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INTA E.E.A Manfredi Manfredi, Córdoba (AR) Noviembre 2010

Prólogo Reafirmando los conceptos vertidos en nuestra 1ª Reunión de Riego realizada en Manfredi, Córdoba, Argentina en el año 2008, donde sosteníamos la necesidad de desarrollar herramientas que permitan, al sector agroalimentario argentino, aumentar la producción, lograr un mayor desarrollo social generando más empleo con un manejo sustentable de los recursos naturales. Teniendo el área productiva del país más del 75% en condiciones áridas y semiáridas, resulta, a veces, muy difícil sostener la producción en el tiempo y es un desafío aumentarla y diversificarla. El INTA como institución de Investigación y Tecnológica que trabaja para el sector agro-productivo, viene aportando soluciones en sus distintas áreas investigación, experimentación, extensión y desarrollo, para que junto a los demás organismos públicos y privados y los productores alcancen los resultados esperados. El “uso del agua para riego” es una temática importante debido a la competencia por los distintos usos. El INTA en su Plan estratégico Institucional (PEI) y en el Plan de Mediano Plazo (PMP) 2009-2011 define el “uso del agua” como uno de los desafíos institucionales. A través, de los Proyectos enmarcados en las Áreas Estratégicas de Recursos Naturales y Gestión Ambiental. La institución viene desarrollando tecnologías que permiten conocer la demanda de agua de los cultivo para planificar los métodos y estrategias de riego con el objetivo de lograr mayor eficiencia del uso de agua por los cultivos, al menor costo posible. A la 2ª Reunión Internacionales de Riego acudirán especialistas nacionales y extranjeros - España, Brasil, Chile, Uruguay y Estados Unidos, entre otros - que brindarán sus conocimientos en riego focalizando un aspecto en particular, la planificación del momento y la cantidad de agua a aplicar en los principales cultivos extensivos e intensivos, programación de riego con sistemas gravitacionales, entre otras temáticas de interés. También se expondrán modelos organizativos de los productores regantes para administración del recurso hídrico y asesoramiento. El encuentro contará con disertaciones y presentación de trabajos de investigadores y técnicos nacionales e internacionales. Los interesados podrán visitar una exposición comercial de equipos de riego e instrumental ofrecidos en el mercado nacional. La 2º Reunión fue organizada por INTA el Proyecto “Desarrollo de tecnologías de optimización del riego” y la Plataforma Tecnológica de Riego del PROCISUR, con el colaboración del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación de la provincia de Córdoba, la Red Iberoamericana de Riego, la Subsecretaría de Recursos Hídricos y el Consorcio de Regantes de Agua Subterránea ZONA I de la Provincia de Córdoba. Muchos todavía son los desafíos que tenemos por delante y los problemas que debemos enfrentar para que la utilización del “Recurso hídrico” en la producción alcance los niveles máximos de eficiencia. Lo que hoy aportamos es conocimiento y capacitación para que junto a otras organizaciones y los usuarios del “Recurso hídrico”, logremos las metas buscadas. Manfredi, Noviembre 2010

“para un uso más eficiente del agua de riego”

Organizan

Colaboran

Consorcio de Usuarios de Aguas Subterráneas Zona 1 Red Ibero Americana de Riego

Minist. de Agric., Gan. y Alimentos Subsecretaría de Recursos Hídricos

Auspician

Total Gas

Índice CONFERENCIAS

1

ASESORAMIENTO A REGANTES EN CHILE. Alfonso Osorio U., Gabriel Sellés van Sch, y Raúl Ferreyra.

3

LOS SERVICIO DE ASESORAMIENTO EN LA GESTIÓN Y USO DEL AGUA DE RIEGO. Martínez A., Ortega J. F., de Juan J.A.; Medina D., y Tarjuelo J.M.

7

SISTEMA IRRIGER DE GERENCIAMENTO DE IRRIGAÇÃO. Everardo C. Mantovani y Hiran M. Moreira

29

ASSESSORAMENTO DE IRRIGANTES NO BRASIL. Henoque R. da Silva y Waldir A. Marouelli

39

SISTEMA DE ASESORAMIENTO A REGANTES EN URUGUAY. Claudio García, Sebastián Casanova

47

SERVICIO DE PROGRAMACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA DE RIEGO (SEPOR). S. Ortega-Farias, H. Jeria, M. Carrasco, R. Morales, S. Juliet, A. Acevedo.

59

MANEJO DEL RIEGO Y ASESORAMIENTO AL REGANTE. Reimar Carlesso

73

CIMIS. Kent Frame and BekeleTemesgen

89

AquaSpy MANEJO ESTRATÉGICO DEL RIEGO UTILIZANDO SONDAS DE CAPACITANCIA. David Sloane

100

BAHIRES UN SOFTWARE MULTIPROPOSITO DE RIEGO. Daniel Prieto

111

TRABAJOS COMPLETOS

135

MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RIEGO POR SUPERFICIE COMO UNA ALTERNATIVA SUPERADORA PARA EL MANEJO DEL RIEGO EN FINCA. Schilardi C., Morábito J. A. y Vallone R.C.

137

PROGRAMACION DEL RIEGO EN VID PARA VARIEDADES DE MESA Y PASA CON RIEGO PRESURIZADO. LIOTTA Mario y Anibal SARASUA

149

RESÚMENES EXTENDIDOS

165

RIEGO POR SURCOS EN CULTIVOS INTENSIVOS UTILIZANDO AGUA DE DRENAJE. Sánchez R.M., L. G. Dunel Guerra

168

EVALUACION DE LAS APLICACIONES DE AGUA DE RIEGO POR GRAVEDAD EN EL SUR DE BUENOS AIRES. Ramón Mauricio Sánchez

172

ASSESSMENT OF THE PERFOMANCE OF BORDER–FURROW STRIP AND FURROW IRRIGATION. Ramón Mauricio Sánchez

175

CONTROL AUTOMATICO PARA LA APLICACIÓN DE DIFERENTES TRATAMIENTOS DE RIEGO EN UN OLIVAR (Olea europaea L.) cv ARBEQUINA. Facundo Vita Serman1, Alfredo Olguín Pringles1, Flavio Capraro2, Carlos Schugurensky2.

184

CONFERENCIAS

2ª Reunión Internacional de Riego – 1

2ª Reunión Internacional de Riego – 2

ASESORAMIENTO A REGANTES EN CHILE

Alfonso Osorio U.1, Gabriel Sellés van Sch, y Raúl Ferreyra.

Introducción En los últimos 30 años Chile ha tenido un crecimiento importante en su agricultura bajo riego, lo cual ha sido producto del establecimiento de una política de exportaciones hortofrutícolas, generándose nuevos emprendimientos productivos e incorporando tecnologías de riego de mayor eficiencia. En la actualidad, se riegan en forma permanente aproximadamente 1.100.000 ha (Censo Agropecuario 2007). De este total, 304 mil ha se riegan mediante sistemas mecánicos, fundamentalmente goteo (70%), y el resto en forma gravitacional. Este desarrollo agrícola y de riego en el país, ha sido posible debido a la participación e interés del sector privado, con un fuerte apoyo del sector estatal, a través de programas especiales, de investigación, de validación y transferencia de tecnología, y en inversiones cofinanciadas de obras mayores, medianas y menores de riego. En el ámbito de asesoramiento de regantes, Chile no cuenta con un sistema nacional que desarrolle y coordine acciones de este tipo; en el tiempo se han ejecutado múltiples programas y proyectos cuya finalidad ha sido prestar apoyo a los regantes en las diferentes etapas que involucra el mejoramiento de sus sistemas de riego y el manejo del recurso hídrico a nivel predial. Chile tuvo un Servicio de Extensión de carácter público, que se inició en 1897 y que durante gran parte del siglo XX fue un Departamento del Ministerio de Agricultura. Como parte de ese servicio operó el Plan Coordinado de Extensión, Salud Pública y Educación en Aconcagua. Actualmente existe un Servicio de Asistencia Técnica, que apoya a la agricultura familiar campesina, que representa el 22,60% de la tierra regada, a cargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP), que depende del Ministerio de Agricultura. Tomando en cuenta tales condicionantes, el objetivo de este trabajo es presentar diferentes modelos o metodología de asesoramiento de regantes utilizados en el país, que han permitido el desarrollo del riego y de la agricultura nacional. Metodologías o modelos de asesoramiento existentes En la actualidad coexisten dos modelos o metodologías de asesoramiento de regantes en el país, los cuales pueden identificarse de la siguiente forma: Sector privado:

1

Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Chile, Casilla Postal 36-B, La Serena. [email protected].

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 Asesores privados dedicados total o parcialmente a prestar asesoría en el manejo del riego.  Consultores de riego especializados en la elaboración de proyectos autofinanciados o para optar a subsidio de la Ley de Riego N° 18.450.  Equipos técnicos de las Organizaciones de regantes, que cumplen funciones de apoyo en la administración de los sistemas. Sector público:  Programas especiales de asesoramiento de agricultores pequeños a través de los Municipios, donde el riego es sólo un aspecto considerado.  Programa especiales del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP), que otorga asesoría y créditos a los pequeños agricultores.  Programa de subsidios para financiar a Consultores para la formulación de proyectos de riego (CORFO).  Programas de validación y transferencia de tecnología en riego, financiados por entidades estatales como: Comisión Nacional de Riego (CNR); Corporación de Fomento de la Producción (CORFO), Gobiernos Regionales (FNDR), entre otros. 

Servicios Regionales de Programación de Riego (SEPOR).

 Programa de apoyo en la constitución de Comunidades de Agua, a través de fondos de la Comisión Nacional de Riego (CNR).  Programas de extensión y transferencia de tecnología implementados por el Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), asociados a Grupos de Transferencia de Tecnología (GTT).  Programas de transferencia tecnológica implementados por Universidades, con financiamiento compartido.  Programas de apoyo en la construcción de obras menores y mayores de riego, a través del Ministerio de Obras Públicas (MOP).  Programas de apoyo para el fortalecimiento de organizaciones de usuarios (DOHMOP).  Red Agroclimática Nacional cofinanciada por el sector público y el sector privado (Ministerio de Agricultura-Fundación de Desarrollo Frutícola). Principales resultados e impactos: A pesar de la no existencia de un sistema nacional de asesoramiento, la implementación de los diferentes programas señalados ha traído como consecuencia impactos y resultados importantes en la agricultura nacional, atribuibles a la gestión de asesoramiento y transferencia de tecnología de riego, pudiendo destacarse lo siguiente:

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 Si bien es cierto, la cobertura de los programas es baja, es indiscutible el impacto generado en ciertas estratos de agricultores, quienes al disponer de información técnica de riego y disponer de instrumentos del Estado, incorporan tecnología en sus propiedades.  En todas las tipologías de agricultores o regantes se han realizado inversiones significativas en riego, pero especialmente en la tipología de grandes agricultores (con superficies mayores de 60 hectáreas de riego básico).  En todas las tipologías, en términos relativos, ha existido una importante sustitución de métodos de riego tradicionales a métodos tecnificados, concentrándose en mayor medida dicho incremento en propiedades mayores de 60 hectáreas de riego básico. En el período 1997-2007 los sistemas de riego tradicional se dejaron de utilizar en 191 mil hectáreas y los riegos tecnificados se incorporaron en 212 mil hectáreas, para llegar a un total de 304 mil ha de riego mecánico.  La Ley de Riego N° 18.450 se ha constituido en un instrumento muy eficaz en el mejoramiento del riego en Chile; beneficiando a cerca de 25 agricultores en la década 1997-2007.  La incorporación de nuevas tecnologías de riego ha posibilitado la incorporación al cultivo de nuevas superficies, imposibles de regar con métodos tradicionales.

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2ª Reunión Internacional de Riego – 6

LOS SERVICIO DE ASESORAMIENTO EN LA GESTIÓN Y USO DEL AGUA DE RIEGO

Martínez A.,Ortega J. F., de Juan J.A.; Medina D., y Tarjuelo J.M.1

Introducción El regadío es el principal consumidor de agua en el mundo. En algunas regiones, el regadío supone más del 80 % de los usos totales de agua, jugando un papel fundamental para garantizar la producción de alimentos. En estas condiciones, y sobre todo en las regiones con escasez de agua, situación que desafortunadamente es cada vez más frecuente y extendida, la sostenibilidad del regadío obliga a encontrar soluciones tecnológicas en el diseño, manejo y gestión de los sistemas de riego que permitan maximizar la productividad por unidad de volumen de agua consumida. La competencia creciente por el agua, consecuencia de un aumento de la demanda para distintos usos, conduce a un incremento de su coste y a una creciente limitación de su disponibilidad para uso en la agricultura. Si a todo esto se le añade que las orientaciones de las políticas agrarias apuntan a que el regante haga frente a los costes asociados al uso del agua y a la reducción del impacto ambiental con su uso, se pone de manifiesto la necesidad de ayudarles a realizar un uso eficiente del agua para ser competitivos en un mercado cada vez más globalizado. Ante esta situación, muchas Administraciones Públicas han propuesto una batería de medidas para maximizar el potencial social, económico y ecológico de los recursos hídricos disponibles, asegurar y potenciar el complejo agroalimentario y, en un contexto de equilibrio del balance hídrico, mejorar y modernizar los regadíos existentes e incluso incrementar la superficie de los mismos allí donde sea posible. En este marco, y en colaboración con Universidades y empresas públicas o privadas, los gobiernos de muchas regiones, donde el regadío juega un papel fundamental en su economía, han diseñado, y están desarrollando, los Servicios de Asesoramiento al Regante (SAR) como el que tenemos en Castilla-la Mancha denominado SIAR (Servicio Integral de Asesoramiento al Regante) (http://crea.uclm.es/siar/). La iniciativa pretende ser el hilo conductor para la transferencia de tecnología a la agricultura, permitiendo a los agricultores ir conociendo y aplicando los avances tecnológicos ligados a la agronomía e ingeniería del riego en su sistema productivo. Objetivos del SAR 1

Centro Regional de Estudios del Agua (CREA). Universidad de Castilla-La Mancha. Ctra. De las Peñas, km 3,200. 02071, ALBACETE. [email protected]

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La finalidad primordial de SAR es convertirse en una herramienta capaz de atender las demandas de los agricultores en todos los temas relacionados con el manejo del agua y sistemas de riego, contribuyendo así a una utilización más eficiente de la misma. Esto llevará asociados beneficios de índole económico (reducción de los costes de producción) y medioambientales (disminución del consumo energético, conservación de los recursos hídricos y reducción del impacto ambiental en las aguas y suelos). Para ello se plantean distintos objetivos básicos, entre los que se pueden destacar los siguientes:  Responder a las demandas tecnológicas de los regantes ante la consolidación y mejora de los regadíos.  Asesorar a los regantes sobre el manejo del riego en función de la tecnología existente, del sistema utilizado, del estado del cultivo y de los suelos.  Crear y difundir una base de datos de necesidades de agua de los principales cultivos a nivel local y suministrar a los agricultores las bases para una programación óptima del riego.  Mejorar el medio ambiente ligado a los regadíos y asegurar su adaptación a la normativa vigente.  Apoyar la mejora en la gestión técnico-económica de las Asociaciones de Regantes para favorecer el uso eficiente de los recursos agrarios, y principalmente del agua y la energía.  Realizar actividades de formación continua a los regantes mediante cursos, visitas y jornadas técnicas. Estos objetivos debenalcanzarse actuando de modo integrado con el agricultor, haciéndole partícipe de las soluciones ofrecidas, suministrándole una información que le sea útil, y contribuyendo, en la medida de lo posible, a complementar su formación en aquellos temas que le sean necesarios, de modo que el agricultor disponga de las suficientes herramientas para tomar las decisión que le corresponde como empresario responsable de la gestión de su explotación. Cabe destacar que este tipo de iniciativas contribuyen a preservar y mejorar el valor patrimonial de los recursos naturales, entre otros de los recursos hídricos, al: o Poner en marcha herramientas de gestión, de información, de educación y de sensibilización adecuadas para realizar un uso racional del agua en el regadío y atender la demanda creciente, tratando de no producir un freno en las actividades económicas, pero contemplando el regadío como una actividad sostenible. o Fomentar el intercambio de información y experiencias de buenas prácticas agrícolas que permitan disminuir, entre otros, la posible contaminación difusa de los regadíos por fertilizantes y otros agroquímicos, contribuyendo a la integración de políticas sectoriales. o Contribuir a reducir la sobreexplotación de los recursos hídricos disponibles, tanto por escasez de recursos como por exceso de demanda. o Favorecer el acercamiento de todos los implicados en la gestión patrimonial y medioambiental del agua como son las Administraciones Públicas, Universidades, usuarios, etc. Proceso de implantación de un SAR 2ª Reunión Internacional de Riego – 8

En su inicio de actividades, el SAR se puede sustentar en cuatro pilares fundamentales: a)

La programación de los riegos (PR).

b) La optimización del diseño y manejo de los sistemas de distribución y de aplicación del agua en la parcela. c)

La divulgación de la información.

d)

La formación de técnicos y regantes.

Una vez consolidados, el SAR puede ampliar su campo de tareas al conjunto de técnicas que intervienen en el proceso productivo agrícola:  Asesoramiento sobre el uso eficiente de la energía, incluyendo auditorías energéticas que pongan de manifiesto los posibles problemas, así como las soluciones que sean económicamente viables.  Asesoramiento sobre la fertilización de los cultivos, así como la elaboración y la divulgación de programas de abonado.  Planificación de cultivos en explotaciones agrícolas con limitaciones en la disponibilidad de agua y otros medio de producción, mediante la utilización de modelos de ayuda a la toma de decisiones que buscan el manejo del riego y el abonado, que conduce al óptimo económico en una agricultura sostenible. 

Asesoramiento sobre el manejo de suelos y aguas salinas.

 Seguimiento y control de la fertilidad de los suelos y de la calidad de las aguas de riego. 

Divulgación de técnicas culturales ecocompatibles.



Otras

Necesidades del SAR La implantación del SAR exige, además de contar con los medios humanosnecesarios (equipo científico y técnico multidisciplinar que abarque desde los campos de la agronomía y la ingeniería agraria, hasta la hidrogeología, la electrónica o la informática), el disponer de los correspondientes equipos y metodologías de trabajo, así como conocer en profundidad el entorno agronómico en que va a desarrollar sus actividades. Para ello es necesario conocer:  El clima local y las condiciones climáticas de la campaña agrícola. Las estaciones meteorológicas automáticas, constituyen un pilar importante en las estrategias de asesoramiento para poder optimizan el uso del agua. El SAR ha de disponer de una amplia red de información agroclimática de calidad que abarque la mayor parte de la superficie donde realizar el asesoramiento. Una serie histórica de datos es también aconsejable para poder establecer calendarios medios y realizar previsiones de PR.  La naturaleza de los suelos de la zona, de las explotaciones piloto y de las parcelas de los agricultores colaboradores. 2ª Reunión Internacional de Riego – 9



El origen, la disponibilidad y la calidad del agua de riego.

 Los sistemas de producción utilizados en la zona de actuación, con sus sistemas de cultivo e itinerarios técnicos.  Los sistemas de riego utilizados: materiales, características, condiciones de funcionamiento, etc., así como los programas de mantenimiento y conservación de las infraestructuras de riego.  Las necesidades de los agricultores y los problemas en el manejo del riego: estado de las instalaciones de riego, criterios de programación de riegos utilizados, relaciones con la Comunidad de Regante, nivel de formación técnica de los regante, etc. Con toda esta información, se puede realizar un diagnóstico general de la zona de actuación, necesario para elaborar el plan inicial de funcionamiento: elección de las instalaciones de riego a evaluar, metodología a seguir, forma de realizar la PR, informes a elaborar y los resultados a difundir. Para el SAR, son fundamentales las parcelas piloto, en las que se toman las decisiones de riego, junto con las demás prácticas de cultivo, de forma consensuada con el agricultor. Son explotaciones agrícolas de referencia para la zona, utilizándose para establecer las recomendaciones de riego a nivel general. Son pues parcelas demostración, que han de servir para ganar la confianza del resto de agricultores en la utilización del SAR. Otra figura importante es la de los agricultores colaboradores, donde, sin influir en las decisiones del agricultor, se puede tener información de la PR que sigue en cada parcela y los criterios del manejo del agua de riego, para así poder comparar con las parcelas piloto. Tareas del SAR Una de las primeras tareas del SAR es seleccionar los agricultores colaboradores de entre los más innovadores de la zona, para que sirvan de demostración de la utilidad del servicio al resto. Dentro de sus explotaciones se seleccionarán las parcelas piloto, sobre las que se realizará el seguimiento de los cultivos que servirá de base para la estimación del consumo de agua y las recomendaciones de la programación de riegos. En la figura 1 se representa un posible organigrama del conjunto de tareas a realizar por el SAR.

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EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO

ESTACIONES

(Necesidades)

AGROMETEOROLÓGICAS

Visitas

Seguimiento de campo

campo

Evaluación RECOMENDACIONES PERSONALIZADAS

sistemas riego

Datos edáficos

Contacto con agricultor

RECOMENDACIONES GENERALES

Difusión semanal

Programación riego (Balance hídrico FAO)

PÁGINA WEB CONSEJERIA

BOLETINES PERSONALES

AGRICULTURA

CCRR, etc.

(lluvia, manejo etc)

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Figura 1. Ejemplo de organigrama de tareas del SAR

La evaluación de las instalaciones de riego es otra tarea fundamental del SAR. Sirve, por una parte, para iniciar la relación con los agricultores, implicándoles directamente en la realización de las pruebas para que conozcan el funcionamiento de sus instalaciones, y por otra, suministran la información necesaria para poder aplicar la programación de riegos. Los resultados deberán poner de manifiesto las posibles deficiencias de diseño, funcionamiento y manejo de sus instalaciones, para tratar posteriormente de buscarles las soluciones más adecuadas según los condicionantes existentes. Para la evaluación de los sistemas de riego en parcela se debe seguir la metodología descrita en las principales normas y recomendaciones, en función del sistema de riego que se trate (Merriam y Keller, 1978; Montero, 1999; Ortega et al. 2002; Tarjuelo, 2005). Las evaluaciones de riego, además de permitir conocer la uniformidad de riego y ser útiles para estimar la eficiencia de aplicación del agua, hacen posible identificar posibles problemas o deficiencias de las instalaciones de riego, que deberán ser subsanadas para mejorar la eficiencia en el uso del agua. También, la evaluación del sistema de riego permite conocer la cantidad de agua aplicada por el sistema en las condiciones normales de trabajo. Este dato, una vez determinadas las necesidades brutas de riego, puede utilizarse para calcular el tiempo que debe estar funcionando la instalación para satisfacer las necesidades de los cultivos. Una actividad fundamental dentro del SAR es la difusión de la información, así como de los resultados y conclusiones que se van obteniendo. Son múltiples los medios de difusión 2ª Reunión Internacional de Riego – 11

de la información que pueden utilizarse (Ortega, 1997; Gómez et al. 2000;Tarjuelo et al. 2001; Ortega et al. 2005), entre los que pueden destacarse: a) Los que transmiten la información de forma continua, o casi continua: Internet (http://crea.uclm.es/siar/, http://www.jccm.es), fax, boletines, medios de comunicación (prensa, radio, TV, etc.). (fig. 2) b) Los de información periódica: Hojas divulgativas, charlas, seminarios, cursos, etc. Muy útiles tanto para la presentación y difusión del SAR, acercando el servicio a los usuarios, como para complementar la formación de los técnicos de las Comunidades de Regantes y de los propios agricultores.

Figura 2. Ejemplo de página Web del SIAR

La formación de los regantes es una de las principales tareas a desarrollar por el SAR, con el fin de conseguir que todos los usuarios adquieran un nivel de conocimientos adecuado, que les permita analizar situaciones y tomar decisiones en todo lo referente a la PR y al manejo, mantenimiento y evaluación de las propias instalaciones de riego. Limitaciones del SAR A pesar de los importantes esfuerzos que se están realizando en muchas zonas para implantar los SAR, existen distintas limitaciones para su desarrollo presente y futuro que es preciso conocer. Estas limitaciones, que, incluso, pueden amenazar su existencia, son de naturaleza muy diversa: política, económica y técnica. Algunas de ellas nacen con el mismo arranque del servicio y otras surgen en su propio desarrollo, pudiendo frenar su eficacia. De entre ellas, cabe destacar: 2ª Reunión Internacional de Riego – 12

Estructurales:  Red de estaciones agroclimáticas representativas de las zonas de asesoramiento. Variabilidad espacial de los parámetros climáticos y, especialmente, de la lluvia.  Tipo de sistema de distribución de agua y tarifación de la misma.  Sistema de riego en parcela.  Posibilidades de difusión de la información. Implicación de organismos oficiales (Acceso a INTERNET).  Estructura y dependencia orgánica del servicio. Sociológicas:  Cultura y tradición de riego.  Grado de formación del agricultor.  Edad de los agricultores.  Existencia de técnicos en las CCRR.  Niveles de confianza y mantenimiento de los mismos. Técnicos:  Seguimiento preciso de los cultivos.  Formación y capacitación del personal de campo.  Mantenimiento de la red de estaciones (cobertura vegetal, calibración de sensores, etc.).  Integración real y justificada, en base a datos económicos y fitotécnicos, de las diferentes estrategias de riego (Riego deficitario y láminas de máximo margen bruto). Inversión (presupuesto):  Altos requerimientos de inversión.  Experimentación propia y local.  Necesidad de personal.  Efecto demostración entre agricultores.  Difusión (cursos, jornadas, charlas, etc.).  Posible solución: vinculación y estrecha colaboración con centros de investigación y Universidades. Posibles mejoras a introducir en el SAR A parte de superar las posibles limitaciones, el SAR ha de mejorar sus prestaciones en la programación y manejo del riego, en la modernización y consolidación de los sistemas de riego, en la gestión de las infraestructuras colectivas, en la gestión ambiental, etc. Para ello, el SAR ha de:

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 Profundizar en las metodologías relativas a la estimación de las necesidades hídricas de los cultivos y la programación de riegos, dotándose de los recursos necesarios.  Parametrizar las propiedades hidráulicas del suelo para poder aplicar con mayor precisión los modelos de riego, de cultivo, y, en general, de ayuda a la toma de decisiones.  Extender y adaptar los modelos de simulación de riego existentes, principalmente para poder operar en tiempo real.  Potenciar los sistemas de información, incluyendo los SIG, para gestionar las Comunidades y otras asociaciones de regantes.  Desarrollar nuevos sistemas de apoyo a la toma de decisiones para gestión y el manejo del agua y la energía en todas las variantes tecnológicas (gravedad, aspersión, goteo, etc.).  Integrar los componentes económicos y ambientales en los sistemas de apoyo a la decisión.  Fomentar la implicación de los regantes en la gestión ambiental: control de la contaminación de las aguas por nitratos y productos fitosanitarios, control de la salinidad, uso de aguas residuales tratadas, etc.  Potenciar la utilización del riego deficitario controlado, especialmente para los cultivos leñosos.  Allí, donde la propiedad de la tierra está muy repartida, trabajar para la creación de agrupaciones de regantes con sistema de riego y manejo común, que permitan disminuir los costes de producción.  Contribuir a la creación y extensión de la “cultura” del agua entre los regantes, aumentando su nivel de sensibilización de la importancia del uso racional del agua, y haciendo del regadío una actividad sostenible. El SIAR de Castilla-La Manca La superficie regada en Castilla-La Mancha, extensa región semi-árida del Sureste de España, es superior a 450.000 ha distribuidas en toda la región (Fig. 3), representando el 11,5% de su superficie agrícola, aunque aporta más del 40% de la producción final agrícola de la región (JCCM, 2008). En estos regadíos, al igual que en la mayoría de los existentes en territorios semi-áridos a nivel mundial, es cada vez más frecuente disponer de cantidades limitadas de agua: el 60% de los regadíos de Castilla-La Mancha se encuentran infradotados y el 65% emplean recursos hídricos subterráneos (PNR, 2002). Esta situación, donde dos grandes acuíferos se encuentran declarados sobreexplotados (Acuíferos 23 y 24), obliga a hacer un buen uso del agua, programando adecuadamente los riegos y recurriendo a sistemas de riego con alta eficiencia de aplicación, adecuadamente diseñados y manejados, y tender a cultivos poco consumidores de agua, de alto valor añadido y elevada productividad por volumen de agua consumido.

