UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA DEPARTAMENTO DE IRRIGACIÓN
PREPORTE DEL MÓDULO I CALCULO DE UN CALENDARIO DE RIEGO PARA MAIZ EN EL ESTADO DE GUANAJUATO PROFESOR: Dr. AGUSTÍN RUÍZ GARCÍA
PRESENTA:
AMBROSIO AMBROSIO JUAN PABLO ROMERO ANDABLO KENIA NALLELY
Chapingo, México a 29 de Junio de 2017
INTRODUCCIÓN La CNA (2001) reporta que en el país existen 600 acuíferos, de los cuales 100 están sobre explotados, de estos últimos proviene el 50% del volumen del agua subterránea que se utiliza. El agua subterránea representa un recurso estratégico indispensable para el suministro, sobre todo en las zonas áridas, donde se depende en gran parte de ella, además de representar 1/3 parte del agua utilizada en la agricultura. En lo que se refiere a las pérdidas de agua en el riego la CNA (2001) la estima en un rango del 45 hasta el 60%, debidas principalmente a la mala infraestructura. Los principales efectos de estas pérdidas, son el incremento en los costos de producción y la disminución en la disponibilidad del recurso. Actualmente en nuestro país se ha calculado que dentro de la superficie regable existen poco más de 300 mil hectáreas ociosas, que no se cultivan por diversas causas, siendo las principales: salinidad, malas condiciones físicas del terreno, falta de desmonte, problemas de tenencia de tierra y falta de crédito; todas ellas contribuyen a disminuir la eficiencia del riego (Ramos, 1997). Además, cabe mencionar que en la actualidad el aumento de la población a nivel mundial exige una mayor producción de alimentos con menos insumos, entre ellos los más importantes son los fertilizantes y el agua de riego. La creciente población necesita mayores cantidades de alimento, para poder satisfacer esta demanda teniendo presente la pérdida de terrenos agrícolas, se necesita contar con métodos de producción de alimentos que garanticen altos rendimientos en espacios pequeños. Paralela a esta necesidad existe una creciente exigencia comercial por aumentar la calidad del producto y por lograr además una mayor precocidad de los cultivos. El método más eficaz para alcanzar tales resultados es la producción de cultivos forzada con el uso de invernaderos (Rosegrant et al., 2007). Es por ello que investigadores agrícolas se han preocupado por tener mayores eficiencias en cuanto a mejorar las actividades de cultivo, dando como resultado nuevas tecnologías en riego. También se ha buscado relacionar todos los elementos meteorológicos, los tipos de suelos y disponibilidad del agua y esto relacionarlo con la planta que se va a sembrar.
OBJTIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar el programa o calendario de riego analítico para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la evapotranspiración de referencia por diferentes métodos indirectos en Guanajuato, Guanajuato. Elegir el método indirecto de evotranspiración de referencia que mejor se ajuste a las condiciones climáticas de la región seleccionada, para el cálculo del calendario de riego. Determinar el coeficiente del cultivo de maíz de grano por USDA y FAO. Calcular el requerimiento de riego para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato. Estación meteorológica La región que se eligió para establecer el programa de riego es Guanajuato, Guanajuato, en la Tabla 2 se muestra los datos de los fenómenos meteorológicos medidos por el observatorio de CONAGUA. La estación se encuentra en Latitud N 21° 00’ 20’’, Longitud W 101° 17’ 08’’ y tiene una altitud de 1999 msnm. Evapotranspiración La evapotranspiración se calculó con cada método aplicable en la región y por cuestiones de síntesis no se introduce su descripción, sin embargo son fáciles de hallar en línea de hoy en día. En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos de cada evapotranspiración de referencia por cada mes, las unidades se encuentran en mm/día.
Tabla 1. Evapotranspiración de referencia (mm/día) por cada mes para la región de Guanajuato.
