Gabriel Sellés V., Raúl Ferreyra E., Patricio Maldonado B. INIA
Agosto 2002.
Instrumento para controlar el riego midiendo el estado hídrico de las plantas

1. Introducción:

El manejo y control del riego se realiza normalmente a través de técnicas que permiten determinar la humedad en la zona de las raíces (tensiómetro, aspersor de neutrones, TDR). Sin embargo, más apropiado que medir el estado hídrico del suelo es evaluar el estado hídrico de las plantas, a través de mediciones del potencial hídrico. En California cada vez más productores utilizan este tipo de mediciones como ayuda para manejar y controlar el riego, empleando para ello una cámara de presión. El potencial hídrico es una integración de la demanda evaporativa de la atmósfera y de la disponibilidad de agua en el conjunto de suelo explorado por el sistema radicular de las plantas. Esto último no se logra cuando se realizan mediciones directas al suelo, ya sea con tensiómetros u otros instrumentos más sofisticados (TDR, FDR ect), donde el volumen de suelo analizado es pequeño y no siempre coincide con las zonas de mayor desarrollo de raíces, donde se realiza la extracción más importante de agua. Las mediciones de carácter puntual que realizan los intrumentos que miden la humedad de suelo puede conducir a errores en la estimación del agua disponible para la planta, sobre todo en riego localizado (goteo, microaspersión), ya que el bulbo de mojamiento presenta variaciones importantes del contenido de humedad, que van desde saturación bajo el emisor, hasta suelo seco en el límite del bulbo húmedo. Por otra parte, la medición del potencial hídrico es una forma confiable para controlar la magnitud del estrés hídrico, manejo que se utiliza en algunas especies frutales, como por ejemplo en vides para vino, con el fin de obtener un producto de alta calidad.

El potencial hídrico se mide con una cámara de presión, que en términos simples, mide la “la presión sanguínea” de la planta. Por supuesto, en la planta circula agua en lugar de sangre, y la presión en su interior corresponde a una tensión ( presión negativa) producto de la evaporación del agua desde las hojas. El agua se mueve dentro de la planta principalmente a través de muy pequeñas células interconectadas, que colectivamente se llama xilema, que llevan agua de las raíces a las hojas, siendo la evaporación del agua desde las hojas lo que provoca la fuerza motriz que hace circular el agua. Por lo tanto, el agua en la planta está bajo succión y su magnitud no es constante, varía en la medida que aumenta la transpiración de la planta o bien disminuye la humedad del suelo explorado por el sistema radicular. A menor disponibilidad de agua en el suelo mayor es la tensión del agua en la planta. En otras palabras, el potencial hídrico disminuye.

En la figura 1 se presenta un esquema de la cámara de presión. La cámara de presión es un dispositivo de acero, con un manómetro en su parte exterior, que permite aplicar presión a una hoja (o un brote pequeño).

La hoja se coloca en su interior, con el pecíolo hacia el exterior, a través de un orificio. La cantidad de presión que se necesita para que el agua aparezca por el peciolo indica cuál es la tensión, o potencial hídrico xilemático, del agua en la hoja. La presión al interior de la cámara se mide en un manómetro y se provoca inyectando nitrógeno gas, desde un balón que contiene este elemento a alta presión. Un valor elevado de presión medido en la cámara corresponde a un valor alto de tensión y a un grado alto de estrés hídrico. Las unidades de presión que la mayoría normalmente usa es el Bar (1 Bar @ 1 atmósfera @ 1 kg/cm2 = 14.5 libras por la pulgada del cuadrado (PSI) @ 10 m.c.a) y el Mega Pascal (1 MPa = 10 bares). En la práctica, sin embargo, el único factor importante para el operador de una cámara de presión es reconocer la presión del “punto final” que es cuando el agua apenas empieza a aparecer por el extremo cortado del peciolo de la hoja en el exterior de la cámara. Existen cámaras de presión de distinta procedencia ( Australia, USA), sin embargo es posible de construir en el país, en una maestranza que cuente con un modelo a copiar, con un costo aproximado a los $ 500.000.

Dado que la presión medida en el “punto final” corresponde a la tensión del agua en la hoja, el valor obtenido se considera negativo, y corresponde al potencial hídrico xilemático .Mientras más negativo es el potencial hídrico xilemático mayor es el déficit hídrico o estrés que presenta la planta.

2. Factores que influyen en la medición del potencial hídrico:

Además de la técnica de medición hay otros factores que pueden influir en la medición del potencial hídrico del árbol.

2.1 Factor relacionado con la hoja: El aspecto más importante es la ubicación de la hoja dentro de la corona del árbol. Durante el día, las hojas expuestas al sol perderán agua en una proporción más rápida que las hojas sombreadas, por lo tanto las hojas soleadas tendrán un potencial hídrico más negativo que las hojas sombreadas. Para reducir la variabilidad de las mediciones se deben cubrir las hojas a medir unas dos horas antes de córtarlas. Al cubrir la hoja se detiene el proceso de pérdida de agua y el potencial hídrico de esa hoja se iguala con el potencial hídrico de la ramilla donde está inserta. La hoja se cubre con una bolsa plástica para evitar la pérdida de agua, y luego se envuelve con papel de aluminio ( Alusa foil) que refleja la luz disminuyendo el calentamiento de la hoja. El potencial hídrico que se mide en estas condiciones se denomina potencial hídrico xilemático.

La mayor ventaja de medir el potencial hídrico xilemático de la forma indicada, es la uniformidad de los datos obtenidos dentro de diferentes partes de la corona del árbol. El tipo, tamaño, forma y condición fisiológica de la hoja (estado nutritivo) no influye en la medición del potencial hídrico xilemático La altura de la hoja dentro del árbol tiene un pequeño efecto sobre los valores medidos. Las que se ubican cerca de la base del tronco (más cerca de las raíces) muestran un potencial hídrico xilemático ligeramente menos negativo que las hojas ubicadas a mayor altura. La posición de la hoja recomendada en árboles es en el interior del dosel más bajo, cerca del tronco o brazos principales.

2.2 Condiciones relacionadas con el árbol: No todas las especies tienen una misma estructura foliar, hay especies que presentan un mayor control sobre la pérdida de agua que otras, por lo cual el potencial hídrico puede variar entre ellas. Sin embargo, un aspecto determinante para todas las especies es la sanidad del sistema radicular. Una pobre sanidad del sistema radicular causará que el potencial hídrico xilemático sea más negativo que plantas sanas, incluso bajo las condiciones de suelo húmedo. En el proceso de absorción de agua por las raíces cualquier factor que influya en su sanidad, como daños físicos, pestes, enfermedades, o la pobre aireación del suelo, reducirá la habilidad de raíces de absorber agua, y causará que el potencial hídrico xilemático sea más negativo que en las plantas sanas. Por lo tanto, para que las mediciones que se realicen sean representativas, hay que realizarlas sobre plantas sanas.

2.3 Las condiciones climáticas: Las condiciones climáticas y la hora del día tienen gran influencia la magnitud del potencial hídrico que se mida. Aparte de la disponibilidad de agua en el suelo, lo afectan la cantidad de radiación solar, la temperatura del aire y humedad relativa. Es recomendable realizar la medición siempre en días despejados entre las 14 y 16 hrs.

En el cuadro 1 se presentan valores de potencial hídrico xilemático ( hojas cubiertas) medidos en plantas sanas y bien regadas. Los valores fueron medidos en días despejados entre las 14 y 16 hrs.Para la mayor parte de las especies los valores de potencial hídrico xilemático en plantas bien regadas fluctúan entre — 7 y —10 bares.

Los valores más negativos del cuadro 1 pueden ser encontrado en plantas regadas por goteo o microaspersión con insuficientes área de suelo mojada, donde raíces permanecen en zonas con poca humedad. Cuando las plantas presentas valores más negativos que los informados en el cuadro 1 normalmente hay detención del crecimiento de los brotes, cierre estomático y se afecta la fotosíntesis.

La información obtenida con la cámara de presión puede ser utilizada para corregir programas de riego existentes, aumentando o disminuyendo las frecuencias y/o los tiempos de riego, para mantener las plantas en torno a los valores que se presentan en el cuadro 1, y también para definir el nivel máximo de estrés a la cual se pueden llevar las plantas cuando se realizan manejos especiales para fines de calidad, como en el caso de la vid para vinos.

Cuadro N° 1

Valores de potencial hídrico xilemático medido a medio día en arboles bien regados en la zona Central de Chile

3. funcionamiento y uso de la cámara de presión:

3.1 Definiciones: Para realizar las mediciones se utilizan hojas o ramillas. Las ramillas se utilizan en plantas con hojas muy pequeñas y de tallo corto, como es el caso de los olivos. Cuando la hoja se ha cubierto por un tiempo largo para prevenir pérdida de agua y permitir equilibrio hídrico entre la hoja y la rama que la sostiene (nosotros recomendamos 2 horas) la medida de potencial hídrico se llama “potencial hídrico xilemático” y cuando se mide sin cubrir o inmediatamente cubierta se llama “Potencial hídrico de la hoja”. El potencial hídrico xilemático, es más sensible a la falta de humedad del suelo y menos influido con condiciones ambientales que el potencial hídrico foliar.

3.2 Selección de árboles para medición: El número de árboles que deben medirse con la cámara de presión dependerá de varios factores, pero 10 árboles es más que razonable para un bloque de riego homogéneo de hasta 25 hás. Es mejor escoger los árboles a principios de temporada y realizar las mediciones en ellos durante toda la temporada. Si hay áreas del bloque de riego con suelos diferentes, como capas de arenosas o si hay diferencias en el mojamiento del suelo relacionada con sistema de riego (ej., diferencia de mojamiento entre el inicio y final del surco o diferencias de mojamiento por presiones altas y bajas en un sistema presurizado), el agricultor debe decidir qué árboles serán los mejores indicadores de la situación promedio. Si los suelos del huerto son muy heterogéneos hay que seleccionar árboles que representen esta variación. Para huertos muy uniformes tres arboles pueden ser suficiente. Se recomienda realizar mediciones cada dos días, pero después de un poco de experiencia, los agricultores pueden encontrar que las mediciones pueden distanciarse.

3.3 Selección y cubrimiento de la hoja: Al momento de envolver la hoja debe estar seca (sin rocío), y en lo posible a la sombra desde que se envuelve hasta la medición. La luz directa del sol en el hoja envuelta puede causar condensación de agua en el interior y puede hidratar la hoja artificialmente.

3.4 Recolección de las hojas: Para realizar la medición de potencial hídrico es necesario desprender la hoja del árbol. Esto se debe realizar con cuidado ,y luego recortar en forma recta el peciolo de la hoja, con una hoja de afeitar afilada. También se puede separar la hoja cortándola directamente por el peciolo con la hoja de afeitar.El tiempo que pase entre que se corta la hoja del árbol y se realiza la medición en la cámara no debe ser muy largo, la medición se debe realizar dentro de los dos minutos de realizado el corte. Tiempos más largos provocan deshidratación de las hojas, y aunque esta sea mínima, afecta notablemente las lecturas de potencial xilemático que se realicen. Por lo tanto no se recomienda realizar una “recolección de hojas” para medirlas posteriormente.

3.5 Medición: Una vez desprendida la hoja del árbol, el peciolo de la hoja se inserta a través del sello (tapón de goma), el que luego es puesto en la tapa de la cámara, quedando aproximadamente 1 mm de peciolo asomado fuera de esta. Luego la tapa con la hoja sujeta por el peciolo se pone en el interior de la cámara y se cierra. Como ya se ha indicado el tiempo desde que se saca la hoja del árbol y se realiza la medición debe ser inferior a dos minutos. Es importante que la hoja quede bien apretada por el sello de goma, para evitar la fuga de gas al momento de aplicar presión.

Cuando la hoja esté en interior de la cámara cerrada, se inyecta gas de nitrógeno para aumentar la presión en su interior. Esta operación se debe hacer con cuidado, de manera que la presión dentro de la cámara aumente lentamente. Se aumenta la presión al interior de la cámara hasta que se observe que una gota de agua empieza a salir del xilema de la hoja por el extremo expuesto de peciolo ( en el exterior de la cámara). Este momento se llama el “punto final”. La presión que registra el manómetro de la cámara en este momento corresponde al potencial hídrico xilemático. La aparición del agua se detecta visualmente, observando el extremo del peciolo con una lupa manual. El agua que sale de la superficie del corte del peciolo parece agua saliendo desde una superficie porosa, y poco antes que esto ocurra se observa un ligero cambio de color del tejido, poniéndose más cristalino.

