Rieego y Dre Ri Drena naje je I
Introducción al Riego. El Suelo desde el Punto de Vista Agrícola. Componentes. Propiedades Físicas de los Suelos.
Bibliografía. • Aguilera, C.M. y Martínez, Martínez, E. R. Relaciones agua-suelo-planta-atmósfera. agua-suelo-planta-atmósfera. Universidad Autónoma de Chapingo. México. 4ta Edición. 1996.
UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABI EXTENSIÓN CHONE CREADA RESOLUCIÓN CONUEP 3 DE SEPTIEMBRE DE 1997
RIEGO Y DRENAJE I
Dr. Ing. Ramón Pérez Leira
[email protected]
¿Qué es el Riego? Es la aplicación de agua en cantidades y momentos controlados a un cultivo con un objetivo económico o ambiental.
¿Qué es el Riego? Es la aplicación de agua en cantidades y momentos controlados a un cultivo con un objetivo económico o ambiental.
¿CUÁNDO SURGIÓ EL RIEGO?
Orígenes Las primeras evidencias del empleo del riego superficial fueron halladas en Egipto 5000 años A.N.E. en el valle del Tigris y 3500 años A.N.E. en el Éufrates.
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Orígenes Cana Canale less y Sist Sistem emas as de Ri Rieg ego. o. Agri Agricu cult ltur uraa Sume Sumeri riaa (3er Mi Milen lenio io ANE) ANE)
Fuente: Singer et al. (1954)
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Orígenes
Posteriormente el riego lo utilizaron 3000 años A.N.E. los habitantes de China, Turquía, India, España e Inglaterra. En el Hemisferio Occidental, los habitantes de Perú, México y del suroeste de los Estados Unidos aplicaron este método miles de años atrás.
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Orígenes Mapa de los Campos y Canales de Riego cerca de Nippur, Mesopotamia (1300 ANE).
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¿Cuál es la situación actual del riego en el mundo y en Ecuador? O RIENTACIÓN DE T R ABAJO POR EQUIPOS ( NO MÁS DE 4 ESTUDIANTES )
Entregar Informe Técnico: Situación actual del riego en el mundo y en Ecuador Extensión: De 5 a 10 páginas • Forma de Entrega: Formato digital • Fecha de entrega: Próxima clase • Temas a abordar: Áreas por Métodos o Técnicas de Riego, evolución de las áreas en el tiempo. Orígenes del Riego en Ecuador y su evolución. Principales proveedores de sistemas de Riego en el país. Caracterización del Riego en Chone. •
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El El Suelo Suelo
Los Suelos Están constituidos por partículas minerales y orgánicas, de muy diversos tamaños. Si bien pueden estar separadas, algunas de estas partículas están unidas entre sí formando agregados. Entre partículas y agregados existe un sistema de poros interconectados que tienen diferentes formas y tamaños. Los poros más pequeños se encuentran ocupados por agua y los mayores por aire. La estructura del suelo, permite que funcione como un soporte físico, que proporciona agua, aire y nutrientes l í d l l t
Los Suelos Soporte mecánico de los cultivos Almacén de agua
Fuente de nutrientes
Factores que inciden en la formación de los suelos. PASIVOS
ACTIVOS
•Características de la
•El Clima
roca que lo origina.
•La Flora
•La Topografía.
•La Fauna
•El Tiempo.
¿El Hombre ?
Componentes del Suelo.
Nutrientes del Suelo. Macroelementos Nitrógeno: Contribuye al crecimiento, forma parte esencial de las proteínas, pigmenta las hojas y ayuda a formar tejidos. Fósforo: Ayuda a formar las raíces y semillas, por lo general no es suficiente el disponible naturalmente en el suelo y debe aplicarse en fertilizantes. Potasio: Estimula la creación de almidones.
Microelementos Calcio, magnesio y azufre, etc.
Propiedades Físicas del suelo.
• • • • •
Textura. Estructura. Peso específico real Peso específico aparente. Porosidad
¿Qué es la textura? La textura es una propiedad del suelo que expresa la composición granulométrica de éste. Es la distribución relativa de las partículas de diferentes tamaños dentro de una muestra de suelo.
Según la Clasificación Internacional Partícula Gravas Arena gruesa Arena fina Limo Arcilla
Tamaño (mm) > 2 2-0,2 0,2-0,02 0,02-0,002 < 0,002
El Triángulo Textural 20 % de Limo 50 % de Arcilla 30 % de Arena Suelo Arcilloso
¿Qué es la estructura? Se define como la forma en que se agrupan las partículas de un suelo. Existen diferentes tipos de estructura, las más conocidas son:
Estructura Laminar
Estructura Cúbica Estructura Prismática
Estructura Granular
Suelos sin Estructura
La estructura granular es la más conveniente. Está formada por conglomerados más o menos redondeados y es típica de suelos con alto contenido de materia orgánica.
