre 9-15% y los Oxisols entre 3-10%.Según se observa en la figura 3, la disponibilidad de agua tiende a aumentar con elcontenido de arcilla hasta aproximadamente 40-50% de arcilla y luego se reduce cuando laarcilla sobrepasa el 40-50%. Lugo-López [9] informó resultados similares. Debe tomarse encuenta, sin embargo, que los suelos más arcillosos en la figura 3 son Oxisols los cuales secaracterizan por el predominio de óxidos de hierro y aluminio y minerales de tipo 1:1 en lafracción arcillosa. Es probable que no solo la cantidad sino también el tipo de arcilladesempeñe un rol importante en la disponibilidad del agua.Según se mencionó anteriormente, la capacidad de campo de suelos arenosos o muybien estructurados tiende a ocurrir a tensiones de humedad 1/10 bares ó a aún a menores.016
  17. 17. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaFigura 3. Agua retenida entre 0.33 y 15 bares de tensión de humedad, expresada enfunción de contenido de arcilla para suelos de Puerto Rico [Adaptado de Soil Survey,1967].017
  18. 18. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaPor esta razón, la capacidad de retención de agua disponible en estos suelos es mayorque la cantidad estimada a base de una capacidad de campo de 1/3 bares como en lafigura 3.Datos limitados en Ultisols y Vertisols de Puerto Rico [32, 36] indican que el aguaretenida entre 1/3- 15 bares constituya alrededor del 80-90% del agua retenida entre 1/10-15 bares. En Oxisols y suelos muy arenosos esta fracción puede estar entre 40-75% [28,36].Estos resultados indican que un estimado de agua disponible usando 1/3 bares comocapacidad de campo podría errar tanto como 25-60% por debajo del valor real en Oxisols ysuelos arenosos. El error probablemente será menor en el caso de los Ultisols, Alfisols,Millisols, Inceptisols y Vertisols, siempre y cuando la fracción arenosa no sea demasiadoalta.La materia orgánica y la densidad aparente de los suelos desempeñan un rol muyimportante en la disponibilidad de agua en los mismos, ya que afectan la distribución de lostamaños de poros en el suelo. En aquellos sistemas de producción donde se requieremaximizar la capacidad de retención de agua del suelo (como por ejemplo en caso deescasez o ausencia temporera de agua de riego) es importante el manejo apropiado de lamateria orgánica del suelo y la minimización de la compactación. Pérez-Escolar y Lugo-López [27] encontraron que el tamaño de agregados del suelo afectaba el contenido de aguadisponible. Los agregados más gruesos retienen menor cantidad de agua disponible; los másfinos, mayor cantidad.2.7 EvaporaciónLuego de un periodo de lluvia o riego parte del agua aplicada se pierde porevaporación directa a través de la superficie del suelo. La cantidad de agua pérdida, en018
  19. 19. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Plantatérminos de porciento de la cantidad de agua aplicada, depende de la magnitud y frecuenciade las aplicaciones de agua y la fracción expuesta de la superficie del suelo.Aplicaciones leves y frecuentes de agua generalmente resultan en altas pérdidas deagua por evaporación, inclusive en el caso de riego por goteo [25]. Doorenbos y Pruitt [7]estiman que para una suelo totalmente descubierto, riego uniforme (toda la superficiehumedecida) y una evapotranspiración potencial de 5 mm/día, la pérdida de evaporaciónpor agua varía entre el 25% al 90% de la evapotranspiración potencial para intervalos deriego de 20 días y 2 días, respectivamente.La cantidad y tipo de cubierta del suelo puede modificar drásticamente laevaporación bajo un régimen dado de aplicación de agua. Según se va desarrollando elfollaje de una cosecha, la sombra resultante disminuye la pérdida de agua por evaporación,permitiendo así que una proporción del agua aplicada se pierda por transpiración a travésdel sistema vascular de la planta aumentando así la eficiencia de utilización de agua. Laaplicación de mullas sobre la superficie del suelo puede ser muy efectivo para controlar laevaporación. Vicente Chandler et. el. [33] evaluaron el efecto de mullas de hierba y pulpade café sobre el suministro de agua disponible bajo una siembra de café en un suelo Toa(Fluventic Dystropepts). Encontraron que las mullas aumentaron la cantidad de aguadisponible entre 60 y 90% en comparación donde no se utilizó ningún tipo de mulla. Estasmullas probablemente redujeron las pérdidas por evaporación y propiciaron la infiltraciónde agua.2.8 TranspiraciónLa transpiración se refiere a la evaporación de agua del suelo a través del sistemavascular de la planta. El volumen de agua transpirada dependerá de muchos factores como019