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Figura 3. Distribución de los regadíos de Castilla-La Mancha.

En estas condiciones, se justifica la necesidad de desarrollar servicios de apoyo y asesoramiento a la toma de decisiones de los agricultores (Ortega et al. 2005). En junio de 1999, ante la enorme importancia de plantear estrategias orientadas hacia la sostenibilidad de la agricultura, la entonces Consejería de Agricultura y Medio Ambiente de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha, en colaboración con el Centro Regional de Estudios del Agua (CREA) de la Universidad de Castilla-La Mancha, puso en marcha el Servicio Integral de Asesoramiento al Regante (SIAR) en la Región. Partiendo del carácter multifuncional de la agricultura, integrada en el medio en que se desarrolla (económico, social, ambiental, paisajístico, etc.), el SIAR actúa coordinadamente con el agricultor, haciéndole partícipe de las soluciones ofrecidas y suministrándole una información útil. El SIAR se desarrolla desde el Centro Regional de Estudios del Agua (CREA) de la Universidad de Castilla-La Mancha en Albacete, bajo la dirección de la Consejería de Agricultura (Dirección General de Producción Agropecuaria), quien se encarga de marcar las directrices generales, favorecer el contacto con los agricultores y suministrar los datos climáticos de base procedentes de las 44 estaciones agrometeorológicas actualmente en servicio por toda la Región (Fig. 4). Se trata de estaciones automatizadas, cuya información se almacena en un sistema de adquisición de datos y se descarga, por medio de telefonía móvil, en un ordenador central. El equipamiento disponible permite registros de: temperatura, humedad relativa, radiación solar global, velocidad y dirección de viento y precipitación. Son diversos los medios de difusión empleados por el SIAR, de los que adquiere especial relevancia Internet, capaz de implicar a un número elevado de agricultores de cualquier zona de la Región. En un principio, la Página Web del SIAR (http://crea.uclm.es/siar/, http://www.jccm.es) se ha ido convirtiendo en un portal Web que ofrece servicios “on line”, entre los que cabe destacar las aplicaciones de “Consulta diaria de los principales datos 2ª Reunión Internacional de Riego – 15

meteorológicos”, “Cálculo de necesidades hídricas”, “Balance de fertilización mineral (NP-K)” o modelos de ayuda a la toma de decisiones como MOPECO (Modelo de OPtimización ECOnomica del regadío), modelo que permite seleccionar la alternativa de cultivo que consigue maximizar el margen bruto de la explotación en condiciones de limitada disponibilidad de agua, así como los riesgos asociados a la variabilidad climática, de precios de los productos etc. En multitud de cultivos se demuestra que el volumen de agua necesario para la máxima producción no lleva asociada la máxima rentabilidad económica (Ortega et al. 2004a; López et al. 2010).

ENTRESIERRA

Figura 4. Red de estacionas agrometeorológicas empleadas en el SIAR.

Cálculo de las necesidades hídricas a través de la aplicación “on line” La metodología seguida para la estimación de las necesidades de riego se basa en las recomendaciones de la FAO (Doorenboss y Pruitt, 1992; Allen et al. 1998). Para ello se siguen diferentes pasos, que se inician con la estimación de la evapotranspiración de referencia (ETo) y que concluyen, en el caso de las recomendaciones personalizadas, en el balance hídrico simplificado para estimar, en función del contenido de agua del suelo, el momento de riego y el volumen que es necesario aplicar. La ETo se calcula por el método de PenmanMonteith (Pereira y Allen, 1999), determinándose, en base a la evolución del kc la ETm para los diferentes cultivos asesorados en cada una de las zonas piloto de actuación. En algunos cultivos leñosos (viña, olivo, almendro, albaricoquero), las recomendaciones ofrecidas se corresponden con un planteamiento de riego deficitario controlado, que intente asegurar unos elevados niveles de calidad con unos consumos hídricos reducidos. La figura 5 muestra un ejemplo del cálculo de las necesidades hídricas del cultivo de melón en una explotación ubicada en el término municipal de Tomelloso. En el ejemplo, se contempla que el usuario debe indicar la provincia, municipio y, si lo desea, la localización geográfica (coordenadas UTM) donde se ubica su explotación. Posteriormente, procede a la selección de 2ª Reunión Internacional de Riego – 16

la estación meteorológica, que represente las condiciones climáticas de su parcela, del cultivo y periodo para el que precisa realizar los cálculos. La aplicación ofrece los valores de kc correspondientes al cultivo y periodo seleccionado, aportando una gráfica que permite al usuario adaptar estos valores a su situación particular. Una vez validados los valores de kc, la aplicación presenta las necesidades hídricas del cultivo. Otra posibilidad que se ofrece al regante es la realización de un balance hídrico simplificado, teniendo en cuenta la precipitación registrada por la estación o por el agricultor en la propia parcela. 8.2. Ejemplo de un balance de fertilización mineral (N-P-K) Las figuras 6 a 11 muestran un ejemplo del balance de fertilización mineral para el cultivo del melón, realizado con la aplicación “on line” que el SIAR ofrece a los agricultores a través de su Página Web. Se observa el cuestionario que el agricultor debe ir completando, donde se solicita información sobre el cultivo, suelo, abonado orgánico y entradas de agua a la explotación (precipitación, riego). En la figura 4 se muestra la información sobre la normativa aplicable en la Región en materia de fertilización, es decir, el Programa de actuación aplicable a las zonas vulnerables a la contaminación por nitratos de origen agrario y el código de Buenas Prácticas Agrarias.

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Figura 5. Ejemplo del cálculo de las necesidades netas de riego, a través de la aplicación “on line”, para el cultivo de melón (1ª quincena de junio) en la localidad de Tomelloso.

Finalmente, se recoge el resultado del balance de fertilización para cada elemento, indicando las extracciones del cultivo, la cantidad de elemento que aporta la mineralización del humus, el agua de riego y lluvia, el abonado orgánico y el cultivo precedente, así como las pérdidas del elemento por lixiviación, retrogradación o fijación de arcillas. Esta cuantificación de las necesidades de fertilización debe ir acompañada del conocimiento de los límites impuestos a la zona en cuestión, así como del resto de normas que afectan a la aplicación de fertilizantes en Castilla-La Mancha (DOCM, 2001).

2ª Reunión Internacional de Riego – 18

Figura 6.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Cuestionario: Normativa aplicable.

En esta ventana se debe indicar el sistema de cultivo (secano, regadío), el tipo de cultivo, especificando la duración del ciclo y el rendimiento previsto, así como, si procede, los restos de cultivo precedente.

Figura 7.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Cuestionario: Datos de cultivo.

2ª Reunión Internacional de Riego – 19

En este caso, es preciso completar el cuestionario referente a datos del suelo, indicando la textura, contenido de arcilla, nitrógeno mineral residual, profundidad de laboreo y nivel de materia orgánica. Si el usuario desconoce el porcentaje de materia orgánica se ofrece la posibilidad de indicar si éste es bajo, medio o alto.

Figura 8.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Cuestionario: Datos de suelo.

En esta ventana, el usuario debe indicar si ha realizado aplicación de abonado orgánico, especificando el momento, cantidad y tipo de estiércol (ovino, gallinaza, etc.).

Figura 9.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Cuestionario: Datos de abonado orgánico.

2ª Reunión Internacional de Riego – 20

Por último, se solicita información sobre la precipitación acontecida durante el periodo de cultivo, así como cantidad de agua aplicada mediante el riego. Con el objetivo de cuantificar el nitrógeno y potasio aportado a través del agua de riego, se ofrece la posibilidad de indicar el contenido de estos elementos en la misma.

Figura 10.Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Cuestionario: Datos de agua.

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Figura 11. Ejemplo de balance de fertilización mineral (N-P-K) para el cultivo de melón. Resultados del balance N-P-K.

Conclusiones sobre la utilización de Internet como medio de difusión del SIAR Un número elevado de usuarios puede consultar diariamente los principales datos meteorológicos de cualquiera de las 44 estaciones del SIAR, pudiendo incluso realizar medias por periodos o consultar datos históricos. Este aspecto supone una herramienta de ayuda, no solo para la estimación de las necesidades hídricas de los cultivos, sino también para la toma de decisiones relativas a fechas de plantación, selección de variedades, etc. 2ª Reunión Internacional de Riego – 22

El número de agricultores que acceden a la Página Web va aumentando progresivamente, debido a una creciente incorporación de las nuevas tecnologías en las explotaciones. Las herramientas “on line” disponibles permite aumentar el alcance del asesoramiento, llegando incluso a nivel internacional, permitiendo a cualquier agricultor realizar la programación del riego de sus cultivos de manera sencilla. En la situación actual de Castilla-La Mancha, donde existen 6 zonas declaradas vulnerables a la contaminación por nitratos de origen agrario, y donde las ayudas a la explotación están ligadas al cumplimiento de un código de Buenas Prácticas Agrarias (ecocondicionalidad), adquiere especial importancia la aplicación “on line” de Balance de Fertilización Mineral, que permite al usuario cuantificar de forma adecuada las necesidades de fertilización de su cultivo. Resultados destacables. Seguimiento del SIAR El seguimiento de las necesidades de riego por parte de los agricultores ha sido muy satisfactorio, especialmente en las zonas donde ya se había actuado en campañas anteriores. En la figura 12, se presenta una de las gráficas de evolución de las necesidades de riego y seguimiento de las mismas por uno de los agricultores colaboradores del servicio, las cuales se les facilitan semanalmente para su utilidad en la programación del riego. EXPLOTACIÓN CU-53. PARCELA CU-53-03. CEBOLLA. NECESIDADES DE AGUA SEMANALES FRENTE A RIEGO APLICADO MÁS

EXPLOTACIÓN CU-53. PARCELA CU-53-03. CEBOLLA. NECESIDADES DE AGUA ACUMULADA FRENTE A RIEGO APLICADO MÁS

2

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (mm = l/m2 )

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (mm =l/m ). 700

80,0 70,0

600

60,0 500

l/m 2

40,0 30,0

400 300

20,0 200

10,0

100

-

5 /0 14

-

5 /0 21

-

5 /0 28

-

6 /0 04

-

6 /0 11

-

6 /0 18

-

6 /0 25

-

7 /0 02

-

7 /0 08

0

FECHA

PERIODOS SEMANALES Riego aportado

Precipitación efectiva

Necesidades de agua

27

5 /0 07

7 /0 01

97

-

6 /0 24

18 -6

4 /0 30

6 /0 17

25 -6

-

6 /0 10

46

4 /0 23

6 /0 03

11 -6

-

5 /0 27

21 -5

4 /0 16

5 /0 20

28 -5

-

5 /0 13

75

4 /0 09

5 /0 06

14 -5

-

4 /0 29

30 -4

4 /0 02

4 /0 22

16 -4

-

4 /0 15

23 -4

3 /0 26

4 /0 08

24

-

4 /0 01

94

3 /0 19

3 /0 25

26 -3

0,0

19 -3

l/m 2

50,0

Necesidades de agua (acumuladas)

Riego + precipitación efectiva (acumuladas)

Figura 12. Ejemplo de seguimiento de las necesidades de riego para la cebolla en Casas de Fernando Alonso.

En general, en todas las zonas de actuación donde los recursos están limitados y su coste de aplicación es elevado, el nivel de seguimiento es alto. No obstante, los agricultores recurren al SIAR para diferentes consultas relacionadas con el manejo de los cultivos o problemas puntuales en sus sistemas de riego (e.g. evaluación de sus instalaciones de riego). Desde la campaña 1999 se han realizado más de 500 evaluaciones de riego, principalmente en riego localizado y, en menor medida, riego por aspersión. Por otra parte, se ha trabajado directamente con más de 1000 agricultores, repartidos entre las zonas piloto de Castilla-La Mancha, además de colaborar con CCRR, SAT, Cooperativas, etc. En la figura 13 se muestran los resultados medios de Uniformidad de Emisión (UE) medios obtenidos en las evaluaciones de instalaciones de riego por goteo. No obstante, debe 2ª Reunión Internacional de Riego – 23

considerarse que existen diferencias importantes entre las distintas zonas regables de la Región, en función de los cultivos, tipo de instalación, etc. DISTRIBUCIÓN DE UE (%) EN EVALUACIONES DE RIEGO POR GOTEO. SEGUN CLASIFICACIÓN DEL IRYDA.

%

50 40 30 20 10 0 94

UE (% )

Figura 13. Distribución de la Uniformidad de Emisión en los regadíos de Castilla-La Mancha

La UE media es elevada, con más del 70% de las instalaciones con valores por encima de 86%. No obstante, existen explotaciones que necesitarían mejorar su uniformidad de riego para conseguir una mayor eficiencia en el uso del agua, que en muchas ocasiones se ve afectada por problemas de diseño de las instalaciones, fundamentalmente en cuanto a las diferencias de presión existentes en la subunidad de riego. Un problema importante en riego por goteo es la presión de trabajo y las diferencias de presión dentro de las subunidades de riego. La figura 14 muestra la distribución de la presión media de trabajo, destacando que el 45% de subunidades evaluadas presenta una presión media inferior a 10 metro de columna de agua (m.c.a.), siendo el valor medio de 6,5 m.c.a. y el mínimo de 0,25 m.c.a. En estas circunstancias de baja presión la mayoría de los emisores trabajan de un modo muy deficiente, solo un pequeño número de emisores autocompensantes son capaces de descargar un caudal adecuado, aunque la mayoría posee un rango de presiones de compensación superior. Alrededor del 35% de las instalaciones trabajan a una presión adecuada para la mayoría de los emisores (10-15 m.c.a.), siendo insignificante el número de instalaciones que registran presiones de trabajo consideradas, a priori, excesivas. Respecto a la variación de presión en la parcela, normalmente es consecuencia del inadecuado diseño de las instalaciones, sin embargo, que sea o no adecuada depende del tipo de emisor instalado, que suele ser correcto en la mayoría de los casos.

2ª Reunión Internacional de Riego – 24

DISTRIBUCIÓN DE PRESIÓN MEDIA (Pm) EN EVALUACIONES DE RIEGO POR GOTEO.

%

50 40 30 20 10 0 25 Pm (m.c.a.)

Figura 14. Distribución de la presión media en las instalaciones de riego por goteo realizadas.

Los resultados medios obtenidos en riego por aspersión se muestran en la figura 15a para cobertura total enterrada (Coeficiente de Uniformidad de Christiansen) (CU) y en la figura 15b para equipos pivotes (Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein) (CUh). En el caso de cobertura total enterrada, existe un 60% de las instalaciones que presenta un CU superior al 85%, frente al 35% de sistemas que registran valores de CU inferiores a 80%. En el caso de los equipos pivote, los intervalos de uniformidades más frecuentes son 8085% y 85-90%, aunque existe un porcentaje importante (29%) de las máquinas evaluadas que presentan valores de CUh bajos, que debería mejorarse. DISTRIBUCIÓN DEL CUh (% ) EN EVALUACIONES DE RIEGO POR PIVOT.

DISTRIBUCIÓN DEL CU (%) EN EVALUACIONES DE RIEGO POR ASPERSIÓN (COBERTURA TOTAL ENTERRADA). %

50

%

a

40

50

b

40 30

30

20

20

10

10

0

0 90

90

Figura 15. Resultados de riego por aspersión en cobertura total enterrada (a) y sistema pivote (b).

Conclusiones de la actividad del SIAR Se han observado importantes diferencias en la gestión del regadío entre las zonas piloto de la Región, en función de la cultura de riego, la disponibilidad de recursos y su coste. Así, en general, en las zonas con mayor escasez de recursos y/o donde estos resultaban a un mayor coste de aplicación, el seguimiento del SIAR por parte de los agricultores ha sido mucho más importante, demandando la colaboración del personal técnico del servicio. Como resultado de las evaluaciones de riego y del seguimiento de campo, se concluye que, en general, los sistemas de riego presentan una adecuada uniformidad de aplicación del agua. En algunas zonas es conveniente la mejora del manejo y la concienciación de los regantes para 2ª Reunión Internacional de Riego – 25

seguir criterios de programación del riego más técnicos. En este sentido es necesario continuar apostando por la información y formación de los agricultores. Es imprescindible una mayor integración de las CCRR y asociaciones en general (cooperativas, SAT, etc.) en el SIAR, corresponsabilizándose del mismo, junto a la Consejería de Agricultura y la Universidad de Castilla-La Mancha, para conseguir, lo antes posible y del modo más eficiente, los objetivos perseguidos. Es importante mantener la actividad del SIAR durante futuras campañas, aumentándose las zonas de actuación, para conseguir una implantación efectiva a nivel regional, que permita avanzar en la gestión y manejo sostenible de los recursos hídricos. Bibliografía Allen R. G., Pereira L.S., Raes D., andSmith M. 1998. Crop evapotranspiration.FAO Irrigation and Drainage Paper 56.FAO, Rome, Italy. Doorenbos J.,and Pruitt W.O. 1992. Guidelines for predicting crop water requirements. Irrig. Drain. Pap. 24 (4ª Ed.), FAO, Rome, Italy. DOCM (Diario Oficial de Castilla-La Mancha). 2001. Orden de 15 de junio de 2001 de la Consejería de Agricultura y Medio Ambiente: Programa de Actuación aplicable a las zonas vulnerables a la contaminación por nitratos de origen agrario en la Comunidad Autónoma de Castilla-La Mancha. DOCM 73, de 26 de junio. Toledo, SPAIN. Gómez J., Sánchez-Toribio M.I., León, A., y del Amor M.A. 2000. Internet, páginas de asesoramiento en riegos del PAR-CEBAS-CSIC. II Symposium Nacional sobre los regadíos españoles. Madrid, España. JCCM (Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha). 2008. Anuario estadístico de CastillaLa Mancha (http://www.jccm.es/economia/anuario/frames/). López-Mata, E., Tarjuelo, J.M., de Juan, J.A., Ballesteros, R., and Domínguez, A. 2010. Effect of irrigation uniformity on the profitability of crops.Agr. Water Manage. (AGWAT2724R1 under revision) Merrian J.L., Keller J. 1978. Farm irrigation system evaluation: a guide for management. UTAH State University. Logan, USA. Montero, J. 1999. Análisis de la distribución de agua en sistemas estacionarios de riego por aspersión. Desarrollo del modelo de simulación estacionario. Tesis Doctoral. E.T.S. Ingenieros Agrónomos de Albacete, Universidad de Castilla-La Mancha. Albacete, Spain. Ortega J.F., Tarjuelo J.M., and de Juan J.A. 2002. Evaluation of irrigation performance in localized irrigation systems of semiarid regions (Castilla-La Mancha, Spain). CIGR-Journal Agricultural Engineering International IV, 17 págs. (http://cigr-ejournal.tamu.edu/ ; http://cigrejournal.tamu.edu/submissions/volume4/LW%2001%20007a.pdf ) Ortega J.F., de Juan J.A., Tarjuelo J.M., and López E. 2004a. MOPECO: Economic optimisation model of irrigation water management. Irrigation Sci. 23:61-75.

2ª Reunión Internacional de Riego – 26

Ortega, J.F., de Juan, J.A., and Tarjuelo, J.M. 2004b. Evaluation of the water cost effect on water resource management. Application to typical crops in a semi-arid region.Agr. Water Manage.66:125-144. Ortega, J.F., de Juan, J.A., Tarjuelo, J.M. 2005. Improving water management: the Irrigation Advisory Service of Castilla-La Mancha (Spain).Agr. Water Manage.77:37-58. Ortega, J.F., Tarjuelo, J.M., de Juan, J.A., López, H., and Fernández, D. 1997. Servicio de asesoramiento de riegos de Albacete. ITEA 93, 183-202. Pereira, L.S., and Allen, R.G. 1999. Crop Water Requeriments. In: van Lier N.H., Pereira L.S., Steiner F.R. CIGR Handbook of Agricultural Engineering. Volume I: Land and Water Engineering. ASAE and CIGR. St. Joseph, MI, USA. PNR (Plan Nacional de Regadíos). 2002. Plan Nacional de Regadíos: Análisis Técnicos. Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación. Madrid, Spain. Tarjuelo J.M. 2005. El riego por aspersión y su tecnología (3ª Edición). Mundi-Prensa S.A. Madrid, España. Tarjuelo, J.M., Chillarón, M., Álvarez, N., Ortega, J.F., and de Juan, J.A. 2001. Servicio Integral de Asesoramiento al Regante (SIAR) en Castilla-La Mancha. XIX Congreso Nacional de Riegos. Zaragoza, 12-14 de junio,Spain.

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2ª Reunión Internacional de Riego – 28

SISTEMA IRRIGER DE GERENCIAMENTO DE IRRIGAÇÃO

Everardo C. Mantovani1 y Hiran M. Moreira2

A empresa IRRIGER. Empresa de base tecnológica que se dedica à prestação de serviço em gerenciamento da irrigação. A IRRIGER trabalha com a filosofia de gerenciamento de irrigação assistido, com profissionais especializados em engenharia e manejo de irrigação acompanhando e personalizando todas as etapas do processo. Além de atuar especificamente na implantação do sistema de gerenciamento de irrigação, a empresa assessora a implementação de projetos de irrigação e também prestando serviço de monitoramento de balanço hídrico em áreas de produção de sequeiro. Para implementação de projetos de irrigação, a empresa promove orientação geral quanto à concepção técnica do projeto, esclarecimentos quanto aos vários aspectos envolvidos nas opções de mercado, distribuição dos equipamentos e dimensionamento hidráulico dos sistemas, estudo econômico do custo da lâmina irrigada, acompanhamento da execução e implantação do sistema de gerenciamento de irrigação visando maximização da produtividade com uso racional de água e energia. A implantação do sistema de gerenciamento de irrigação é realizada pelos técnicos da empresa, envolvendo avaliação do solo, clima, cultura, sistema de irrigação e treinamento da equipe da fazenda. Os sistemas de irrigação são aferidos e calibrados e, caso necessário, são redimensionados. As informações são cadastradas em um software que realiza o balanço hídrico diário, calculando a lâmina de irrigação a ser aplicada na cultura. Visitas periódicas são realizadas para acompanhamento e ajustes necessários. Ao final de cada safra é gerado um relatório detalhado do gerenciamento da irrigação. O benefício do sistema de gerenciamento de irrigação pode ser medido pelo aumento da rentabilidade da fazenda, economia de energia elétrica, uso eficiente da água, aumento da produtividade, redução de doenças, maior eficiência nos tratamentos fitossanitários, otimização do uso de fertilizantes, além da preservação ambiental. A Irriger tem sede em Viçosa – MG, atualmente cerca de 100.000 ha de área irrigada, distribuídos em mais de 1070 pivôs centrais e diversas áreas de irrigação localizada, em 1

Professor Titular UFV DsIrrigação 0xx31 3891 6440 ou 0xx31 92773968. [email protected] Consultor IRRIGER 2 Eng. AgrônomoM.Sc. Irrigação 0xx61 3612 6420 0xx31-92780866 CREA MG 78566/0 [email protected] Técnico-comercial IRRIGER

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mais de 200 fazendas, através dos escritórios regionais consolidados nos principais pólos de irrigação do Brasil. Além de atuar em áreas irrigadas também monitora balanço hídrico em 31000 hectares de área de produção de sequeiro, totalizando 130.000 hectares de atuação simultânea. A seguir apresenta-se uma tabela com um resumo das áreas atendidas, por cultura, continuamente pelos técnicos da Irriger na safra 2008/2009. RESUMO DAS CULTURAS MONITORADAS PELA IRRIGER 2008/2009 Cultura

Área (ha)

Área (%)

1ª

Feijão

25167

20,37%

2ª

Milho Comercial

15550

12,59%

3ª

Cana-de-Açúcar

13631

11,03%

4ª

Batata

11807

9,56%

5ª

Milho Semente

11393

9,22%

6ª

Trigo

11044

8,94%

7ª

Soja

9788

7,92%

8ª

Café

8339

6,75%

9ª

Algodão

6120

4,95%

10ª

Milho Doce

1906

1,54%

11ª

Tomate

1575

1,27%

12ª

Sorgo

1692

1,37%

Outras Culturas

5535

4,48%

123.545 ha

100,00%

Soma

2ª Reunión Internacional de Riego – 30

REGIONAL CENTRO OESTE

Centro Oeste

Noroeste MG

Maranhão MA

REGIONAL MINAS - BAHIA Oeste BA

Chapada BA

REGIONAL TRIÂNGULO

Norte MG Triângulo MG Norte ES

Cerrado MG Sul de Minas

VIÇOSA MG SEDE

Paraná

GOIÂNIA GO São Paulo

Área Técnica/Comercial Gerência Projetos

Distribuição dos escritórios da Irriger nos mais importantes pólos de irrigação do Brasil.

Números IRRIGER: 

Área irrigada monitorada simultaneamente: superior a 100.000 ha.



Área irrigada e de sequeiro monitorada simultaneamente: 130.000 ha.



Número de fazendas atendidas: 207



48 Consultores.



Números de pivôs centrais: 1070.



Volume de água monitorado anualmente: 577.213.000 m3/ano.



Custo total de energia elétrica monitorada: R$ 46.177.000,00/ano.