BLANEYMÉTODO TANQUE PENMANJENSEN RADIACION THORNTHWAITE CRIDDLE INDIRECTO TIPO A MONTEITH Y HAISE PHELAN ENE 2.2 3.1 3.7 3.1 1.2 2.5 FEB 3.0 3.4 4.2 3.7 1.6 2.9 MAR 3.8 4.3 4.3 3.9 2.1 3.5 ABR 4.1 5.1 5.0 4.8 2.8 4.3 MAY 4.0 5.1 5.2 5.4 3.4 4.9 JUN 3.6 4.7 4.9 5.3 3.4 4.9 JUL 3.0 4.5 4.7 5.1 3.0 4.5 AGO 3.2 4.4 4.7 5.1 2.9 4.4 SEP 2.8 4.1 4.4 4.7 2.6 4.0 OCT 2.8 3.7 4.1 4.2 2.1 3.5 NOV 2.4 3.3 3.9 3.7 1.7 2.9 DIC 2.1 3.0 3.5 3.2 1.4 2.6
BLANEYCRIDDLE FAO 3.4 4.1 5.0 5.8 6.5 4.1 4.0 3.8 3.1 3.1 2.9 2.3
HERGREAVES
Para determinar que método indirecto es el que mejor se adapta a las condiciones de la región, se graficó la evapotranspiración de referencia mensual de cada método y el método de Penman-Monteith fue tomado como base para la comparación. De esto se derivan las siguientes figuras.
3.1 3.8 4.8 5.6 6.0 5.6 5.0 4.9 4.4 3.9 3.4 3.0
Tabla 2. Observatorio meteorológico de Guanajuato.
Las unidades se encuentran de la siguiente manera: TEMPERATURA (°C), HUMEDAD RELATIVA (%), PRECIPITACIÓN Y EVAPORACIÓN (mm), PRESIÓN (mb), VIENTO (m/s). PARAMETROS
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
ANUAL
TEMPERATURA MAXIMA EXTREMA
27.9
35.7
34.4
35.8
36.9
36
33.6
31.9
31.8
31.3
29.8
27.9
36.9
PROMEDIO DE MAXIMA
21.9
24.1
26.7
29.1
30.4
29
26.8
26.9
25.9
25.3
24.4
22.9
26.1
MEDIA
14.4
16.1
18.2
20.5
22.2
22
20.5
20.6
19.9
18.5
16.9
15.3
18.8
6.9
8.1
9.7
12
14.1
15
14.2
14.3
13.9
11.8
9.4
7.7
11.4
-1.9
-1.9
0.9
1.5
1.9
68
1.1
9
6
1.8
0.8
-2.4
-2.4
15
16
17
17.1
16.2
14
12.6
12.6
12.1
13.5
15
15.2
14.7
276
236
200
204
223
210
231
234
224
241
266
277
2822
HUMEDAD TEMPERATURA BULBO HUMEDO HUMEDAD RELATIVA MEDIA
10.2
11.1
12.4
13.9
15.9
16.6
16
16.1
15.8
14.2
12.5
10.9
13.8
61
59
54
51
57
65
70
71
70
68
65
65
63
EVAPORACION
116
139
197
205
208
178
154
152
142
143
122
111
1867
TOTAL
19.6
6.5
12.9
9.1
46.5 132.9 182.2 135.3 107.7
39.2
12.1
7.2
711.1
MÁXIMA
243
24
90
44
131
285
485
256 212.4 146.5
67
38
485
MÁXIMA EN 24 HRS
79
19
90
20
57
74
86
67.9
62
52.6
40
12
90
MÁXIMA EN 1 HORA
11.4
8.1
12.8
3
26.2
53.5
50
30
24.5
20.7
15.8
3.9
53.5
805.9 806.3 806.3 805.8 806.5 804.7 805.1 807.9 807.7 807.2
805
806.5
806.2
2.7
2.8
3.1
PROMEDIO DE MINIMA MINIMA EXTREMA OSCILACION TOTAL HORAS INSOLACION
PRECIPITACIÓN
PRESIÓN MEDIA DE LA ESTACIÓN VIENTO MÁXIMO DIARIO MAGNITUD MEDIA
2.9
3.3
3.5
3.7
3.1
3.1
3
3.1
3.1
3
A continuación se presenta de manera gráfica los resultados obtenidos y expuesta en la tabla 1. Fig.1 ETo para el mes de enero en Guanajuato, Gto.