  20. 20. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Plantala demanda evapotranspirativa (evapotranspiración potencial), la etapa desarrollo delcultivo y la cantidad de agua disponible del suelo de la zona de crecimiento de las raíces.Para muchas cosechas, se ha encontrado que la transpiración comienza a disminuir y lasplantas comienzan a sufrir por falta de agua una vez que aproximadamente la mitad delagua disponible del suelo en la zona de raíces haya sido extraída por la planta [7]. Lacapacidad de retención de agua del suelo, pues, desempeña un rol clave en la determinaciónde la frecuencia y cantidad de riego requerido para satisfacer las necesidades de agua de lasplantas.3.0 RESUMENPara el diseño, implantación y operación de cualquier sistema de riego es esencialfamiliarizarse con las condiciones del suelo y particularmente con lo que atañe a la relaciónsuelo-agua-planta.Bajo las condiciones de demanda evapotranspirativa en Puerto Rico las pérdidasatribuibles a la evaporación de la humedad del suelo pueden variar entre 25 al 90% de lademanda evapotranspirativa dependiendo de la cubierta del suelo y la cantidad y frecuenciade lluvia o riego. Se ha comprobado la eficacia del uso de mantillos para reducir la pérdidapor evaporación. Las pérdidas inevitables por intercepción de la vegetación (en caso delluvia o riego aéreo) se estima que fluctúan entre 5 y 20%. Esto no ocurre en el caso deriego por goteo o riego por gravedad ya que el agua se aplica directamente al suelo.Se ha demostrado que la escorrentía puede ser alta en terrenos sin protecciónadecuada. Esta pérdidas se reducen notablemente cuando la tierra se labra cuidadosamente,se cubre con mantillo o se usan mullas. En muchos casos al agua se infiltra y luego fluye enla superficie de contacto entre el suelo y subsuelo y eventualmente aflora más abajo.020
  21. 21. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-PlantaLos Oxisols, seguidos por los Mollisols y Ultisols tienen una infiltración rápida deentre 7.5 y 8.6 cm/h luego de 8 horas de infiltración. En el otro extremo, la infiltración delos Vertisols es de solo 0.2 cm/h. La rapidez de infiltración se reduce con el tiempo, perohay una correlación significativa entre las infiltraciones a los diferentes intervalos detiempo.La conductividad capilar disminuye drásticamente al disminuir el contenido de aguadel suelo (o aumentar la tensión de humedad del suelo). Un aumento en tensión dehumedad de 0 a 1/10 bares puede resultar en una disminución de mas de 100 veces en laconductividad capilar. Suelos con este comportamiento llegan a capacidad de campo atensiones de humedad de menos de 1/10 bares.La capacidad de retención de agua disponible varía grandemente entre suelos,siendo mayor en los Vertisols seguido por el grupo de los Inceptisols, Mollisols, Ultisols yAlfisols y finalmente por los Oxisols. Los suelos arenosos tienden a tener una bajacapacidad de retención de agua independiente del orden a que pertenecen. La capacidad delsuelo para suministrar agua a las plantas se puede modificar mediante prácticas agrícolasadecuadas.4.0 BIBLIOGRAFIA1. Barnett, A. P., Carreker, J. R., Abruña, F., Jackson, W. A. ,Dooley, A. E. andHolladay. J.H. 1972. Soil and nutrient losses in runoff with selected croppingtreatments on tropical soils. Agron. J. 64: 391-5.2. Bonnet, J. A. and Lugo-López, M. A. 1950. Soil studies in the projected Coamoirrigation area. Univ. P.R. Agric. Exp. Sta. Bull. 88.3. ____________ and ____________. 1952. The rate of infiltration of lateritic soils, J.Agric. Univ. P.R. 36 (2): 161-6.021