ATUAÇÃO INTERNACIONAL A Irriger iniciou em 2008 sua atuação internacional, estando participando de concorrência em países da África e da América do Sul, com destaque para o Sudão. Ao norte do Sudão, às margens do Rio Nilo, foi elaborado e entregue um projeto de irrigação constando de 115 2ª Reunión Internacional de Riego – 31

pivôs centrais, 74 km de canais com três grandes estações de bombeamento, totalizando 8000 hectares. Atualmente a empresa tem um escritório permanente em Khartoum está envolvida em grandes projetos no Sudão como por exemplo: substituição de 159 estações de bombeamento ao longo do Rio Nilo para o Ministério da Agricultura e implantação de um projeto piloto de irrigação de grãos utilizando pivôs centrais e sistemas lineares para a empresa Kenana Sugar Company, totalizando 4350 ha, projeto de implantação de área de 13.000 ha de cana irrigada por pivô central para empresa Ketz. Diferencial IRRIGER: 

Equipe técnica especializada em engenharia e gerenciamento de irrigação.

 Ênfase em avaliação e ajuste dos sistemas de irrigação, controle do custo de energia e decisão técnica da irrigação.  Decisão de irrigação é feita pela própria fazenda, sendo assistido pela IRRIGER periodicamente.  Experiência com diversas culturas: grãos, hortaliças, algodão, café, pastagem, plantas medicinais e cana.  Banco de resultados locais para dar maior confiabilidade ao novo cliente, servindo também de parâmetro para a condução da decisão de irrigação. BENEFÍCIOS DO SISTEMA IRRIGER 

Avaliação diária do nível de déficit de água no solo.



Racionalização do uso de água e energia.



Aumento de produtividade (maior vantagem).

 Histórico das irrigações realizadas para controle da tomada de decisão, avaliando-se fornecimento de água para a cultura, excesso de irrigação, evolução da umidade do solo, stress hídrico submetido, custo de energia e produtividade.  Implantação de um sistema de controle da decisão de irrigação, gasto de energia e fornecimento de água para a cultura ASSESSORIAIRRIGER PARA IMPLANTAÇÃO DE PROJETO DE IRRIGAÇÃO A divisão de projetos da Irriger projetou mais de 250 equipamentos de irrigação no Brasil e no exterior somente nos últimos 12 meses, desenvolvendo desde a concepção, dimensionamento hidráulico e avaliação orçamentária dos mesmos. O diferencial da Irriger advém da experiência única da empresa na área de gerenciamento de irrigação, monitorando diariamente praticamente 1000 pivôs centrais em vários estados e 33 culturas comerciais diferentes. Esta experiência propicia um grande domínio quanto aos aspectos operacionais e de custo de energia envolvidos na escolha da concepção do projeto e na configuração dos equipamentos. 2ª Reunión Internacional de Riego – 32

A proposta de assessoramento IRRIGER para implantação de projeto de irrigação do tipo pivô central inclui: 1) Orientação geral quanto à concepção técnica do projeto, esclarecimentos quanto aos vários aspectos e detalhes envolvidos nas opções de sistemas de irrigação disponíveis no mercado. 2) Realização de estudo do clima, solo, cultura, para definição de parâmetros de projeto como lâmina de irrigação, altura do equipamento, tipos de automação, etc. 3) Avaliação dos quatro principais aspectos envolvidos na decisão de irrigação: clima, solo, cultura e equipamento. 4) Estudo climático (comportamento da temperatura, umidade relativa, velocidade do vento, chuva e radiação solar), edáfico e de características da cultura para geração de balanço hídrico e balanço de água no solo sob diferentes critérios de decisão de irrigação visando gerar subsídios para a definição da concepção do projeto de irrigação. 5) Apresentação de estudo sobre os principais aspectos envolvidos nas opções de sistemas de irrigação pressurizada. 6) Estudo de adução e distribuição de água. 7) Definição dos equipamentos, detalhando os vários aspectos envolvidos no projeto. 8) Apresentação de opções de engenharia com projeção de economicidade de energia elétrica ao longo de 10 anos, bem como do tempo de retorno do investimento. 9) Indicação de fornecedores de equipamentos, realizando supervisão de orçamentos e parecer quanto aos aspectos técnicos, comerciais e econômicos do projeto. 10) Distribuição dos equipamentos na área irrigada Encaminhamento para geração de orçamentos. 11) Dimensionamento dos sistemas com estudo de viabilidade técnica e econômica, envolvendo:  Cálculo hidráulico: diâmetros de tubulações, pressões nominais necessárias e seleção de sistema moto-bomba. 

Definição de acessórios e automação.



Opções de projeto com avaliação do custo da lâmina ao longo do tempo.



Distribuição dos equipamentos na área.

 Lay out do projeto na planta planialtimétrica com geração de ficha técnica de cada equipamento. 12) Presença nas reuniões necessárias que envolvam aspectos técnicos, operacionais e comerciais. 13) Parecer sobre orçamentos e fichas técnicas propostas pelos fornecedores. 2ª Reunión Internacional de Riego – 33

14) Avaliação dos sistemas de irrigação após a implantação: distribuição de pressão, mapa de emissores, tensão e corrente elétrica do motor, lâmina diária e uniformidade de aplicação. Implantação do sistema de gerenciamento de irrigação Para projetos de irrigação já implantados, a IRRIGER dispõe de um sistema de gerenciamento de irrigação. Este sistema constitui em um programa que visa tecnificar e planejar a decisão de irrigação, definir metas de desempenho de suprimento de água às culturas, gasto de energia e eficiência de funcionamento dos equipamentos de irrigação. O sistema de gerenciamento de irrigação inclui: A. Implantação do sistema de decisão diária da necessidade de irrigação de cada equipamento através de balanço hídrico diário utilizando o software IRRIGER. Para tanto, leva-se em consideração o tipo de solo, característica do sistema de irrigação, cultura e seu estádio de desenvolvimento, clima do dia e fatores operacionais; B. Realização de estudo das características físico-hídricas dos solos cultivados, através de análises laboratoriais e testes de campo. São avaliados: capacidade de campo, ponto de murcha, densidade aparente e análise textural.

IRRIGER SOFTWARE

2ª Reunión Internacional de Riego – 34

Amostras de solo para análise físico-hídrica.

Teste de bacia de saturação para estimar a capacidade de campo do solo.

C. Monitoramento climático através da rede de estações, distribuídas em diversas regiões. O monitoramento climático é utilizado para estimar o consumo hídrico diário das culturas.

2ª Reunión Internacional de Riego – 35

Estação meteorológica automática.

D. Aferição e calibração dos equipamentos de irrigação, otimizando-se a performance de aplicação de água dos mesmos. Para tanto, os sistemas têm a uniformidade e lâmina média aplicada avaliadas, assim como a distribuição de pressão ao longo do sistema e avaliação do funcionamento do sistema motobomba. O trabalho envolve também redimensionamento de lâmina e remapeamento de bocais, quando necessário, e estudo econômico de cada sistema de irrigação aferido.

Aferição de pressão na extremidade do pivô central.

2ª Reunión Internacional de Riego – 36

Medição de tensão elétrica em um painel de motobomba.

Teste de uniformidade de aplicação em sistema de irrigação tipo Pivô central.

E. Treinamento do pessoal da fazenda relacionado à irrigação, dentro dos objetivos de utilização do programa de manejo; F. Visitas periódicas de acompanhamento do processo de tomada de decisão de irrigação. Nestas visitas faz-se o acompanhamento das contas de energia elétrica, avaliando-se a performance de uso de energia, buscando-se alcançar os índices de desempenho preconizados. 2ª Reunión Internacional de Riego – 37

G. Geração de relatórios mensais e de final de safra, por sistema de irrigação, envolvendo os principais aspectos relacionados à condução da irrigação (demanda diária de irrigação, lâmina de irrigação aplicada, consumo de energia, custo de energia por hectare, custo do mm/ha/por sistema, avaliação de irrigações em excesso, acertos e erros do manejo, produtividade etc). Resumo do Gerenciamento - Pivô 03 Baixo Irrigação (mm)

681,55

Etpc (mm)

633,73

Precipitação (mm)

23,60

ETc (mm)

591,91

Redução ETpc (%)

6,60%

Custo (R$/ha)

R$ 251,23

Exc. de irrigação (mm)

23.00

Produtividade (sc/ha)

223,12

Resumo de uma parcela com irrigação monitorada pelo sistema Irriger.

2ª Reunión Internacional de Riego – 38

ASSESSORAMENTO DE IRRIGANTES NO BRASIL

Henoque R. da Silva1, Waldir A. Marouelli2

Introdução A área cultivada no Brasil é superior a 58 milhões de hectares com uma produção de 131 milhões de toneladas, no ano-safra 2006/07. Desse total, estima-se que atualmente sejam irrigados cerca de 4,0 milhões de hectares, sendo cerca de 50% são por superfície, 40% por aspersão (convencional + pivô central) e 10% por irrigação localizada (Prieto et al., 2010). Estima-se que o uso consuntivo de água atual para a produção agrícola irrigada no Brasil é cerca de 70% do volume total derivado dos mananciais, o que corresponde a cerca de sete vezes o uso consuntivo para abastecimento domiciliar. Diante disso, espera-se uma crescente competição pelos recursos hídricos entre os setores da agricultura e para o abastecimento doméstico em razão do crescimento urbano e da agricultura irrigada (Prieto et al., 2010). A Política Nacional de Irrigação está a cargo do Ministério da Integração Nacional. A atual lei inicial sobre as atividades de irrigação foi editada em 1979 e regulamentada em 1984. Atualmente encontra-se tramitando no Congresso Nacional um projeto que proporá uma nova Lei de Política Nacional de Irrigação. No Brasil existe um acordo de cooperação técnica entre o Ministério da Integração Nacional e a Agência Nacional das Águas (ANA) para a colaboração institucional que integre o planejamento das ações do Ministério relativas à implantação de infra-estrutura hídrica e de utilização de água na agricultura com as ações da ANA, visando o planejamento e a gestão da água, considerando como unidade territorial a bacia hidrográfica. Em todo país, a irrigação é feita geralmente com grande desperdício de água devido ao uso de sistemas de irrigação ineficientes ou de baixa manutenção, manejo inadequado de irrigação, aplicação de água em excesso e carência de tecnologias simples e de baixo custo que minimizem o uso de água. Segundo Christofidis (2004), as perdas de água na agricultura irrigada no Brasil estão em torno de 50%. Tal fato contribui de forma negativa na produção e no manejo fitossanitário da cultura, além de onerar o custo de produção e reduzir a eficiência econômica da atividade. A redução no desperdício de água pode ser alcançada com o uso de sistemas de irrigação mais eficientes, técnicas adequadas para indicar corretamente quando e quanto irrigar, e de tecnologias que reduzam as perdas de água do solo por evaporação (Marouelli et al., 2006), tais como irrigação por gotejamento e cobertura do solo com plástico e palha. 2ª Reunión Internacional de Riego – 39

Não existe no Brasil um programa de governo especifico para o assessoramento a irrigantes visando uma maior racionalização do uso de água na agricultura irrigada. O serviço de extensão rural oficial tem ação limitada nessa área, todavia existem várias iniciativas privadas como empresas de assistência técnica, cooperativas, consultores isolados, serviços via Internet e uso de softwares de tomada de decisão prestando assessoramento a irrigantes. Apesar dos inúmeros benefícios do manejo correto da água de irrigação, sua adoção é ainda incipiente no Brasil quando comparada à área irrigada atual e, quando adotado, apresenta baixos resultados tendo em vista a dificuldade de aplicação e o descrédito dos agricultores por não saber avaliar os benefícios da tecnologia. O manejo da irrigação pode ser definido como um conjunto de processos usados para determinar o momento certo e a quantidade de água adequada para maior produtividade das culturas e melhor qualidade dos produtos colhidos bem como promover a conservação dos recursos hídricos, energia e solos. O produtor rural rotineiramente irriga em excesso exatamente por desconhecer ou por não adotar um método de controle da irrigação. Existem diferentes métodos de manejo e sua escolha dependerá de vários fatores dentre os quais podemos destacar o custo benefício de cada um e o nível de dificuldade de aplicação. A aplicação de um método dependerá de equipamentos para a medição do “status” da água na planta e/ou no solo. O desenvolvimento e a acessibilidade de novos produtos da engenharia eletrônica atualmente tem disponibilizado sensores e aparelhos para medição da umidade do solo permitindo maior eficácia do método de manejo bem como redução no custo de adoção da tecnologia o que tem motivado a adoção do manejo por produtores empresariais. Todavia, o desempenho da indústria e do mercado de equipamentos e sensores é, ainda, restrito a um relativamente pequeno número de fornecedores que, em geral, comercializam produtos importados tornando o custo do manejo elevado e desmotivando sua adoção. O surgimento de grandes áreas irrigadas em empreendimentos empresariais, notadamente na região do cerrado do Brasil Central, os quais usam a irrigação por aspersão com pivô central tem se beneficiado pela adoção do manejo da irrigação utilizando informações de redes de estações meteorológicas associadas ao uso da Internet e celulares de “softwares” para tomada de decisão (Mantovani et al., 2006). No Brasil, esse método de manejo tem sido mais estudado e implementado pelas Universidades de Santa Maria e de Viçosa com a disponibilização de serviços de assessoramento da irrigação. O objetivo deste trabalho é apresentar preliminarmente o tema assessoramento aos irrigantes no Brasil para discussão para sensibilizar agricultores e governantes da necessidade de políticas que recomendem e facilitem a adoção do manejo da irrigação na produção agrícola. Métodos de Manejo da Irrigação O assessoramento a irrigantes tem como pilar a adoção de métodos de manejo da irrigação. Os métodos de manejo de irrigação são baseados em informações de “status” da água no solo e na planta. Infelizmente, o método mais usado pelo produtor brasileiro se baseia em critérios de senso comum como freqüência e tempo de irrigação. Assim, podemos destacar 2ª Reunión Internacional de Riego – 40

brevemente os métodos de manejo da irrigação disponíveis para assessoramento aos irrigantes no Brasil: Aparência ou tato – é o método mais simples e de menor precisão. É baseado na avaliação visual e do tato na análise de uma amostra de solo para avaliar seu teor de umidade. Tensiômetro – talvez o sensor mais usado no monitoramento da umidade de solo em nível de campo no Brasil. Atualmente seu uso tem se intensificado com o crescimento e modernização da agricultura do país, principalmente, no manejo da irrigação para produção de hortaliças sob irrigação por pivô central. Turno de rega simplificado – é um método simples e de precisão aceitável. É baseado em informações históricas de temperatura e umidade relativa média do ar para o cálculo da evapotranspiração de referência. Sua aplicação está descrita em livro publicado pela Embrapa Hortaliças para uso no manejo de irrigação em sistemas de irrigação por aspersão incluindo recomendação para diversas hortaliças (Marouelli et al., 2008). Software IRRIGER – é um sistema de gerenciamento e engenharia de irrigação (Sistema Tecnológico Digital) que realiza o balanço hídrico utilizando informações da planta, do solo e do clima para determinar a necessidade de água diária da cultura. Atualmente, a empresa IRRIGER realiza o assessoramento de mais de 100 mil hectares de lavouras, na sua maioria em sistemas de irrigação por aspersão com pivô central. O assessoramento através desses softwares é um serviço prestado ao agricultor. Softwares Irriplus® e Irrisimples® – o primeiro, de acordo com o fornecedor é um software agroeducacional com a finalidade de capacitação de usuários voltada para a solução da problemática com a não adoção do manejo de irrigação através da compreensão de técnicas de tomada de decisão na área de manejo e gerenciamento da irrigação. O segundo é mais simples e voltado para pequenas e médias propriedades irrigadas (Irriplus, 2010). Software Irriga Fácil - software para o monitoramento e manejo da irrigação a partir de dados climatológicos históricos (normais climatológicas). Nesse caso, o agricultor tem que comprar o software com a base de dados para a sua região. Sistema Irriga®– é um sistema de gerenciamento do manejo e do monitoramento de eventos de irrigação na cultura pelos diferentes métodos de irrigação. O sistema leva em conta parâmetros da planta, do solo, do clima e do sistema de irrigação utilizado para o cálculo da necessidade de água da cultura. O Sistema Irriga® opera em um portal WEB através do qual ocorre a permuta de informações remotas com a rede de estações meteorológicas e com o agricultor através do 2ª Reunión Internacional de Riego – 41

navegador WEB (Sistema Irriga®, 2010). Segundo informações do portal WEB, mais de 50 mil hectares são monitorados anualmente. O sistema está disponível para o produtor rural no Brasil e outros países da América do Sul. INMET – é o serviço de assessoramento gratuito do Ministério da Agricultura, Pecuária e do Abastecimento através de seu Instituto Nacional de Meteorologia - INMET. O INMET disponibiliza informações diárias sobre o balanço hídrico climático e risco climático de doenças para diversas culturas através do portal oficial do instituto (INMET 2010). Gravimetria – tendo em vista o tempo de resposta é pouco usado como método de manejo da irrigação. Todavia, pela sua precisão, é usado para avaliar e calibrar a eficácia de outros métodos. Irrigas® - e um equipamento simples, desenvolvido pela Embrapa Hortaliças, que pode ser de grande ajuda ao agricultor no manejo diário da irrigação. Sua função básica é indicar se o solo está úmido ou seco. Por estar limitado a tensões menores que 50 kPa, o Irrigas® é mais recomendado para o manejo de irrigação de hortaliças e flores. Sistemas automatizados do Irrigas® tem sido mais utilizados em produção de mudas, flores e plantas ornamentais. Marouelli et al., 2010, prepararam um guia prático para o uso do Irrigas na produção de hortaliças como mostra a Figura 1. A publicação pode ser “download” através do link http://www.cnph.embrapa.br/paginas/serie_documentos/guia_irrigas.pdf. A Figura 2 ilustra as três faixas de tensão de água no solo (15, 25 e 40 kPa) controlada pelo sensor Irrigas® disponíveis no comércio. Ainda, a Tabela 1 indica o tipo de cápsula porosa mais recomendada para as diversas hortaliças irrigadas por sistemas de irrigação por aspersão, gotejamento e superficial por sulcos (Marouelli et al., 2010):

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Figura 1. Guia prático para o uso do Irrigas® na produção de hortaliças (Marouelli et al., 2010)

Figura 2. Recomendação do sensor Irrigas® para as três faixas tensão de água no solo disponíveis no mercado brasileiro (Marouelli et al., 2010).

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Tabela 1. Recomendações práticas do tipo de cápsula porosa mais adequada para as diferentes hortaliças (Marouelli et al., 2010).

Outros sensores (TDR, FDR, Sonda de Neutrons, Blocos de gesso, etc) – estão restritos ao uso em pesquisa de irrigação. Projetos de irrigação no Brasil A irrigação, no Brasil, é regida pela Lei 6.662 de 25/06/79, regulamentada pelo Decreto 89.496/84, modificado pelos Decretos 90.309/84, 90.991/85 e 93.484/84, os quais foram revogados pelo Decreto n.º 2.178/97. O uso da água para irrigação é regido pela Lei Nº 9.433, de 08/01/1997 que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Os projetos de irrigação foram assim definidos pelo art. 8º da Lei de Irrigação: Públicos - “são aqueles cuja infra-estrutura de irrigação é projetada, implantada e operada, direta ou indiretamente, sob a responsabilidade do Poder Público”. A maior parte dos investimentos é feita pelo governo federal e estadual. O custo médio total de projetos públicos na Região Nordeste do Brasil é de US$8, 600/ha, US$9, 650/ha e US$10, 150/ha para irrigação superficial, aspersão e microirrigação localizada, respectivamente (Entrepeneurstoolkit, 2010). Os principais requisitos para a implantação de projetos públicos de irrigação são o 2ª Reunión Internacional de Riego – 44

licenciamento ambiental (Res. CONAMA 369/2006) e a outorga do direito de uso (Lei 9.433/1997). As Tabelas 2, 3 e 4 ilustram a situação dos projetos de irrigação em estudo, em implantação e em produção na área de atuação da CODEVASF. São cerca de 120 mil hectares em projetos em produção dos quais cerca de 9 mil produtores recebem assessoramento de irrigação de assistência técnica contratada pela CODEVASF. Tabela 2. Projetos públicos de irrigação em estudo nos estados (CODEVASF, 2010). Projetos em Estudo/Estado Canal do Sertão Pernambucano

Área total (ha) 140.000

(BA/PE) Canal de Xingó (SE)

16.500

Jequitaí (MG)

40.000

Total

196.500

Tabela 3. Projetos públicos de irrigação em implantação nos estados (CODEVASF, 2010). Projetos em

Área total

implantação/Estado

(ha)

Jaíba I, II, III e IV (MG)

Área em implantação (ha)

69.107

32.754 29.982 16.000 21.264

Baixio de Irecê (BA)

58.659

2ª Reunión Internacional de Riego – 45

4.723

Marituba (AL)

3.136

3.136

Jacaré-Curituba (SE)

3.339

3.339

32.566

5.099

Salitre (BA) Pontal (PE)

7.862

Totais

166.807

124.159

Tabela 4. Projetos públicos de irrigação em produção nos estados (CODEVASF, 2010). Área Projetos em produção

Total (ha)

Área em Produç ão (ha)

Prod. assistid os

Tipo de Assessoramento

Assistência técnica e Barreiras Norte (BA)

2.093

2.071

105

extensão (ATER)

Bebedouro(PE)

2.091

1.912

137

ATER

Betume(SE)

2.865

2.865

753

ATER

Boacica(AL)

3.334

3.334 112

ATER

Ceraíma (BA)

408

Cotiguiba/Pindoba (SE)

2237

2.237

412

ATER

Curaçá (BA)

4366

4.350

266

ATER

Estreito (BA)

7983

2.735

580

ATER

528

528

40

ATER

12558

11.279

926

ATER

5286

5.286

430

ATER

Piloto Formoso (BA) Formoso"A e H"(BA) Gorutuba (MG)

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rural

Itiúba (AL)

894

894

Jaíba (MG)

44021

44.782

1538

1.468

Mandacaru (BA)

419

Maniçoba (BA) Mirorós (BA)

1.831

ATER

419

154

ATER

5031

5.006

241

ATER

2703

2.095

150

ATER

4947

2.727

160

Pirapora (MG)

1236

1.236

Propriá (SE)

1177

1.177

311

2238

1.758

313

Senador Nilo Coelho (PE)

18858

18.563

2.045

ATER

Tourão (BA)

13662

13.662

37

ATER

120.202

9.003

Lagoa Grande (MG)

Nupeba/Riacho

Grande

(BA)

S.Desidério/Barreiras

Sul

(BA)

Totais

140.4 73

ATER

ATER ATER

-

Privados - são aqueles cuja infra-estrutura de irrigação é projetada, implantada e operada por particulares, com ou sem incentivos do poder público e acrescenta que os “projetos privados que pretendem beneficiar-se dos incentivos do Poder Público deverão ser analisados e aprovados pelo Ministério do Interior”. Os investimentos são menores que no setor publico: US$1,600/ha, US$2,650/ha e US$3,150/ha para projetos com irrigação superficial, aspersão e micro-irrigação localizada, respectivamente. Os projetos têm um custo maior na área da Região Nordeste que em outras regiões por causa do acesso a fontes de água perene. Os custos de desenvolvimento das infra-estruturas básicas (bombeamento, conexão a 2ª Reunión Internacional de Riego – 47

eletricidade, estradas, etc.) varia entre US$4,500/ha até US$7,000/ha, e investimentos na área custa entre US$650/ha para projetos de irrigação simples até US$2,500/ha para micro-irrigação (Entrepeneurstoolkit, 2010). Até o ano de 2000, o setor privado era responsável por 95% da área irrigada total, sendo 72% da área localizada na Região Nordeste.

Conclusões A questão do assessoramento a irrigantes no Brasil ainda depende de muito esforço governamental para que o agricultor adote a tecnologia de manejo da irrigação na produção agrícola, aliás, como já consta do substitutivo ao projeto de lei 6381/2005 que inclui, dentre outros, a “certificação dos projetos de irrigação – para comprovar o uso racional dos recursos hídricos. A certificação passa a ser um diferencial para os produtos oriundos de sistemas eficientes no uso da água. Prevê a criação do Selo Azul para a identificação do projeto e do produto”. Por outro lado, o substitutivo prevê ainda a educação superior e tecnológica para a capacitação de recursos humanos voltados para a gestão e operacionalização da agricultura irrigada. Nessa orientação, os serviços de extensão rural necessitam adequar seus quadros para incorporar técnicos com formação em irrigação para motivar e difundir a tecnologia de manejo de irrigação. A conclusão final é de que somente um percentual mínino da área irrigada do país adota o manejo de irrigação. Portanto, muito ainda pode ser feito em benefício do aumento da produtividade e melhoria da qualidade das culturas no Brasil pela adoção do manejo da irrigação, o que permite impacto positivo sobre a conservação de recursos hídricos e energia além da redução do uso de agrotóxicos em casos de irrigação em excesso. Bibliografia CHRISTOFIDIS, DEMETRIOS. 2004. Transposição de Águas na Gestão de Recursos Hídricos. En: VII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste, São Luis. CHRISTOFIDIS, DEMETRIOS. 2008. Água, irrigação e segurança alimentar, Revista ITEM, nº 77, 1º Trim., Belo Horizonte. 19–21p. Entrepeneurstoolkit, 2010. Irrigação no Brasil, http://www.entrepreneurstoolkit.org/index.php/Irriga%C3%A7%C3%A3o_no_Brasil , consulta: outubro 2010. INMET, 2010. Balanço hídrico climático. En: Agroclimatologia. http://inmet.gov.br/ , consulta: outubro 2010. IRRIPLUS®, 2010. http://www.irriplus.com.br/ , consulta: outubro 2010. IRRIGER, 2010. Gerenciamento e engenharia de irrigação, http://www.irriger.com.br , consulta: novembro 2010. MANTOVANI, E.C., BERNARDO, S., PALARETTI, L.F. 2006. Irrigação: princípios e métodos, ed. UFV, Viçosa. 265-273p.

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MAROUELLI, W. A.; SILVA, W. L. C.; SILVA, H. R. 2008. Irrigação por aspersão em hortaliças: qualidade da água, aspectos do sistema e método prático de manejo, 2.ed. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica / Embrapa Hortaliças, 2008. 150p. MAROUELLI, W.A., FREITAS, V.M.T., COSTA JÚNIOR, A.D. 2010. Guia prático para uso do Irrigas® na produção de hortaliças, ed. Embrapa Hortaliças, Brasília. 32p. PRIETO, D.; RIVERA, R. C.; SILVA, H. R; MAROUELLI, W. A.; CHRISTOFIDIS, D.; ULLOA, A. O.; SCHOUWEN, G. S. V.; ESPADA, R. F.; BLANCO, M. O.; JARA, R. G.; GARCÍA, C.; ROEL, A. 2010. El riego en los países del Cono Sur. Montevidéu: PROCISUR: IICA, 112p. Sistema Irriga®, 2010. Manejo de irrigação, http://www.sistemairriga.com.br/ , consulta: outubro 2010.