Normalmente, la presión a la que el agua aparece en el extremo del peciolo está muy definida, no hay grandes diferencias entre la presión cuando el agua esta empezando a salir (primera gota) o cuando sale en mayor cantidad. El punto final optimo es donde un aumento pequeño en presión ( 0.2 bares) causan un aumento notable en el flujo de agua en el extremo cortado, y donde una disminución en la presión (a veces esto necesita ser más de 1 bar) causan que el agua desaparezca rápidamente en el peciolo.

Si no se está seguro del valor medido, se puede repetir la lectura sobre la misma hoja, sin sacarla de la cámara. Para ello se bajar la presión dentro de la cámara, purgando un poco de nitrógeno hacia el exterior, hasta que el agua desaparezca del extremo del peciolo y luego se aumenta lentamente la presión. Se debe conseguir casi el mismo valor de “punto final”. Cuando se realizan repeticiones de lecturas entre varias hojas adyacentes, ubicadas en el mismo brote o dardo, normalmente los valores medidos no difieren en más de 0,3 bares. Esta es una buena forma de verificar la reproducitibilidad de la medición o comparar los efectos de diferentes técnicas o operadores.

3.6 Problemas: Hay dos problemas comunes que pueden dificultar descubrir el punto final: Uno de ellos es el burbujeo y la aparición de agua no xilemática. Si hay rotura en la hoja que está dentro de la cámara, se puede introducir aire por la parte dañada, empujando agua de otros tejidos hacia el extremo del peciolo a través del xilema el cual sale por el extremo cortado y se produce un burbujeo que corresponde a la salida de aire. Si esto sucede se puede detener la presurización temporalmente y secar la superficie cortada. Con esta labor el agua sobre el peciolo debe dejar del burbujear, y se continúa con el aumento de presión. Si la superficie cortada se remoja y empieza a burbujear inmediatamente después, entonces usted está (o se puede haber pasado) en el “punto final”. Normalmente si se detecta este tipo de problema por rotura de la hoja es mejor realizar la medición en otra hoja.

La aparición de agua no xilematica puede ocurrir también cuando se presiona el peciolo en el sello y sale agua por el extremo cortado. Si se piensa que es el punto final, se anota la presión, luego se seca el extremo cortado y se aumenta la presión un poco. Si más agua sale de la superficie cortada, entonces probablemente era el punto final, pero si permanece seco, entonces era agua no xilemática. Algunas especies de plantas tienen resinas o otros materiales que pueden salir del peciolo cuando la hoja se presuriza, pero éstos salen típicamente de otro tejido diferente al xilema: Un buen conocimiento de la anatomía de la hoja puede ayudar para que el operador discierna la diferencia entre el punto final correcto (agua del xilema) y la apariencia de estos otros fluidos.

3.7 Reproductibilidad: Dos o más hojas en el mismo árbol deben dar lecturas casi idénticas, con una variaciones de aproximadamente 0.2 a 0.3 bares. Esta es una buena práctica para verificar la reproductibilidad de la medida. Sin embargo, con experiencia, sólo una hoja por árbol es necesaria. También se puede verificar la exactitud de la medición al volver a medir la misma hoja. Esto se hace de la siguiente manera: una vez que se obtuvo el primer punto final se reduce bastante la presión, con lo cual, el agua desaparece del peciolo, y luego se vuelve a aumentar la presión hasta ver el nuevo punto final. Sin embargo entre árboles distintos se pueden dar lecturas diferentes reflejando diferencias reales en el potencial hídrico entre plantas, por lo cual es importante guardar los datos de cada árbol separadamente. Sin embargo en sectores homogéneos la variación entre plantas son del orden de un bar.

Finalmente es necesario tener presente que el uso de la cámara de presión involucran un cierto nivel de riesgo en su operación, debido a que se utiliza gas a alta de presión. Por lo cual, los operadores deben observar las precauciones de seguridad en su manejo y revisar permanente mente las conexiones de la cámara. (Contacto: INIA La Platina, fono: 02-5417223)

Durante las décadas recientes la agricultura bajo riego ha sido una fuente de producción de alimentos muy importante. Como muestra el gráfico adjunto, los mayores rendimientos de los cultivos que pueden obtenerse en regadío son más del doble que los mayores que pueden obtenerse en secano. Incluso la agricultura bajo riego con bajos insumos es más productiva que la agricultura de secano con altos insumos. El control, con bastante precisión, de la absorción del agua por las raíces de las plantas tiene estas ventajas.

Aún así, el regadío contribuye menos a la producción agrícola que el secano. Globalmente, la agricultura de secano se practica en el 83 por ciento de las tierras cultivadas y produce más del 60 por ciento de los alimentos del mundo. En regiones tropicales con escasez de agua, como los países de la región del Sahel, la agricultura de secano se practica en más del 95 por ciento de las tierras cultivadas, porque en estas zonas el riego convencional de cultivos para la producción de alimentos puede ser muy costoso y apenas justificable en términos económicos.

Hay otras razones que justifican por qué el riego convencional no puede continuar creciendo tan rápidamente como en las últimas décadas. Una razón es que el costo real del regadío no se conoce, porque citando a un autor el riego es «una de las actividades más subvencionadas del mundo.» Los costes ambientales de las zonas regables convencionales son también altos y no repercuten en los precios de los alimentos, y a menudo el riego intensivo produce anegamiento y salinización. Actualmente, alrededor del 30 por ciento de las tierras regadas están moderada o severamente afectadas. Anualmente, el área regada se está reduciendo aproximadamente en el 1-2 por ciento a causa de la salinización de las tierras.

Por supuesto, no solamente seguirá practicándose el riego sino que también la superficie bajo riego aumentará a pesar de estos inconvenientes. Lo que se necesita imprescindiblemente es mejorar la eficiencia del riego (véase el recuadro de la página siguiente).

Básicamente hay cinco métodos de riego:

* Riego de superficie, que cubre toda la superficie cultivada o casi toda.
* Riego por aspersión, que imita a la lluvia.
* Riego por goteo, que aplica el agua gota a gota solamente sobre el suelo que afecta a la zona radicular.
* Riego subterráneo de la zona radicular, mediante contenedores porosos o tubos instalados en el suelo.
* Subirrigación, si el nivel fréatico se eleva suficientemente para humedecer la zona radicular.

Los dos primeros métodos, riego de superficie y por aspersión, se consideran riego convencional. Actualmente, el riego de superficie es sin duda la técnica más común, especialmente entre los pequeños agricultores, porque no requiere operar ni mantener equipos hidráulicos complejos. Por esta razón, es probable que el riego de superficie domine también en 2030, aunque consuma más agua y en ocasiones cause problemas de anegamiento y salinización.

El riego por goteo y el riego subterráneo son dos tipos de riego localizado, que es un método de riego cada vez más popular por su máxima eficacia, ya que aplica el agua solamente donde es necesaria siendo las pérdidas pequeñas. Sin embargo, la tecnología no es todo, porque el riego a pequeña escala y el uso de aguas residuales urbanas pueden incrementar la productividad del agua tanto como los cambios de la tecnología de riego.

Sistemas de riego localizado

Los agricultores adoptarán tecnologías de riego que ahorren agua si tienen incentivos, siendo uno de los más importantes el aumento

del precio del agua de riego. El riego subterráneo y el riego por goteo son probablemente las principales tecnologías que serán aplicadas en los países en desarrollo, donde normalmente la mano de obra es abundante y los recursos financieros escasos. Ambas tecnologías se basan en la aplicación frecuente de pequeñas cantidades de agua directamente a las raíces de los cultivos. Además estas tecnologías que ahorran agua, particularmente el riego por goteo, tienen la ventaja adicional de incrementar los rendimientos de los cultivos y reducir la salinización de los suelos. Además, como estos dos sistemas evitan el contacto del agua con las hojas, pueden usarse aguas salobres para regar cultivos moderadamente tolerantes a la salinidad. Algunos de los sistemas de riego subterráneo son técnicas

sencillas que no requieren equipos caros pero si necesitan mano de obra abundante. En realidad, uno de los métodos de riego más antiguos es colocar vasijas porosas de arcilla en el suelo alrededor de los árboles frutales y a lo largo de las líneas de cultivos. Las vasijas se llenan de agua manualmente de acuerdo con las necesidades. Los tubos porosos o perforados enterrados tienen el mismo propósito y generalmente pueden usarse para regar dos líneas de cultivo, una a cada lado de la tubería. Aunque la frecuencia de aplicación puede controlarse el caudal no, ya que depende del tamaño de las perforaciones y de las características del suelo.
El riego por goteo solamente se ha aplicado en una pequeña parte de su área potencial. Necesita un sistema que dé presión al agua para distribuirla por tuberías instaladas sobre el terreno, que están dotadas de emisores que vierten de 1 a 10 litros por hora. Aunque la tecnología es simple requiere cierta inversión y un mantenimiento cuidadoso, ya que los goteros pueden obstruirse fácilmente. Sin embargo, los resultados obtenidos en muchos países muestran que los agricultores que cambian de riego por surcos o riego por aspersión a riego por goteo pueden reducir el consumo de agua del 30 al 60 por ciento. Frecuentemente, los rendimientos de los cultivos se incrementan también, porque las plantas reciben prácticamente la cantidad precisa de agua que necesitan y también a menudo la de fertilizantes.

Aunque los sistemas de riego por goteo, que cuestan de 1 200 a 2 500 dólares EE.UU. por hectárea, son todavía demasiado caros para la mayor parte de los pequeños agricultores y para el riego de cultivos de bajo precio, se continúa investigando para hacerlos económicamente más accesibles. Se ha desarrollado un sistema de riego por goteo que cuesta menos de 250 dólares EE.UU. por hectárea. Los factores clave para mantener los costos bajos son utilizar materiales sencillos y de fácil transporte; en vez de que cada línea de cultivo tenga su propio lateral con goteros, la misma tubería puede trasladarse cada hora para regar al menos unas diez líneas. El riego con pequeños surtidores es otra alternativa barata que puede reemplazar a los emisores, a los reguladores de presión y a otras piezas especiales; el agua sale a borbollones por tubos verticales de corta longitud que están conectados a las tuberías laterales enterradas.

Riego a pequeña escala

Para incrementar la productividad de las áreas de secano el riego suplementario y el riego a pequeña escala, tanto el tradicional como el moderno, tienen que desempeñar un papel importante. Tecnologías como las bombas de pedal (véase el recuadro de la siguiente página) pueden permitir a los agricultores escasos de recursos manejar sus propios sistemas de acuerdo a sus necesidades, siempre que se disponga de agua localmente. El bombeo de agua con pequeños motores diesel o eléctricos puede ser también más económico que los proyectos a gran escala, que dependen demasiado de un control centralizado. Además, como cada agricultor controla totalmente sus propios sistemas, puede adaptar su producción a su estilo de vida maximizándola, algo que es imposible en grandes zonas con control centralizado.

Mejora del drenaje y reducción de la salinidad

El drenaje de tierras de regadío tiene dos propósitos: reducir el exceso de agua de las tierras e, igualmente importante, controlar y reducir la salinización que inevitablemente acompaña a las tierras que tienen drenaje natural insuficiente en las regiones áridas y semiáridas. El drenaje adecuado también permite la diversificación de cultivos y la intensificación del uso de la tierra, el crecimiento de variedades de alto rendimiento, el uso efectivo de insumos tales como los fertilizantes y el uso de maquinaria agrícola.

El problema afecta a alrededor de 100-110 millones de hectáreas ubicadas en las regiones áridas y semiáridas. Actualmente, aproximadamente 20-30 millones de hectáreas se encuentran seriamente afectadas por la salinidad y se estima que 250-500 mil hectáreas se pierden anualmente para la producción agrícola como resultado del incremento de la salinidad del suelo.

Actualmente, 20-50 millones de hectáreas cuentan con sistemas de drenaje. Como esta cifra se considera insuficiente, el drenaje de tierras agrícolas es una necesidad urgente.