ENERO ETO (mm/día)
4.0
TANQUE TIPO A
3.0 PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION 1.0 JENSEN Y HAISE
-
Fig. 2 ETo para el mes de febrero en Guanajuato, Gto.
FEBRERO ETO (mm/día)
6.0
TANQUE TIPO A
4.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION -
Fig.3. ETo para el mes de marzo en Guanajuato, Gto.
MARZO 6.0
ETO (mm/día)
5.0 4.0
TANQUE TIPO A
3.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION
1.0
-
JENSE Y HAISE
Fig.4. ETo para el mes de abril en Guanajuato, Gto.
ABRIL 7.0
TANQUE TIPO A
ETO (mm/día)
6.0 5.0 4.0
PENMANMONTEITH
3.0
RADIACION
2.0 JENSEN Y HAISE
1.0 -
Fig. 5. ETo para el mes de mayo en Guanajuato, Gto.
MAYO ETO (mm/día)
8.0
TANQUE TIPO A
6.0 PENMANMONTEITH
4.0
RADIACION 2.0 JENSEN Y HAISE
-
Fig.6. ETo para el mes de junio en Guanajuato, Gto.
JUNIO 6.0
TANQUE TIPO A
ETO (mm/día)
5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 -
PENMAN-MONTEITH RADIACION JENSEN Y HAISE
Fig.7. ETo para el mes de julio en Guanajuato, Gto.
JULIO ETO (mm/día)
6.0
TANQUE TIPO A
5.0 4.0 3.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION
1.0 JENSEN Y HAISE
-
Fig.8. ETo para el mes de agosto en Guanajuato, Gto.
ETO (mm/día)
AGOSTO 6.0
TANQUE TIPO A
4.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION JENSEN Y HAISE
-
Fig.9. ETo para el mes de septiembre en Guanajuato, Gto.
SEPTIEMBRE ETO (mm/día)
5.0
TANQUE TIPO A
4.0 3.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION
1.0 -
JENSEN Y HAISE
Fig.10. ETo para el mes de octubre en Guanajuato, Gto.
OCTUBRE ETO (mm/día)
5.0
TANQUE TIPO A
4.0 3.0
PENMANMONTEITH
2.0
RADIACION
1.0
JENSEN Y HAISE
-
Fig.11. ETo para el mes de noviembre en Guanajuato, Gto.
NOVIEMBRE 5.0
TANQUE TIPO A
ETO (mm/día)
4.0 PENMAN-MONTEITH
3.0 2.0
RADIACION
1.0
JENSEN Y HAISE
-
Fig.12. ETo para el mes de diciembre en Guanajuato, Gto.
DICIEMBRE ETO (mm/día)
4.0 3.0 2.0
TANQUE TIPO A PENMAN-MONTEITH RADIACION
1.0 JENSEN Y HAISE -
El método de Penman-Monteith, según la literatura es el método universal, ya que es el que considera el mayor número de variables climáticas de la región para el
cálculo de la evapotranspiración, por ello para determinar cuál de los métodos restantes es el que mejor se ajusta a la región, este método se tomó como base. Que para efectos prácticos donde no se cuente con suficiente información, se pueda utilizar el método alterno que mejor se ajuste. De manera general se puede decir que en el transcurso del año el método de la radiación y Jensen-Haise son los que mejor se asemejan al de Penman-Monteith. Caso contrario Pero resaltando los meses de Mayo-Agosto, periodo que corresponde al desarrollo del cultivo que se seleccionó (Maíz grano), el mejor método es la de la radiación seguido por Blaney-Criddle modificado por Phelan. El método que se tomó para el cálculo del programa de riego fue el de PenmanMonteith, por ser el mejor de acuerdo a lo reportado en el boletín 56 de la FAO. Coeficiente de cultivo El cultivo que se selecciono es maíz de grano, la duración del ciclo de cultivo es de 125 días. La fecha de siembra es el 20 de abril y la fecha para cosecha es el 23 de agosto. De acuerdo a lo anterior el ciclo del cultivo se llevara a cabo en 4 meses 5 días, comprenderá a los meses de abril, mayo, junio, julio y agosto. A continuación se muestra el cálculo del coeficiente de cultivo (Kc) por el método de la USDA. Coeficiente de desarrollo kc (USDA) A continuación se muestra la determinación del coeficiente de desarrollo kc para maíz de grano por mes de acuerdo a los estudios de USDA. Tabla 3. Coeficiente de cultivo para maíz.