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SISTEMA DE ASESORAMIENTO A REGANTES EN URUGUAY

Claudio García1, Sebastián Casanova2

Introducción INIA, a partir del año 2002, tiene un convenio firmado con la Universidad Federal de Santa Maria (Brasil) para dar asesoramiento con base técnico-científico a profesionales y productores regantes en diversos cultivos intensivos y extensivos. Dicho asesoramiento se trata de una prestación de servicio de planificación del riego sobre la base de parámetros de clima, suelo y cultivo, donde se realiza la recomendación vía internet de cuándo y cuánto tiene que regar, además de indicar la previsión de ocurrencia de la necesidad de aplicación de riego para un período de 24 y 48 horas. En los primeros años las áreas que se monitoreaban cultivos bajo riego (recomendación de la lámina a aplicar), las mismas estaban vinculadas a cultivos en investigación ya sea en alguna de las estaciones experimentales de INIA o en casa de productores donde existían ensayos de riego. A medida que se logró consolidar los resultados y validar los mismos se fue ampliando el servicio hacia áreas comerciales más importantes y al presente en todo el país, en un área promedio anual de 500 has, en aproximadamente 12 cultivos. Materiales y Métodos La forma de vinculación con el sistema de monitoreo del riego es a través de un contrato que se firma entre el productor y el INIA, una vez que es aceptado el presupuesto. En el contrato se establece claramente el área a ser monitoreada (georeferenciada), el cultivo a ser regado, período del mismo y propósito de la planta (grano, forraje, semilla, etc), así como las particularidades del equipo de riego a ser utilizado. Al ser firmado el contrato, se realiza una visita al predio de manera de realizar los muestreos de suelo para determinación de infiltración de agua en el suelo, toma de anillos para realizar en laboratorio la curva característica de agua en el suelo, así como fecha probable de siembra (en caso de cultivos anuales), densidad de plantación, variedad o híbrido, etc. El equipo de riego es evaluado de manera de conocer la lámina mínima de aplicación, el turno de riego que realiza el productor y la uniformidad de aplicación de agua determinada a través del coeficiente de uniformidad de Christiansen. Una vez que se cuenta con los datos básicos de suelo y cultivo, de acuerdo a su posición geográfica se le asigna una estación agrometeorológica de la cual se van a tomar los datos para estimar la evapotranspiración del cultivo. 1 2

Ing. Agr. Dr. INIA Las Brujas. Ruta 48 km 10, Canelones, Uruguay. [email protected] Ing. Agr., M.Sc., INIA Las Brujas. Ruta 48 km 10, Canelones, Uruguay

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Estos datos son transferidos para el personal técnico del Sistema Irriga en Brasil para darle el ingreso de los datos del área a ser monitoreada, otorgándose un login y una seña a cada usuario para el ingreso a internet y poder realizar las consultas sobre el o los cultivos a ser regados. La prestación final del servicio comprende el acceso a una dirección electrónica de Internet donde se dispondrá diariamente de la información detallada por cultivo y sistema de riego de cuándo y cuánto regar, además de indicar la previsión de ocurrencia de la necesidad de aplicación de riego para un período de 24 y 48 horas. Una vez otorgado el "login" o nombre de "usuario" y el "código" o "seña" por parte de INIA, mediante algún navegador de internet podrá ingresar a: http://www.sistemairriga.com.br, http://www.irrigabem.com.br, http://www.irriga.proj.ufsm.br y se visualiza la siguiente pantalla:

Para mayor practicidad, en la parte inferior derecha de la pantalla se puede seleccionar el idioma español. En la pantalla inicial deberá ingresar su nombre de usuario y su seña (código) y pulsar "Entrar" para poder acceder a la información de su establecimiento.

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Ingreso

Aparecerá la pantalla con los datos climáticos recientes y los línks de acceso a las diferentes prestaciones. Pulsando en "Manejo del Riego" ("Manejo de Irrigação") se ingresará directamente a la ventana de "Cuánto Regar" que tiene las opciones de visualizar todas las áreas bajo el servicio o un área en particular, así como la fecha de la información.

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Para cada área (en caso de existir más de un área de riego) se indicará la lámina de riego que se recomienda aplicar. El color verde significa que no precisa riego, el amarillo significa que de continuar las condiciones climáticas tendrá un 60% de probabilidad de recomendar riego para esa área y el rojo indica que tendrá una probabilidad del 95% de recomendar riego. Esta pantalla tiene la recomendación de cuándo regar con una previsión de 24 y 48 horas siguientes en caso de mantenerse las condiciones climáticas. Los diferentes colores indican las distintas opciones de condición de necesidad de agua en el cultivo. Para el caso que el color sea azul indica que hay que regar y aparecerá la lámina en milímetros necesaria en el mismo cuadrado indicador. De todas maneras si se hace clic en cuánto regar aparecerá la siguiente pantalla con las indicaciones detalladas.

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En esta pantalla aparece la lámina que habría que aplicar en milímetros (mm) al cultivo para ese riego (Riego*) y la lámina acumulada (Lám. acum.*) desde el comienzo de la temporada de riego (ej. 1/10/06) hasta el presente. Registro de la precipitación Como está establecido contractualmente, para asegurar la confiabilidad del servicio es necesario registrar en el mismo sitio las precipitaciones e ingresarlas al sistema. Para ello se debe pulsar en "Registrar lluvias" ("Cadastrar precipitação") y se ingresa a una pantalla en que para cada área se dispone de los últimos cinco días para registrar la precipitación. Ese es el límite para ingresar, si no se realiza dentro de los cinco días de ocurrida la lluvia, luego no será posible hacerlo.

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Para el día indicado se pulsa "Editar" y se tendrá la posibilidad de ingresar los milímetros de lluvia caídos. La ventana presenta una tercer columna con la interrogante "Riego?". Dado que el sistema es una herramienta de soporte a la toma de decisiones, puede ocurrir que se tome la decisión de regar sin que el programa lo indique; es en esos casos que la lámina aplicada se registra en esta ventana y se tilda la casilla de riego. Para registrar tanto la precipitación como el riego aplicado, luego de completar las casillas en imprescindible pulsar "Enviar" para que ingresen al servidor. Pulsando "Consultar" vuelve a la pantalla "Registrar lluvias". En casos de imposibilidad de registrar la lluvia dentro de los cinco días, se pueden enviar los registros a [email protected], desde donde el equipo técnico de INIA ingresará al servidor dichos datos. En los casos donde por problemas operativos y/o decisiones técnicas no se aplica la lámina recomendada, se recomienda también completar esta planilla. El procedimiento es similar al registro de lluvias. Solamente hay que marcar la casilla Riego? y pulsar enviar. Cuando se aplica la lámina recomendada no es necesario registrar en la planilla.

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Control de los Riegos La penúltima opción del menú "Manejo del Riego" ("Manejo de Irrigação") brinda la posibilidad de ingresar las láminas aplicadas en cada riego, “control de su riego”. Esta es una forma de planilla electrónica de llevar registrados los riegos que se van realizando en las áreas.

Resultados A continuación se presentan algunos ejemplos de áreas que se han monitoreado a lo largo de estos ocho años de trabajo en predio de productores. Se ha trabajado en frutales de hoja caduca, algunas hortalizas como papa, tomate, cebolla, pasturas, maíz, soja, sorgo y arroz. A los efectos de mostrar algunos resultados de la metodología utilizada por INIA con los productores regantes usuarios del sistema, se elegió la zafra 2007-08 y dos sistemas diferentes, riego por gravedad y riego por pivot central. Ejemplo 1: riego por superficie. Trabajos desarrollados en el norte de Uruguay en el departamento de Salto fueron monitoreados los cultivos de maíz, arroz y sorgo dulce, bajo riego por gravedad. En la siguiente tabla se presentan las principales características de los cultivos monitoreados.

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Tabla 1. Características de los cultivos monitoreados Cultivo

1

Superficie (Hás)

Fecha

Fecha

Rendimiento

siembra

cosecha

Arroz

1

10/12/07

30/03/08

8.01

Maíz

200

05/11/07

15/03/08

7.01

Sorgo dulce

50

05/01/08

10/05/08

332

: ton ha-1; 2: ton MS ha-1

En la tabla 2 se presenta el manejo del agua en los cultivos monitoreados, relacionando la cantidad de agua aplicada (lluvias + riegos) en relación a la lámina de riego recomendada por el servicio de asesoramiento de riego. Tabla 2. Milímetros de agua aplicados durante el ciclo de cultivo (riegos + lluvias) en relación a los riegos recomendados por el servicio. Lluvias Cultivo

Riegos

Riegos recomendados

Total de agua aplicada

Milímetros de agua aplicados durante el ciclo del cultivo

Arroz

215

760

475

975

Maíz

205

305

400

510

Sorgo dulce

200

120

240

320

El contenido de agua en el suelo fue monitoreado durante el ciclo de crecimiento en los diferentes cultivos a través de mediciones de humedad gravimétrica y volumétrica (utilizándose sensores de TDR). En latabla 3 son presentados los datos de humedad gravimétrica de suelo en los tres cultivos monitoreados, durante los respectivos ciclos de crecimiento.

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Tabla 3. Medidas de humedad gravimétrica de suelo (g g-1) para los tres cultivos, en las distintas fechas de evaluación. Fechas de evaluación Cultivo 29-1107

26-1207

10-0108

29-0108

13-0208

28-0308

Arroz

0.44

0.41

0.38

--

0.29

0.49

Maíz

0.50

0.35

0.35

0.32

0.41

--

Sorgo

--

--

0.33

0.17

0.37

0.47

04-0308

0.42

En el cultivo de maíz se realizaron mediciones de área foliar durante el desarrollo del cultivo. En la figura 1 se presentan los datos de índice de área foliar promedio y desvío estándar de 15 plantas seleccionadas al azar, según fecha de evaluación.

5.0 4.5

Indice de área foliar

4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 nov

dic

ene

feb

mar

abr

Fechas de evaluación

Figura 1. Índice de área foliar de las plantas de maíz, promedio y desvío estándar de 15 plantas. Departamento de Salto, Uruguay, 2008.

Ejemplo 2. Riego por pivot central. En el departamento de Artigas, se trabajó con un equipamiento de Pivot central, en los cultivos de maíz y sorgo granífero. Se regaron 200 hectáreas de cultivo con un equipo de Pivot central, discriminadas en 100 hectáreas de maíz y 100 de sorgo para grano. Fue evaluada la lámina bruta de agua aplicada por este equipo y la uniformidad de aplicación. En la siguiente tabla se presentan características generales de los cultivos monitoreados. 2ª Reunión Internacional de Riego – 58

Tabla 4. Características de los cultivos monitoreados Cultivo

Superficie (Hás)

Fecha

Fecha

Rendimiento (ton MV ha-1)

siembra

cosecha

Maíz

100

10-11-07

22-02-08

35

Sorgo dulce

100

20-11-07

01-03-08

s/d

MV: Materia Verde; sin dato El contenido de agua en el suelo fue monitoreado durante el ciclo de crecimiento en los diferentes cultivos a través de mediciones de humedad gravimétrica y volumétrica (utilizándose sensores de TDR). En latabla 5 son presentados los datos de humedad gravimétrica de suelo en los dos cultivos monitoreados y durante los respectivos ciclos de crecimiento.

Tabla 6. Medidas de humedad gravimétrica de suelo (g g-1) para los tres cultivos, en las distintas fechas de evaluación. Fechas de evaluación Cultivo 29-1107

26-1207

10-0108

29-0108

13-0208

Maíz

0.31

0.38

0.23

0.33

0.39

0.29

0.38

0.27

Sorgo

0.41

28-0308*

04-03-08

0.45

0.42

*a partir de esa fecha no se regó por no disponer de agua en la fuente de reserva. El cultivo de maíz fue cosechado el día 22-02-08. En el cultivo de sorgo se realizaron mediciones de área foliar durante el desarrollo del cultivo. En la figura 2 se presentan los datos de índice de área foliar promedio y desvío estándar de 15 plantas seleccionadas al azar, según fecha de evaluación.

2ª Reunión Internacional de Riego – 59

5.0 4.5

Indice de área foliar

4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

dic

dic

dic

ene

ene

feb

feb

Fechas de evaluación

Figura 2 - Índice de área foliar de las plantas de maíz, promedio y desvío estándar de 5 plantas. Departamento de Artigas, Uruguay, 2008. Existen para cada usuario y cada área que está bajo el monitoreo de riego de INIA, un estricto seguimiento periódico durante la zafra del cultivo del crecimiento de las plantas, de la evolución de la humedad de suelo en la profundidad radicular y de la calidad de la recolección de los datos climáticos. Al final de cada ciclo se entrega un informe detallado con todo lo realizado en el campo y los resultados arrojados por software de balance hídrico del Sistema Irriga, de manera que el productor con su técnico asesor puedan realizar una evaluación del manejo del riego en cada zafra y en cada área de cultivo.

2ª Reunión Internacional de Riego – 60

2ª Reunión Internacional de Riego – 61

SERVICIO DE PROGRAMACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA DE RIEGO (SEPOR)

S. Ortega-Farias1, H. Jeria2, M. Carrasco1, R. Morales1, S. Juliet1, A. Acevedo1.

Introducción A nivel mundial y más específicamente en América Latina se proyecta para los próximos años una disminución significativa de la disponibilidad de agua para la producción agrícola. En Chile, la pluviometría para las principales zonas agrícolas muestra una declinación constante de las precipitaciones de hasta un 25% durante el siglo XX, las cuales podrían llegar hasta un 40% en el largo plazo (Santibáñez et al. 1996). Estas condiciones son agravadas debido a las frecuentes anomalías climáticas del fenómeno de “La Niña”, la cual ha producido importante sequías (disminuyendo en hasta un 70% la pluviometría normal anual) generando graves pérdidas económicas en la producción agrícola (Dirección Meteorológica de Chile, 2006). En este contexto, la Comisión Nacional de Riego (CNR) financio la ingeniería de proyecto en el año 1998 y la puesta en marcha del SEPOR en el año 2007. Ambas tares estuvieron a cargo del grupo de investigadores del “Centro de Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología” (CITRA) de la Universidad de Talca. El objetivo principal del SEPOR es la optimización técnica y económica del uso del agua de riego, mediante la puesta a disposición de los agricultores de un sistema de información en tiempo real de las dosis y frecuencias de riego, orientado a satisfacer y regular eficientemente, en cantidad y oportunidad, los requerimientos hídricos de frutales, viñas y cultivos para las áreas regadas de los ríos Cachapoal (2ª sección), Maule Norte y Longaví. El área de influencia del proyecto considera 135.700 ha y una población de 11.754 agricultores. La implementación del SEPOR considera las siguientes etapas: i. establecimiento de una red de estaciones meteorológicas automáticas (EMA) para estimar la evapotranspiración de referencia usando el modelo de Penman-Monteith (Allen et al. 1998; Cuenca, 1998). ii. desarrollo de un programa de investigación aplicada para calibrar localmente el algoritmo matemático de la programación del riego y corregir los coeficientes de cultivo en base a las condiciones específicas de suelo, clima y planta. 1

Centro de Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología (CITRA), Universidad de Talca. Casilla 747, Talca, Chile. email: [email protected]. 2 Comisión Nacional de Riego, Av. Bernardo O`Higgins 1449, Cuarto Piso, Santiago, Chile

2ª Reunión Internacional de Riego – 62

iii. desarrollo un programa de transferencia técnica para capacitar a los agricultores en la utilización adecuada del SEPOR y tecnologías de riego. iv. establecimiento de un Servicio integrado de programación del riego, orientado a asistir a los agricultores en el uso del agua de riego a nivel predial. 1. Componentes del SEPOR: El SEPOR está formado por un Módulo Central (MC) y módulos remotos (12 unidades agroclimáticas de referencia (UAR) y 10 unidades de validación (UV)), las cuales son descritas a continuación: a) Módulo Central (MC): corresponde al lugar físico donde se encuentra instalado una serie de software y hardware que permite procesar, analizar y administrar la información (clima, suelo, cultivo y manejo agronómico) recopilada de distintos módulos remotos (UAR y UV). En este caso, la información climática es transmitida directamente desde una EMA al MC a través del sistema GPRS (General Packet Radio Services) de la telefonía celular, lo cual permite incorporar las datos climáticos automáticamente a una página Web. Los agricultores, en tiempo real, pueden obtener de la página Web la siguiente información: a) básica: radiación solar (Rs), temperatura (Ta), humedad relativa (HR), velocidad (Vv) y dirección (Dv) del viento y precipitaciones (Pp) b) procesada: evapotranspiración de referencia (ETr), evapotranspiración actual (ETa), coeficientes de cultivos (Kc) calibrados, capacidad de almacenamiento de agua del suelo, frecuencias y tiempos de riego, días grados acumulados y horas de frío. b) Unidad Agroclimática de Referencia (UAR): corresponde a una empastada en condiciones de referencia (área = 1 ha) que cubre por completo el suelo y se encuentra en óptimas condiciones de crecimiento (sin restricción hídrica o problemas de manejo agronómico). En estas condiciones de referencia se puede asumir que la empastada es equivalente a una hoja gigante y de este modo se puede el modelo de Penman-Monteith (PM) para estimar la ETr en base a información climática (Jensen et al. 1990). c)Unidad de Validación (UV): corresponde a parcelas experimentales donde se desarrollan ensayos de riego para calibrar los coeficientes de cultivo para cada período fenológico de maíz, tomate industrial, arándano, manzano, olivos para aceite, vides de mesa y vinífera. Además, en la UV se realizan estudios sobre el efecto del déficit hídrico controlado en viñas, olivos y tomate industrial para optimizar la relación calidad/rendimiento. 2.- Investigación Aplicada La implementación y operación eficiente del SEPOR, requiere de una investigación aplicada que permita el desarrollo y/o calibración del algoritmo matemático de la 2ª Reunión Internacional de Riego – 63

programación del riego de acuerdo a las condiciones específicas de suelo, clima, cultivo y manejo agronómico. De este modo, el programa de investigación considera los siguientes aspectos: i. Calibración en las UAR de los sub-modelos de radiación neta, calor del suelo y resistencia estomática que están incorporados en la ecuación Penman-Monteith (PM) para estimar la evapotranspiración de referencia (ETr). ii.

Desarrollo y/o calibración de coeficientes de cultivo

iii. Evaluar el impacto de diferentes láminas de riego (déficit hídrico controlado) sobre el rendimiento y calidad de las especies agrícolas seleccionadas. iv.

Determinación del consumo de agua para cada período fenológico de los cultivos en estudio.

v.

Determinación de la eficiencia del uso del agua de riego

vi.

Evaluación técnico-económica del SEPOR en las áreas de estudio.

vii.

Desarrollo de una base de datos en SIG y un sistema informático para la gestión hídricas 3. Transferencia Tecnológica Para lograr un verdadero impacto de la programación del riego en el sector productivo, el SEPOR considerara el desarrollo de un intensivo programa de transferencia tecnológica, que contempla la entrega de las herramientas necesarias a los agricultores, técnicos y profesionales para optimizar la gestión del recurso hídrico a nivel predial. Los objetivos específicos de este mecanismo de transferencia son los siguientes: a. Capacitar a los regantes en las metodologías que son usadas en el SEPOR b. Capacitar a técnicos y profesionales que se desempeñan en funciones de apoyo a la producción y desarrollo de la agricultura regada c. Transferir a las organizaciones de regantes, y agricultores en particular, los conceptos fundamentales y metodologías de gestión de riego, de operación y mantención de equipos de riego, así como los aspectos técnicos y económicos en el uso de información de clima, suelo y cultivo aplicada al riego de los frutales, viñas y cultivos. d. traspasar el resultado de la investigación aplicada a los agricultores en forma directa, y proveer de los conocimientos, habilidades y actitudes necesarias para operar mejor sus sistemas de riego y por consecuencia sus sistemas de producción. e. Desarrollar un programa piloto de un servicio integral de programación del riego a los agricultores.

2ª Reunión Internacional de Riego – 64

Requerimientos de Información Para realizar una correcta programación del riego el SEPOR considera esencial: a) determinar el consumo de agua de los cultivos (evapotranspiración actual); b) la cantidad de agua almacenada en el suelo explorados por las raíces; y c) el comportamiento fenológico de la planta. Además, es necesario incorporar información adicional tal como manejo agronómico, sistema de riego, potencial productivo, etc., que de alguna forma condicionan la demanda de agua de los cultivos. Determinación del consumo de agua La medición del clima es fundamental para estimar el consumo de agua o evapotranspiración actual (ETa). Esta variable de entrada en el modelo de programación del riego se cuantifica utilizando la evapotranspiración de referencia (ETr), la cual es corregida por un coeficiente de cultivo (Kc) (ETa = ETr * Kc). La ETr se estima a través de la fórmula de Penman-Monteith, la cual tiene como variables de entrada la radiación solar, temperatura, humedad relativa, y velocidad del viento (Jensen, 1990). La ETr se puede calcular del siguiente modo(Allen et al. 1998):

900 U 2 (e s - e a ) Ta    (1  0,34U 2 )

0.408Rn - G    ETr 

donde ETr = evapotranspiración de referencia (mm d-1); Rn = radiación neta (MJ m-2 d-1); G = calor del suelo (MJ m-2 d-1);  = pendiente de la curva pressión de vapor en saturación versus temperatura ( kPa C 1 );  = constante sicrométrica (kPa °C-1); es = presión de vapor en saturación (kPa); ea = presión de vapor (kPa) ; Ta= temperatura del aire (K); U2 = velocidad del viento medida a 2 metros (m s-1). Determinación la cantidad de agua almacenada en el suelo Para determinar la cantidad de agua disponible en el suelo para la planta es necesario realizar un balance hídrico a nivel predial. Para esto se requiere medir en forma simultánea las siguientes variables: a) Propiedades Físico-Hídricas: Estas propiedades determinan la cantidad de agua disponible (humedad aprovechable) para los cultivos considerando la textura del suelo. Estas propiedades son: capacidad de campo, punto de marchitez permanente y densidad Aparente b)Aportes de agua a la zona de raíces: Para determinar los aportes agua en el suelo es necesario obtener:

2ª Reunión Internacional de Riego – 65

-Porcentaje de precipitaciones efectivas que representa de la cantidad de agua infiltrada en el suelo - La evolución de la napa freática. c)Profundidad de Raíces: El objetivo del riego es aplicar el agua donde se ubica el mayor porcentaje de raíces efectivas, por lo tanto en cada predio es necesario realizar calicatas para determinar la profundidad de raíces efectivas. d) Criterio de Riego: En general esta variable es igual a 0,55 y 0,3 para los sistemas de riego por surco y goteo, respectivamente (Cuenca, 1988). Sin embargo, estos coeficientes deben ser modificados si se requiere aplicar la técnica del estrés hídrico controlado (EHC) para mejorar calidad (Hepner et al. 1985; Acevedo et al. 2004). Determinación del coeficiente de cultivo o riego El efecto del estado fenológico sobre el consumo de agua de un cultivo está representado por el coeficiente de cultivo (Kc), el cual depende del índice de área foliar en el tiempo o porcentaje de cubrimiento del suelo por el follaje, la localidad, la variedad y régimen de riego previo. En general este parámetro representa una gran incertidumbre pues en Chile existen pocos trabajos de validación del Kc. Impactos del SEPOR A continuación se van a describir algunos resultados del servicio de programación del riego en viñas, maíz semillero y tomate invernadero usando la metodología SEPOR. Programación del riego en viñas Desde la temporada 1997-1998, el equipo de profesionales del CITRA ha realizado un servicio de programación del riego a varias empresas vitivinícolas de las regiones VI y VII. A través de este servicio, en los viñedos regados por goteo se logró ahorros de agua que oscilaron entre un 20 y 60%. Lo anterior puede ser ilustrado en la Figura 1, donde se puede apreciar que el agricultor tendió a aplicar un tiempo de riego superior durante toda la temporada que el recomendado por el servicio. Producto de ello, se puede observar que los caudales aplicados en el viñedo no se ajustaron a las características de suelo, clima y planta. Esto queda reflejado en la Figura 2, donde el caudal aplicado con el método tradicional fue superior desde los meses de septiembre a mayo. Es importante mencionar que junto al ahorro de agua en las viñas se incrementó la calidad de los mostos y vinos entre un 20 y 30%.

2ª Reunión Internacional de Riego – 66

Tiempo de riego (hrs)

48 40 32 24

16 8 0

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Mes sin progr.

con progr.

Figura 1. Tiempo de riego mensual estimado por el agricultor en comparación con el método de programación del riego para una viña regado por goteo (Temporada 1998-1999).

El caudal total aplicado en el período de crecimiento de la vid, rendimiento total y eficiencia del uso del agua es presentado en la Tabla Nº 1. En este cuadro se puede observar que la programación del riego del viñedo permitió un ahorro de 1619 m3 ha-1 temporada-1, lo que significó un ahorro neto de agua del 40%. Por otro lado, la eficiencia del uso del agua se incrementó desde 4,1 kg m-3 a9,1 kg m-3, indicando un mejoramiento significativo del uso del agua de los viñedos regados por goteo.

750

Caudal (m3/ha )

600 450 300 150 0 Sep.

Oct.

Nov.

sin progr.

Dic.

Ene. Me s

Feb.

Mar.

Abr.

May.

con progr.

Figura 2. Caudal mensual estimado por el agricultor en comparación con el método de programación del riego para una viña regado por goteo (Temporada 1998-1999).

2ª Reunión Internacional de Riego – 67

Tabla Nº 1. Caudal total, rendimiento total y eficiencia en el uso del agua en un viñedo comercial regado por goteo (Cabernet sauvigno, Temporada 1998-1999). Programación del riego Caudal total

Rendimiento

Eficiencia del

(m3 ha-1)

(kg ha-1)

uso del agua(kg m-3)

Con

2397

22.316

9,31

Sin

4016

20.000

4,48

Programación del Riego en Semillero de Maíz El CITRA desarrollo un servicio de programación del riego de semilleros de maíz a unos 60 agricultores de la empresa de semilleros ANASAC durante las temporadas 2000-2001 y 2003-2004. En este caso, la superficie de los semilleros de maíz vario entre 10 y 150 ha, abarcando alrededor 1600 ha en las regiones VI y VII. Los informes de programación de riego eran entregados dos veces por semana a los asesores de ANASAC, los cuales tenían a su cargo entre 15 y 20 agricultores. Paralelo a esto, el equipo de profesionales del CITRA realizo un chequeo de las recomendaciones del sistema a través de mediciones de humedad de suelo en predios representativos de cada localidad. Estas mediciones fueron realizadas con TDR (Time Domain Reflectometry) al principio, al medio y al final del surco, con el objetivo adicional de evaluar la uniformidad del riego a lo largo del surco. En términos prácticos, las mediciones de humedad de suelo permitieron ajustar las frecuencias de riego, coeficiente de cultivo y largo de surcos a las condiciones edafoclimáticas. A modo de ejemplo, la Figura. 3 presenta las mediciones del contenido de humedad del suelo en el inicio, medio y final del surco para dos agricultores de una misma localidad. En la Fig. 3a se puede observar que el agricultor realizo una aplicación de agua uniforme a lo largo del surco durante toda la temporada; sin embargo en la Fig. 3b se puede observar que otro agricultor presento una aplicación de agua desuniforme a lo largo del surco desde mitad de diciembre en adelante. En general, lo problemas de desuniformidad en la aplicación de agua fue asociado a surcos muy largo (entre 400 y 500 m) Para evaluar el impacto del servicio de la programación del riego, la empresa de semillas ANASAC evaluó el rendimiento en varios semilleros comerciales tomados al azar (Tabla 2). En la primera temporada, la empresa encontró que la programación del riego permitió incrementar en un 14% el rendimiento del semillero con sólo ajustar las frecuencias y tiempos de riego a las condiciones edafoclimáticas. También es importante indicar que el incremento en rendimientos vario entre un 2 % y 32 %; y en un solo caso, el servicio de programación del riego presento rendimiento inferiores al agricultor.