Sin embargo, el drenaje tiene dos inconvenientes importantes. Primero, el agua de drenaje a menudo está contaminada con sales, microelementos, sedimentos y trazas de insumos agrícolas, por lo tanto, las aguas de drenaje deben ser evacuadas de una manera apropiada. Segundo, la mejora del drenaje en un área incrementa el caudal aguas abajo, aumentando así el riesgo de inundaciones. Por lo tanto, los nuevos proyectos de drenaje deben considerar no sólo los beneficios de una producción agrícola sostenible sino también los efectos colaterales sobre el medio ambiente.

Alrededor de 100-150 millones de hectáreas en áreas de secano, la mayoría en Europa y América del Norte, han sido drenadas, mientras que otros 250-350 millones de hectáreas necesitan ser drenadas. Una gran parte de la producción agrícola proviene de lo que fueron humedales. Sin embargo, ya no se drenan humedales naturales porque su valor ecológico es cada vez más apreciado.

Riego con aguas residuales

La reducción de la carga contaminante de las aguas residuales de fincas, industrias y áreas urbanas permitiría que una buena parte se utilizara para regar. Los beneficios potenciales del riego con aguas residuales son enormes.

Por ejemplo, una ciudad con una población de 500 000 habitantes y un consumo diario per cápita de 120 litros produce al día aproximadamente 48 000 m3 de aguas residuales, suponiendo que el 80 por ciento del agua utilizada llega a los servicios públicos de alcantarillado. Si estas aguas residuales fuesen tratadas y utilizadas para un riego cuidadosamente controlado a razón de 5 000 m3/ha anuales, podrían regarse unas 3 500 hectáreas.

El valor de estos efluentes como fertilizante es tan importante como el valor del agua. En las aguas residuales tratadas mediante sistemas convencionales las concentraciones típicas de nutrientes son: de nitrógeno 50 mg/litro; de fósforo 10 mg/litro y de potasio 30 mg/litro. Si anualmente se aplican 5 000 m3/ha, la aportación anual de fertilizantes sería: 250 kg/ha de nitrógeno; 50 kg/ha de fósforo y 150 kg/ha de potasio. De esta forma, todo el nitrógeno y la mayor parte del fósforo y potasio que son necesarios para la producción agrícola serían suministrados por el efluente. Además, otros valiosos micronutrientes y materia orgánica del efluente proporcionarían beneficios adicionales.

Un beneficio adicional es que la mayor parte de estos nutrientes, una vez absorbidos por los cultivos, no entran en el ciclo del agua, y consecuentemente no contribuyen a la eutrofización de los ríos ni a la creación de «zonas muertas» en las áreas costeras.

Necesidad de aumentar la capacidad de embalse

Aún siendo optimistas acerca del aumento de la productividad agrícola, de la eficacia del riego y de la expansión del regadío, se espera que en los países en desarrollo en 2030 la agricultura bajo riego necesitará un 14 por ciento más de agua. Esto requerirá una capacidad de embalse adicional de unos 220 km3. Además, hay que reemplazar la capacidad que se pierde por la sedimentación de los embalses existentes, que se estima en el uno por ciento anual, es decir 60 km3, equivalentes en 30 años a 1 800 km3. También deben reemplazarse los 160 km3 de agua que se sobreexplotan en los acuíferos. En los próximos 30 años se necesitarán alrededor de 2 180 km3 de capacidad de embalse, es decir, más de 70 km3 anuales, sin contar las pérdidas por evaporación que aumentarán al incrementarse la superficie de embalse. Las obras necesarias equivalen a construir una nueva presa de Aswan cada año. Es poco probable que en los próximos 30 años se construyan las obras necesarias para disponer de esta capacidad de embalse adicional, por una serie de razones económicas, ambientales y sociales.

Almacenar más agua en los acuíferos es una alternativa atractiva, pero para estimular la recarga de los acuíferos se necesitan urgentemente nuevas técnicas y mecanismos institucionales.

Fuente: Cristian Hott Kunstmann, Ingeniero Agrónomo M.Sc. Los Ángeles, Abril del 2008.

1.    Introducción

El cuidado del medio ambiente y el cumplimiento de las normativas respectivas vigentes, son temas de creciente interés e importancia tanto en el ámbito privado como público. En el ámbito privado, la elaboración de productos pecuarios elaborados en forma amigable con el medio ambiente puede ser fundamental para conquistar mercados nacionales o poder acceder a los exigentes mercados internacionales. Asimismo, en el ámbito público, existe una mayor preocupación social y de los organismos respectivos por asegurar un ambiente saludable para la población y ambientalmente sustentable para las generaciones venideras.

En este contexto, el presente estudio tiene por objetivo realizar un balance hídrico de las aguas de riego tratadas producidas en el Fundo Las Vegas.

Para esto se analizará el clima y la evapotranspiración del lugar, así como el suelo y sus características. Se establecerá el caudal promedio diario a regar y la superficie mínima de riego.

A continuación se establece el área de praderas a regar en el estudio y se calcula un coeficiente de seguridad del proyecto. Este margen de seguridad es importante para tener la certeza que ante diferentes situaciones o eventos fuera de lo normal, el agua de riego no se mezclará con aguas de acuíferos naturales o fluirá por escorrentía superficial fuera del sistema.

Se destacan también las propiedades agro-ecológicas de las praderas y finalmente se concluye con los resultados y recomendaciones pertinentes.

2.    Clima y Evapotranspiración

El Fundo Las Vegas, se ubica 5 km al poniente de la ciudad de los Angeles (37º 28´lat Sur, 72º 23´long Oeste), Bio-Bio, Chile. En esta Región, se marca la transición entre los climas templados de Chile central, con veranos más cálidos y más secos, asociados a una actividad primordialmente agrícola y los climas más lluviosos al sur del río Laja, que definen actividades económicas más relacionadas con la ganadería y la silvicultura. Las características climáticas mediterráneas templadas son las que predominan en esta Región, siendo el clima reinante caracterizado como Clima templado cálido con una estación seca corta de 4 meses.

Este clima comprende la mayor parte de la VIII Región, extendiéndose también desde la costa hasta la cordillera. La principal característica es una estación seca corta, que alcanza 4 meses en Concepción, 3 meses en Coihueco y sólo un mes en Diguillín. Las precipitaciones son más abundantes que más al norte y varían desde unos 1.000 mm anuales al oriente de la Cordillera de la Costa hasta más de 3.000 mm en la cordillera, mayormente de carácter nival, pasando por 1.200 mm en Concepción, 1.140 mm en Talcahuano y 1.055 mm en Los Angeles y Mulchén. La precipitación de los meses de mayo a agosto, equivale a un 65 % a 70 % del total anual, lo que indica que el agua caída de la época de primavera y otoño es importante. En los meses de verano, diciembre a febrero, sólo llueve un 5 % a 6 % del total anual. El efecto que produce la Cordillera de la Costa, se nota aunque debilitado en esta Región, al observar los registros anuales de Concepción y Talcahuano, que superan los 1.100 mm y en cambio en Yumbel, detrás del cordón costero pero más al sur, ligeramente se superan los 1.000 mm. (Atlas Agroclimático de Chile, Santibáñez, 1993).

Las temperaturas media anual en la zona es de 13,3º Celsius y es ligeramente menor en 1ºC que en Chillán. Respecto de las variaciones de la amplitud térmica anual, o diferencia entre la temperatura media del mes más cálido y el más frío esta es de 11,4ºC, siendo mayor a la amplitud térmica anual de Concepción 7.5ºC, en donde se aprecia la influencia marítima.

En cuanto a las pérdidas de agua producto de la evaporación, esta alcanza valores de 1.464 mm anuales con medias mensuales de 122,2 mm en el sector de Los Angeles. En las partes altas del Río Bío Bío (Ralco), la evaporación es menor alcanzando valores de 101,6 mm/año. (Dirección General de Aguas, Cuenca del Bio-Bio, 2004).

3.    El Suelo y sus Características

El fundo Las Vegas, se ubica en llano central o de sedimento fluvial de la cuenca del río Bio-Bio y presenta aspecto de planicie suavemente ondulada, e intensamente regada por los cursos fluviales de la región.

En esta sección de la cuenca se presentan depósitos fluvio – glacio – volcánicos arrastrados desde la Cordillera de Los Andes. La formación de estos suelos tiene su origen en fenómenos de arrastre de las aguas o aluvial; por efecto de avance y retroceso de glaciares o bien por la actividad volcánica de la zona. Estos materiales (bloques, rodados, arenas, limos y arcillas) se distribuyen en la cuenca en forma de cono. Los ríos del sistema Itata-Laja –aunque independientes como drenes fluviales, transitan y movilizan las arenas volcánicas oscuras desprendidas desde el sistema Antuco. El viento organiza algunos campos de dunas en las inmediaciones de la carretera longitudinal, arenales que cubren la zona de Yumbel.

De acuerdo a la información proporcionada por el Mapa Hidrogeológico, en las localidades de Mulchén, Los Angeles y Yumbel, se ubican acuíferos menores de 4 metros de profundidad. A lo largo de todo el cauce del río Bío Bío, desde su nacimiento a la desembocadura, existen acuíferos de distintas características de productividad y calidad química de las aguas.

Específicamente el fundo, se encuentra en el sector centro de la cuenca del Bio-Bio (cercanía de Los Angeles), en donde a través de los sistemas Laja-Itata, se extiende un doble cono fluviovolcánico difluyente, generado a partir del volcán Antuco. El cono de arenas negras del Laja fosiliza una brecha volcánica compacta, dando origen a una formación lahárica (Banco del Laja). La naturaleza de los suelos se debe a las características del material parental, destacando dos tipos de suelos: aquellos derivados de arenas volcánicas, correspondiente a la serie Arenales y Coreo; y los derivados de la evolución de ceniza volcánica moderna (serie Arrayán). Los primeros se ubican dentro del cono aluvial del Laja, entre Quilleco y Santa Bárbara. Los segundos en el eje del abanico del Laja. Las características de este suelo de origen aluvial es:

• Textura: moderadamente gruesa (franco arenosa) a gruesa (arenosa franca,
muy arenosa)
• Permeabilidad: media - alta
• Escorrentía: media - lenta
• Riesgo de erosión: medio – bajo
La densidad aparente es de 1.4 gr/cc y tienen entre 2,5 y 5 % de retención de agua (el agua aprovechable es entre 128-211 m3/ha en los primeros 30 cm). Presentan bajos contenidos de materia orgánica (1,5%), calcio, fósforo y azufre, y el pH fluctúa entre 6,2 y 6,5.

En términos generales tanto los suelos de tipo trumaos como los aluviales no presentan limitaciones para el crecimiento de cultivos anuales (trigo, cebada, maíz, remolacha, frejol, etc.), frutales hortalizas y praderas.

En este estudio, se considera que la superficie a regar sea principalmente compuesta por praderas. Esto tiene grandes ventajas desde el punto de vista medioambiental y de estabilidad del sistema productivo.

En primer lugar la pradera debe ser considerada como un ecosistema cuya comunidad vegetal presenta una forma vital y organización tal que le permite producir tejido vegetal utilizable por el ganado. Como tal es por lo tanto un sistema ecológico completo cuyos elementos principales son: suelo, clima, vegetación y fauna; incluyendo; en esta forma elementos tales como lombrices de tierra, escarabajos que descomponen el estiércol, la materia orgánica

depositada sobre el suelo, aves que se alimentan de insectos fitófagos, piedras incorporadas en el sustrato, partículas edáficas agrupadas formando estructuras definidas y poros que permiten el flujo de las masas de aire y agua. Los que a su vez nutren la rica flora bacteriana, bacterias simbióticas del trebol (rizobios), líquenes y hongos del suelo. Estos junto al denso mantillo de raíces de la pradera, son encargados de absorber y transformar con gran eficiencia y capacidad búfer diversos elementos del ambiente, incorporándolos al ciclo productivo de la pradera y velando por un funcionamiento estable del sistema.

Además la pradera, por su densa capa vegetal y mantillo, es una gran controladora de la escorrentía superficial, evitando posibles flujos de agua de riego fuera del sistema determinado.

4.    Volumen de Agua de Riego

El agua de riego a utilizar proviene del agua de lavado diario de 2 tinas de elaboración de queso de 3.350 lts cada una, 1 tina de 1.200 lts y una marmita de 300 lts. Además del agua de lavado del piso de la quesería y del pasteurizador. El agua es conducida desde la quesería a cámaras y bombeada a la planta de tratamientos.