Una buena estructura es aquella que : 1. En la superficie los conglomerados no son ni tan pequeños que puedan ser fácilmente erosionados por el aire y el agua, ni tan grandes que interfieran con la germinación y la infiltración del agua. 2. Los poros entre conglomerados no sean tan grandes que no sean capaces de retener agua por capilaridad, ni tan estrechos que dificulten el crecimiento radical. 3. Que los poros entre conglomerados forman laberintos contínuos desde la superficie del terreno hasta el manto freático para permitir la entrada de agua desde la superficie, la salida al nivel freático del agua en exceso y el libre movimiento del aire por los poros. 4. Que sea suficientemente estable como para mantener sus propiedades durante un período largo de tiempo sin tener que estarla modificando artificialmente con excesiva frecuencia.
El Peso Específico Real (Per) Denominado también “Densidad Real” (Dr), corresponde a la masa de las partículas por unidad de volumen de partículas (sólidos). Frecuentemente se asigna un valor promedio de 2.65 g/cm3 debido a que los constituyentes minerales del suelo cambian en un rango muy estrecho.
Matemáticamente es la relación que existe entre el peso de una muestra de suelo seco (W s ) y el volumen de la parte sólida de la muestra (V s ). Se determina mediante la siguiente expresión:
W S P er = V S
El Peso Específico Aparente (P ea ) Denominado también “Densidad Aparente” (Da ) o “Peso Volumétrico”, corresponde a la masa de las partículas por unidad de volumen de la muestra (volumen de sólidos + volumen de poros). Frecuentemente se encuentra en el rango de 1.25 a 1.50 g/cm3 en dependencia de la naturaleza del suelo y el grado de compactación del mismo.
Matemáticamente es la relación que existe entre el peso de una muestra de suelo seco y el volumen de total de la muestra. Se determina mediante la siguiente expresión:
P ea
W S W S = = V T V S + V p
Donde : W S - Peso de suelo seco V T - Volumen total de la muestra V S - Volumen de sólidos de la muestra V P - Volumen de poros de la muestra
¿Qué es la Porosidad? Corresponde a la fracción del volumen total de una muestra de suelo que está constituida por poros. Habitualmente esta se expresa en porcentaje del volumen de poros respecto del volumen total del suelo
V P • 100 η = V T
P 1 100 P ea
er
Atendiendo al tipo de textura del suelo, los valores de porosidad promedios son los siguientes:
Suelo Arenoso Loam arenoso Loam Loam limoso Loam arcilloso Arcillas
(%) 40 43 47 50 55 58
El Agua en el Suelo
El agua gravitacional es el contenido de humedad que no puede ser retenido dentro de la matriz de suelo por el efecto combinado de las fuerzas capilares e higroscópicas y desciende a capas más profundas por efecto de su propio peso (predominio de la fuerza de gravedad sobre las demás).
Se denomina agua capilar a aquella parte del agua retenida dentro de la matriz de suelo por efecto de las fuerzas capilares que se engendran por el contacto entre el agua de los poros y la superficie de los granos que componen el suelo.
El agua higroscópica es la que es retenida en la matriz de suelo en forma de películas que rodean los granos y partículas del suelo por efecto de fuerzas electroquímicas de superficie.
Finalmente, se denomina agua de composición lo que contienen las moléculas de la sustancia que forma la parte sólida del suelo y que sólo puede ser eliminada por procesos químicos.
Clasificación Física y Biológica del Agua en el Suelo
C. Física C. Biológica
En suelos arenosos Lp ≈ 65 % Cc En suelos medios Lp ≈ 70 % Cc En suelos arcillosos Lp ≈ 85 % Cc
Formas de expresión del contenido de humedad en el suelo. •
Humedad del suelo respecto a la masa del suelo seco (fase sólida).
Masa del Agua (g) H ss = 100 Masa de Suelo Seco (g)
(%)
• Humedad del suelo en % respecto al volumen total del suelo.
V olumen de Agua (cm 3 ) H v = 3 100 Volumen Total de Suelo (cm )
(%)
• Humedad del suelo en % respecto al volumen total de los poros.
V olumen H p = Volumen
de Agua (cm 3 ) 100 3 de Poros (cm )
(%)
Formas de expresión del contenido de humedad en el suelo. También la humedad se puede expresar en m 3 /ha. H= 100 • h • P ea • H ss Donde:
h - Profundidad de suelo a humedecer (m) P ea- Peso específico aparente (g/cm3 )
H ss- Humedad en porciento del suelo seco (% pss) H - Reserva de humedad del suelo (m3/ha)
1 mm de lámina de agua en el suelo representan 10 m 3 /ha.
Formas de determinación del contenido de humedad en el suelo. •
Método gravimétrico. Mediante el uso de la Balanza y la Estufa • Relacionado con otras propiedades del suelo.
Tensiómetros Sonda de Neutrones Otros emisores-receptores de partículas.
Formas de determinación del contenido de humedad en el suelo. • Organolépticamente.