2ª Reunión Internacional de Riego – 68

Tabla 2. Evaluación del impacto de la programación del riego en semilleros de maíz durante la temporada 2000-2001. Agricultores

Rendimiento del semillero de maíz (t ha-1) Con programación

Sin programación

% de incremento

A, VII Región

4,13

3,12

32,4

B, VII Región

4,36

3,34

31,0

C, VII Región

2,69

2,75

2,2

D, VI Región

4,27

3,87

10,3

E, VI Región

6,12

5,13

19,3

F, VII Región

4,56

4,96

-15,7

G, VI Región

4,33

3,78

37,4

Promedio

4,33

3,78

14,6

Humedad de suelo (%)

Fuente: empresa de semilleros ANASAC.

35 a) Riego uniforme 32 29 26 23 20 17 14 16-11-00

01-12-00

16-12-00

31-12-00

15-01-01

30-01-01

14-02-01

fecha inicio

medio

final

Hc

CC

2ª Reunión Internacional de Riego – 69

PMP

01-03-01

Humedad de suelo (%)

34 31

b) Riego Desuniforme

28 25 22 19 16 13 10 16-11-00

01-12-00 inicio

16-12-00

31-12-00

medio

15-01-01

fecha final

Hc

30-01-01 CC

14-02-01

01-03-01

PMP

Figura 3. Mediciones del contenido de humedad del suelo en el inicio (IS), medio (MS) y final (FS) del surco. La capacidad de campo (CC), punto de marchitez permanente (PMP) y humedad critica (Hc) son incluidos como referencia.

Programación del riego en Tomate invernadero En las Tablas 3 y 4 se indica el impacto de la programación de riego sobre el rendimiento y eficiencia en el uso del agua para tomates de otoño y primavera cultivados bajo invernadero y regados por goteo. En estas tablas se puede observar que la programación del riego permitió importantes ahorros de agua sin afectar significativamente el rendimiento. En este caso, los cultivos de tomate de otoño y primavera tuvieron un ahorro de agua de 3.205 m3 ha-1 y 2.304 m3 ha-1, respectivamente. En ambos casos, el ahorro de agua fue alrededor de un 72% y la eficiencia del uso de agua se incrementó en casi un 50%. Por otro lado, el rendimiento comercial de los tomates de otoño y primavera no fue afectado por los ahorros de agua.

2ª Reunión Internacional de Riego – 70

Tabla Nº 3. Caudal total, rendimiento (comercial y desecho) y eficiencia en el uso del agua para tomate (cv. FA-144) de otoño producido en invernadero y regado por goteo(período de crecimiento:Enero-Julio, 1997). Programación del riego

Caudal Total 3

-1

Rendimiento Comercial -1

Desecho

Rendimiento

(t ha-1)

Total (t ha-1)

Eficiencia del uso del Agua (kg comercial m3 )

(m ha )

(t ha )

Sin

7614

88,9a

41,5a

130,4 a

11,68

Con

4409

87,9 a

43,3 a

131,2 a

19,94

Fuente: Ortega-Farias et al. 2000.

Tabla Nº 4. Caudal total, rendimiento (comercial y desecho) y eficiencia en el uso del agua para tomate (cv. Presto) de primavera producido en invernadero y regado por goteo (período de crecimiento: Agosto 2000- Enero 2001). Programación del riego

Caudal Total

Rendimiento Desecho Comercial (t ha-1) (t ha-1)

Rendimiento Total (t ha )

Eficiencia del uso del Agua (kg comercial m-3)

Sin

5493

120,3ª

42,2b

162,6 b

21,9

Con

3189

129,8 a

50,5a

180,3 a

40,7

-1

Fuente: Ortega-Farias et al. 2003. Resultados del SEPOR en las unidades de validación A continuación se presentan resultados de la aplicación del SEPOR en unidades de validación de olivos y uva vinífera: a) Evaluación en un huerto comercial de olivos Se llevó a cabo estudio para evaluar el impacto del SEPOR sobre el rendimiento, calidad de aceite y gasto de energía en un huerto de olivos (cv. Arbequina) durante la temporada de crecimiento 2007/08. El huerto comercial está localizado a 15 Km. al poniente de la ciudad de Talca, VII Región de Chile (35º23' lat. Sur; 71º44' long. Oeste). El olivar de 7 años de edad es regado por goteo y conducido en sistema de monocono. Los resultados preliminares de este estudio indicaron que la programación del riego permitió reducciones del volumen de agua en alrededor de un 34%, sin afectar significativamente el rendimiento de aceite (rendimiento graso) por hectárea (Cuadro 5). Al respecto, la eficiencia del uso del agua fue de 0.49 y 0.75 kg (aceite) m-3 para el agricultor y SEPOR, respectivamente. Por otro lado, la optimización del uso del agua permitió un ahorro de 45 dólares/ha por concepto de energía eléctrica. 2ª Reunión Internacional de Riego – 71

Es importante señalar que no solo los costos de energía se pueden reducir sino que también los costos de cosecha y elaboración de aceite. Esta reducción se asocia a que un fruto con menor contenido de agua pesan menos pero su contenido de aceite y el potencial de rendimiento graso no se ve afectado (Alegre et al. 2002; Tognetti et al. 2006). Por lo tanto, la empresa paga menos kilos de fruta al momento de la cosecha, pero obteniendo la misma producción de aceite (Tabla 5). Tabla 5. Resultados de la aplicación del SEPOR en unidades de validación de olivos para aceite (Pencahue, temporada 2007/08). Agricultor

SEPOR

494

325

2.41

2.43

Rendimiento de fruta fresca (t ha )

9.93

9.10

Eficiencia del uso del agua (kg m-3)

0.49

0.75

Costo por concepto de energía (dólares/ha)

139

94

Agua aplicada (mm) -1

Rendimiento de aceite (t ha ) -1

b) Evaluación en un viñedo comercial Se llevó a cabo un estudio para evaluar el efecto del SEPOR sobre el consumo de agua, calidad, rendimiento y gasto de energía en un viñedo (cv. Carmenére) durante la temporada de crecimiento 2007/08. Esta evaluación se realizó en la Viña Calina, fundo El Maitén, en el valle de Maule, sub-valle del Claro, Talca, Región del Maule-Chile (35º25‟ lat. Sur; 71º32‟ long. Oeste, 136 m.s.n.m.). La viña de 10 años de edad es regada por goteo y conducida en sistema doble cortina genovesa (DCG). En este estudio se encontró que la programación del riego permitió un ahorro significativo del agua aplicada en el viñedo sin afectar rendimiento y calidad de las uvas destinadas a la producción de vino (Cuadro 6). Además, la optimización del uso del agua permitió un ahorro de 60 dólares/ha por concepto de ahorro de energía eléctrica. Tabla 6. Resultados preliminares del primer año de la aplicación del SEPOR en unidades de validación de uvas viníferas, cv Carmenere (San Clemente, temporada 2007/08). Agricultor

SEPOR

261

92.2

8.1

8.6

Antocianas totales en las uvas (mg L )

2304

2402

Riqueza fenólica en las uvas (sin dimensiones)

40.8

35.4

Costo por concepto de energía (dólares/ha)

142

82

Agua aplicada (mm) -1

Rendimiento de fruta (kg planta ) -1

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Conclusiones y Recomendaciones De acuerdo a nuestra experiencia podemos establecer las siguientes conclusiones y recomendaciones: El SEPOR ha permitido ahorros significativos en la aplicación de agua sin afectar el rendimiento y calidad en frutales y viñas. La optimización del uso de agua permitió un ahorro en el uso de la energía eléctrica utilizada en los sistemas de riego por goteo. La implementación del SEPOR requiere de investigación científico-tecnológica para desarrollar y/o adaptar la tecnología en programación del riego. La transferencia tecnológica es fundamental para la aplicación efectiva del SEPOR en el sector productivo pues la adopción de la tecnología, por parte de los agricultores, es un proceso gradual Bibliografia Acevedo, C., Ortega-Farías, S., Moreno, Y. and Córdova, F. 2004. Effects of different levels of water application in pre- and post-veraison on must composition and wine color (cv. Cabernet Sauvignon. Acta Hort. (ISHS) 664:483-489 Alegre, S., Girona, J., Marsal, J., Arbones, A., Mata, M., Montagut, D., Teixido, F, Moltiva, M. J. and Romero, M. P. 1999. Regulated deficit irrigation in olive trees. Acta Hort. 474:373-376. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage paper 56. United Nations-Food and Agriculture Organization, Rome.Pp 300. Cuenca, R.H. 1988. Irrigation Sytem Design: An Engineering Approach. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey Dirección Meteorológica de Chile. 2006. “El Niño - La Niña” Disponible en: http://www.meteochile.cl/nino_nina/nino_nina.html.Hepner, Y., Bravdo, C., Loinger, C., Cohen, S., and Tabacman, H. 1985.Effect of drip irrigation schedules on growth, yield, must composition and wine quality of Cabernet sauvignon. Am. J. Enol. Vitic. 36:77-83 Jensen, M.E., Burman,R.D., and Allen,R.G. 1990. Evapotranspiration and irrigation water requirements. ASCE-Manuals and Reports on Engineering Practice, N 70. Ortega-Farias, S., Marquez, J., Valdes, H., y Paillán, H. 2000. Efecto de Cuatro Láminas de Agua Sobre el Rendimiento y Calidad de Tomate (Lycopersiconesculentum Mill., cv. FA144) de Invernadero Producido en Otoño. Agricultura Técnica. 61:479-487. Ortega-Farias, S., Leyton, B. J., Valdes, H.,y Paillán, H. 2003. Efecto de Cuatro Láminas de Agua Sobre el Rendimiento y Calidad de Tomates (Lycopersiconesculentum Mill., cv. Presto) de Invernadero Producido en Primavera-Verano. Agricultura Técnica. 63:394-402. Santibáñez, F., Acevedo, E., Peralta, M., de la fuente, A., Arias, J., Manterola, H., Chateauneuf, R., De la maza, C.L. y Rodríguez, M. 1996. Escenario de crecimiento del sector agrario y posibles cambios de uso del suelo. pp 215-241. En: Sustentabilidad 2ª Reunión Internacional de Riego – 73

ambiental del crecimiento económico chileno, Osvaldo Sunkel (editor), Universidad de Chile, Santiago, Chile. 380 p Tognetti R., d‟Andria Lavini A.,and Morelli, G. 2006. The effect of deficit irrigation on crop yield and vegetative development of Olea europaea L. (cvs.Frantoio and Leccino).Eur. J. Agron.25:356-364.

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MANEJO DEL RIEGO Y ASESORAMIENTO AL REGANTE

Reimar Carlesso1

Resumo A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de inovações tecnológicas que possibilitam aos produtores controlar de forma mais adequada e automatizada a aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente, permitindo manejar de forma mais precisa as demandas hídricas das culturas, de forma a possibilitar, assim, aumentos importantes na quantidade e melhorias da qualidade dos produtos explorados. Para irrigar satisfatoriamente o consumo de água das culturas deve ser bem quantificado, pois, regas leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas na superfície do solo, não umedecendo toda a zona das raízes. Regas excessivas também são prejudiciais, pois acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes. Nesse contexto, é fundamental a decisão correta de quando irrigar e quanto de água aplicar em cada irrigação. A determinação da evapotranspiração de uma cultura ao longo do ciclo de desenvolvimento é fundamental para que se possam estimar as necessidades hídricas da mesma. Como a evapotranspiração de uma cultura é uma função das condições meteorológicas, é razoável inferir que, qualquer alteração nos fatores meteorológicos afeta a transpiração. Dessa forma, é necessário conhecer as condições especificas de um local ou região a fim de estimar o consumo de água pelas plantas em diferentes locais de cultivo. O uso de sistemas de manejo e monitoramento da irrigação, como o Sistema irriga, permite adequar a gestão da irrigação à demanda climática e tomar em conta a influência de outros fatores, como o solo, sobre a demanda das culturas. Seguindo os resultados dos modelos é possível encontrar soluções de poupança de água que contribuem também para minimizar os impactos ambientais. Introdução Nas áreas cultivadas, o suprimento de água às plantas depende da quantidade e distribuição sazonal das precipitações pluviais. Isso significa que o clima é o principal determinante de risco de frustração e oscilação da produção e produtividade das áreas agrícolas. Para irrigar satisfatoriamente o consumo de água das culturas deve ser bem quantificado, pois, regas leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas na superfície do solo, não 1

Departamento de Engenharia Rural, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Brasil; [email protected]

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umedecendo toda a zona das raízes. Regas excessivas também são prejudiciais, pois acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes. Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação através de dados meteorológicos. Dessa forma, a decisão de quando e quanto irrigar está fundamentada na capacidade de armazenamento de água do solo, no tipo e manejo do solo, no estádio de desenvolvimento da plantas e na intensidade da evapotranspiração. Os métodos de estimativa da evapotranspiração das culturas são muitos e de complexa configuração dos dados de entrada, sendo o método de Pennam-Monteith o mais utilizado para estimar a evapotranspiração de referência (Pereira, 2008b). Estações meteorológicas automáticas fornecem todas as informações necessárias para estimar a evapotranspiração e o consumo de água das culturas. Assumindo a água como recurso/insumo natural, bem público de valor econômico, escasso, finito e vulnerável, a construção de indicadores de eficiência de uso é um procedimento que envolve grande complexidade (Pereira, 2008a). Esses indicadores necessariamente devem passar pelo crivo de uma análise baseada nos fundamentos da teoria econômica e social aplicadas especificamente à questão hídrica. Além disso, deve-se proceder uma análise de eficiência técnica através de indicadores físicos e ambientais capazes de aferir a maximização de resposta otimizada quando do uso da água para demandas específicas. É necessário reconhecer a possibilidade de ocorrência de impactos negativos do uso da irrigação, avaliando-os e desenvolvendo soluções tecnológicas que promovam melhorias, viabilizando a atividade agrícola irrigada, de forma adequada. A compatibilização do uso correto dos recursos naturais, visando a respectiva sustentabilidade, com os benefícios gerados pela atividade irrigada, será capaz de produzir os efeitos positivos, resultantes da adoção da técnica. A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de inovações tecnológicas que possibilitam aos equipamentos controlar de forma mais adequada e automatizada a aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente, permitindo manejar de forma mais precisa as demandas hídricas das culturas. Os sistemas de irrigação elevam os rendimentos, reduzindo ao mínimo as perdas e promovendo a integração da irrigação com outras operações simultâneas, como a adubação, o controle de pragas e doenças. Aproximadamente 15% das áreas utilizadas na agricultura são irrigadas. No entanto, a agricultura irrigada contribui com aproximadamente metade do valor da produção mundial de alimentos. Em 1995, a área irrigada no mundo era de 254 milhões de hectares, com expectativa de aumento de 30% até 2025. No entanto, a porcentagem de consumo de água utilizada na agricultura deverá diminuir, em razão do aumento na demanda dos recursos hídricos pelo setor produtivo industrial, e outras demandas de usos múltiplos públicos. Em escala mundial, a demanda hídrica anual está estimada em 14 mil km3, sendo que a oferta só atende cerca de 66% desse total. Mantendo-se as taxas de consumo e considerando-se um crescimento populacional anual de 1,6%, o esgotamento das potencialidades de estoque recursos hídricos está previsto para ocorrer no ano de 2053. Na America Latina, o setor agrícola é o maior usuário consuntivo de água, demandando cerca de 2/3 de toda a água capatada de rios, lagos e aqüíferos subterrâneos. Na fig 1 está apresentada a distribuição média de consumo de água no Brasil salientando a participação da irrigação como maior usuário dos recursos hídricos. Os outros 31% são consumidos 2ª Reunión Internacional de Riego – 77

pelas indústrias e uso doméstico. Em que pese o consumo, a agricultura irrigada é a forma mais eficiente e segura de aumentar a produção de alimentos, pois permite o incremento na produtividade, principalmente, em ambientes semi-áridos e áridos. A irrigação é um recurso tecnológico de fundamental importância para prover a produção de alimentos e fibras em escala suficiente para uma população mundial que cresce continuamente (Howell, 2000). No Brasil aproximadamente 5% da área cultivada é irrigada, correspondendo a 16% do total da produção e de 35% do valor econômico dessa produção (Paz et al. 2000). Consumo Humano 21%

Agropecuária 61%

Indústria 18%

Figura 1. Participação dos diferentes usuários na utilização dos recursos hídricos no Brasil. A incorporação e expansão das áreas irrigadas está associada a necessidade de aumentar os níveis de produtividade, uma vez que a expansão horizontal da agricultura está praticamente esgotada. A irrigação é uma tecnologia que permite agregar valor ao produto colhido (quando adequadamente conduzida), proporcionando maior rentabilidade ao produtor. No Brasil, o interesse pela adoção da irrigação emerge nas mais variadas condições de clima, solo e situação sócio-econômica do produtor. Aspectos tecnológicos envolvidos no manejo da irrigação Na agricultura não-irrigada os impactos da deficiência hídrica podem ser parcialmente minimizados através do planejamento da atividade agrícola, orientado as épocas de semeadura de acordo com o regime pluviométrico de cada região, além da utilização de variedades tolerantes e/ou resistentes a curtos períodos de deficiência de água no solo. Para obterem-se resultados satisfatórios com a irrigação, o consumo de água das culturas deve ser bem quantificado, pois regas leves, insuficientes e freqüentes, repõem água apenas na superfície do solo, não umedecendo toda a zona das raízes. Por isso, elas tornam-se superficiais e incapazes de explorar o volume de solo disponível. Regas excessivas também são prejudiciais, pois acarretam perda de água e de nutrientes, pela percolação abaixo da zona das raízes. A freqüência de irrigações requerida pelas culturas é regulada fundamentalmente pela capacidade de armazenamento de água no perfil do solo e das necessidades hídricas das culturas. Nas últimas décadas, ocorreram mudanças fundamentais nos conceitos que envolvem as relações solo-água-planta-atmosfera. Na avaliação da disponibilidade de água às plantas deve-se quantificar os fatores edáficos, climáticos e fisiológicos das plantas (Petry, 2000; Carlesso & Zimmermann, 2000). Constantes hídricas do solo como a capacidade de campo, ponto de murcha permanente, água capilar, água gravitacional, etc., utilizadas para definir o armazenamento de água no solo não indicam plenamente a disponibilidade de água no solo para as plantas. Essas variáveis estão baseadas na 2ª Reunión Internacional de Riego – 78

suposição de que o conteúdo de água no solo é unicamente dependente do potencial matricial. Porém, são de extrema utilidade no cálculo e modelação do balanço hídrico do solo (Pereira et al. 1995; Pereira, 2004). O armazenamento de água pelo solo e sua disponibilidade às plantas dependem de processos dinâmicos, tais como: infiltração, redistribuição interna, drenagem e absorção pelas raízes das plantas (Jong van Lier, 2000). A quantidade de água extraída pelas plantas, depende da habilidade das raízes em explorar um volume considerável do solo e absorver a água do mesmo, bem como da habilidade do solo em armazenar e manter um fluxo adequado de água em direção às raízes em taxas suficientes para suprir a demanda evaporativa da atmosfera (Hillel, 1980; Ahuja & Nielsen, 1990). Qualquer alteração em um desses componentes irá afetar o fluxo de água na relação hidrodinâmica de trocas no sistema solo-planta-atmosfera. Os principais fatores que afetam a disponibilidade de água no solo são causados: pela planta (distribuição do sistema radicular, índice de área foliar, altura de plantas, etc.), pelo solo (profundidade explorável pelas raízes, drenagem e infiltração, fertilidade natural; salinidade (também da água), compactação e distribuição dos poros); pelo clima (demanda evaporativa da atmosfera) e pelo manejo da irrigação. Quando esses fatores são parcial ou totalmente controlados, regulados ou adequadamente manejados a eficiência do uso da água aumenta. Os métodos mais utilizados para a determinação do momento de acionar o sistema de irrigação em uma determinada área podem ser baseados em características da planta, do solo ou do clima (Carlesso & Zimmermann, 2000; Pereira, 2004;). A planta apresenta alguns sintomas característicos quando submetida a situações de disponibilidade hídrica inferiores às ideais (enrolamento, menor elongação das folhas e entrenós, mudança na pigmentação das folhas, epinastia, ângulo de inserção das folhas, etc). No entanto, quando a planta exterioriza a maioria dessas características o efeito da deficiência da água no solo já causou uma redução significativa no potencial produtivo da cultura (Santos and Carlesso, 1999). A determinação da freqüência da irrigação através de características do solo tem sido mais freqüentemente utilizada. Dentre essas características destacam-se conteúdo de água no solo, o potencial matricial da água no solo e a disponibilidade de água às plantas (vd. Garcia, 2008). A determinação freqüente e continuada do conteúdo de água no solo é preciso, embora trabalhoso, pois se baseia na lâmina de água consumida pela cultura. Por exigir mão-de-obra especializada, ele não tem sido muito utilizado no manejo de áreas irrigadas e sim em experimentos de irrigação. O monitoramento do potencial matricial da água no solo através de tensiômetros tem sido utilizado em áreas irrigadas. Os tensiômetros fornecem dados sobre o potencial de água nas camadas monitoradas e através da curva característica da água no solo se obtém o conteúdo de água no solo, para fins de determinação da quantidade de irrigação (lâmina a ser aplicada). A determinação da freqüência de irrigação e lâminas a serem aplicadas com base nas características do solo tem sido pouco utilizada no Brasil, pois esses métodos exigem, de maneira geral, elevada mão-de-obra. Adicionalmente, o custo dos equipamentos disponíveis para leitura direta do conteúdo de água no solo é elevado e dificilmente são utilizados para o monitoramento de áreas irrigadas, mesmo em países desenvolvidos. 2ª Reunión Internacional de Riego – 79

Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação através de dados meteorológicos, uma vez que esses são os principais responsáveis pelas oscilações de safras agrícolas no Brasil. Dessa forma, a decisão de quando e quanto irrigar está fundamentada na capacidade de armazenamento de água do solo, no tipo e manejo do solo, no estádio de desenvolvimento da plantas e na intensidade das perdas de água pelo processo da evapotranspiração. Determinação da evapotranspiração das culturas A determinação da evapotranspiração de uma cultura ao longo do ciclo de desenvolvimento é fundamental para que se possam estimar as necessidades hídricas da mesma. Como a evapotranspiração de uma cultura é uma função das condições meteorológicas, é razoável inferir que qualquer alteração nos fatores meteorológicos afeta a transpiração. Dessa forma, é necessário conhecer as condições especificas de um local ou região a fim de estimar o consumo de água pelas plantas em diferentes locais de cultivo. Nos últimos 50 anos grande quantidade de experimentos foi conduzido para estimar a evapotranspiração dos cultivos, principalmente para o entendimento dos processos físicos e químicos que determinam a taxa de evaporação. Um significativo avanço foi observado no procedimento de medida e de modelos matemáticos de estimativa. Entretanto, existem hoje dezenas de métodos e/ou procedimentos para estimar a evapotranspiração e vários autores tem publicado extensas revisões sobre o assunto como Penman et al. (1967), Doorenbos & Pruitt (1977), Villa Nova and Reichardt (1989) e Pereira et al. (1997). Alguns desses métodos apresentam precisão adequada para estimar a evapotranspiração em escala horária, diária, mensal, etc., considerando situações conhecidas. A medida direta da evapotranspiração é extremamente difícil e onerosa. Difícil porque exige instalações e equipamentos especiais; e onerosa porque tais estruturas são de alto custo, justificando-se apenas em condições experimentais. Assim, a evapotranspiração é normalmente estimada. A relação solo-água-planta-atmosfera (responsável pelo fluxo de água no interior da planta e dessa para a atmosfera) é governada por trocas de massa e energia e é regulada principalmente pelo fator biológico. O principal controle é realizado pela abertura estomática que, obviamente, depende de fatores climáticos. Tanques evaporimétricos (TCA) ainda são utilizados, embora a tendência natural seja de substituir essas medidas diretas por determinações a partir de dados meteorológicos. Essas determinações poderão ser baseadas em equações empíricas ou em equações físicas: o método de Hargreaves (uma equação empírica) está fundamentado principalmente em valores de temperatura do ar. Para a utilização dos métodos físicos de estimativa da evapotranspiração várias conferências e seminários foram realizados, especialmente os organizados pela FAO ou pela ICID, para substituir a equação de Penman (FAO-24) pela equação de PenmanMonteith, tendo como principal argumento a superestimativa da evapotranspiração de referência de uma área gramada. Resultou que vem sendo adoptada uma nova metodologia padronizada proposta pela FAO (Allen et al. 1998, 2006; 2007). Os coeficientes de cultivo são largamente utilizados, desde a publicação do boletim da FAO-24 (Doorenbos and Kassan, 1977), para a estimativa da evapotranspiração máxima de 2ª Reunión Internacional de Riego – 80

uma cultura (condição de irrigação) através de uma combinação entre o valor da evapotranspiração de referência com um adequado coeficiente de cultivo (Pereira, 2008b). Nas últimas décadas vários estudos foram publicados sobre o uso dos coeficientes de cultivos para as diferentes fases de praticamente todas as espécies comercialmente cultivadas (Allen et al. 2007). No entanto, um problema recorrente, que requer investigação mais detalhada, é quando a evapotranspiração de referência estimada pelo método PenmanFAO for transformada para o método Penman-Monteith, nesse caso os coeficientes devem ser corrigidos. Nos últimos anos o Boletim FAO-56 (Allen et al. 1998, 2006) tem sido utilizado com mais freqüência pelos profissionais envolvidos com a irrigação. Em resumo, os métodos de estimativa são muitos e de complexa configuração dos dados de entrada, sendo o método de Pennam-Monteith um dos mais utilizados para estimar a evapotranspiração de referência. Estações meteorológicas automáticas fornecem todas as informações necessárias para estimar a evapotranspiração e o consumo de água das culturas. Pode-se, também, estimar a evapotranspiração através de tanques evaporimétricos. Entretanto, essa determinação é usualmente de baixa precisão e as medidas ocasionam estimativas acumuladas da evapotranspiração muitas vezes irreais. Para o manejo racional da irrigação o dimensionamento do sistema de irrigação deve ser elaborado com o conhecimento prévio das seguintes variáveis: (i) caracterização física do solo com avaliação da capacidade de infiltração, densidade do solo, limites superior e inferior de disponibilidade de água (geralmente estimados pela capacidade de campo e ponto de murcha permanente, respectivamente), fertilidade, textura, profundidade do solo, drenagem, profundidade do nível freático, etc.; (ii) caracterização da planta através de dados sobre a variedade, profundidade do sistema radicular, fenologia, coeficientes de cultivo, suscetibilidade a déficits hídricos, índice de área foliar, períodos críticos, produtividade, porte, etc. e; (iii) condições climáticas do local com dados de precipitação pluvial, temperatura, radiação solar, vento, umidade relativa do ar, etc. Pelo exposto, é aceitável afirmar que o manejo de irrigação não é uniforme ao longo do ciclo de crescimento e desenvolvimento das plantas. No entanto, a determinação correta e calibrada do intervalo entre duas irrigações sucessivas e da lâmina de água a ser aplicada na mesma área é essencial para o sucesso da irrigação. Desta forma, a flexibilidade do manejo de irrigação será realizada para propiciar um adequado suprimento de água de modo que o crescimento e o desenvolvimento das plantas não sejam afetados por déficits hídricos ou por eventuais excessos causados por irrigações desnecessárias. Estas, além do mais, provocam impactos ambientais negativos: demanda excessiva de recursos hídricos, transporte de fertilizantes e agro-químicos para águas subterrâneas e superficiais, salinização de solos, etc. Manejo de irrigação Um dos problemas clássicos que envolvem o manejo da irrigação é a determinação de quando e quanto irrigar. Atualmente, existe um crescente interesse no controle da irrigação através de variáveis meteorológicas, visto que estas são as principais responsáveis pelas oscilações no rendimento das safras agrícolas no Brasil. O manejo da irrigação a partir de dados meteorológicos implica que estes sejam representativos de uma propriedade ou região e que sejam coletados automaticamente. Embora o avanço da tecnologia na 2ª Reunión Internacional de Riego – 81

agricultura tenha possibilitado rapidez e facilidade no acesso a um grande contingente de dados, a coleta e disponibilização dos dados deve ser realizada com precisão. Isso significa que o planejamento, instalação, manutenção e a procedência dos dados coletados automaticamente devem ser feitos por pessoas tecnicamente capacitadas. A estrutura de informações meteorológicas no Brasil é organizada em Distritos Meteorológicos, que recebem informações de diversas estações meteorológicas instaladas nas diferentes regiões agroclimáticas. No entanto, as informações meteorológicas coletadas nessas estações oficiais não são disponibilizadas aos interessados na velocidade necessária. As estações meteorológicas oficiais na sua grande maioria não são automáticas e quando os dados estão disponíveis em meio digital os mesmos não são disponibilizados para uso privado, dificultando enormemente a obtenção das informações meteorológicas. Isto mesmo sucede em muitos países, nomeadamente na Europa. A situação considerada ideal seria o produtor ter ao seu dispor informações climáticas da sua propriedade que, juntamente com as informações de um distrito meteorológico, auxiliassem no processo de planejamento, instalação e condução das lavouras. O avanço dos instrumentos eletrônicos para obtenção de dados meteorológicos, vem desenvolvendo-se rapidamente, sobretudo o uso de estações meteorológicas automáticas. Os dados fornecidos por essas estações, juntamente com os obtidos em observatórios oficiais, permitem a avaliação e o planejamento das atividades agrícolas. Uma rede é formada pela interligação de estações meteorológicas, com comunicação via satélite, rádio, telefonia ou micro ondas, onde existe um ponto de coleta de informações. Essa interligação permite a visualização, em tempo real, de dados meteorológicos de uma microrregião, auxiliando na tomada de decisão de um grupo de produtores. Facilita enormemente o monitoramento de condições favoráveis ao aparecimento de uma determinada praga ou moléstia, ou determinação de períodos propícios a formação de geadas e, principalmente, para indicar o momento de acionar os sistema de irrigação e a indicação da quantidade de água a ser aplicada. No Brasil, a utilização das estações meteorológicas automáticas é recente, sendo que um grande número está instalada em instituições de pesquisa. Porém, o seu uso por produtores rurais vem crescendo continuamente. O Departamento de Engenharia Rural, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), implementou uma rede de estações meteorológicas automáticas para proporcionar aos irrigantes acesso as informações de quando irrigar as suas áreas e quanta água aplicar em cada irrigação, através do Sistema Irriga. O Sistema Irriga é um sistema de manejo e monitoramento de irrigação criado e desenvolvido pela UFSM, tendo como principal objetivo disponibilizar um sistema de manejo de irrigação prático, funcional e facilmente aplicável no campo, e que permitisse maximizar a eficiência do uso da água em áreas irrigadas para as culturas do milho, soja, trigo, cevada, batata, café, feijão, algodão, tomate, ervilha, girassol, arroz, brachiária, sorgo, cebola, milheto, maça, pêra, pêssego e videira. Iniciado em nível de produtor rural em 1999, o sistema atualmente possui 135 estações meteorológicas automáticas com sistema em tempo real de transmissão de dados (Plataformas de coletas de dados - PCD) instaladas, sendo a maior rede privada de estações meteorológicas (PCDs) existente no Brasil. Cada PCD está constituída de uma estação meteorológica automática que transmite dados meteorológicos em tempo real, via satélite, para a central do 2ª Reunión Internacional de Riego – 82

Sistema Irriga. Esses dados juntamente com as informações de solo (características físicas) de cada área irrigada, cultura (índice de área foliar, altura de plantas, sistema radicular, etc.) e do equipamento de irrigação (sistema, método, lâmina mínima, lâmina diária, coeficiente de uniformidade, etc.) são processados diariamente para fornecer, individualmente para cada área irrigada do produtor, a necessidade de aplicar ou não uma irrigação. As recomendações de irrigação são disponibilizadas em tempo real, via Internet, para cada pivô ou parte dele e com previsão da irrigação com 24 e 48 horas de antecedência. O produtor deve somente informar a cultura semeada, a variedade e/ou híbrido, data de semeadura, sistema de cultivo, espaçamento entre linhas e população de plantas. Todas as informações necessárias a operação do sistema são coletadas por pessoal técnico especializado que visita sistematicamente todas as áreas irrigadas em intervalos inferiores a 2-3 semanas. Essas visitas são pré-agendadas com data e horário da chegada do técnico nas propriedades (áreas irrigadas) em todas as regiões monitoradas. Além dos benefícios já demonstrados, o Sistema Irriga traz para o usuário: (i) possibilidades de aumento na produtividade; (ii) economia de água/energia; (iii) adequação de mão-de-obra; (iv) equilíbrio com o meio ambiente: é um sistema de monitoramento da irrigação que se baseia na exigência hídrica da cultura em suas respectivas fases de desenvolvimento e; (v) possibilidades de redução do uso de defensivos agrícolas: com o manejo adequado da água, evitam-se ambientes excessivamente úmidos, favoráveis ao aparecimento e desenvolvimento de doenças. Com a junção dos dados meteorológicos coletados de uma determinada região, com informações do solo, planta e equipamento de irrigação, é possível fazer a recomendação de quando irrigar e quanta água aplicar. Essa recomendação é disponibilizada aos usuários por telefone ou através do portal do Sistema Irriga® - www.sistemairriga.com.br. Armazenamento e validação dos dados meteorológicos A confiabilidade da ETo estimada depende da qualidade dos dados meteorológicos utilizados no cálculo. A qualidade conferida aos dados inicia-se na determinação do intervalo de medidas das variáveis meteorológicas pelos sensores. É importante que esse intervalo assegure adequadamente as alterações meteorológicas que ocorreram entre medidas consecutivas. Por isso, é necessário que seja estabelecida uma rotina de inspeção e/ou verificação automática dos dados enviados pelas PCD‟s que formam a rede de estações, além das rotineiras verificações visuais. Na tabela 1 é apresentada a resolução, acurácia e unidades de medida das variáveis meteorológicas coletadas pelas PCD‟s, de acordo com as normas recomendadas pela OMM.

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Tabela 1. Faixa específica de medidas, acurácia e unidades de medidas utilizadas em PCD‟s que formam a rede de estações meteorológicas do Sistema Irriga®. Sensor Resolução Acurácia Unidade 750 a 1060 0.3 hPa Pressão atmosférica Temperatura do ar

-25 a +60

0.3

°C

Umidade relativa

2 a 100

3

%

1,03 a 92,6

2

m/s

0 a 359

5

Graus

Precipitação pluvial

0 a 999.8

2%

mm

Radiação solar

0 a 1500

5

W m-2

Velocidade do vento Direção do vento

Ao receber os dados das estações, o servidor automaticamente roda um filtro para verificar se os mesmos estão dentro da faixa estipulada pela Tabela 1. Caso existam dados inconsistentes, os mesmo serão armazenados, porém não serão utilizados nos cálculos. A manutenção e calibração do conjunto de sensores das PCD‟s é um processo rotineiro e delas depende a confiabilidade dos dados medidos em determinado local. A calibração dos sensores é feita por empresas de Assistência Técnica específica para este fim. Os testes de calibração dos sensores são feitos a cada dois (2) anos e constam de reconfiguração de sensores (no caso da reposição de sensores), testes de comunicação, entrada de novas constantes de calibração, etc. As operações de manutenção e calibração são feitas com as PCD‟s operando em modo off-line. Parâmetros de solo O conhecimento das características físico-hídricas dos solos é fundamental para a viabilização de um sistema de manejo de irrigação. O armazenamento de água no solo e sua disponibilidade às plantas, a infiltração e/ou escoamento da água, bem como a estrutura e textura do solo são parâmetros indispensáveis na determinação da lâmina e freqüência de irrigação. Em função disso, em todas as áreas monitoradas pelo Sistema Irriga® é feita a amostragem de solo para a caracterização físico-hídrica desses. Para a coleta das amostras trincheiras são cavadas com aproximadamente 80 cm de comprimento, 60 cm de largura e 75 cm de profundidade. Os perfis dos solos são divididos em três camadas, em função da morfologia do solo, assim descritas: camada superficial, camada intermediária e camada inferior. A camada superficial usualmente varia de 0 a 25 cm de profundidade entre os perfis amostrados, a camada intermediária varia de 15 a 50 cm e a camada inferior varia de 35 a 75 cm de profundidade. As amostragens são normalmente realizadas no último, penúltimo e antepenúltimo lance dos pivôs, pois esses locais representam a maior área irrigada por lance do pivô. Cada amostragem (trincheira) é representativa de uma área aproximada de 50 hectares de área irrigada Nos pivôs que apresentavam desuniformidade em relação às características morfológicas do solo, realiza-se uma amostragem em cada local que apresentava diferença de textura do solo, independentemente da seqüência de lances do pivô. 2ª Reunión Internacional de Riego – 84

Amostras com estrutura preservada são coletadas com o auxílio de um extrator, para a determinação da macroporosidade, microporosidade, porosidade total, densidade do solo e curva característica de água no solo (-0,006, -0,01, -0,033, -0,1, -0,5 e -1,5 MPa), segundo a metodologia proposta por Embrapa (1997). Amostras com estrutura não preservada são também coletadas para a análise granulométrica (Gee and Bauder, 1986) e densidade de partículas (Embrapa, 1997). Parâmetros da cultura irrigada As características das plantas, como área foliar, altura de plantas, distribuição e profundidade do sistema radicular, população e espaçamento de plantas, arquitetura do dossel das plantas e estádio de desenvolvimento são parâmetros que influenciam a evapotranspiração e o consumo de água. Para a obtenção dessas informações são realizados experimentos de campo com diversas culturas e diferentes materiais. Atualmente, o banco de dados do Sistema Irriga® conta com informações validadas de índice de área foliar, altura de plantas, distribuição do sistema radicular, soma térmica e fotoperíodo nos principais estádios de desenvolvimento das seguintes culturas: abóbora, alfafa, alho, arroz, algodão, batata, brachiária, cebola, cenoura, cevada, café, ervilha, feijão, girassol, maçã, milho, milho doce, milho pipoca, milheto, pêssego, pêra, soja, sorgo, tabaco, tomate, trigo e videira. Parâmetros de equipamento As informações técnicas do sistema de irrigação - lâmina mínima e máxima de irrigação, uniformidade de distribuição da água e eficiência de irrigação – são utilizadas para determinar a freqüência e a lâmina de irrigação. Essas informações são disponibilizadas pelo usuário do Sistema Irriga, a partir dos laudos técnicos do fabricante do equipamento. A recomendação diária de irrigação parte do pressuposto que os equipamentos estejam operando adequadamente. Entretanto, o Sistema Irriga® recomenda que os sistemas de irrigação sejam aferidos por empresas técnicas especializadas, segundo normas da ABNT, em intervalos de no máximo de dois a três anos. Na figura 2 está apresentado um esquema simplificado do funcionamento do sistema, com os quatro fatores considerados em cada recomendação e as maneiras como os usuários podem receber as recomendações de manejo de irrigação. Monitoramento da irrigação O monitoramento das irrigações inicia-se com a semeadura e/ou plantio das culturas. A partir desse momento, visitas técnicas são agendadas por profissionais devidamente treinados para o acompanhamento de todas as áreas monitoradas pelo Sistema Irriga®. Nessas visitas os técnicos do Sistema determinam a umidade do solo (a partir de sensores TDR instalados, em no mínimo três profundidades do perfil do solo, em locais previamente identificados e representativos da área irrigada para aferição dos parâmetros utilizados na plataforma do Sistema), o estádio fenológico médio da cultura, profundidade do sistema

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Figura 2. Esquema simplificado do funcionamento do Sistema Irriga

radicular das plantas, altura de plantas, índice de área foliar, população de plantas, além de observar os aspectos fitossanitários da cultura, presença de plantas invasoras e condições nutricionais das plantas, fatores que interferem diretamento no manejo da irrigação. Não compete aos técnicos do sistema avaliar ou orientar aspectos de manejo da cultura que não seja a irrigação. Os técnicos do Sistema Irriga® não têm responsabilidade pelo produto ou dose de uma determinada aplicação que está sendo ou será aplicada para o controle de uma praga, doença ou planta invasora. As visitas às propriedades são agendadas antecipadamente, no mínimo com uma semana de antecedência, e estão disponíveis aos produtores na página do Sistema Irriga® na opção “Calendário de visitas” (Figura 3). Nesse campo aparece a data e o horário da visita bem como os nomes dos integrantes da equipe que irão fazer a visita. Dessa maneira, o produtor irrigante tem condições de planejar o acompanhamento da visita ou designar alguém da sua equipe para acompanhar os técnicos do sistema. Além de esclarecer qualquer tipo de dúvida sobre as irrigações anteriormente recomendadas pelo sistema.

Figura 3. Imagem da interface do Sistema Irriga® diariamente disponibilizada aos usuários irrigantes, com a indicação de quando e quanto irrigar, para cada um dos sistemas de irrigação cadastrados.

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Durante cada visita é preenchido um relatório contendo informações técnicas da cultura, solo e equipamento de irrigação. Após o encerramento do monitoramento da irrigação de uma determinada área é disponibilizado ao produtor um relatório contendo informações sobre a duração do ciclo, total de chuva, número de dias com chuva, total de irrigações recomendadas, lâmina total recomendada, número de dias com irrigação, número de visitas, além de fotografias tomadas em cada visita e dos relatórios parciais. Aspectos relacionados ao sistema produtivo A irrigação é um dos principais instrumentos para manter o agricultor no campo e possibilitar seu desenvolvimento econômico e social (Hargreaves, 2000). Pode-se até inferir que a irrigação transformou o uso e a exploração das terras e a sociedade humana como nenhuma outra atividade havia feito anteriormente. Não obstante, registros históricos reportam que muitas civilizações da antiguidade, cuja atividade agrícola esteve baseada na agricultura irrigada, ruíram em função do uso inadequado da água, sem considerar conceitos e indicadores de uso, produtividade da água e capacidade de suporte dos mananciais. Com uma aplicação adequada da água de irrigação, os agricultores irrigantes podem aumentar a produtividade das explorações, além de possibilitar safras adicionais. Para isto, é necessário que a pesquisa desenvolva, valide e disponibilize opções de manejo apropriado para a agricultura irrigada que possam contribuir para a conservação dos recursos naturais e garantir um desenvolvimento sustentável. Nesse sentido, é função da pesquisa oferecer dados sobre o manejo de culturas visando aumentar a produção, diminuindo os riscos da atividade agrícola. Dessa forma, pode-se inferir que a agricultura irrigada é um componente vital para aumentar a quantidade e a qualidade de alimentos e fibras produzidas para o consumo humano. Notadamente, o avanço nas áreas irrigadas tem contribuído enormemente nas discussões acerca da melhor eficiência no uso da água, tanto sob o ponto de vista agronômico e da engenharia, como preservação e conservação da água, invocando os conceitos de produtividade da água e poupança de água. E, a melhor contribuição da irrigação na eficiência do uso da água é o aumento da produção por unidade de volume de água consumida, além de redirecionar a água para a sua maior prioridade, ou seja, o incremento da produção de alimentos. O principal aspecto do manejo adequado da irrigação está relacionado à eficiência de uso da água. Do ponto de vista biológico, a eficiência de uso da água (EUA) é a razão entre a produção de massa seca por unidade de água consumida, onde o genótipo da planta e a disponibilidade de radiação solar são fatores fundamentais para maximizar esta relação. Por isso, quando as necessidades hídricas das culturas são suplementadas via irrigação, a discussão acerca da ineficiência ou baixa eficiência do uso da água deve envolver, necessariamente, aspectos agronômicos e de engenharia, além dos aspectos ambientais. O clima predominante nas regiões de terras secas do Brasil se caracteriza pela irregularidade sazonal do regime de precipitações pluviais (entrada de água no ambiente semi-árido) e elevado índice de evaporação (saída de água do ambiente semi-árido) resultando num balanço hídrico deficitário, implicando em escassez severa de recursos hídricos, com todas as conseqüências sociais e ambientais. Em síntese, a problemática da 2ª Reunión Internacional de Riego – 87

escassez de água no semi-árido brasileiro, advém da irregularidade do regime de precipitações associado ao elevado índice de evaporação. A escassa disponibilidade de estoques de água doce para garantir o atendimento das múltiplas demandas sociais e ecológicas é condição natural em ambientes de domínio de climas semi-áridos e/ou áridos. O planejamento estratégico para aumentar a eficiência dos procedimentos e processos de captação, estocagem, distribuição e uso da água em áreas afetadas por escassez, vem sendo pensado, desenvolvido e validado para as terras secas do Brasil e em vários outros países. Indicadores de ineficiência de uso ou do uso perdulário da água, em todos os setores de usuários, são mais visíveis e conhecidos que indicadores de eficiência de uso. Estima-se para o Brasil um índice médio de 40% de perdas de volumes de água disponível na cadeia processual de captação, estocagem, alocação e uso dos recursos hídricos. O uso perdulário se traduz em custos para a sociedade e pressão de demanda sobre o recurso escasso, sem usufruto ou benefício social, sendo importante fator a ser gerador de escassez. Considerando o significativo e elevado volume de perdas, as tecnologias, técnicas e estratégias de gestão apropriadas ao uso eficiente da água disponível poderão ser contabilizadas como cota de poupança de água muito importante, com grandes repercussões positivas nas dimensões socioeconômicas e ambientais. A proteção da qualidade da água, também deve ser considerada como fundamental estratégia de eficiência no uso, pois além de ser um fator de disponibilidade hídrica é indicador de adequada gestão ambiental. A identificação, o desenvolvimento e a validação de tecnologias inovadoras de baixo custo, o aperfeiçoamento de tecnologias nativas e a estruturação de um processo de tomada de decisões baseado em indicadores de eficiência do uso da água são necessários para o aproveitamento pleno dos recursos hídricos limitados e protegê-los da poluição. A estratégia de gestão dos recursos hídricos nas terras secas deve prever: a otimização da alocação de volumes de água considerando as condições de limitações físicas e socioeconômicas; programar as decisões de alocação pela gestão das demandas e repercussões socioeconômicas e ambientais, regulação por mecanismos de cobrança induzindo a poupança de água e considerar custos de oportunidade que reflitam o uso alternativo mais valioso do recurso escasso, enquanto bem social, econômico e serviço ambiental. Assumindo a água como recurso/insumo natural, bem público de valor econômico, escasso, finito e vulnerável, a construção de indicadores de eficiência de uso é um procedimento que envolve extrema complexidade. Esses indicadores necessariamente devem passar pelo crivo de uma análise lastreada nos fundamentos da teoria econômica e social aplicadas especificamente à questão hídrica. Além disso, deve-se proceder a uma análise de eficiência técnica através de indicadores físicos e ambientais capazes de aferir a maximização de resposta otimizada quando do uso da água para demandas específicas. Assim, o indicador de eficiência de uso deve resultar de uma função de solução integrada e multicritério. Garrido (2003), trata em profundidade a questão da otimização do uso da água, discorrendo sobre funções de demanda por água enquanto insumo de produção. Considerações finais 2ª Reunión Internacional de Riego – 88

A evolução da irrigação nos últimos anos introduziu uma série de inovações tecnológicas que possibilitam aos equipamentos controlar de forma mais adequada e automatizada a aplicação da água. Isto se traduz em um processo mais eficiente, permitindo manejar de forma mais precisa as demandas hídricas das culturas, de forma a possibilitar, assim, aumentos importantes na quantidade e melhorias da qualidade dos produtos explorados. É necessário reconhecer a possibilidade de ocorrência de impactos negativos do uso da irrigação, avaliando-os e desenvolvendo soluções tecnológicas que promovam melhorias, viabilizando a atividade agrícola irrigada, de forma adequada. A compatibilização do uso correto dos recursos naturais, visando a respectiva sustentabilidade, com os benefícios gerados pela atividade irrigada, será capaz de produzir os efeitos positivos, resultantes da adoção da técnica. O uso de modelos de programação da irrigação como o Sistema Irriga permite adequar a gestão da irrigação à demanda climática e tomar em conta a influência de outros factores, como o solo, sobre a demanda das culturas. Seguindo os resultados dos modelos é possível encontrar soluções de economia de água que contribuem também para minimizar os impactos ambientais. Bibliográfia Ahuja, L. R., and Nielsen, D. R. 1990. Field soil-water relations. In: Stewart, B.A. & Nielsen, D.R.; Irrigation of agricultural crops. Madison, American Society of Agronomy, p.143-189. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Rome, 300 pp. Allen R. G., Pereira L. S., Raes D., and Smith M. 2006. Evapotranspiración del Cultivo. Guias para la Determinación de los Requerimientos de Agua de los Cultivos. Estudio Riego y Drenaje 56, FAO, Roma Allen R. G., Wright J. L., Pruitt W. O., Pereira L. S., Jensen M. E. 2007. Water Requirements. In: G.J. Hoffman, R. G. Evans, M. E. Jensen, D. L. Martin, R. L. Elliot (eds.) Design and Operation of Farm Irrigation Systems (2nd Edition), ASABE, St. Joseph, MI, pp. 208-288. Cameira M. R., Fernando R. M., Ahuja L., Pereira L. S. 2005. Simulating the fate of water in field soil-crop environment. J. Hydrology 315:1-24. Carlesso, R., Zimmermann, F. L. 2000. Água no solo: parâmetros para dimensionamento de sistemas de irrigação. Santa Maria, Imprensa Universitária, 65p. Chaterlan Y., Duarte C., León M., Pereira L. S., Teodoro P. R., Garcia R. R., 2007. Coeficientes de cultivo de la cebolla y su determinación con el modelo ISAREG. In: E. Ruz e L.S. Pereira (eds.) Modernización de Riegos y Uso de Tecnologías de Información (Red CYTED-Riegos, La Paz, Bolivia), PROCISUR y CYTED, Montevideo (http://ceer.isa.utl.pt/cyted/2007/bolivia2007/Tema%201/1.4_Yoima_LaPaz_Set2007.pdf )

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CIMIS

Kent Frame and BekeleTemesgen

The California Irrigation Management Information System (CIMIS) is a program of the California Department of Water Resources (DWR) that manages a network of over 130 automated weather stations in the state of California. CIMIS was developed in 1982 by the California Department of Water Resource and the University of California at Davis to assist California‟s irrigators manage their water resources efficiently. Efficient use of water resources benefits Californians by saving water, energy, and money. The CIMIS weather stations collect weather data every 60 seconds. It then calculates daily values from hourly data, and temporarily stores both hourly and daily data in the dataloggers. A computer at the DWR headquarters in Sacramento calls every station starting at midnight Pacific Standard Time (PST) and retrieves each day‟s data. The data is currently downloaded form the weather station every four hours and then processed and immediately made available via the web at www.cimis.ca.gov.

In case of a communication problem between the central computer and a given station, the computer skips the station and calls the next station. It comes back to the station with a communication problem after all other stations have reported. The computer keeps trying to establish a communication line with the station at predetermined time intervals. The interrogation continues into the next day until all of the station data have been transmitted. Once the data is transmitted, the central computer analyzes it for quality, calculates reference evapotranspiration (ETo - for grass reference and ETr - for alfalfa) and other 2ª Reunión Internacional de Riego – 92

parameters, flags the data, and stores them in the CIMIS database. Evapotranspiration (ET) is a loss of water to the atmosphere by the combined processes of evaporation from soil and plant surfaces and transpiration from plants. Reference evapotranspiration is the loss of water from standardized grass or alfalfa surfaces over which the stations are sitting. Irrigators have to use crop factors, known as crop coefficients, to convert ETo/ETr into an actual evapotranspiration (ETc) by a specific plant. Since most of the CIMIS stations are sitting on standardized grass surfaces, reference evapotranspiration is commonly referred to as “ETo” in this web site. However, a few CIMIS stations are sited on standardized alfalfa surfaces and therefore evapotranspiration from such surfaces is referred to as “ETr”. Estimated parameters (such as ETo, net radiation (Rn), dew point temperature, etc.) and measured parameters (such as solar radiation (Rs), air temperature (T), relative humidity (RH), wind speed (u), etc.) are stored in the CIMIS database for unlimited free access by registered CIMIS data users. In the past, users were accessing the CIMIS database via the dial-up and telnet systems. CIMIS then developed an older version of its current web site, during which time users were able to access the database using the dial-up, telnet, and/or the web systems. Once the web site became fully functional, the dialup and telnet options were terminated. Currently, the web system is the only platform for retrieving the CIMIS data. Users can also set up an email request to have data automatically delivered to their email account. In addition to the web, CIMIS developed an ftp site (ftpcimis.water.ca.gov) for those interested in automated access of the data. However, the ftp site provides daily data for the previous 7 days and monthly data for the previous 12 months and past annual data. Also available at the ftp site is one year‟s worth of rolling daily ETo data. This means that the beginning and ending dates of this data advance forward by one day every day. The CIMIS weather stations are randomly distributed throughout the state of California. It is very important that you select a station that is in the same microclimate as your area of interest. Many tools are available to assist you in making this decision. These include, but not limited to, the CIMIS web site, local water districts, farm advisors, consultants, and the CIMIS staff. Although CIMIS was initially designed to help agricultural growers and turf managers administering parks, golf courses and other landscapes to develop water budgets for determining when to irrigate and how much water to apply, the user base has expanded over the years. In addition to those mentioned above, current CIMIS data users include local water agencies, fire fighters, air control board, pest control managers, university researchers, school teachers and students, construction engineers, consultants, hydrologists, state and federal agencies, utilities, lawyers, weather agencies, and many more. The number of registered CIMIS data users has also been growing steadily over the years. Currently, there are over 33,000 registered CIMIS data users. It is worth mentioning that this number reflects only those that are primary users of the CIMIS data. Many users get the CIMIS data from these primary users for other various users. Examples include local water districts and consultants providing the CIMIS data to their clients. Therefore, there are secondary and tertiary CIMIS data users that have not been accounted for by the figure presented here.