En la siguiente tabla se muestran los promedios diarios medidos de agua tratada con calidad de riego a la salida de la planta de tratamiento.

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.

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El promedio diario es de 18.000 litros. Desde la salida de la planta de tratamientos, el agua se traslada y bombeada según lo muestra la figura a continuación. Con una llave de paso y conducida en cañerías de 2” y es distribuida por aspersores móviles para riego diario tecnificado de praderas de ballica asociadas a trébol blanco (circuito A) o bien es conducida en días de lluvia a un acumulador artificial sellado de agua en el fundo, para ser distribuido y bombeado en forma posterior a las praderas (circuito B).

5.     Balance Hídrico

En primer lugar se calculará con el agua disponible y la evapotranspiración del lugar, la superficie mínima requerida para llegar a un balance hídrico. A continuación se enumerarán los potreros y la superficie realmente disponible para riego y se calculará un coeficiente de seguridad entre la superficie mínima requerida y la superficie real a regar.

Superficie mínima de riego

Como se muestra en el punto 2,  clima y evapotranspiración, la precipitación media anual es de 1.055 mm y la evapotranspiración de bandeja anual es de 1.464 mm.
Donde las condiciones de balance hídrico son:

Evapotranspiración = Precipitación + Agua de Riego.
Evapotranspiración – Precipitación = Agua de Riego
1.464 mm – 1.055 mm = 409 mm
Equivalente a un promedio anual diario de 1,12 mm .

Siguiendo las siguientes conversiones de área y volumen  tenemos que:
1 ha = 100×100 mts  =  10.000 mts2.
1 mt = 100 cm
1 cm3 = 0,001 lts

La siguiente figura nos muestra el cálculo del volumen promedio de 1,12 mm de agua  diaria a regar en una hectárea.

Donde:
10.000 x 10.000 x 0.112 = 11.200.000 cm3
Luego:
1 cm3 = 0,001 Lt
11.200.000 cm3 = X Lt
x = 11.200 Lts por hectárea..

El volumen diario promedio a regar para estar en condición de balance hídrico es de 11.200 Lts por hectárea. El volumen de agua promedio producida es de 18.000 Lts, por lo que la superficie mínima requerida para lograr un balance hídrico es de:
1 ha. = 11.200 Lts
x ha = 18.000 Lts
x = 1,61 hectárea

Coeficiente de Seguridad según superficie de Riego

La superficie a regar se muestra en achurado en el plano predial adjunto y está constituida por los siguientes potreros:

Nº 39    Castaño 2            2,5 has
Nº 40    El Castaño 1            0,9 has
Nº 45    La Surtida            7,7 has
Nº 24     Parque Bien Común        1,8 has
Nº 25 Casas Patronales B C        0,9 has
Nº 26 Jardín Quesería Bodega    1,5 has
TOTAL    15,3 has

Coeficiente de Seguridad = Superficie a Regar / Superficie Mínima Balance Hídrico
Coeficiente de Seguridad = 15,3 / 1,61
Coeficiente de Seguridad = 9,5

6.     Conclusiones

•    La textura del suelo es moderadamente gruesa (franco arenosa) a gruesa (arenosa franca) con una permeabilidad media – alta, por lo que es necesario aportar en forma controlada el agua de riego para evitar posibles infiltraciones y mezclas del agua aportada con los acuíferos naturales.
•    El riego tecnificado por asperción es la forma más adecuada y eficiente de realizar los riegos.
•    Los potreros a regar en el estudio son de topografía plana y están compuestos principalmente por praderas, lo que minimiza al máximo la posibilidad de escorrentía superficial de aguas.
•    La pradera por sus características biológicas y agro-ecológicas, es el cultivo ambientalmente más seguro y que aporta mayor estabilidad y capacidad búfer a los sistemas productivos.
•    El volumen promedio de agua a regar es de 18.000 lts / día.
•    Dado el balance hídrico, la superficie mínima de riego requerida para este volumen es de 1,61 hectáreas.
•    Con una superficie destinada a riego de 15,3 has el coeficiente de seguridad es de 9,5.
•    Existe cerca de 10 veces más área de riego que la requerida, esto nos da un amplio margen de seguridad respecto a que el agua utilizada en el riego no se moverá dentro del  perfil del suelo.
•    Dado el método de riego, la cobertura pratense, los volúmenes de agua consideradas y la superficie a regar, podemos afirmar el agua aportada será con un amplio margen de seguridad, íntegramente utilizada por el sistema suelo-praderas, sin peligro de sufrir escorrentías superficiales o moverse a acuíferos profundos.
•    Recomendamos sin embargo, realizar calicatas periódicas (método de barreno) en el área regada, para ver el movimiento del agua en el perfil del suelo y optimizar el plan de movimiento de aspersores.

Dr. Eduardo Holzapfel H.
F a c u l t a d   d e   I n g e n i e r í a   A g r í c o l a
U n i v e r s i d a d   d e   C o n c e p c i ó n

I. CONCEPTOS GENERALES DE MICROASPERSIÓN Y GOTEO

El riego por goteo o microaspersión se podría definir como la aplicación frecuente de agua filtrada al suelo en pequeñas cantidades a través de una red de tuberías y dispositivos especiales denominadas “emisores”, ubicadas a lo largo de la línea de distribución. De esta manera el agua es conducida desde la fuente a cada planta, eliminando totalmente las pérdidas por conducción y minimizando aquellas por evaporación y percolación. Con este método se pretende además controlar, bajo adecuadas condiciones de diseño, operación y manejo, el patrón con que el agua se distribuye en el suelo generando en la zona radicular del cultivo un ambiente con características físicas, químicas y biológicas que permitan mayores rendimientos, productos de alta calidad que incrementen la rentabilidad de la empresa agrícola.

El diseño de los sistemas de riego por microaspersión y goteo, desde un punto de vista ingeneril y agronómico, tiene como objetivo fundamental mantener un volumen de dimensiones adecuadas de la zona radicular de las plantas bajo un nivel de humedad cercano a Capacidad de Campo. La distribución y el nivel de humedad del suelo deben adecuarse de tal forma que la relación entre los factores agua-suelo-planta optimice el uso del recurso, el rendimiento de la planta en términos de producción y desarrollo, y maximice el beneficio neto a la empresa agrícola considerando restricciones medioambientales.

II. VENTAJAS DEL SISTEMA

El riego por goteo y microaspersión  presenta numerosas ventajas algunas de ellas son comunes a otros métodos de riego, sin embargo existen algunas que le son exclusivas.

2.1. Eficiencia en el uso del agua

En general las pérdidas que presenta el método son mínimas. Las perdidas por conducción en un sistema bien instalado son nulas ya que el agua se conduce por tuberías. La evaporación desde el suelo es reducida ya que al estar el emisor sobre el suelo, las fuerzas capilares tienden a absorber el agua muy rápidamente, además que el área humedecida es pequeña como para producir altos niveles de evaporación bajo un diseño adecuado que evite escurrimiento superficial. Finalmente los niveles de percolación profunda son muy pequeños en un sistema bien diseñado, aunque bajo ciertas condiciones se requiere para lixiviar sales. Zona radicular del cultivo  permanece la mayor parte del   tiempo bajo condiciones óptimas de humedad.

2.2. Topografía y Suelo

El riego por microaspersión y goteo no presenta ninguna restricción de tipo topográfico para su establecimiento. Una de las mayores ventajas que presentan estos sistema son precisamente el poder utilizarse en áreas con topografía muy heterogénea y con pendientes pronunciadas.

El método de goteo y miscroaspersión que se diseña y opera de manera adecuada crea las condiciones en el suelo para un buen crecimiento del sistema radicular que permanece relativamente constante en el tiempo. Un correcto manejo debe permitir una buena relación agua-aire en el suelo para que el sistema radicular realice adecuadamente las actividades de crecimiento y estracción de agua y nutrientes. Además se debe proveer de un volumen de suelo humedecido acorde con el potencial de desarrollo del sistema radicular de cultivo o frutal.
El riego localizado permite además utilizar aguas con altos contenidos de sales, ya que al no reducir el contenido de humedad, la concentración de sales en el bulbo húmedo no llegan niveles umbrales para la planta. Es importante mencionar que cuando se riega con aguas de alto contenido salino se requieren normas de manejo y diseño que permitan un riego sustentable en el tiempo.

2.3. Producción y calidad del producto

En general se ha encontrado que bajo riego localizado se obtienen mayores producciones y un incremento en la calidad del producto. Esto se asocia a que bajo riego por goteo y microaspersión se aplican los niveles de agua requerido por el cultivo en forma mas precisa y se pueden controlar los niveles de agua en diferentes estados de desarrollo para lograr los objetivos de calidad y producción esperados que es difícil, por ahora, con otros sistemas de riego.

Diferentes estudios realizados en funciones de producción demuestran que se requiere un adecuado diseño y manejo de los sistemas de riego por microaspersión y goteo para lograr rendimientos potenciales para la zona en particular. Operación inadecuada puede producir resultados que afectan seriamente la producción no logrando los niveles que justifican la incorporación de estos sistemas
.
Finalmente es importante mencionar que la localización de los emisores debe ubicarse de manera tal que apliquen el agua en la zona de mayor extracción radicular, lo que garantizará las producciones esperadas con la calidad requerida.

2.4. Condiciones Agronómicas

El riego por goteo fundamentalmente y microjet y microaspersi{on presentan una serie de ventajas para la labores agronómicas de los cultivos y frutales. Una de las que tiene mayor importancia es el hecho que el riego no interfiere con la aplicación de productos químicos, la cosecha, poda y otras series de labores culturales. Algunos especialistas han determinado que el mantener con bajo contenido de humedad la entre hileras controla malezas. Sin embargo, la mayor impacto que tiene el no regar la entre hilera es prevenir la compactación del suelo, permitiedo una adecuada aereación y estructura.

En la actualidad los sistemas de riego localizado  permite aplicar fertilizantes y otros productos químicos en forma efectiva y en base a las necesidades parciales del cultivo o frutal.

III. DESVENTAJAS DEL SISTEMA

Los sistemas de goteo y microaspersión pueden presentar serios problemas en su operación y manejo si el diseño es inadecuado y no se consideran todos los antecedentes de calidad de agua, tipo de suelo y característica de los emisores.

3.1. Taponamiento de emisores

El taponamiento de los emisores, que es el problema más común en estos métodos de riego, se deben fundamentalmente a causas físicas, químicas y biológicas del agua de riego, a los sistemas de filtrado, el tipo de emisores. Por lo expuesto, un preciso análisis de la calidad del agua de riego es un factor importante para establecer un adecuado sistema de filtraje y la selección del tipo de emisor correcto.

Los problemas más críticos de taponamiento de emisores son por causas biológicas y químicas,  se presentan con bastante posterioridad al establecimiento del sistema y deben efectuarse acciones paliativas que, bajo ciertas condiciones, son de un costo elevado.

3.2. Salinización zona radicular

La salinidad en zona radicular puede aumentar sustancialmente bajo inadecuadas condiciones de diseño y manejo. La planta extrae agua del suelo y la mayoría de las sales en solución no son absorbidas, lo que va provocando un paulatino aumento de la concentración de sales en la periferia del  bulbo húmedo, que al evaporase el agua deja una costra salina. Esta situación se puede evitar con aplicaciones mayores que las requeridas y regar en períodos de precipitaciones. Este problema prácticamente no se presenta en zonas húmedas.

3.3. Mala distribución de Humedad

Los sistemas de riego localizados sólo humedecen un porcentaje del volumen radicular que fluctúa entre 30 a 60 por ciento. El área humedecida por los emisores dependerá de la descarga, el volumen aplicado en el riego y el tipo de suelo. Es importante poner de relieve que existe una zona de alta extracción de agua por el sistema radicular del cultivo y frutales donde se recomienda aplicar el agua; ya que una inadecuada distribución de humedad puede afectar seriamente los rendimientos del cultivo o frutal.

3.4. Elevado Costo Inicial

Una de las principales y  mayores desventajas que presenta el método es su alto costo inicial debido a que toda la instalación es de carácter permanente y requiere de una gran cantidad de accesorios para su adecuado funcionamiento. Sin embargo, si se considera la vida útil del equipo su costo anual es prácticamente insignificante al compararlo con otros costos de operación del proceso productivo.