% de desarrollo
kcMaíz
0
0.42
5
0.45
10
0.48
15
0.51
20
0.60
25
0.65
30
0.70
35
0.80
40
0.90
45
1.00
50
1.05
55
1.07
60
1.08
65
1.07
70
1.05
75
1.02
80
1.00
85
0.95
90
0.90
95
0.87
100
0.85
En la Fig.13. Se muestran los meses de duración del ciclo de cultivo de maíz de grano y el coeficiente de desarrollo según corresponda. Fig. 13. Coeficiente de desarrollo kc para maíz de grano (USDA)
Coeficiente de desarrollo kc para maíz de grano kc Coeficiente de desarrollo
1.20 1.00 0.80 0.60
0.40 0.20 0.00 0
Abril
20
Mayo
40
Junio
60
Julio
80
Agosto
100
% de desarrollo
De acuerdo a la Fig.13. Se determinó el kc para cada mes de acuerdo al ciclo del cultivo de maíz de grano, los coeficientes se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4. Kc del maíz para el periodo del cultivo.
Mes
kcMaíz
Abril
0.444
Mayo
0.609
Junio
0.942
Julio
1.037
Agosto
0.910
Evapotranspiración real del cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato. El método que se utilizo fue el de Penman-Monteith y el coeficiente de cultivo fue el de USDA, en la tabla 5 se muestra el cálculo de la evapotranspiración real del cultivo de maíz de grano para los meses de desarrollo del ciclo vegetativo.
Tabla 5. Evapotranspiración real de maíz.
MES ETo
(mm dia-1)
kcMaíz ETr
(mm dia-1)
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
5.09 0.44
5.05 0.61
4.74 0.94
4.48 1.04
4.37 0.91
2.26
3.08
4.46
4.65
3.97
Con la Tabla 5 podemos determinar que durante el ciclo vegetativo del maíz de grano la ETr referente a la evapotranspiración calculada, disminuye con el coeficiente de cultivo, pero en el mes de julio es mayor. Requerimiento de riego para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato En la tabla 6 Se muestran los datos relacionados con el lugar, el cultivo y los métodos utilizados para el cálculo del requerimiento de riego.
Tabla 6. Datos Generales.
CULTIVO LUGAR LATITUD LONGITUD OESTE ALTITUD FECHA DE SIEMBRA FIN DE CICLO VEGETATIVO MÉTODO DE CALCULO DE ETo MÉTODO DE CALCULO DE Pe
Maíz Grano Guanajuato, Gto N 21° 00' 20'' W 101° 17' 08'' 1999 msnm 20 de Abril 23 de Agosto Penman-Monteith USDA
En la tabla 7, se muestra el requerimiento de riego del cultivo, es decir, la necesidad hídrica de la planta (ETR), menos la satisfecha mediante la lluvia efectiva. Tabla 7. Requerimiento de riego.