Según su apreciación al tacto
Infiltración del agua en el suelo. Se denomina infiltración al proceso por el cual el agua atraviesa la superficie del terreno, convirtiéndose en humedad del suelo. Asociados a este proceso hay dos conceptos importantes: la infiltración acumulada (Y) la razón de infiltración (i)
Infiltración acumulada (Y): Es el volumen total de agua que ha entrada al perfil de suelo en la unidad horizontal de área de suelo, en un período de tiempo medido desde que comienza la infiltración. Se expresa en mm o cm. Se determina a través de la Expresión de Kostiakov
Y = k • t n Donde: t: tiempo de infiltración k y n: son constantes para cada tipo de suelo.
Velocidad de infiltración o razón de infiltración (i): Es la velocidad a la cual el agua entra al perfil de suelo, bajo una serie de condiciones. La velocidad cambia con las condiciones. Se expresa en mm/h; cm/h; mm/min o cm/min.
Se determina a través de la Expresión de Kostiakov
i = k • n • t n-1 Donde: t: tiempo de infiltración k y n: son constantes para cada tipo de suelo.
Comportamiento de los parámetros de infiltración en el tiempo.
Factores que afectan la Velocidad de infiltración.
Textura y estructura del suelo
Factores que afectan la Velocidad de infiltración. Contenido
Sellado
de humedad inicial
de la superficie o formación de costras
Determinación de la Velocidad de Infiltración con el Infiltrómetro Estándar
Determinación de la Velocidad de Infiltración con el Infiltrómetro Estándar
Datos del infiltrómetro estándar. Lectura del tiempo Reloj (H)
Acumulada (min)
0800
Lectura del nivel
Razón de infiltración
Regla (mm)
Acumulado (mm)
Instantánea (mm/min)
Promedio (mm/min)
0
187
0
0,00
0,00
0801
1
183
4
4,0
4,0
0802
2
182
5
1,0
2,5
0804
4
181
6
0,5
1,5
6
180
7
0,5
1,17
0806 0810
10
179
8
0,25
0,8
0820
20
177
10
0,20
0,5
0830
30
176
11
0,10
0,37
0900
60
173
14
0,10
0,23
1000
120
169
18
0,067
0,15
1100
180
166
21
0,050
0,116
1200
240
163
24
0,050
0,10
1400
360
158
29
0,042
0,08
1600
480
153
34
0,042
0,071
1800
600
149
38
0,033
0,063
2400
960
137
50
0,033
0,052
0300
1140
131
56
0,033
0,049
0600
1320
126
61
0,028
0,046
0840
1480
122
65
0,025
0,044
Régimen de Riego de los Cultivos
Ecuación General de Balance Hídrico del Suelo Wf = Wi + LLc + Asc + M + As - E - Perc - Ev - T - I - Ps INGRESOS
EGRESOS
Los ingresos de agua en la profundidad radical (Hrad) son: Llc: Lluvia caída en el área. Asc: Ascensión capilar. Parte del manto freático que llega a la zona radical. M: Riegos aplicados al área. As : Escurrimiento hacia el área analizada. Los egresos o pérdidas de agua son: Ps: I:
Escurrimiento hacia fuera del área analizada. Interceptación de la lluvia o del riego por las plantas que posteriormente es evaporada. E: Escurrimiento de la lluvia. Perc: Percolación del agua de lluvia infiltrada por debajo de Hrad. Ev: Evaporación del agua desde la superficie del suelo. T T i ió d d l h j d l l t
A esta ecuación se le harán las siguientes modificaciones: Wf y Wi son las humedades al final e inicio del período analizado y se pueden considerar iguales para un período de tiempo largo. Etp- T - I - Ps Wf = Wi + LLc + Asc + M + As - E - Perc - Ev Por otra parte, si el área no es muy grande Ps = As. Al término (Ev + T) se le denomina evapotranspiración y se representará como Etp.
Wf = Wi +Lla LLc + Asc + M + As - E - Perc - Ev Etp- T - I - Ps En riego resulta importante conocer la parte de la lluvia que queda retenida en la capa activa (Hrad), que es la que puede ser utilizada por las plantas. A este término se le llama lluvia aprovechable y se representará como Lla y es igual a: Lla = Llc - I - E - Perc Aplicando a la ecuación de balance las modificaciones se puede simplificar a la siguiente expresión: 0 = Lla + M + Asc - Etp La ecuación de balance hídrico en el caso que el manto freático se encuentre a más de 2 m quedaría: M = Etp - Lla
Estudiar Metodología para el Cálculo de la Evapotranspiración del Cultivo considerando los coeficientes del Cultivo (Kc).
Metodología para el Balance Hídrico
INGRESOS Mes Decena
Wmáx 3
Wmín 3
mpn
Wi
3
(m /ha) (m /ha) (m /ha) (m3 /ha) 1
2
3
4
5
6
LLUVIA Ocurrida
Aprov.
P
N
7
8
EGRESOS
Total de Ingresos
RIEGOS mpn
3
Kc
(m /ha)
Eto 3
Etp 3
(m /ha) (m /ha)
Reserva Reserva Reserva consumida Presente Final (Wcons) (Wprese (Wf) 3
(m3 /ha)
(m /ha)
14
15
nte)
(m3 /ha)
3
(m /ha)
9
10
11
12
13
16