3.5. Requerimientos Técnicos

Los sistemas de riego por goteo y microaspersión requieren de una mayor capacidad técnica que otros métodos de riego, ya que las instalaciones modernas aplican agua y fertilizantes en forma simultánea. La mayoría de los actuales sistemas utilizan elementos electrónicos que requieren de cierta preparación del operador para obtener el máximo provecho de los niveles de automatización.

IV. COMPONENTES DEL MÉTODO DE RIEGO POR GOTEO Y MICROASPERSIÓN

4.1. Cabezal de control

El cabezal del sistema consiste en una serie de dispositivos para entregar a la red hidráulica agua presurizada, de calidad adecuada, en el momento oportuno y en la cantidad requerida. El cabezal de control se compone, en general, de medidores de flujo, válvulas de control, inyector de productos químicos, filtros, manómetros, sensores especiales, controles automáticos o computadoras y equipo de bombeo (optativo) (Figura 1). Normalmente, el cabezal de control está localizado en o cerca de la fuente de agua y/o energía.

Es esencial utilizar aguas limpias para un buen trabajo del método de riego por goteo y por ello los filtros son una parte importante del cabezal. La mayoría de los filtros son equipos sencillos, pero deben cumplir con ciertas características como permitir limpieza automática y ser eficientes en el control de materias que provoquen obturación de los emisores (Figura 2).

El sistema de filtro debe tener la capacidad para transportar el caudal requerido y remover las partículas finas,  de tamaño varias veces menor que el diámetro del elemento dentro del emisor. Normalmente las partículas que se filtran deben tener un tamaño igual o mayor a un octavo del área de flujo del emisor.
La mayoría de las instalaciones incluyen dos tipos de filtros: de arena y de malla, que evitan la obturación de los emisores con material extraño. Es recomendable utilizar desarenadores en la zona adyacente al pozo de captación para proteger la bomba y  sacar del flujo hacia el equipo de partículas de tamaño mayor.

Los equipos modernos de riego presurizado tiene normalmente incorporado un módulo para inyectar fertilizantes y otros productos químicos al sistema a través de pequeñas bombas, estanques presurizados que operan por diferencia de presión, de un venturi o una válvula de variación de presión (Figura 3).

Cuando se inyectan productos químicos al sistema de riego es conveniente incluir en la unidad central una válvula de control de devolución de flujo. Por razones de seguridad se debe garantizar que elementos contaminantes no regresen hacia la fuente de agua. Junto con esta válvula es importante establecer un sistema para el control del golpe de ariete que provocaría serios danos al equipo si este se ubica en partes mas bajas que la zona de riego del sistema.

Bajo ciertas condiciones del riego por goteo o microaspersión, se requiere de reguladores de presión. Dichos reguladores son utilizados para el control de la presión deseada en diferentes partes del sistema.

Además, se utilizan en el cabezal, válvulas que controlan la apertura y cierre de la sección del sistema en general. Dichas válvulas están conectadas directamente a un “control o computador” que determina el tiempo de riego o volumen de agua  que debe entregar a cada sección o al sistema en general, dependiendo del tipo de diseño.

4.2. Tuberías de distribución

La línea principal transporta el agua desde el cabezal de control a la línea de distribución, ya sean secundarias, auxiliares o laterales, dependiendo  del diseño que se haya realizado. Normalmente se utilizan materiales como PVC, asbesto-cemento, o polietileno.

Las tuberías de toda la línea de distribución deben poseer las características establecidas en el diseño referentes al diámetro nominal e interno y la capacidad de soportar los niveles de presión calculados para cada sección del sistema.

Los laterales distribuyen el agua desde el principal, secundario o auxiliar a los emisores que se encuentran conectados a él y es la última parte de la tubería de distribución que conduce el agua al cultivo. Los emisores se colocan a lo largo de esta línea en los puntos que se desea distribuir el agua. Los laterales son por lo general de polietileno y tienen diámetros que fluctúan entre 12, 16, 20 ó 25 mm. Los laterales se pueden enterrar, dejar descansar directamente sobre el suelo, o bien levantar para no interferir ciertas labores del cultivo. Es conveniente mencionar que diferentes experiencias demuestran que la mayor vida útil de la tubería lateral se obtiene cuando esta se emplaza directamente sobre el suelo, evitándose de esta manera deformaciones o contricciones de la tubería que afectan el flujo.

4.3. Emisores

El elemento más importante de un sistema de riego por goteo o microaspersión es el emisor, ya que afectará directamente los posteriores criterios de diseño. Los emisores son estructuras que reducen la presión prácticamente a cero, aplicando de esta manera el agua a la forma de una gota en la superficie del suelo o asperjada en finas gotas con microjet y microaspersores.  Los  emisores varían en tipo y modelo, desde tubos perforados, microtubos y bandas perforadas, a complicados diseños. Los microasperores son de tipo rotativo o de jet. En general la clasificación de los sistemas de riego localizado se basa en el tipo de emisor utilizado.

El caudal que entregan los emisores es función de la presión en la línea, normalmente en goteo varía entre 2 a 10 litros por hora y para microaspersión entre 15 a 60  litros horas.

En general existen en el mercado variados tipos de emisores. En goteros, se encuentran de larga trayectoria, vortex, laberinto y compensados. En el caso del microaspersión existen los fijos y rotatorios.

Para la selección del emisor es importante conocer sus características de presión y caudal. En general el caudal con la presión se relacionan.

qc  =  K  Pex

donde K es coeficiente de proporcionalidad y x el exponente de descarga. Este último es muy importante pues es determinante en el diseño del equipo.

V. REQUERIMIENTOS HÍDRICOS Y NÚMERO DE EMISORES

5.1. Requerimiento Hídricos

El proceso de diseño del método de riego por goteo y microaspersión requiere evaluar cuidadosamente las condiciones agronómicas, de suelo, climáticas, de disponibilidad de aguas, hidráulicas y de energía.

5.2. Determinación de los requerimientos de agua

Existen varias aproximaciones para determinar los requerimientos de huertos frutales u otro cultivo regado por goteo y microjet. Sin embargo, recientes resultados demuestran que la relación que mejor predice los requerimientos es la que sigue :
ETa = Eb * 0.8 * [P + ½ (1 - P)]

para valores de P  0.5 donde ETa es la evapotranspiración actual en mm por día, Eb es la evapotranspiración de bandeja en mm por día y P es el porcentaje de sombreo al mediodía expresado como factor. Si el P < 0.5, entonces:

ETa = Eb * 0.8 * P

Si existen antecedentes de función de producción del lugar, es mejor tomar los requerimientos entregados por ellos ya que son más precisos.

De esta manera para establecer el volumen de agua que requieren los cultivos o frutales podemos utilizar la siguiente relación:

Vr = ETa  * Sp * Sh

donde Vr es el requerimiento de agua en litros por día por árbol, Sp es el espaciamiento de los árboles o cultivos en la hilera en m, y  Sh es el espaciamiento entre hilera en m. El volumen total (Vt) a aplicar será:

donde Ea es la eficiencia de aplicación como factor.

Es de alta conveniencia determinar la capacidad de almacenamiento de agua del suelo en la zona de estracción radicular. Esto es importante porque si el volumen aplicado es superior a la capacidad de almacenamiento del suelo se producirán grandes perdidas por percolación y se afectara la producción del cultivo, ya que no se estaría cumpliendo con los requerimientos. De esta manera se determinará la frecuencia máxima del riego que es de un parámetro importante para el diseño del sistema.

5.3. Selección de tipo y número de emisores

5.3.1. Selección de los emisores
Un análisis de los tipos de emisores se entregó en la sección precedente, cuyos precios son también muy variados.

El número de emisores por planta varía en un amplio rango, dependiendo del tipo de cultivo, desde de 1 o menos  hasta 8 o más en árboles adultos. El volumen de suelo humedecido en riego por goteo es por lo general menor que el humedecido por otros métodos de riego y fluctúa entre 10 y 60% del área total. La forma y el tamaño del volumen humedecido es una función del arreglo y número de emisores, del programa de riego y las características del movimiento de agua del suelo. Bajo riego por microjet el área humedecida es mayor dando una distribución más amplia del agua.

La selección  del emisor debe considerar los siguientes factores:
1.    Descarga nominal del emisor
2.    Presión nominal de operación del emisor
3.    Relación descarga presión del emisor, de preferencia la curva de descarga versus presión.
4.    Tamaño de la sección normal de flujo del emisor.
5.    Angulo vertical del chorro de agua en microjet y microaspersores.
6.    El diámetro de mojamiento de un solo emisor.
7.    El patrón de humedecimiento de un emisor y de un grupo de emisores.
8.    Espaciamiento y posición de los emisores a lo largo y entre los laterales.
9.    Costos del emisor
10.    Velocidad de aplicación del emisor y su relación con la velocidad de infiltración del suelo.
11.    Facilidad de limpieza o suceptibilidad a taponamiento.
12.    Facilidad de reemplazo en la línea lateral.}

5.3.2. Patrón de humedecimiento
Normalmente como se ha expresado previamente, sólo parte del área de influencia del cultivo o frutal es humedecida. Por ello esta claro que el área humedecida (AH) debe ser una cierta parte del área total e investigaciones recientes han demostrado que como mínimo se debe humedecer entre un 35 a 45 % de la zona radicular para no provocar estrés en los árboles o cultivos. Este factor se debe establecer definitivamente en función del tipo de suelo y sistema radicular del cultivo y frutal. Lo expuesto expresa que el volumen humedecido debe considerar el tipo de crecimiento radicular del cultivo y las restricciones que presente el suelo para su desarrollo.
Es importante poner de relieve que un mayor área humedecida produce un menor riesgo contra fallas del sistema a déficit de agua, sin embargo puede encarecer su implementación por un mayor número de emisores y  caudal total. Indudablemente esta situación es de menor importancia en áreas con un nivel medio de precipitaciones.
En cultivos hilerados densos es conveniente humedecer la banda, no así en frutales de gran espaciamiento donde una gran ventaja en concentrar la aplicación de agua en el sector de mayor extracción en un círculo cercano al tronco.

Existen diferentes arreglos de emisores para establecer un patrón de humedecimiento, y se debe siempre tener en cuenta no humedecer el tronco para evitar enfermedades de tipo fungoso. Algunos ejemplos de arreglos en la ubicación de emisores y su patrón de humedecimiento se muestran en la Figura 5.

El patrón de distribución de humedad bajo microaspersores se puede estimar con la siguiente ecuación:

AH= Pi (DH)/ 4

Cuando se produce traslape entre los microaspersores o microjet como se muestra en la Figura 3 existe, para cada caso una ecuación que determinan el área humedecida y que se entregan a continuación.

El patrón de humedecimiento para riego por goteo depende de la descarga del emisor, el tipo de suelo y el espaciamiento entre emisores. En la Figura 4 se muestra un gráfico de base empírica, que relaciona el perímetro humedecido con la descarga del emisor, para diferentes tipos de suelo. Conocido el perímetro humedecido, el área humedecida se puede calcular de la misma manera que para los microaspersores.

>>Relación Presión-Descarga en Emisores
Las características hidráulicas de un emisor  afectan significativamente algunos aspectos relacionados con la forma en que se efectúa el riego, el patrón de humedecimiento, la distribución de agua , la variación de la descarga y la variación de la presión. Además, el flujo de agua en la red de tuberías y su presión de operación están directamente relacionado con la función presión-descarga de un emisor.

Para la selección del emisor y el diseño del sistema de riego localizado es importante conocer características de presión y caudal del emisor. En general, el caudal con la presión se relacionan de la siguiente manera:.

qc  =  K  Pex                                                 Ec.N°10

donde qe es el caudal,  K es coeficiente de proporcionalidad y x el exponente de descarga. Este último es muy importante pues es determinante en el diseño del equipo.
Los valores de K y x en la ecuación 10 se pueden determinar a través de curvas de ajuste obtenidas con datos de campo o desde antecedentes proporcionados por el fabricante. En forma alternativa si se tiene un set de valores de presión y descarga el exponente x se puede determinar conociendo la pendiente de la curva en un gráfico log-log o analíticamente  desde

x = log(q1/q2)/log(P1/P2)                                     Ec.N°11

Así el valor de x puede ser usado en ecuación 10 para determinar K.