MES
DURACIÓN
(-----) Abril Mayo Junio Julio Agosto
(mes) 0.33 1.00 1.00 1.00 0.74
Kc (-----) 0.444 0.609 0.942 1.037 0.910
ETo (cm) 5.093 15.662 14.214 13.891 10.047
ETr (cm) 2.261 9.538 13.389 14.405 9.143
PRECIP. RR ETr PRECIP. RR EFECTIVA ACUM. ACUMULADA MENSUAL MENSUAL MENSUAL MENSUAL (cm) 2.261 11.800 25.189 39.594 48.737
(cm) 0.30 4.65 13.29 18.22 10.04
(cm) 0.303 4.615 13.007 17.689 9.877
(cm) 1.958 4.923 0.382 -3.284 -0.734
(cm) 1.958 6.881 7.263 7.263 7.263
El requerimiento de riego mensual en los dos últimos meses resulta un número negativo, lo cual indica que en este periodo el requerimiento de agua por parte del cultivo queda cubierto teóricamente en su totalidad por la precipitación, lo que en consecuencia no se necesita riego complementario. El método base que se seleccionó para el cálculo del requerimiento de riego en el caso de la evapotranspiración de referencia fue el de Penman-Monteith, en el coeficiente de cultivo (Kc) se utilizó el método de USDA y para el caso de la precipitación efectiva se efectuó mediante el método de la USDA. Programa o calendario de riego para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato En la Tabla 8. Se presentan los datos generales correspondientes al programa de riego analítico para el maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato.
Tabla 8. Datos generales de Diseño.
Requerimiento de riego Fecha de siembra Fin del ciclo del cultivo Ciclo vegetativo Profundidad del suelo considerada Lámina auxiliar
7.263 20 de Abril 23 de Agosto 125 60 5.76
cm
Días cm cm
En el caso de los parámetros correspondientes al suelo, estos se estimaron en función del tipo de suelo predominante en la región, estos se muestran en la tabla 9. Tabla 9. Datos edafológicos.
Profundidad (cm) 00-30 30-60
DATOS DE SUELO CC (%) PMP (%) Da (g/cm3) 32 32
16 16
1.2 1.2 Total
Lámina (cm) 5.76 5.76 11.52
En la Tabla 10. Se puede observar el programa de riego porpiamente, que se determinó en la región de Guanajuato, Gto, para el cultivo de maíz de grano de lo que se puede dar las siguientes observaciones: Para el cultivo de maíz en esta zona y según el calendario de riego programado se necesitan 2 riegos, el primero en el inicio de la temporada de siembra y la segunda a los 34 días después de la siembra, debido a que la temporada de lluvia se presenta a partir del mes de junio y terminando después de la fecha de cosecha del cultivo, en estos últimos meses del cultivo el requerimiento de riego es nula, es decir, la cantidad de lluvia en estos meses cubren la demanda de agua para la planta y ya no será necesario aplicar riego. De igual forma, el almacenamiento final de agua en el suelo debería de ser una lámina mínima (casi cero), pero por este periodo de lluvia siempre se mantendrá con una HA a su máxima capacidad. Para comprender los cálculos hechos se recomienda consultar la siguiente bibliografía: Martinez, Elizondo, R. 1996. Relaciones Agua, Suelo, Planta, Atmosfera. Cuarta edición. Pág.244.
Tabla 10. Programación de riego.
Mes (------) Abril
Req. Consumido Consumo Período Ciclo Consumo Signo Consumo Riego Intervalo Lám. de Almacen. Diario en el Acum. mensual Vegetat. acum./riego compar permisible No. de riego reposición final de riego Período Total (cm) (cm) (días) (días) (días) (cm) (------) (cm) (cm) (------) (días) (cm) (cm) 0.000 0.000 0 0 0 0.000 0.00 0.000 1 0 11.520 11.520
Lám. almac.