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The Fresno State University‟s, Center for Irrigation Technology has a web based program that creates water budgets for irrigators using CIMIS data. The application is called WateRight and it automatically down loads data from the CIMIS data base and developed nearly 30,000 irrigation reports for users in 2009. During 2010 it is estimated that the CIMIS data base will handle over 500,000 requests for data reports.

The above tables illustrate the various dissemination points of CIMIS data and the main user types. It is estimated that at a minimum, 2,000,000 acres of crop lands are irrigated using CIMIS saving more than US $24,000,000 annually. Tree crops, vegetables and other high value crops such as grapes benefit the most from using CIMIS. In the urban sector many large landscapes have benefited enormously saving school districts and municipalities and residences millions of more dollars. ETo Overview Evapotranspiration (ET) is the loss of water to the atmosphere by the combined processes of evaporation (from soil and plant surfaces) and transpiration (from plant tissues). It is an indicator of how much water your crops, lawn, garden, and trees need for healthy growth and productivity. Accurate estimates of ET are needed in many circumstances. In agricultural irrigation, for example, estimates of ET are necessary for irrigation system design, irrigation scheduling, water transfers, planning, and other water issues.

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The conversion of liquid water into water vapor requires large amounts of energy (about 540 Calories per gram of water at a temperature of 100oC). This energy is provided by the sun in the form of solar energy. The solar energy is absorbed by water molecules and converted to latent heat energy, the energy that is tied up in vapor molecules. The water vapor thus produced escapes to the atmosphere because of a vapor pressure gradient between the surface and atmosphere. Once in the atmosphere it is taken further away from the surface by wind (or other mechanisms), creating more gradient between the evaporating surface and the air above it. This process continues as long as the three conditions mentioned above are present. Many factors affect ET including: weather parameters such as solar radiation, air temperature, relative humidity, and wind speed; soil factors such as soil texture, structure, density, and chemistry; and plant factors such as plant type, root depth and foliar density, height, and stage of growth. Although ET can be measured using such devices as lysimeters, estimating ET using analytical and empirical equations is a common practice because measurement methods are expensive and time consuming. Most ET equations were developed by correlating measured ET to measured weather parameters that directly or indirectly affect ET. Since there are so many factors affecting ET, it is extremely difficult to formulate an equation that can produce estimates of ET under different sets of conditions. Therefore, the idea of reference crop evapotranspiration was developed by researchers. Reference ET is the ET rate of a reference crop expressed in inches or millimeters. Reference crops are either grass or alfalfa surfaces whose biophysical characteristics have been studied extensively. ET from a standardized grass surface is commonly denoted as ETo whereas ET from a standardized alfalfa surface is denoted as ETr. The American Society of Civil Engineers (ASCE) recommends the use of ETos and ETrs, respectively, where “s” stands for standardized surface conditions. The logic behind the reference evapotranspiration idea is to set up weather stations on standardized reference surfaces for which most of the biophysical properties that are used in ET equations are known. Using 2ª Reunión Internacional de Riego – 95

these known parameters and measured weather parameters, ET from such surfaces is estimated. Then, a crop factor, commonly known as crop coefficient (Kc), is used to calculate the actual evapotranspiration (ETc) for a specific crop in the same microclimate as the weather station site. CIMIS is using a well watered actively growing closely clipped grass that is completely shading the soil, as a reference crop at most of it‟s over 130 weather stations. Therefore, reference evapotranspiration is mostly referred to as ETo on the CIMIS web site, although there are a few notable exceptions with ETr. There are many theoretical and empirical equations around the world to estimate ETo. The choice of any one method depends on the accuracy of the equation under a given condition and the availability of the required data. For reference surfaces with known biophysical properties, the main factors affecting ETo include solar radiation, relative humidity/vapor pressure, air temperature, and wind speed. Therefore, ETo can be estimated quite accurately using a "model" (a series of complex mathematical equations). The two models that are used in CIMIS are the Penman-Monteith equation (Walter, et. al., 2000) and a version of Penman's equation modified by Pruitt/Doorenbos (Proceedings of the International Round Table Conference on "Evapotranspiration", Budapest, Hungary. 1977). The Modified Penman employs a wind function developed at UC Davis. The version used in CIMIS uses hourly weather data to calculate ETo instead of daily weather data. Hourly averages of weather data are used in the "model" to calculate an hourly ETo value. The 24 hourly ETo values for the day (midnight to midnight) are summed to result in daily ETo. Air temperature, wind speed, and relative humidity are measured directly at each weather station. Vapor pressure is calculated from relative humidity and air temperature. Hourly net radiation is estimated using a method developed by the University of California. This method uses solar radiation, vapor pressure, air temperature, and a calculated monthly cloud coefficient (CK). Data Formats Hourly, daily, and monthly data can be retrieved from the CIMIS web site. The retrieval process for the hourly and daily data can either be as a standard report or a report by sensor. In a standard report, data types (sensors) are predetermined and a user cannot change them. A report by sensor, on the other hand, allows users to select the data types before generating the report. Data here can be selected by station, geographic region, or zip code. A sample report is available for registered and non-registered CIMIS data users. The sample report has daily data for the previous 7-days and monthly data for the previous 12months. This is the fastest way of retrieving CIMIS data for those interested only in a short term data. Data here can be selected by county or station. There are also ETo Variance and Monthly Average ETo Reports. The ETo variance report is a comparative report of daily ETo between the current year, previous year, and normal year estimates for a given station. Absolute differences of daily ETo between the current year and the normal year, and normal year projections of ETo for the next 7-days, are also given in the ETo variance report. Monthly average ETo report, on the other hand, provides the user with a long-term (over several years) average monthly ETo. The length of time 2ª Reunión Internacional de Riego – 96

varies for different stations depending on the amount of data collected by each station since its installation. For stations that do not have enough data, a nearby station with similar microclimates is used to approximate the long-term average ETo values. After selecting the report type, the user can also choose between the following data formats or styles: Web Format: The web format displays the report in the browser for the user to view it. CSV Format: The comma separated values (CSV) format opens a spreadsheet application, such as Excel, and imports the selected data into the spreadsheet automatically. There are two types of CSV formats. These are: CSV with a heading for each data column and CSV without the heading. XML Format: The Extensible Markup Language (XML) is a flexible and easier way to integrate the data from a different source (in this case CIMIS) to your information. PDF Format: The Portable Document Format (PDF) is a file format that captures all the elements of a printed document as an electronic image that can be viewed or printed. It provides a very good printing quality. You need to have Adobe Acrobat to get the PDF format from the CIMIS web site. DATA TYPES Measured Data: The following weather data are measured at the CIMIS weather stations: Solar Radiation: The total incoming solar radiation is measured using pyranometers at a height of 2.0 meters above the ground. Solar radiation data is used in the calculation of net radiation. Hourly, daily, and monthly average solar radiation data are available. Air Temperature: Air temperature is measured at a height of 1.5 meters above the ground using a thermistor. Air temperature is used in the calculation of other parameters such as dew point temperature, vapor pressure, net radiation, and reference evapotranspiration. Hourly, daily, and monthly data are available. Maximum, minimum, and average air temperatures are reported for the daily and monthly data. Soil Temperature: Soil temperature is measured at 15 centimeters (6 inches) below the soil surface. It is measured using a thermistor whose resistance varies with temperature. Soil temperature is commonly flagged because soils, especially those with high clay content, crack and let a warmer atmospheric air reach the sensor when dry resulting in high soil temperature values. Hourly, daily, and monthly soil temperature data are available. Maximum, minimum, and average values are reported for the daily time steps. Relative Humidity: Relative humidity is the ratio of the actual amount of water in the atmosphere to the amount, of moisture, the atmosphere can potentially hold at the given air temperature. It is expressed as a percentage. The relative humidity sensor is sheltered in the same enclosure with the air temperature sensor at 1.5 meters above the ground. Relative humidity values are used in the calculation of dew point temperature, vapor pressure, and reference evapotranspiration. Hourly, daily, and monthly data are available. Maximum, 2ª Reunión Internacional de Riego – 97

minimum, and average relative humidity data are reported for the daily and monthly reports. Wind Speed: Wind speed is measured using three-cup anemometers at 2.0 meters above the ground. The threshold wind speed is 1.0 mph. The sensor can withstand wind speeds of up to 120 mph. Wind speed values are used in the calculation of total wind run, resultant wind, wind roses, and reference evapotranspiration. Resultant wind and standard deviation of wind direction are reported in the hourly data whereas the total wind run is reported in the daily and monthly data. Hourly, daily, and monthly values of average wind speed are available. Wind Directions: Wind direction is measured using a wind vane at 2.0 meters above the ground. Wind direction values range from zero to 360 degrees (both being true north) and are adjusted for declination. Wind direction is reported only for hourly data. For daily time steps, wind direction is used in the development of wind roses. This is only available in the hourly reports. Precipitation: Rainfall is measured using tipping bucket rain gauges. While maintaining a standardized grass and/or alfalfa surface at the CIMIS weather stations, sprinkler irrigation water may sometimes drop into the rain gauges. The CIMIS staff adjusts the corrupt rainfall data most of the time but some may slip the scrutiny. Therefore, users are advised to pay attention to the precipitation data and notify us of any suspicious data. Calculated Data: The following parameters are calculated from the measured weather data: Net Radiation: Net radiation is the net radiant energy available at the surface of the earth for evaporating water, heating the surface, and heating the air. It is calculated as a balance between the incoming and outgoing radiant energies. Hourly and daily net radiation data is available. Reference Evapotranspiration: Reference evapotranspiration is evapotranspiration from standardized grass (ETo) and/or alfalfa (ETr) surfaces. The CIMIS ETo and ETr values are calculated using the modified Penman (also known as the CIMIS Penman) and the PenmanMonteith equations. Most CIMIS weather stations are located on actively growing grass. Hence, reference evapotranspiration is commonly referred to as ETo on the CIMIS web site. Hourly, daily, monthly, and daily variance ETo data are available. Wind Rose: Wind rose shows the distribution of wind speeds and the frequency of the varying wind directions. The wind directions are grouped into different sectors known as bins. Wind roses reported in CIMIS have eight bins. Presently, the distribution of wind speed is reported by CIMIS. However, CIMIS is exploring the possibility of reporting wind frequencies in the future. Wind rose data is currently available for the daily time step only. Vapor Pressure: The vapor pressure of the atmosphere is the partial pressure exerted by atmospheric water vapor. It is a good indicator of the humidity of the atmosphere and is calculated from measured relative humidity and air temperature data. Hourly, daily, and monthly data are available.

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Dew Point Temperature: Dew point temperature is the temperature to which the atmosphere must be cooled, at constant pressure and water vapor content, in order to reach saturation. It is calculated from vapor pressure (relative humidity) and air temperature data. Hourly, daily, and monthly dew point temperature data are available. Quality Control Maintenance All DWR maintained CIMIS weather stations are maintained according to standards developed by DWR. Those stations owned by DWR are maintained by DWR staff or with help from local agencies or people. Stations in the CIMIS network owned by others are maintained either by DWR or by the owners (in which case they may or may not be maintained to DWR's standards). DWR maintained stations are visited by DWR staff out of DWR's District Offices. DWR maintains four District offices in the S tate. Maintenance standards call for a maintenance visit every 3-4 weeks during the warmer months of the year. Visits decrease to about every five or six weeks in the cooler months. The main purpose of the maintenance visit is to check the sensors for accuracy and/or operation and to clean or replace sensors as required. The data is perused by CIMIS staff to watch for failing or suspect sensors. Once one has been determined failing a CIMIS technician is dispatched to replace the sensor. All stations are calibrated for accuracy by DWR twice a year. The anemometers are changed out biannually and the pyranometers annually. All other sensors are replaced when necessary. Stations' sensors are calibrated against a set of standardized sensors used only for calibrations. Sometimes, for many reasons, sensor replacement is not always changed out in a timely manner. For this reason the interest in the cost/benefit in use of double sensors is explored in this paper. Data Processing QC/QA Besides the site selection criteria, maintenance, and calibration there is a rigorous quality control program that the data is processed through in the data base. For a stand-alone weather station, the method proposed by O‟Brien and Keefer (1985) for stand-alone stream gaging data seems to be appropriate. Meek and Hatfield (1994) presented an excellent data screening rule partly based on the method of O‟Brien and Keefer. Each of the several networks in the USA use slightly different quality control procedures. In California, CIMIS recently developed a new quality control procedure that is a combination of several methods. It is a combination of the method described by Snyder and Pruitt (1992), and that in Meek and Hatfield (1994). Detail information on CIMIS quality control is available at www.cimis.water.ca.gov. Meek and Hatfield procedure is based on three types of screening rules: (1) high/low range limits (LIM), (2) rate-of-change limits (ROC), and (3) continuous no-observed-change with time limits (NOC). In addition to the three screening rules, instrument specifications and theoretical modes are used.

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1. Pyranometer (solar radiation)

2 meters

2. Soil Temperature Sensor 15 centimeters below ground level 3. Air Temperature Sensor Humidity Sensor

1.5 meters

1.5 meters

4. Wind Vane (wind direction)

2 meters

5. Anemometer (wind speed) 2 meters 6. Precipitation Gauge

1 meter

Orientation of the Typical CIMIS Weather Station Spatial Overview Because of California's diverse landmass and climate, many locations within the state lack a representative CIMIS station. Some counties, for example, do not have a CIMIS station and others have only one or two stations. As a result, there are significant spatial ETo data gaps. In an attempt to mitigate this problem, CIMIS initiated a study to investigate the possibility of coupling remotely sensed satellite data with point measurements from the CIMIS weather stations and generating spatially distributed ETo values (ETo maps).

A contract was awarded to the University of California Davis (UCD) remote sensing group, lead by Professor Susan Ustin, to conduct the study. The Department of Water Resources (DWR) formed an advisory committee comprised of individuals with expertise in remote sensing, GIS, modeling, and water management from DWR and UCD. The committee met, on an as needed basis to discuss new developments and plan future actions. After thoroughly researching this, the team decided to use remotely sensed satellite data and interpolated CIMIS station measurements to estimate ETo at a 2 km spatial resolution. The product has been vigorously tested and has demonstrated to be acceptable for most applications. For a brief description of the methodology used to generate ETo maps, click on the Spatial Model link on the left sidebar. Spatial Model Daily reference evapotranspiration (ETo) at 2 km spatial resolution was calculated state wide using the American Society of Civil Engineers version of the Penman-Monteith equation (ASCE-PM). Requirements for the ASCE-PM ETo equation are solar radiation (Rs), air temperature (Ta), relative humidity (RH), and wind speed at two meters height (U2). 2ª Reunión Internacional de Riego – 100

Daily Rs is generated from the visible band of the National Oceanic and Atmospheric Administration?s (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) using the Heliosat-II model. Heliosat-II is a European model designed to convert images acquired by the Meteosat satellite into maps of global (direct plus diffused) irradiation received at ground level.. For details on the Heliosat-II model and its accuracy, please refer to (http://www.helioclim.org/heliosat/heliosat2_soft_descr.pdf). Air temperature, relative humidity, and wind speed values at each pixel were obtained by interpolating between point measurements from the CIMIS stations. Two interpolation methods, DayMet and Spline, were selected based on accuracy of results, code availability, and computational efficiency. DayMet is an interpolation method that was developed at the University of Montana to generate daily estimates of temperature, precipitation, humidity, and radiation over large regions of complex terrain http://www.daymet.org. It determines the weights associated with a given weather station for each point where weather parameters are to be determined depending on the distance and density of the stations. Spline is an interpolation method that fits a surface through or near known points using a function with continuous derivatives. Two- and three-dimensional Splines are used based on the weather parameter to be interpolated. Accuracies of results from both methods were tested using cross-validation analysis. The accuracy of ETo values estimated from these methods depends on many factors including the accuracies of the remote sensing and interpolation methods used to generate the weather parameters at each pixel. Accuracies of remotely sensed weather parameters are also affected by such factors as cloudiness and snow cover. Therefore, mountainous areas with snow cover and coastal areas with cloud and fog are more susceptible to errors. Interpolation methods are affected by the density of the weather stations and geographic features of the region. Since most of the CIMIS stations are concentrated in lowland agricultural and urban areas, the mountains are again more susceptible to errors resulting from data interpolation due to the low density of weather stations. Despite these potential problems, however, we believe the ETo estimates provided using this method will be superior to using data from a distant weather station with a different microclimate. For detailed descriptions of the methodology used to map daily ETo, refer to the pdf file at (http://wwwcimis.water.ca.gov/cimis/pdf/EToMapping.pdf). If you would like to get ETo data created using the methods described here, you may do so by clicking on the Map Reports link on the left sidebar. What is CIMIS working on? ETo Forecasting and Crop Coefficient Production The approach is to use a variety of NASA and other data products and models to estimate and forecast reference evapotranspiration and basal crop coefficients at field and regional scales in near real time. With this information, either the user or the decision support system can track crop water use and soil and crop water status and determine the optimum irrigation schedule. It is anticipated that the user will want to select from several output options from localized ETo and Kc parameters, to full irrigation recommendations. For regional planning and predictions of water supply requirements, the system can operate in a quasi-automatic mode in which irrigation water is applied based on the predicted need. 2ª Reunión Internacional de Riego – 101

Satellite imagery will be used to track the seasonal development of crop canopies. NDVI maps will be generated from the imagery for each of the identified study areas. Crop coefficients for imagery dates will be estimated from the NDVI maps. We will use calibration models developed from our prior research or the literature to convert the NDVI values to Kcb values. Where calibrations are not available, we will extrapolate relationships from similar crops and verify with on-field measurements. Fieldwork will be undertaken to assess the validity of these initial calibration models and adjustments will be made as necessary. ASTER/LANDSAT will be used to map NDVI on an 8- or 16-day basis throughout the SJV study area. Commercial high-resolution satellite data will be used on a limited basis for validation of the NASA datasets, and also to demonstrate applicability of our approach for precision irrigation management techniques at the “within-field” level. Web Services with a Standard Data Prototype, GIS and other enhancements CIMIS is about to deploy a web services which will allow any user connected to the web to have data uploaded to their machine automatically at any time. This will include into automated ET controllers which control the irrigation systems for both agricultural crops and urban landscapes. The potential for water management with this new technology is endless. The importance of efficient water management in CA is so necessary that CIMIS has been incorporated into many State and local water conservation regulations. Spatial CIMIS currently resides in a Grass GIS environment but we are beginning to migrate to ESRI allowing for more robust data sets with more flexible user interface. Users will be able to create their own polygons and perform simple statistical analysis with the CIMIS data. The CIMIS system must be modernized to improve existing functionality, adjust to changing business needs, and to comply with standardized technical toolsets, user interface standards, and enterprise architecture strategies.  Incorporate the ASP .NET technologies to enhance CIMIS public web application, to comply with the State portal standards, and to move the CIMIS public web application off of the Java/Struts based technology to a .NET solution with shared LDAP authentication that has business logic running remotely on application servers.  Integrate the Spatial CIMIS model (CIMIS-GOES (the satellite dish, GOES station & GRASS GIS system)), which currently resides at the University of California Davis (UCD) to the DWR facility in Sacramento, CA.  Revise Quality Control (QC) procedures to improve methods for calculations of statistical parameters and flagging of the data  Redesign the user interface (UI) to the Spatial CIMIS data using Geographic Information System (GIS)  Asses and implement the ET/XML Web Services Improve data import procedure to increase polling frequency, refine data import procedures and modify the programs to handle the new data formats from new generation dataloggers.

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Manejo Estratégico del Riego utilizando sondas de capacitancia David Sloane Phd Principal Agronomist AquaSpy Inc.

Manejo Estratégico del Riego • Calendario de riego basado en la demanda del cultivo y no en un modelo • Regar la cantidad correcta en el momento adecuado

• Visualizar el crecimiento radicular y la demanda del cultivo • Establecer un cultivo exitoso • Evitar exceso o falta de riego

• Manejar adecuadamente la fertirrigación • Utilizar el estrés como herramienta de manejo • Monitorear en vez de medir – Hay un cambio de paradigma en la forma de manejar los datos

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Soluciones de Manejo de Agua para la Agricultura Los productores, más que en ningún otro sector, conocen la importancia que representa el agua para la comunidad y tienen la responsabilidad de usar eficientemente los volúmenes utilizados para la producción agrícola. También conocen perfectamente que el riego adecuado de los cultivos, contribuye al fortalecimiento y profundización de las raíces, lo que se traduce en plantas saludables que son mucho más capaces de soportar condiciones climáticas adversas, riegos mínimos y sequías, alcanzando mayores rendimientos.

Rendimiento vs riego aplicado

Al aplicar riego sobre un cultivo, la respuesta del mismo aumenta, aunque de manera decreciente, hasta llegar a un punto en el cual el exceso de agua comienza a perjudicarlo, provocando una disminución de los rendimientos.

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Procesos en la planta vs déficit de humedad

Lo deseable es evitar tanto los déficits (sector izquierdo) como los excesos (sector derecho), lo cual nos determina un rango de manejo de humedad del suelo (sector central), para optimizar los procesos de la planta en cada etapa de crecimiento y desarrollo.

Dinámica del Cultivo

Waterlogging

El anegamiento disminuye el consumo

Night Day Peak Water Use

Night

Los escalones muestran el consumo diario

Day

Moisture Stress

La clave para detectar stress está en la pendiente de la curva.

Cotton

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Mediante el monitoreo continuo de la humedad del suelo, el cultivo “nos dice” cómo está consumiendo día a día, pudiendo detectar pequeñas disminuciones que sean causadas por un inadecuado contenido de humedad, tanto por anegamiento como por stress. La clave está en la pendiente de la curva de consumo, lo cual nos indica el “pulso” del cultivo de manera continua.

Una vez que determinamos el rango óptimo de humedad del suelo, a partir del comportamiento del propio cultivo, podemos establecer los límites superior e inferior y seguir detalladamente la dinámica a lo largo del ciclo del mismo. Podemos monitorear el consumo diario, el acumulado, observar el impacto de los riegos y a partir de allí determinar cuándo y cuánto regar. A la vez, podemos modificar los rangos de acuerdo a los estadios del cultivo y su demanda hídrica.

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Gráfico por sensores separados

El escalonamieto indica actividad radicular

Riego

Riego

Lluvia

Lluvia

Sin actividar radicular

Analizando el gráfico por sensores separados, podemos observar la actividad radicular, evaluar tanto la infiltración como el drenaje, analizar el consumo y detectar estrés para cada profundidad de manera independiente, información precisa que nos ayuda a mejorar significativamente el manejo del riego.

Manteniendo la humedad óptima Tasa de consumo

Fecha de riego estimada Incremento de humedad (Riego o lluvia)

Resumen para manejo del Riego

Por debajo de umbral 3 días para riego Dentro del rango Sobre el límite superior

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Por último, una vez trazados los patrones de riego de cada cultivo, el programa nos indica, basado tanto en la humedad disponible como en la tasa de consumo del cultivo, y de una manera dinámica, la proyección de la fecha estimada de riego para cada uno de los lotes monitoreados.

Estrategias de Riego • Cada cultivo tiene su propia estrategia • Basada en la curva de demanda de agua del cultivo • Manipular el riego para “manejar” rinde y calidad – Wiñedos y citrus necesitan estrés leve en ciertos períodos para aumentar azúcares (brix) – Maíz y algodón and Cotton momentos específicos con picos de requerimientos de agua

Manejo de Riego - Maíz Riego en exceso

Falta de Riego

•Estructura radicular pobre

•Pérdida de rendimiento

•Menor capacidad para soportar estrés

•Pérdida de calidad

Corn water use curve

Common grower practice

Regando demasiado al inicio del ciclo, el sistema radicular no se desarrolla lo suficiente para abastecer los requerimientos de agua durante el pico de demanda.

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Algunos productores tienden a regar demasiado al inicio del ciclo lo que ocasiona que las raíces sean más superficiales. Un riego “controlado” durante los estados vegetativos promueve una buena profundización radicular. Se baja el umbral de riego, forzando a las raíces a buscar la humedad sub-superficial. Un indicador de ello sería el enrollamiento de las hojas durante la tarde, siempre y cuando éstas se recuperen a la mañana siguiente. Durante floración y llenado se debe mantener una humedad adecuada para mantener un buen potencial de rendimiento.

Manejo Estratégico del Riego - Maíz  Hacer coincidir el riego con el estado fenológico del cultivo

 Optimizar la estructura radicular desde el comienzo del ciclo

 Manejar el

último riego para una madurez óptima

V5 Emergencia

V10 Crecimiento radicular

Floración y llenado

Ahorrar Agua

Ahorrar Agua Implantar el cultivo

Maximizar profundización de raíces

Madurez

Mantener buenos niveles de humedad durante el período crítico

Aquí vemos una plantilla de riego para maíz con 4 etapas. El “Punto Lleno”(Full Point) representa algo cercano a la capacidad de campo en el 1º metro de suelo. El objetivo de esta plantilla es poder lograr un cultivo exitoso promoviendo un sistema radicular profundo, pero asegurando a la vez una humedad adecuada durante el período crítico. Pueden ahorrarse cantidades significativas de agua al principio y al final del ciclo, comparado con la práctica habitual de riego. Etapa 1: desde siembra hasta mediados de Junio, el “umbral de riego” (refillpoint) o nivel al que es necesario regar es alto para lograr la implantación e iniciar el desarrollo de raíces. Etapa 2: desde mediados de Junio hasta floración, el umbral de riego es “bajado” para promover un crecimiento radicular profundo. Un leve enrollamiento de hojas es aceptable si se recupera durante la noche. Etapa 3: el umbral de riego es aumentado para mantener buenos niveles de humedad durante la floración Etapa 4: luego de “dentición”, el lote puede secarse hasta niveles del 50% de humedad. 2ª Reunión Internacional de Riego – 109

Medición del crecimiento radicular Cotton – Lockney TX

0-30 cm

30-70 cm

70 a >100 cm

El gráfico muestra el crecimiento radicular a lo largo del tiempo. La tasa de crecimiento puede determinarse a partir de la fecha donde comienza el “escalonamiento” diario para cada profundidad. Es evidente observar que cuando el suelo se humedece en los horizontes superiores, el crecimiento radicular se detiene hasta se seque nuevamente y la planta continúa buscando humedad en profundidad para poder satisfacer la demanda.