El valor de x tiene diferentes efectos según el tipo emisor. En general, el valor de x caracteriza
el régimen de flujo y la relación presión descarga de un emisor. Para bajos valores de x se observa un menor efecto en la descarga por la variación de presión y viceversa. Es indudable que esta característica del emisor es de gran relevancia en el diseño de laterales y subunidades en el sistema de riego localizado.

Para reducir el efecto de la variación de presión en la descarga de los emisores se han desarrollado una serie de reguladores con diferentes mecanismos que permitan dicho objetivo. En forma idealizada un emisor que tiene una descarga uniforme para diferentes niveles de presión muestra un valor de cero para el exponente x. En la práctica, los emisores autocompensados presentan valores del exponente x en un rango de 0.1 a 0.2.

La relaciones de presión y descarga más comunes para microaspersores, microjet, y goteros se muestran en las figuras 7, 8 y 9.

En la Tabla 1 se entregan algunos valores típicos del coeficiente de descarga para diferentes tipos de emisores.

TABLA 1. Valores comunes del exponente de descarga (x) para diferentes emisores.

Tipo de emisor    Rango en el valor del exponente de descarga

Microaspersor    0.45 – 0.60
Microjet    0.45 – 0.60
Microaspersores regulados    0.10 – 0.20
Goteros flujo laminar    0.80 – 1.00
Goteros de orificio    0.40 – 0.60
Goteros de laberinto    0.40 – 0.60
Goteros autocompensados    0.10 – 0.30

3.3. Número de emisores por planta
El número de emisores por planta es variable y es función del estado de  desarrollo de los cultivos o árboles, de la densidad de plantación, el volumen radicular que se desea humedecer, el volumen total a aplicar, el tiempo de riego y del tipo de gotero.
El número de emisores se puede calcular de la siguiente expresión:

Ne = (Vt )/(qe * HRs)                                          Ec.N°12

Donde HRs es el número de horas de riego por set o subunidades que funcionan en forma simultánea. El número de set por día por el número de horas por set debe ser igual o inferior al número total de horas diarias disponible para riego.

Es importante mencionar que el número de emisores determinados con la ecuación 12 debe cumplir con el requisito de humedecer el área mínima descrita previamente, que evite deterioros de la producción.

Nuevas consideraciones para el riego de paltos en Chile
Por Alejandro Palma P.
apalma@agricom.cl

Introducción

Hace ya seis años que Servicios Agrícolas El Alto ha decidido entrar en la nueva era del entendimiento fisiológico del palto y con ello, la elaboración de los más estrictos procedimientos de implementación; alcanzando de esta manera sorprendentes resultados en los rendimientos, así como también en la calidad final. Mucho se ha especulado respecto a nuestro trabajo, por tal razón, este artículo representa a la primera oportunidad en la que formalmente entregaremos nuestro punto de vista respecto al manejo de riego en paltos.

De alguna forma, no deseamos abolir lo conocido hasta ahora, muy por el contrario, deseamos generar un aporte al medio, el cual estamos seguros aparecerá como un complemento al conocimiento hoy implementado por los diferentes actores de la industria.

Nuevos tiempos

Según el presidente del comité de palta de Chile, ha llegado el momento de prepararnos para un escenario difícil, donde solamente los más eficientes serán los llamados a mantenerse en la actividad. Un retorno promedio de U$ 0,5 por kilo para el productor, con una fruta de gran calidad (sobre 220 gr. Promedio), representaría una realidad próxima, la cual debería poner sobre alerta a algunos agricultores. El punto es que, con costos directos bordeando los U$ 6.500 por hectárea y considerando una amortización anual de U$ 2.000 por hectárea; se tiene que para obtener una utilidad media de U$ 1.500 por hectárea, se debiera producir por hectárea, el equivalente a U$ 10.000.
Solamente produciendo 20 ton/ha es posible obtener dicho objetivo económico con U$ 0,5; lo que rápidamente pone al más exigente analista, en un punto difícil y cuestionable de alcanzar para cualquier proyecto. Claro está, que cualquier agricultor que lograse estabilizar su producción en las 20 ton con calibres de 250 gr. Sería capaz de resistir
cualquier embate del negocio en el futuro.

Potencial real del cultivo

Al evaluar el futuro del negocio, inmediatamente surge la pregunta respecto a, si el palto posee realmente el potencial necesario como para obtener altas producciones con calidad y en forma sostenida. Sin embargo al interpretar numéricamente cada uno de los fenómenos productivos, se tiene que: con apenas un 40% de potencial máximo de floración anual; considerando que solamente un 10% de estas flores serán polinizadas y con un 50% de fecundación para todas estas; para luego y finalmente, aceptar un 50% de los frutitos caídos en la primera fase de caída y un 2% en la segunda fase; se tiene, que en base a 1.000.000 de flores potenciales, la siguiente ecuación: Seminario: Manejo del riego y suelo en el cultivo del palto. 27-28 de Septiembre de 2006. 8 pages.

Gobierno de Chile. Ministerio de Agricultura. Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). El Centro Regional de Investigación (CRI) La Platina.
1.000.000 x (F) x (P) x (Fe) x (Prc) x (Sec) = Nº frutos / pl.
1.000.000 x 0,4 x 0,10 x 0,5 x 0,5 x 0,02 = 200 frutos /pl.
Potencial: 556 pl/ha x 200 gr. x 200 frutos = 22,2 ton /ha
Es así como en un marco de plantación tradicional, y con parámetros productivos bastante conservadores, como 556 pl/ha y solamente 200 gr. por palta, es posible alcanzar rendimientos que permiten dar seguridad a la inversión realizada. Por otra parte cabe destacar además, que la única variable que escapa al control específico de una buena implementación de terreno, es la polinización, factor asociado a agentes que operan con variables no controlables, como son: la vegetación nativa, número y posición de colmenas, calidad de estas, etc.

Se puede responsablemente afirmar, que manejando discretamente las variables productivas, el potencial se  encuentra por sobre lo requerido por la actividad.

Objetivos fisiológicos para el riego

Al evaluar los múltiples factores que inciden sobre la productividad, el riego aparece como el común denominador, que mayor influencia tiene sobre la productividad, estabilidad y calidad de la fruta.

El primer objetivo fisiológico que directamente maximiza los recursos productivos del huerto, tiene que ver con el aumento de la vida media del follaje y con ello la mejora de hasta un 30%, los recursos disponibles para los diferentes eventos. Actualmente la vida media de las hojas de la brotación de primavera en un huerto estándar, que va de Septiembre a Diciembre es de 6,5 meses, contando a partir de hojas maduras y funcionales. Ya en el mes de Abril, se habrán perdido casi el 80% de las hojas formadas en primavera, dañando seriamente la formación de fotoasimilados, especialmente el periodo de inducción y diferenciación.

El poder disponer de un follaje de alta calidad, cuya vida media supere los 10 meses, permite potenciar además, el momento de mayor carencia de fotoasimilados: la floración.

Durante la temporada 2004-05 se procedió a evaluar el efecto del riego en la vida media de hojas de primavera; esta evaluación permitió comprobar el aumento de la vida del follaje de 4 meses (febrero) a 10 meses (agosto). En la actualidad, es posible comprobar una muy baja tasa de caída de hojas en huertos con manejo intensivo, hecho que por sí solo marca una enorme diferencia productiva al evaluar el calibre y número de frutos finales.

Durante el periodo estival, y ante situaciones denominadas como de estrés hídrico, normalmente imperceptibles para el ojo humano, ocurren leves pero persistentes periodos de calentamiento foliar (lámina), que propician la  acumulación paulatina de fito-hormonas inhibidoras, responsable de una verdadera llovizna de hojas, que llega a hacerse crónica durante el periodo de floración. Poder evitar que el etileno estimulado por el efecto de la alta temperatura foliar, genere una paulatina e irreversible acumulación de ABA, representa a la esencia fisiológica a manejar, para poder optar a una excelente calidad de follaje.

El segundo objetivo fisiológico es bastante tangible, sin embargo difícil de evidenciar a nivel de campo, representa a la base del entendimiento y éxito de la nueva generación de agricultores empresarios, que si bien no han abandonado los conceptos tradicionales de evaluación como el suelo y clima, enfocan su manejo de manera directa hacia el
árbol.

El aumento de la tasa metabólica (1) del huerto es el segundo objetivo fisiológico, relacionado con maximizar la incorporación de CO2, y con ello asegurar el mejor potencial nutricional.

La incorporación del CO2 está relacionada con la conductancia estomática y con ello, la capacidad de mantener un excelente nivel de foto-asimilados a disposición del palto.

Previo al riego

Antes de definir las bases modernas del riego, es necesario tomar conceptos y antecedentes ya estudiados, los que llevados a un uso práctico a nivel de huerto, representan a la mejor herramienta para alcanzar un alto potencial productivo.

El lisímetro de Armfield utilizado para monitorear los cambios en el peso del sistema planta-suelo- agua, debidos a la evapotranspiración, ha sido implementado en forma masiva en cada uno de los huertos orientados a un manejo intensivo; de esta forma ha sido posible determinar el inicio y fin del consumo de agua por la planta, factor
asociado entre otros, a la latitud- longitud, topografía local; temperatura y radiación.

Curva de Lisímetro Huertos Mallarauco

El lisímetro implementado en cada huerto, permite definir mes a mes el horario de inicio y fin de la actividad estomática y con ello el horario de consumo efectivo de agua, en función de maximizar la eficiencia en la formación de foto-asimilados.

Si bien el lisímetro no permite determinar la cantidad de agua a agregar al huerto, si define claramente, que el horario de consumo del agua en el palto va de las 8:30 hr a las 18:30 hr en el verano y de 9:30 a 16:30 hr durante el invierno, con una gama de variaciones dependiendo también de la topografía particular de cada huerto.

Fuera de constatar claramente que el palto consume agua solamente de día, para efectos de máxima formación de foto-asimilados, permite inferir además que la apertura estomática solamente ocurre en horarios diurnos (plantas C3) y que un eventual estrés por aumento de temperatura foliar y con ello una baja en la conductancia estomática, solamente ocurrirá durante el día.

Resulta fácil apreciar que entre las11:00 hr y las 18:00 hr ocurre casi el 77% del consumo total del día por parte del palto. Claro está que al optimizar la apertura de estomas, se está potenciando la vida media del follaje, y con ello también el metabolismo de la fotosíntesis; sin embargo el crecimiento de estructuras y de los frutos; está asociada a la turgencia celular, representada por la ecuación de Lackhart (2), crecimiento que ocurre en durante la noche.

A considerar

En términos simples, resulta evidente que la máxima eficiencia para la entrega del agua desde el punto de vista del palto, para así poder maximizar los parámetros productivos, así como también, y en forma secundaria, lograr una mejor eficiencia nutricional, está sobre la base de poder realizar riegos diurnos, de manera de aproximarse de la forma más eficiente a la realidad del cultivo; sin embargo la realidad nacional respecto de la capacidad instalada de los sistemas de riego, obligan a riegos nocturnos; lo que necesariamente implica considerar al suelo como un elemento esencial para obtener el menor estrés posible.

Por otra parte, los conceptos modernos de riego para subtropicales y especies forestales, están propiciando diseños diurnos, de manera de mejorar la productividad y optimizar los recursos. Mangos, café, olivos y arándanos entre otros cultivos, ya han entrado en esta nueva era.

Cuanto regar

Finalmente y en terreno, la pregunta más importante es la que define cuanto regar, de manera de poder obtener una excelente calidad de follaje (alta vida media) y por otro lado, lograr maximizar el metabolismo derivado de la fotosíntesis.

Como definitivamente ambos factores a manejar están asociados con una permanente conductancia estomática, es que el riego orientado a este objetivo, resulta fundamental.

Sin embargo, como ya se mencionó, la infraestructura no siempre acompaña, por lo que, considerando los parámetros de siempre, el objetivo está basado en la obtención de la menor contracción del tronco posible.

Las evaluaciones visuales y calicatas, que otorgan una idea intuitiva de la condición radical respecto a la humedad disponible, siguen teniendo vigencia como elemento de análisis de terreno ; sin embargo la obtención de elementos cuantitativos de evaluación resultan esenciales para un acertado resultado.

Considerando lo anterior, el dendrómetro permitirá ajustar de mejor manera el agua requerida, ya que representa al primer instrumento de evaluación directa al cultivo, sin traducciones, como en el caso de tensiómetros y bandeja evaporimétrica.