Abril
11.520
0.196
10
10
1.958
1.958
<
5.76
1.958
---
---
Mayo
9.562
0.159
24
34
3.811
5.769
>
5.76
5.769
2
34
Mayo
11.520
0.159
7
41
1.112
1.112
<
5.76
6.881
---
---
---
10.408
Junio
10.408
0.013
30
71
0.382
1.493
<
5.76
7.263
---
---
---
8.915
Julio
8.915
0.000
31
102
0.000
1.493
<
5.76
7.263
---
---
---
8,915
11.520
0.000
23
125
0.000
1.493
<
5.76
7.263
---
---
---
8.915
Agosto
--5.769
9.562 11.520
Con el fin de poder comparar los resultados, se llevó a cabo la programación del riego con el software Cropwat y su complemento Climwat. Programa o calendario de riego Cropwat para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato Para el cálculo del calendario de riego para el maíz, utilizando el programa CROPWAT, se descargó la aplicación CLIMWAT 2.0, de donde se extrajo la información climatológica de la estación meteorológica de Guanajuato, Guanajuato. El funcionamiento del programa es sumamente fácil e intuitivo, para empezar los cálculos en el programa se selecciona en el panel izquierdo la opción clima/ETo y se importan los datos obtenidos de CLIMWAT, automáticamente el programa calcula ETo por el método de Penman Monteith. En la figura 14, se puede observar, los datos de entrada y en columna amarillo los resultados obtenidos de evapotranspiración basada únicamente sobre datos climatológicos. Fig. 14. Datos en Cropwat.
Posteriormente se obtuvieron otros parámetros necesarios para poder realizar el calendario de riego. En este caso para la precipitación se seleccionó la segunda opción: Rain. Posteriormente en el campo del cultivo (tercera opción del panel izquierdo). Después, en el campo de suelo de igual forma se agregaron los datos correspondientes en los espacios que pide (humedad aprovechable, tasa de infiltración) en sus unidades indicadas a la derecha. Es necesario ir guardando cada campo editado, de no ser así el programa remarcará el nombre de la pestaña en rojo y no se podrá efectuar ningún calculo.
Después de haber efectuado todos los pasos anteriores, se prosigue con la programación de riego en sí. Para ello clic en la opción programación de riego y automáticamente el software calcula lo necesario para una programación de riego, misma que se muestra en la figura 15. Fig. 14. Programación de riego mediante Cropwat.
CONCLUSIONES
Se determinó el calendario de riego analítico para el cultivo de maíz de grano en Guanajuato, Guanajuato, en el cual se aplicaran dos riegos, el primero al inicio de la siembra y el segundo a los 34 días después de la siembra. Durante el resto del ciclo del cultivo no se le aplicara riego debido a que los requerimientos hídricos del maíz son abastecidos por la precipitación (Temporada de lluvias) en la parcela. Se determinó el calendario de riego a partir del software “CROPWAT 8.0” el cual nos dio valores parecidos al método analítico, siendo el mismo número de riego pero en diferentes fechas, esto es, debido la suposición de muchas variables estimadas que intervienen dentro del software para calcular el calendario de riego, como son la eficiencia del riego, profundidad de las raíces, tasa de velocidad de infiltración, etc. Comparando las estimaciones Eto por los diferentes métodos se concluyó que el método de Penman- Monteith es el que más se adapta a la zona de
cultivo a comparación de otros métodos, ya que éste se mantuvo cerca de la media con referencia a los demás autores. Se determinaron los coeficientes del maíz con el método de la USDA para el cálculo del calendario de riego por el método analítico. Se calculó el requerimiento de riego para el cultivo de maíz establecido en la zona de interés, con ayuda de variables conocidas de la estación meteorológica del lugar, esto para realizar el calendario de riego.
LITERATURA CITADA Aguilera C., M Y R., Martínez E. 1996. Relaciones agua suelo planta atmosfera. Comité editorial del Departamento de Irrigación. Universidad Autónoma Chapingo. Israelsen Y Hansen, 1975. Principios Y Aplicaciones Del Riego. Enrique Palacios Vélez. 2002. ¿Por qué, Cuándo y Cómo Regar?. Colegio de Postgraduados. Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Riego. FAO. 1997. Pallares Ochoa, Jorge Fernando. 1974. Medidas de la Evapotranspiración, su Relación con Varíales Agroclimatológicas y Efecto de Diferentes Condiciones de Humedad del Suelo. Torres Ruiz, Edmundo. 2006. Agrometeorológica.