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Manejo del Riego y Drenaje Corn - Texas

Corn - Texas

Subsuelo humedeciéndose

Drenaje

No hay drenaje

El gráfico de la izquierda muestra que cada vez que se riega durante el inicio del ciclo del cultivo, el agua pasa por debajo de la zona de crecimiento radicular. El gráfico de la derecha muestra que en cada riego aplicado durante ese mismo período, el agua no drena por debajo del sensor de 100 cm y cada uno de los horizontes superiores almacena progresivamente un poco más de agua cada vez que es ésta es aplicada.

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Manejo de la Fertirrigación Cotton – Lockney TX

-El suelo húmedo no pudo retener el agua – Lluvia importante drenó de 40 a 110 cm No hay raíces activas por debajo de 40 cm. Fertirrigación hubiera drenado por debajode la zona de raíces

Lluvia menor drenó de 40 a 80 cm

Cuando el suelo se encuentra casi a capacidad de campo en los horizontes superiores, cualquier riego extra que es aplicado drena casi inmediatamente a los horizontes inferiores. Si ese riego contiene fertilizantes, éste puede pasar inmediatamente por debajo de la zona radicular, no quedando disponible para la planta. Debe permitirse que el suelo se seque lo suficiente en la zona de raíces, de modo de generar “espacio” para capturar el fertilizante al momento en que ésta sea aplicada.

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Sistema de monitoreo de humedad de suelos Transmisión Telemetría AquaSpy

Suministro de datos Instalación

Sonda AquaSpy

Software Agwise

AquaSpy instala las sondas, se ocupa de la telemetría y entrega los datos, vía Internet, prácticamente en tiempo real. El productor realiza el pago mediante un abono mensual. El sistema de monitoreo continuo de la humedad del suelo Aquaspy permite optimizar el manejo del riego, produciendo cultivos de mayor rendimiento y calidad, reduciendo en muchos casos los volúmenes aplicados, dando como resultado un incremento significativo de la eficiencia en el uso del agua.

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BAHIRES UN SOFTWARE MULTIPROPOSITO DE RIEGO

Daniel Prieto1

1. Introducción Uno de los principales objetivos de milenio es la reducción del hambre y por ello la agricultura como en el pasado, se enfrenta en este inicio del siglo XXI, al gran desafío de producir una cantidad creciente de alimentos para satisfacer las creciente demandas generada, por una población mundial siempre en crecimiento, y por la creciente capacidad de consumo de una importante franja de esa población localizada en países emergentes, que están experimentando un fuerte crecimiento económico y desarrollo. La agricultura irrigada ocupa hoy un 20% de la superficie cultivada del mundo y produce un 40% de la producción agrícola (FAO, 2002). Por esta mayor productividad el riego jugará un papel fundamental en el crecimiento de la oferta y la mejora de su la calidad de los alimentos. Pero la agricultura irrigada, el mayor usuario de agua azul del mundo, enfrenta paralelamente un segundo desafío, el ser más eficiente y productivo por volumen de agua utilizado, ante el aumento creciente de la competencia por el recurso con los otros usos, el humano, industrial, energético, ambiental y recreacional y el creciente control de la conducta ambiental ante el positivo aumento de la conciencia social sobre el ambiente. La agricultura irrigada tiene entonces el gran desafío de producir más con un menor uso del recurso y paralelamente contribuir a mantener la buena calidad ambiental de los recursos hídricos y el suelo. En respuesta a este desafío, aunque las posibilidades decrecen se produce como antes, un crecimiento de la superficie irrigada por aumento de la oferta de agua en algunas áreas, pero también hay un creciente interés en mejorar la gestión de las áreas irrigadas tradicionales, hoy con desempeños por debajo de lo esperado y una expansión creciente del riego suplementario. También existe una oportunidad ineludible en la mejora de la productividad del agua, como resultado de un mejor manejo de la demanda, mediante la integración del riego a las prácticas agronómicas de manejo de los cultivos y suelos y el aprovechamiento del 1

Dr. Ing. Agr. INTA-EEA Santiago del Estero. Jujuy 850, 4200 Sgo. del Estero, Argentina. [email protected]

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fuerte avances en la genética de los cultivos hacia cultivares de mayor eficiencia de uso del agua. El primer paso de la integración del riego al manejo al agronómico debe producirse a nivel de la conciencia de los agricultores de que el agua, si bien un recurso natural renovable, finito y vulnerable, se integra a sus sistemas productivos, como un insumo de producción, muchas veces con un rol determinante porque condiciona directamente las posibilidades de producción, estabiliza los rendimientos interanuales y determina el nivel de respuesta esperado a otros insumos. El tratamiento del agua como un insumo agrícola en la agricultura irrigada, impone como en el caso de todos los insumos, conocer las necesidades y el nivel de respuesta en rendimiento en cada una de las etapas fenológicas de los cultivos, contar con métodos para la aplicación eficiente y uniforme del agua y con herramientas prácticas para el manejo u operación día a día que exige el riego. La decisión de cuando regar en el ciclo de un cultivo, o estrategia de riego, es el principal elemento para asegurar los mejores resultados productivos con el recurso disponible. Este importantísimo componente agronómico del riego parte de conocer la respuesta y las necesidades de los cultivos en sus diferentes etapas. Operativizar la estrategia adoptada requiere decidir el momento concreto de regar y cuanto agua aplicar, la programación o conducción del riego. Para esta programación es necesario un preciso conocimiento de los suelos irrigados pero fundamentalmente la incorporación de tecnologías que acompañen la inversión en cultivos, insumos agronómicos y muchas veces en equipos de aplicación de aplicación cada vez más difundidos. Muchas propuestas se han realizado a lo largo de los años con este fin, la simple visualización de suelos y cultivos; la apreciación táctil o la medición de la humedad de los suelos, con una variada gama de instrumentos como tensiómetros, bloques de resistencia, sonda de neutrones, TDR o FDR; las determinaciones directas en las plantas como temperatura de la conopia, potencial hídrico de hoja o xilema, flujo de sabia o variación de diámetro de troncos en cultivos arbóreas y la aplicación de simples balances de agua de los suelos cultivados. Sin embargo, somos consientes que un muy bajo porcentaje de la superficie bajo riego utiliza cualquiera de estas tecnologías para la programación del riego y por lo tanto mucho resta por hacer para que estos métodos sean adoptados definitivamente por los agricultores. Recientemente, al desarrollo de una nueva generación de instrumentos, se suma la aplicación creciente de Tecnologías de Información y Comunicación (TICs), que permiten el trabajo remoto y la aplicación de versiones más sofisticadas y precisas de balances de agua de suelos cultivos. 2ª Reunión Internacional de Riego – 115

El presente trabajo describe las prestaciones de una nueva versión1 y sus fundamentos teóricos del software BAHIRES (BAlanceHIdricoREal del Suelo) (Prieto, 1983, Prieto, 1991). BAHIRES es un sistema interactivo y multipropósito de apoyo a las decisiones de riego a varios niveles y escalas. Los grandes grupos de prestaciones son:  Apoyo a las decisiones en tiempo real de la programación del riego para un cultivo o una secuencia de cultivos en base a diferentes estrategias de riego.  Calculo de los requerimientos de agua de un sector de un sistema de riego de riego con patrones de cultivos definidos por el usuario.  Simulación de una a un número indefinido de campañas agrícolas con información histórica y el estudio de la frecuencia de déficit hídricos en el ciclo total y 4 principales fases de crecimiento de los cultivos para la evaluación de diferentes estrategias de riego, incluido el secano (sin riego). 2. El balance Hídrico del Suelo – Conceptos y Componentes La Figura 1 muestra esquemáticamente los parámetros que intervienen en el balance de un suelo cultivado que deberían ser cuantificados a diferentes escalas espaciales y temporales para definir a los efectos de su utilización en la programación del riego.

Figura 1.- Representación del balance hídrico de un suelo cultivado (FAO, 2008) Matemáticamente la expresión del balance hídrico del suelo cultivado sería: (1) Donde: P = Precipitación (mm); R= Riego (mm), AC =Ascenso Capilar (mm); FFS i=Flujo Subsuperficial ingresado; ETr = Evapotranspiración Real; ES =Escurrimiento; FFS e =Flujo Subsuperficial egresado; AS=Variación del Almacenamiento de Agua en el Suelo = (AS f-ASi) con ASf = Agua almacenada en el suelo al final del período de duración t(tiempo) y ASi = Agua almacenada en el suelo al inicio del periodo.

1

La versión individual estará disponible en www.inta.gov.ar/santiago/bahires en marzo 2011 y la versión online en Julio 2011.

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Nota: En concordancia con Pereira et al., 2010, se utiliza en la expresión del balance el término Evapotranspiración Real (ETr) como término genérico que tomará el valor de la Evapotranspiración del Cultivo en condiciones estándar (ETc) cuando la disponibilidad de agua del suelo no restringa la extracción de agua por el cultivo o el valor de la Evapotranspiración del Cultivo en condiciones no estándar (ETa) cuando esta si se encuentre restringida por la disponibilidad de agua en la zona radical del cultivo. BAHIRES se plantea la simulación diaria del balance simplificado de la ecuación 2 bajo la suposición de que los flujos subsuperciales entrantes y salientes del sistema se igualan1. (2) La redistribución de los términos de la ecuación (2), la introducción de la Precipitación Efectiva (Pe = P – ES – PP) y la descomposición de AS en sus componentes nos lleva a la ecuación resuelta por BAHIRES con el objetivo de conocer el nivel diario de agua útil almacenado en el perfil de suelo. (3) Bajo la opción de programación de riego en tiempo real, la comparación de los valores del agua al final del día (ASf) con sus valores límites definidos en base a la estrategia de riego seleccionada y el tipo de proyección de la información agroclimática para los próximos 5 días por parte del usuario provocará que BAHIRES genere una recomendación o no de riego en los próximos 5 días. En todas las opciones del programa, un valor de ASf menor al agua fácilmente disponible del suelo (AFD2) generará una reducción del al ET por debajo de la estándar ETc. El déficit de evapotranspiración (

) será acumulado por BAHIRES para cada período

de crecimiento, generando así la información básica para la evaluación de la estrategia o la programación de riego adoptada. 2.1. El agua almacenada del suelo (AS). La cantidad de agua almacenada en el suelo en mm y disponible para el cultivo depende del Agua Disponible o Agua Útil del suelo y de la profundidad de exploración de las raíces. 2.1.1 El agua útil del suelo (AU)3 Tradicionalmente el Agua Disponible Total (ADT) de un suelo se la define como la diferencia del contenido de humedad retenido a Capacidad de Campo (CC) y a Punto de Marchitez (PMP). Estos dos límites, más o menos arbitrarios se determinan a laboratorio generalmente como el contenido de humedad a tensiones de 0,33 y 15 bares 1

En la versión de BAHIRES a distribuirse a partir de Marzo, 2011 el Aporte Capilar no estará implementado. Ver sección 2.1 por definición de AFD 3 Se incluye acá un rápido tratamiento de tema para la comprensión de su uso en BAHIRES, refiriéndose a los interesados a textos de suelo para un mayor análisis. 2

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respectivamente, utilizándose en la mayoría de los casos muestras disturbadas de suelo, aunque algunos laboratorios utilizan muestras no disturbadas fundamentalmente para la determinación del contenido de humedad a CC. En las determinaciones de laboratorio el contenido de humedad se expresa generalmente como fracción de peso (

) donde Pa = Peso del agua contenida y Pss = Peso del suelo

seco. Sin embargo para cuantificar el agua disponible en mm de un suelo necesitamos conocer el contenido de agua por volumen de suelo, o contenido volumétrico de suelo (

). La dos expresiones del contenido de humedad se relacionan en función de la

relación entre la densidad aparente del suelo y la densidad del agua. Siendo esta última igual a 1, la relación entre las expresiones del contenido de humedad de un suelo es: . La necesidad de contar con información de la densidad aparente del suelo abre otra fuente de incertidumbre dada la variación espacial (horizontal y vertical) y a veces en tiempo de este parámetro. Dependiendo de las posibilidades y los objetivos, en base a la experiencia personal, se aconsejaría, realizar el muestreo del suelo cuyo balance se va a simular y de contar con las posibilidades de medir el contenido de humedad, realizar determinaciones a campo de los límites máximos (al menos este debería ser determinado) y mínimos del contenido de humedad. El contenido de humedad volumétrica en el límite máximo y mínimo del suelo (o CC y PMP) debe ser ingresado por el usuario de BAHRES. Para el ingreso de estos datos BAHIRES ofrece las siguientes alternativas:  El ingreso directo de valores por el usuario  La selección de valores de una tabla general en función de la textura del suelo  El cálculo en base a ecuaciones de pedotransferencia propuestas en 2 referencias1. a. Rawls y Brankensiek, 1983 b. Damiano, F. y Taboada, 2000. Si bien en teoría toda el agua entre el límite máximo y mínimo está disponible para la planta, a medida que este disminuye, el potencial hídrico al que está retenido se hace menor (más negativo) dificultándose a la planta generar la diferencia o gradiente de potencial que le permita extraer del suelo el volumen de agua que le requieren las condiciones atmosféricas.

1

Las ecuaciones de pedotransferencia propuestas por Rawls y Brankesiek permiten definir otros puntos de la curva hídrica del suelo a partir de parámetros de medición rutinario. Si bien la actual versión de BAHIRES utiliza únicamente los valores en el límite máximo y mínimo. Una futura versión utilizará esta información para definir la extracción de agua en función del potencial.

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Existe entonces un contenido de humedad (L), en realidad un potencial hídrico del suelo,al cual la planta disminuirá su transpiración por debajo de la máxima (

). Este

contenido de humedad que es relativamente independiente del tipo de suelo, pero directamente dependiente del tipo de cultivo y de la demanda atmosférica que determina la ETc define a nivel del suelo lo que denominamos Agua Fácilmente Disponible(AFD). Esquemáticamente esta relación se muestra en la Figura 2. La fracción del ADT a la que se inicia la reducción del rendimiento (p)es entonces variable en función del cultivo y la ETc y por lo tanto debe calcularse para cada día, definiendo en forma dinámica un valor de AFD diaria. Como veremos esta definición no solo tiene importancia para la determinación de si es necesario regar sino también para calcular la reducción que de la Evapotranpiración que se produce una vez superado el límite de la AFD. Matemáticamente:

(4)

La actual versión de BAHIRES calcula el valor de p para cada día, en función de los valores para distintos cultivos y ETc = 5 mm/d presentados en Tabla 1 (Tomada de FAO 2006) corregidos según la ETc del día con la expresión: (5)

Figura 2.- Esquema de la relación ADT, AFD y la fracción p FAO,2006 presenta una tabla con valores de p para una evapotranspiración del cultivo de Referencia de 5 mm/día. 2.1.2 El desarrollo radical Como se mencionara el Agua Almacenada en el Suelo (AS) depende del Agua disponible del suelo y de la Profundidad Efectiva del Perfil explorado por las Raíces (z). La determinación de este parámetro es muy importante al momento de la programación del riego. Una sobreestimación del mismo, hará que se demore el riego y el cultivo puede entrar en un estrés no deseado. Una subestimación provocará riegos frecuentes y seguramente un aumento de la percolación profunda.

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BAHIRES incluye un modelo de desarrollo o profundización de raíces que se presenta esquemáticamente en la Figura 3 y que requiere del usuario la definición de 3 valores de profundidad (a emergencia, intermedia y máxima) y el Nº de días desde emergencia que se alcanzan las profundidades intermedia y máxima. A partir de este modelo de profundización de raíces, BAHIRES calculará en mm el Agua del Suelo Total (AST), el Agua del Suelo a nivel del AFD (ASFD) y el Agua del Suelo disponible de cada día (ASi) sustituyendo el valor apropiado de AD en la expresión general presentada en la ecuación 6. (6) La profundidad máxima que alcanzan las raíces, se básicamente una características de los cultivos (Tabla 2) pero también está afectada por las condiciones del suelo, básicamente las físicas, por lo que a través de la definición de este valor, puede informársele indirectamente a BAHIRES que existe tal impedimento obligándolo a realizar el balance para la profundidad a la cual el usuario considera se concentra el mayor porcentaje de raíces.

Figura 3.-Esquema del modelo de profundización de raíces utilizado en BAHIRES. FAO, 2006 presenta una Tabla con una larga lista profundidades máximoas de raíces para varios cultivos. 2.2.- La Precipitación efectiva (Pe) La proporción de la lluvia que miden los pluviómetros que realmente se queda a disposición de los cultivos es lo que en nuestro caso debemos considerar Precipitación Efectiva(Pe). Es este tal vez uno de los parámetros más difícil de cuantificar porque muchos factores influyen para que no haya una relación directa entre lo que llueve y lo que se almacena en el suelo. Sin embargo el balance hídrico de un suelo y muchas decisiones agronómicas, entre ellas el riego, tienen una alta sensibilidad a este componente del balance y por lo tanto es necesario hacer una buena aproximación a la hora de simular el proceso.

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El cálculo de la Precipitación Efectiva (Pe)BAHIRES lo realiza en 2 pasos que le permiten además calcular el Escurrimiento (ES) y la Percolación Profunda (PP): Los pasos son: a. Determinación de la Precipitación Infiltrada(Pinf) al perfil del suelo b. Determinación de la Precipitación Efectiva (Pe) por comparación de la Pi con la Máxima Capacidad de Almacenamiento (MCA) del día. Para la determinación procedimientos: i. ii. iii.

de

la

Precipitación

Infiltrada(Pinf)BAHIRES

ofrece

4

Cálculo del Escurrimiento por el método del Número de la Curva (NRCS, 2004) y sustracción de este de la Precipitación. La posibilidad de ingresar un relación lineal ajustada por el usuario a su situación Un porcentaje fijo de la precipitación, ingresado por el usuario.

El cálculo de la Precipitación Efectiva (Pe) requiere la comparación del valor de la Precipitación Infiltrada(Pinf) con la Máxima Capacidad de Almacenamiento del Suelo (MCAS) del día calculada con la ecuación 7. (7) La Precipitación Efectiva (Pe) según corresponda Precipitación Infiltrada(Pinf) será: Si Si

(8) (9)

2.2.1.- Cálculo de la Precipitación infiltrada (Pinf). En método del Número de la Curva (CN). La primer versión del método fue desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos del USDA en 1964, una segunda versión en 1972 y ha sido actualizado recientemente por el ahora Servicio de Conservación de los Recursos Naturales (NRCS) (NRCA, 2004). Se lo conoce con ese nombre pero también como la Ecuación del Escurrimiento del NRCS. Se presentan acá una breve descripción del método con el objetivo de dar un conocimiento mínimo a los usuarios no familiarizados con el mismo, sobre sus características y aplicación. Se refiere a NRCA, 2004 a todos aquellos que quieran profundizar sus conocimientos sobre el mismo. El método fue desarrollado para estimar el escurrimiento total a partir de la lluvia total de un evento, en cuencas sin información de caudales. Es un método empírico desarrollado a partir de la observación que el gráfico de precipitación total vs. escurrimiento total en cuencas agrícolas medianamente pequeñas, describían una curva cóncava que se iniciaba luego de alcanzarse un valor de precipitación y que se transforma prácticamente en una recta a 45º, a valores más altos de lluvia (Figura 4).) El método considera que hay una retención inicial en la cuenca (Ia) producto de la intercepción de la lluvia por la vegetación, el llenado de depresiones y la infiltración inicial.

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Durante el transcurso de la lluvia continúa habiendo un retención en la cuenca, producto básicamente de la infiltración (F) hasta alcanzar un valor máximo (S). Para el desarrollo de una expresión matemática de las curvas empíricas, se partió de la asunción de que había proporcionalidad entre la retención real (F) y la máxima retención (S) era igual al escurrimiento (Q) al máximo escurrimiento posible (P – Ia). (10) Por otro lado es claro que una vez que el escurrimiento se inicia (superado Ia) la retención actual (F) es: (11) Y combinando las expresiones 10 y 11 (12) Buscando una relación entre Ia y S se obsrvó que había una dispersión grande de esa relación pero igual se asumió a los fines de simplicar los cálculos una relación media: (13) Que integrada a la expresión 12 nos da la relación fundamental del método para

(14)

Con la expresión 14 se puede entonces calcular el escurrimiento a partir a de una lluvia para cada valor dado de la Máxima Retención Potencial (S). Esta S está por la velocidad de infiltración, la velocidad de transmisión del agua en capas subsuperficiales o la máxima retención de agua del suelo. Del estudio de las diferentes curvas obtenidas de pequeñas cuencas con diferentes usos de suelo, y otras condiciones que como veremos determinan el valor de S y por lo tanto la relación entre P y Q, se pudo parametrizar el valor de S en relación a un factor que se denominó Número de la Curva (CN). (15) Esta expresión muestra que los valores del CN variarán entre 100 cuando S = 0 (superficie impermeable) a 0 cuando S tienda a hacerse muy grande.

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Figura 4.- Representación de las curvas de respuesta precipitación – escurrimiento (CN) Existen muchas características o factores que afectan el valor del la retención máxima Potencial (S) y en definitiva el Número de la Curva (CN). Desde sus inicios los autores han identificado a estos factores como: grupo hidrológico de suelo, uso de la tierra, tecnología de manejo de suelo, condición hidrológica del complejo suelo-uso-tecnología y la condición de escurrimiento antecedente (anteriormente precipitación antecedente). El grupo hidrológico de suelo. Originalmente los suelos de las cuencas estudiadas y luego los principales relevamientos de suelos en USA continúan asignando a los suelos un grupo hidrológico. El grupo de hidrológico de un suelo se refiere a sus propiedades, generalmente físicas que determinan su comportamiento en relación al escurrimiento. Las principales características tenidas en cuenta para la determinación del grupo válidas para nuestras condiciones son: velocidad de infiltración y transmisibilidad de agua en el perfil a los mayores contenidos de humedad, y presencia de arcillas expandibles. A continuación se describen las principales cualidades de los cuatro grupos hidrológicos de suelos, (A a D), mientras que en la Tabla 1 se presentan los datos cuantificados definidos en la última actualización (NRCS, 2004). Suelos A. Tienen bajo potencial de producir escurrimiento aún enteramente húmedos. El agua es transmitida libremente a través del suelo. Generalmente tienen menos de 10% de arcilla, y más de 90% de arena o gravas. Algunos suelos con textura franco-arenosa, arenofranca y franco limoso pueden ser incluidos en este grupo si están bien agregados, con baja densidad aparente o contienen más de 35% de grava. Suelos B. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando húmedos moderadamente bajo. La transmisibilidad del agua en el perfil no tiene 2ª Reunión Internacional de Riego – 123

impedimentos. Los suelos típicos de este grupo tienen entre 10 y 20% de arcillas y entre 50 y 90% de arena. Generalmente son de texturas franco arenosas y areno francas. Los suelos de textura franca, franca-limosa, limosa o areno franco arcillosas pueden ser incluidos en este grupo si son bien agregados, de baja textura aparente o contienen mas de 35% de fragmentos de roca. Suelos C. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando húmedos, moderado alto. La transmisibilidad del agua es medianamente restringida. Los suelos típicos de este grupo tienen de 20 a 40% de arcillas y menos del 50% de arena y su textura es franco, franco-limosa, franco-arcillo-arenosa, franco-arcillosa o franco arcillo limosa. Algunos suelos de textura arcillosa, arcillo-limosa o aricillo-arenosa pueden incluirse en este grupo si son bien agregados, de baja densidad aparentes o contienen más de 35% de fragmentos de roca. Suelos D. Los suelos de este grupo tienen un potencial de generar escurrimiento cuando húmedos alto. El movimiento del agua a través del perfil es restringido a muy restringido. Los suelos típicos de este grupo tienen más de 40% de arcilla, menos de 50% de arena y son de textura arcillosas. En algunas áreas tienen una alta capacidad de expansión. Todos los suelos con una capa impermeable a menos de 50 cm de la superficie y aquellos con una capa freática dentro de los primeros 60 cm desde la superficie deben ser incluidos en este grupo, aunque algunos pueden tener una clasificación mixta si pueden ser adecuadamente drenados. La última revisión del método, NRCS, 2004 agrega grupos de suelos mixtos, se incluyen en estos grupos aquellos suelos que si fueran drenados derivarían a otro grupo de suelos. La nomenclatura de estos suelos incluye una fracción cuyo numerador es la actual clasificación y el denominador el grupo al que evolucionaría el suelo una vez completada la práctica del drenaje. Esta diferenciación tiene importancia desde el punto de vista hidrológico pero no para el uso en nuestro software BAHIRES. Usos de la tierra y manejo de suelos. En función de estos dos parámetros se diferencian diferentes complejos, que van a afectar de forma diferente la generación de escurrimiento a partir de una lluvia dada. Los usos de la tierra incluidos considerados son todos los tipos de cobertura de suelo que puede encontrarse a nivel de una cuenca, es decir todo tipo de vegetación, barbecho, suelo desnudo, pero también coberturas no agrícolas como cuerpos de agua, superficies impermeables como rutas, techos, etc. Para nuestra aplicación en BAHIRES solo nos interesan las usos agrícolas de suelos (incluye pasturas). Los tratamientos de manejo del suelo, se refieren particularmente a las tierras agrícolas y se trata de formas de laboreo en línea, contorno y/o terraceo como de manejo, rotaciones, fajas con pasturas, siembra directa. Las clases en relación al uso de la tierra y tratamiento se agrupan en 3 grandes subgrupos, Tierras agrícolas, Pasturas y Forestales. En cada uno de estos subgrupos se diferencian diferente número de clases.

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Tabla 1.- Principales características cuantificables de los grupos hidrológicos de suelo (NRCS, 2005; Capitulo 7) Profundidad de Capa Impermeable

Profundidad a la capa freática

(h)

(p)

Ks en la capa de menor transmisibilidad del perfil

Cm

Cm

mm/h

h < 50

-

-

-

D

Ks>144

0 a 60

D/A

36