El dendrómetro bajo ninguna circunstancia define cuanta agua agregar, muy por el contrario; define una tendencia poblacional del grado de estrés asociado a la conductancia estomática, permitiendo con ello inferir, cuantos milímetros se asocian a un determinado grado de conductancia.

El dendrómetro representa correctamente la dinámica poblacional y tendencia de la condición de estrés, obviamente, en un huerto que permita entregar requerimientos similares de riego, similar lisímetro y condiciones relativamente homogéneas de suelo.

Al igual que los parámetros estadísticos de la medida de presión arterial humana, el dendrómetro permite inferir tendencias representativas, dado principalmente por el hecho de que es un instrumento de interpretación directa hacia el palto, sin coeficientes de traducción.

El dendrómetro nunca definirá cuanta agua agregar, menos cuanta agua requiere determinado huerto; este instrumento solamente refleja el grado de apertura estomática y con ello el nivel de estrés presente.

Existirán huertos, donde el nivel de estrés alcanzable para la infraestructura disponible, será muy bueno, eventualmente no tan buena en otros y así sucesivamente. Estará en nosotros, evaluar todos los factores, de manera de minimizar lo mejor posible, el grado de contracción.

Es así, como la experiencia indica, que al final de una temporada; huertos con bajas contracciones, presentan una vida media foliar, superior a los 10 meses, conservando su follaje incluso en abundantes floraciones. También es posible evidenciar un mejor calibre final de fruta y lo que es mejor: un alto nivel productivo, con añerismos menores al 20%.

Consecuencias y realidades

Sistemas de riego diseñados para regar en 24 horas, obligan a realizar riegos nocturnos en alguna zona del huerto, lo que implica, que al menos 12 horas se deberá regar considerando factores asociados al suelo.

Un riego realizado fuera del horario del lisímetro, por ejemplo a las 20:30 hr. Implicará que dicho bloque de árboles, NO utilizará el agua sino hasta al menos 12 horas más.

Grave situación, si se está al frente de un huerto con un alto contenido de arcilla; ya que implicará que el agua permanecerá acumulada a nivel radicular, más del tiempo prudente como para evitar una asfixia. Por otra parte, en un suelo con un alto contenido de arena, se encontrará que gran parte del agua se perderá en profundidad en 12 horas, exponiendo al huerto a un altísimo grado de estrés durante el medio día siguiente.

Dado lo anterior, y ante la imposibilidad de mejorar el sistema de riego, no hay otra posibilidad que regar acorde al suelo, tratando de obtener los niveles de contracción lo mejor posibles, sin entrar en riesgos de asfixia o estrés por falta de abastecimiento.

DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE CALIBRES POR CATEGORIA (TEMP 2004-2005)
CATEGORIA CALIBRE GRANDE CALIBRE MEDIANO CALIBRE CHICO

32-36-40 50 60-70-84
CONSIGNADOS 16,7% 37,1% 46,3%
FRUPOL 29,6% 37,1% 33,3%
MANEJO INTENSIVO 40,6% 35,4% 24,0%
ORGANICOS 2,6% 23,8% 73,6%
COMPRA 10,5% 37,4% 52,1%
GENERAL TEMPORADA 21,8% 36,5% 41,6%
Realizar caso a caso, un análisis costo/beneficio respecto a las ventajas y desventajas de adaptar o mejorar un sistema de riego existente, resulta fundamental a la hora de orientar una estrategia productiva.

Existen huertos de paltos que con un excelente nivel de drenaje y camellones responden muy bien a riegos nocturnos; sin embargo para alcanzar niveles de bajo estrés (bajo 10 cmm en verano), obligará a llegar a niveles muy cercanos al 100% de la evaporación de bandeja, situación que lleva a un análisis secundario, como: mayor costo energético, menor eficiencia en la fertilización, mayor contaminación subterránea, etc.

Los diseños modernos, que permiten responder a la curva de lisímetros; si bien demandan una mayor inversión inicial, se ven enormemente compensados con el nuevo criterio de densidades de plantación, mayor eficiencia en el uso de agua y fertilizantes, pudiendo llegar incluso a contracciones de 50 micrones, con reposiciones no superiores
al 55% de la evaporación de bandeja; y por supuesto lo más importante, un nivel productivo muy superior.

Heterogeneidad en los diseños actuales

Normalmente se habla de una homogeneidad en el caudal de los emisores no mayor al 10%, lo que fácilmente se cumple con emisores auto-compensados, sin embargo, pocos agricultores evalúan el volumen final por emisor después de una operación (ciclo de riego) de riego.

Se han detectado heterogeneidades mayores al 100% del caudal nominal del fabricante, consecuencia del vaciado de líneas y submatrices causados, entre otros factores, por tramos excesivamente largos, carencia de válvulas, etc. Lo anterior, impide y atenta contra el concepto de eficiencia en la reposición.

Muchos proyectos en laderas han colapsado por este factor, más que por factores de suelo, especialmente en aquellos productores que no realizaron camellones. Bajo estas condiciones, se deberá asumir que habrá sectores del huerto (zonas altas) sub-regados y sobre-regados (zonas bajas), situación en la cual, nuevamente se deberá considerar al suelo, al momento de decidir cuantos milímetros agregar. Situarse hipotéticamente ante una situación que considere un riego en 24 horas, en una zona de alto contenido arcilloso, sin camellones y con un sistema de goteros; obviamente parece un suicidio y no un problema inherente a lo cerros. Ante esta situación se deberá privilegiar regar acorde a la condición más desfavorable (zona baja) dejando fuera de potencial productivo a las áreas medias y altas.

Finalmente y como un elemento de aporte: se deberá tratar de limitar la heterogeneidad en la descarga a niveles bajo el 10%, tratando a su vez de implementar riegos diurnos en los suelos más complicados, siendo imposible aspirar a contracciones menores a 15 cmm en el verano.

Nuevas tendencias

Actualmente el riego está orientado a acercarse prudentemente a la curva del lisímetro, considerando que el 17% de la demanda máxima del día en verano ocurre en una hora; por lo que por ejemplo: un huerto que consumirá 5 mm/día; demandará 0,85 mm en la hora de máximo consumo. Por otra parte, el riego deberá estar concebido para 8 a 10 horas de reposición.

El sistema de riego deberá procurar múltiples puntos de contactos, de manera de asegurar la superficialidad de las raíces (uso de mulch plástico), y así poder interactuar diariamente con al menos el 85% de las raicillas activas entre los cero y los 30 cm. de profundidad.

(1) Alta tasa metabólica: Acelerar las reacciones bioquímicas que ocurren en las células, para la obtención e
intercambio de materia y energía, con el medio ambiente y síntesis de macromoléculas a partir de compuestos
sencillos.

(2) Ecuación de Lackhart:
Lp=conductividad hidráulica
P= presión de turgencia
Y= presión mínima de turgencia necesaria para producir la extensión de la pared = extensión celular.

Fuente: UNIVERSIDAD DE CONCEPCION, FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA. DEPARTAMENTO DE RECURSOS HIDRICOS

Publicaciones para apoyo docente
Prof. Luís Salgado S.
Ricardo Matta Canga

Introducción.

En nuestro país, los problemas de drenaje son cada día más agudos, producto de un inadecuado manejo de los aguas en las zonas de riego, o por excesos de lluvia en los zonas de alta pluviometría.

A no mediar una solución, esta situación traerá como consecuencia la necesidad de instalar extensos y costosos sistemas de drenaje, para controlar en bueno forma la humedad del suelo y para otorgar las mejores condiciones para el crecimiento y desarrollo de los plantas.

Sin embargo, previo a la instalación de cualquier sistema de drenaje, será necesario obtener la mayor información posible de los suelos que se van ha drenar. Dentro de los diferentes aspectos que se deben contemplar en un estudio de este tipo, se destacan: clasificación de los suelos, levantamiento topográfico del suelo y del nivel freático, determinación de algunas constantes hídricas, etc. Dentro de las constantes hídricas interesa conocer muy particularmente la conductividad hidráulica, ya que en base a ella se han establecido las fórmulas que rigen el flujo de agua en el suelo, base del análisis racional en la solución de los problemas de drenaje.

De los distintos métodos que existen para determinar la conductividad hidráulica, indudablemente los datos más fidedignos y más representativos se obtienen mediante los métodos de terreno.

La conductividad hidráulica no es constante para un mismo suelo, sino que varía con el lugar y el tiempo, debido a alguna de las siguientes razones:

l. lnteracciones entre el medio poroso y el líquido (expansión de las
arcillas, deterioro debido al riego con aguas salinas, etc.).
2. Cierre de los poros por aire atrapado
3. Acción de los microorganismos
4. Heterogeneidad del medio poroso
5. Anisotropía
6. Agrietamiento del suelo, etc.

De lo anterior se desprende que la determinación de la conductividad hidráulica trae consigo, además, un problema de estadística de muestreo. Cuando el suelo no es homogéneo, la conductividad hidráulica, determinada sobre un número reducido de muestras, presentará gran variabilidad; para gran número de muestras, sin embargo, la variabilidad será relativamente menor.

En general, debido a que el flujo de agua hacia los drenes se realiza principalmente en los horizontes superiores, interesa conocer la conductividad hidráulica del suelo que se encuentra inmediatamente bajo el nivel freático. Sin embargo, cuando el espaciamiento entre drenes es grande o cuando ocurre un flujo natural considerable desde las capas profundas, interesará conocer también la conductividad hidráulica de tales estratos,

Recientes investigaciones en drenaje han dado considerable énfasis a los métodos de campo para determinar la conductividad hidráulica. Los métodos de laboratorio no han sido satisfactorios debido a la dificultad de obtener muestras no alteradas así como a los efectos de los variaciones de humedad, aire y acción bacterial.

En este boletín se describen dos métodos de terreno que requieren la presencia de un nivel freático cercano a la superficie para poder realizarse.

METODO DEL BARRENO

I. GENERALIDADES

Este método fue ideado por el investigador holandés DISERENS (1934), mejorado por HOOGHOUDT (1939) y mas tarde por KIRKHAM (1945-1949), VAN BAVEL (1948), ERNST (1950), JOHNSON (1952) y nuevamente por KIRKHAM (1955).

El principio general es simple: mediante un barreno se construye un pozo a mayor profundidad que el nivel freático del suelo y luego de alcanzado el equilibrio del agua, se extrae una parte de ella y se toma el tiempo que demora en subir de un punto a otro.

Como resultado de investigaciones realizadas en Australia por MAASLAND y HASKEW (1957), se concluye que el método da resultados exactos y que las diferencias obtenidas en la conductividad deben atribuirse a la heterogeneidad de los suelos y no a fallas del método o errores de las fórmulas o nomogramas.

Mediante este método se obtiene un promedio de la conductividad hidráulica del suelo en un radio de 40 a 50 cm., en torno al pozo y bajo el nivel freático,

Su uso está limitado a suelos donde exista un nivel freático cercano a la superficie y donde se pueda mantener la forma del pozo a lo largo de toda la experiencia. En suelos arenosos será necesario recurrir a un filtro a objeto de mantener la forma original (Figura Nº 1).

Durante la determinación de la conductividad hidráulica se pueden distinguir cuatro fases principales:

1. Perforación del pozo

2. Extracción del agua

3. Medidas de recuperación del nivel freático

4. Determinación de la conductividad hidráulica a partir de los datos obtenidos.

II. DESCRIPCION DEL METODO

1. Perforación del pozo.

Esta deberá hacerse con la mínima alteración posible del suelo. La profundidad de perforación dependerá de la naturaleza, espesor, disposición de los horizontes y de la ubicación del nivel freático. En suelos de perfil homogéneo y conductividad hidráulica baja (arcillosos), una profundidad (H) adecuada será de 60 a 70 cm., bajo el nivel freático y cuando se trata de suelos con una conductividad muy alta (arenosos), esta podrá ser del orden de los 30 a 50 cm.

Si se desea obtener la conductividad hidráulica mediante este método en un suelo que consta de dos horizontes de distinta conductividad y si se pretende calcular el espaciamiento de los drenes en base a fórmulas que consideran la conductividad sobre y bajo los drenes, será necesario trabajar con dos pozos ubicados a diferentes profundidades.

Estas profundidades quedarán determinadas por un estudio previo del perfil del suelo.