  22. 22. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta4. Bryant, J.A., Bendixen, T. W. and Slater, C. W. 1984. Measurement of waterstability of soils, Soil Sci. 65:341-5.5. Colón, J. A. 1977. Climatología, En: Geovisión de Puerto Rico, (M.T.B. deGaliñanes, Ed.),Editorial Universitaria, Río Piedras, P. R., pp. 47-104.6. Dashberg, S. and E. Bresler. 1985. Drip Irrigation Manual. International IrritationInformation Center Publication No. 9. 95 pp.7. Doorembos, J. and W. O. Pruitt. 1977. Crop Water Requirements. FAO Irrigationand Drainage Paper No. 24. FAO, Rome. 144 pp.8. Landrau, J. R., P. , Lugo-López, M. A. , Samuels, G. and Silva, S. 1954. Leavingsugar cane trash undisturbed on a lateritic soil compares favorably with currentlyused trash-disposal methods. J. Agric. Univ. P.R. 38 (1): 1-8.9. Lugo-López, M. A. 1951. Functional relationship between moisture at severalequilibrium points and the clay content of soils. J. Agric. Univ. P.R. 35(2): 66-70.10. _________________. 1952. Available water capacity of the surface layer of varioussoils from the arid and semiarid region of Puerto Rico J. Agric. Univ. P.R. 36(2):134-40.11. _________________. 1953. Moisture relationship of Puerto Rican soils. Univ. P.R.Agric. Exp. Sta. Tech. Paper 9.12. _________________ and Acevedo, G. 1956. Effects of tractor traffic compaction onthe physical properties of an irrigated soil in southwestern Puerto Rico. J. Agric.Univ. P.R. 51(4) : 235-44.13. _________________, Bonnet, J. A. and García, J. 1958. The soils of the island ofVieques, Univ. P.R. Agric. Exp. Sta. Bull. 108.14. _________________, ________________, Hernández-Medina, E., Landrau J.R.,P. and Samuel, G. 1954. Soil organic matter levels and crop yields in Puerto Rico.Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 18(4): 489-93.15. _________________, Hernández-Medina, E., Cibes-Viadé, H. R. and Vicente-Chandler, J. 1953. The Effect of filter-press cake on the physical and chemicalproperties of soil, J. Agric. Univ. P.R. 37(3): 213-23.16. ___________________,_____________________,___________________ and________________. 1954. Influence of filter-press cake on pineapple yields andsoil properties. Soil. Sci. 78 (4) : 257-65.022
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  24. 24. Manejo de Riego Por Goteo Capítulo I: Relaciones Básicas para Suelo-Agua-Planta30. Soil Survey Staff. 1967. Soil survey laboratory data and descriptions for some soilsof Puerto Rico and Virgin Islands. Soil Survey Investigation Report No. 12.USDA-Soil Conservation Service. 191 pp.31. Smith , R. M. and Abruña, F. 1955. Soil and water conservation research in PuertoRico, 1938 to 1957. Univ. P.R. Agric. Exp. Sta. Bull. 124.32. Vázquez, R. 1961. Effects of irrigation at different growth stage, and of nitrogenlevels on corn yields in the Lajas Valley, P.R. J. Agric. Univ. P.R. 45: 85-105.33. Vicente-Chandler, J. , Boneta, E., Abruña, F. , and Figarella, J. 1969. Effects ofclean and strip cultivation, and of mulching with grass, coffee pulp, and blackplastic, on yields of intensively of managed coffee in Puerto Rico. J. Agric. Univ.P. R. 53(2): 124-31.34. Wahab, A. , Talleyrand, H. and Lugo-López, M.A. 1976. Rooting depth, growth andyield of corn as affected by soil-water availability in an Ultisol and an Oxisol. J.Agric. Univ. P.R. 60(3): 316-28.35. _________________, ______________________, and ___________________.1976. Rooting depth, growth and yield of sorghum as affected by soil-wateravailability in Ultisol and an Oxisol. J. Agric. Univ. P.R. 60(3): 329-35.36. Wolf. J. M. and M. Drosdoff. 1974. Soil-water studies of Oxisols and Ultisols ofPuerto Rico. Cornell Agronomy Mimeo 74-22, Cornell University, Ithaca, N. Y.37. Wolf J. M. and Drosdoff, M. 1976. Soil-water studies in Oxisols and Ultisosl inPuerto Rico. I: Water movement. J. Agric. Univ. P.R. Agric. Exp. Sta. 60(3): 375-85.38. _________________, and ________________. 1976. Soil-water studies in Oxisoland Ultisols of Puerto Rico. II: Moisture retention and availability. J. Agric. Univ.P.R. 60(3): 386-94.39. _________________, and ________________. 1976. Soil-water studies in Oxisoland Ultisols of Puerto Rico III. Capillary conductivity. J. Agric. Univ. P.R. 60(4):515-5.40. _________________, _________________. Lugo-López, M.A. and Scott, T. W.1978. Soil-water relationships in Oxisols and Ultisols of Puerto Rico and Brasil.Paper presented at the Tropical Soils Workshop, Kingston, Jamaica.024

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