No obstante que la columna de suelo empleada en la determinación de la conductividad hidráulica con este método, es mucho más larga que una muestra no alterada para determinación en laboratorio, es recomendable realizar, a lo menos, una prueba por hectárea debido a los diferencias de conductividad de un punto a otro en un mismo suelo.

La perforación debe realizarse mediante un barreno agrológico corriente o con otro tipo más apropiado para trabajar en condiciones de suelos saturados (Figura Nº 2).

2. Extracción del agua del pozo.

Esta operación debe realizarse luego que se ha estabilizado el nivel freático del suelo.

La filtración del agua hacia el pozo permitirá que se abran nuevamente todos aquellos poros del suelo que pudieran haberse obstruido por el uso del barreno.
La forma más práctica de extraer el agua es mediante una bomba manual. Por ejemplo, un trozo de cañería de 50 - 60 cm. de longitud, de un diámetro inferior al del pozo y con una válvula en uno de sus extremoso (Figura Nº 3).
3. Medidas de recuperación del nivel freático.

a) Intervalo y rango.
La medida de la conductividad hidráulica está dada por la velocidad con que el agua se recupera dentro del pozo. Con este propósito, se podrá mantener el tiempo constante y la elevación variable o viceversa. Sin embargo, por la sencillez que representa, generalmente se prefiere mantener el tiempo constante (el que podrá ser de 5, 10, 15, 30 segundos) dependiendo del criterio del operador para juzgar la velocidad de elevación del agua dentro del pozo.

No es recomendable continuarlos mediciones por un tiempo muy prolongado ya que a medida que disminuye el valor de yn (Figura Nº 5) disminuye también la velocidad de elevación del agua. Esto significa que la relación ▲y/▲t deberá tomarse dentro del primer cuarto de recuperación del nivel del agua, es decir, cuando el 25% del agua extraída ha vuelto a fluir al interior del pozo (1). En otras palabras, las medidas deberán realizarse antes que:

yn < 3/4 y0

O antes que:

▲y > 1/4 y0

Por ejemplo: Si y0 = 40 cm., debemos hacer las lecturas, como máximo, hasta que yn = 30 cm., lo que da un rango de 10 cm. entre la lectura inicial y final de la prueba.

b) Equipo

Para el control de las mediciones se pueden usar los más variados equipos, desde una regla graduada en centímetros hasta complicados equipos eléctricos. El equipo más simple y cómodo consiste en una huincha metálica con un flotador en su extremo, la que se desliza suavemente por el brazo de un soporte metálico firmemente adherido al suelo, que a su vez sirve como punto de referencia para todas los medidas (Figura Nº 4).

c) Procedimiento.

1. El soporte se ubica cerca del pozo, de modo que el flotador y la huincha queden exactamente en el centro de él.

2. Luego de alcanzado el equilibrio del nivel freático el flotador se ubica en la superficie del agua. Este dato (W’) se anota en la hoja de registro correspondiente.

3.- Se saca cuidadosamente el flotador desde el interior del pozo y se gira el soporte en torno a su eje.

4.- Se extrae el agua hasta la profundidad que corresponda, mediante uno o más bombeos.

5.- Inmediatamente de realizada la operación anterior y tan rápido como sea posible, se ubica nuevamente el flotador en la superficie del agua. El dato así obtenido corresponde a la primera lectura y se computa como y0.

6.- A partir de la lectura enterrar, se hacen tantas lecturas como sea posible, a intervalos regulares de tiempo. Si durante este tiempo el flotador tendiera a pegarse en la paredes del pozo, este debe izarse y soltarse suavemente manteniéndolo en el centro del pozo.

7.- Todas las lecturas, incluyendo la del nivel freático, deberán ser tomadas en relación al brazo del soporte, que servirá como punto de referencia (Figura Nº 5).

4. Determinación de la conductividad hidráulica en base a fórmulas.

Para suelo homogéneo y estrato impermeable a mayor profundidad que el fondo del pozo.

K = (4000/(H/r+20)*(2-y/H))*r/y*Λy/Λt

Para suelo homogéneo y estrato impermeable a igual profundidad que el fondo del pozo.

K = (3600/(H+10*r)*(2-y/H))*r²/y*Λy/Λt

Donde:
K = Conductividad hidráulica (m/día).
H = Profundidad del pozo bajo nivel freático (cm).
y = Distancia entre nivel freático y promedio de los niveles de agua en el intervalo de tiempo Λt (cm).
r = Radio del pozo (cm)
Λy = Intervalo de altura en el tiempo Λy

Fuente: www.agricom.cl

Sistema de FILTROS, Matricería y Laterales

    * Si como alimentación del sistema de riego se contara con un estanque (o tranque), y si se trabajara frecuentemente con aguas claras (no turbias), sería muy probable un desarrollo importante de lamas (algas) en las aguas del estanque. A fin de que su presencia no provoque problemas de operación en los filtros, sería muy recomendable realizar un control preventivo de este problema. Para ello, puede realizarse en forma regular la adición de sulfato de cobre (en una concentración de 1,5 partes por millón (1,5 gramos / metro cúbico de agua)). En períodos de verano, al menos una vez cada 15 días.

    * Es importante verificar la limpieza de los filtros de arena, este equipo debe retrolavarse cada vez que se detecte una diferencia de presión igual o superior a 5 PSI entre el manómetro instalado en la entrada y salida del filtro. En aguas limpias el retrolavado puede hacerse menos frecuente, sin embargo, en aguas turbias (por ejemplo aguas del río mapocho) los retrolavados pueden realizarse incluso con una frecuencia de 2 horas en verano.

    * El lavado de matriz y submatrices se realiza antes de comenzar la temporada de riego considerando que se está utilizando aguas limpias (por ejemplo uso de aguas de pozo), en este caso, el lavado debe hacerse con posterioridad al menos 3 veces al año para lograr mantener limpio el sistema.

    * En caso de utilizar aguas turbias (por ejemplo de canal) se recomienda realizar lavados rutinarios, al menos 1 vez al mes abriendo la red de terminales, submatrices y laterales de modo tal de provocar velocidades de escurrimiento superiores a las normales al regar y eliminar estas impurezas.

    * El sacado de tapa-gorro en la matriz principal y submatrices debe realizarse por sector de riego, una cañería a la vez. Una vez realizado el lavado del sistema de matrices y submatrices se procede al descole y lavado de los laterales hasta que el agua salga limpia.

    * Revisar que todos los emisores estén en funcionamiento, sin fugas ni obturaciones en todo el sistema.

    * Los emisores deben ser aforados para verificar si están precipitando el caudal de agua para el que fueron diseñados; para ello se necesita medir al menos tres líneas de riego por bloque, seleccionando emisores en distintas posiciones sobre la línea (al menos 3, al inicio, centro y final de la línea). Este proceso debe realizarse en cada uno de los sectores de riego del huerto.

    * Para aforar los emisores se debe introducir en un tarro o vaso plástico de volumen conocido un emisor (microaspersor o gotero) y medir cuánto tiempo demora en llenarse el vaso. Por ejemplo: si un vaso de 500 cc (0.5 litros) demora 1 minuto en llenarse, usted sabrá que en una hora (60 minutos) el emisor está entregando 30 litros/hora, así podrá verificar si sus emisores están entregando el volumen de agua correspondiente según el fabricante.

    * El aforo de emisores de riego es conveniente de ser revisados en forma rutinaria, pero cuidando que sean siempre los mismos emisores medidos. Esto nos permitirá registrar la ocurrencia de posibles obstrucciones en el sistema y tomar medidas oportunas. Dependiendo de la topografía del sector de riego no es extraño encontrar diferencias de caudal entre 5 y 6 litros/hora en microaspersores incluso autocompensados.

Otras consideraciones

    * Tomar regularmente nota de las presiones en el cabezal de riego, y el consumo de corriente de los equipos de bombeo, para cada uno de los bloques del sistema.

    * Un consumo de corriente mayor que el normal es síntoma de pérdida de aislación eléctrica, o falla en los rodamientos.

    * Una vez en la temporada, durante el invierno, revisar el equipo de bombeo y aprovechar de remplazar rodamientos, aunque ellos parezcan estar en buenas condiciones.

    * Revisar periódicamente el nivel de arenas (en las instalaciones que cuenten con filtros de arenas), y el estado de los filtros de seguridad de mallas. Reemplazar este elemento si él se encontrase dañado.

    * En cuanto a las arenas, solamente rellenar en caso de que faltase, no siendo necesario su reemplazo.

    * Con una frecuencia no mayor de dos meses es recomendable controlar las presiones en las submatrices. Cambios en estas presiones pueden ser significativas cuando se presentan problemas de obstrucción en los emisores.

    * Para evitar la proliferación de actividad orgánica que pueda obstruir el sistema de riego (bacterias, algas) es posible el uso de pastillas de cloro flotando (sistema usado en piscinas), sin embargo, este sistema es empleado para pequeños volúmenes de agua (por ejemplo 50 metros cúbicos) en constate renovación.

Parámetros de riego para el cultivo del palto

Los períodos más importantes de necesidad de agua para no afectar la producción en Palto son:

    1.- En primavera durante el proceso de floración y cuaja es decir, los primeros 100 días post-cuaja, (Septiembre a Diciembre).

    2.- Durante el verano en los primeros estados de desarrollo de la fruta, cuando la demanda atmosférica es máxima (Diciembre y Enero).

Para suplir estos requerimientos de agua, es indispensable verificar la capacidad del sistema de riego, considerando una precipitación máxima ideal de 9 mm para todos los sectores del huerto y no menos de 7mm en 24 horas.

Con estas condiciones, se hace indispensable asegurar el suministro adecuado de riego, bajo los siguiente criterios:

Microaspersión

    * Ubicación correcta de los emisores, con la estaca enterrada hasta la marca en forma perpendicular a la superficie del terreno.

    * Bajo ningún punto de vista eliminar las hojas que en forma natural cubren la superficie bajo la copa del árbol, ya que se pretende fomentar la producción de raíces en esta zona superficial, donde se presentan las mejores condiciones de humedad y aireación para la absorción eficiente de agua y nutrientes.

    * Si el objetivo es formar un seto o muralla de producción, ubicar los microaspersores en el mismo sentido de la hilera, para fomentar la producción de raíces en ese punto y no entre las hileras.

Goteo

    * En huertos adultos, distribuir los goteros en el mayor número de puntos de contacto posibles, para mantener húmeda toda la superficie bajo la copa del árbol; de preferencia pensar en el uso de 3 líneas de goteo por hilera con goteros de bajo caudal (por ejemplo 2 litros/hora a 50 centímetros cada uno sobre la línea).

    * Fijar las líneas de riego en el suelo con grampas metálicas cada 10 metros sobre la hilera.

    * Ubicar las líneas de riego en forma equidistante, entre el tronco y la línea de proyección de sombra de la copa, más una central junto al tronco del árbol. Por otra parte, deben ser usados emisores (goteros) del mismo caudal a distancias constantes sobre la línea de riego.

Riego tradicional

    * Bajo ningún punto de vista debe existir apozamiento de agua o sobresaturación del suelo.

    * Fabricar tazas del tamaño de la proyección de la copa del árbol. Dicha tazas se comunican a través de un surco lateral (ubicado hacia la entrehilera).

    * En árboles adultos, las tazas quedan juntas en la sobrehilera, manteniendo la individualidad de cada árbol por la separación de cada una de las tazas manteniendo siempre el surco de unión lateral.

    * Evitar regar un elevado número de tazas de una sola vez, esto depende de la textura de suelo predominante.

    * En suelos arcillosos disminuir a 4 ó 5 las tazas simultáneas a regar.

    * En suelos arenosos aumentar de 12 a 15 tazas simultáneas.

IMPORTANTE Considerar el cambio a sistema de riego presurizado (microaspersión) de preferencia a inicios de otoño con sistema de fertirrigación. En este caso, es indispensable alternar el riego superficial con microaspersión al menos durante la primera temporada.

Frecuencias de riego tentativas para sistema tradicional

    1 riego cada 15 días en Invierno.

    1 riego cada 7 días de Septiembre a mediados de Diciembre

    1 riego cada 4 días desde fines de Diciembre a Febrero

NOTA: Las frecuencias de riego para riego superficial, pueden variar de acuerdo a la textura o retención de agua en el suelo.