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• Juan Carlos Ramos

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RELACION AGUA-SUELOPLANTA

INTEGRANTES: • Delgado Pérez Mario • Ramos Vásquez Alison • Zurita Granda Abimael

Las Relaciones Agua-Suelo-Planta- revisten una gran importancia en riego, drenaje, hidrología y otras ciencias relacionadas con los recursos hídricos y el ambiente. De la misma manera, el interés cada día más notorio por los temas ambientales, ha impuesto la necesidad de intensificar los estudios en esta materia. Además, estudiaremos la evaporación, y el método del nomograma de Penman, recalcando que es de gran interés para un ingeniero evaluar la cantidad de agua almacenada que se va a perder por evaporación.

La vegetación constituye el principal factor de vida en la tierra pues es el mayor transformador de sustancias que existe y es el principal elemento de la cadena alimentaria del planeta; sin vegetación no puede existir otro tipo de vida sobre la tierra y ésta depende del agua, el suelo y la atmósfera Por otra parte, la distribución de los suelos y calidad de los mismos implica que muchas veces aún con disponibilidad de fuentes de agua no es posible su utilización.

Dada la complejidad del tema y conociendo que esas relaciones ocurren simultáneamente, es muy difícil realizar un análisis que incluya todos los factores. Siguiendo lo tradicional se hará un análisis de las relaciones: aguasuelo, suelo-planta, suelo, y agua-planta. RELACIONES SUELO – AGUA • capacidad de retención de humedad • infiltración • redistribución • ascenso capilar • conductividad hidráulica

RELACIONES SUELO-PLANTA

• Disponibilidad de nutrientes • Disponibilidad de agua • Salinidad y Alcalinidad.

RELACIONES AGUA-PLANTA

• agua y crecimiento

El agua es un elemento esencial para el desarrollo agrícola sostenible; su aprovechamiento, utilización y conservación racionales constituyen elementos en cualquier estrategia de desarrollo. El suelo por otra parte, es un factor que debe ser tomado en cuenta en segunda instancia en todo programa de riego especialmente en cuanto a sus características físico-químicas iniciales. El clima, igualmente afecta el uso y manejo del agua de riego debido principalmente a la temperatura, precipitación, evaporación, etc.

a) Salinidad La salinidad es una medida de la cantidad de sales disueltas en el agua de riego. La conductividad eléctrica (CE) es una de las más usadas, en tanto que el total de sólidos disueltos (TDS) lo es en menor proporción. La reducción del crecimiento de los cultivos por la salinidad es causada por el potencial osmótico (PO) ya que reduce la capacidad de las raíces de las plantas a extraer agua del suelo. La disponibilidad del agua en el suelo está relacionada a la suma del potencial métrico y potencial osmótico.

- Componentes solubles del agua de riego 1) Constituyentes Mayores (en función de su origen) a) Agua de Lluvia - Gases disueltos (N2, Ar, O2, CO2) b) Agua Superficial - Mayores constituyentes (Ca2+, Na+, Mg2+ Cl-, SO42-, HCO3-) c) Aguas Subterráneas d) Agua de Mar → Cl-= 55%, Na+ = 30%, SO42-= 7%, Mg2+ = 3.7%, K+ = 1.1% 2) Constituyentes Menores Li, Rb, Co, Be, Sr, Ba, Ra, etc Se, Ar, Sb, Cu, Co, Ni, Zn, Ti, Zr, Vn, Cr, Mo. 3) Variaciones Estacionales.

b) Permeabilidad Los problemas de permeabilidad pueden estar relacionados a dos factores en ele análisis del agua de riego: - Baja salinidad (baja CE) Aguas puras no pueden penetrar en el suelo como las aguas contienen sales. - Alto sodio (alto RAS) Aguas con alto sodio (Alta Relación de Absorción de Sodio. RAS) usadas por el riego muchas veces resultan en problemas de permeabilidad en el suelo debido a los altos niveles de Na con respecto al nivel del Ca y Mg;

c) Toxicidad Los problemas de toxicidad están referidos a los constituyentes (iones) en el suelo o agua que pueden ser tomados y acumulados por las plantas hasta concentraciones altas, causando daño a los cultivos o baja en su rendimiento. El grado del daño depende de la asimilación y la asimilación y la sensibilidad del cultivo. Por ejemplo, árboles frutales u ornamentales leñosos generalmente son más sensitivos el cloro (Cl), sodio (Na) y Boro (B) que muchas plantas anuales. El riego por aspersión por otro lado, en cultivos sensibles puede complicar aún más el problema de toxicidad por absorción de sodio y cloro a través de las hojas.

d) Misceláneos Otros problemas severos relacionados a la calidad del agua de riego ocurre con frecuencia como una situación especial. Esto incluye alta concentración de nitratos (NNO3) y amonio (N-NH4+) que pueden causar problemas de un excesivo desarrollo vegetativo, detenimiento y retraso de la madurez. En el riego por aspersión las aguas, usualmente son depositadas sobre frutos y hojas los que reciben las sales de bicarbonatos (HCO3-), yeso (CaSO4) o fierro (Fe). Otros problemas están asociados con un pH normal.

Una clasificación que se fundamenta en valorar la aptitud agrícola de los suelos, es la clasificación agrológica del “Soils Conservation Service”, del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (1961). Los suelos se clasifican en ocho clases agrológicas, agrupadas en cuatro sistemas de explotación agrícola:

Tierras aptas para cultivos intensivos

Tierras aptas para cultivos permanentes y pastos y aprovechamient o forestal CLASIFICACI ÓN AGROLÓGICA DE LOS SUELOS

Clase I

- Suelos excelentes para el cultivo. -No tiene riesgo de erosión. -Son profundos, productivos, de fácil laboreo y casi llanos.

Clase II

-Sujetos a limitaciones moderadas en el uso. -Pendiente suave. -Erosión moderada, profundidad mediana, pueden inundarse ocasionalmente y pueden necesitar drenaje

Clase III

-Se hallan sujetos a importantes limitaciones en su cultivo. -Presentan serios riesgos de deterioro. -Sus pendientes son moderadas, el riesgo de erosión es más severo en ellos y su fertilidad es más baja.

Clase IV

Clase V

Tierras marginales para uso agropecuario

Clase VI

Clase VII

Tierras no aptas para uso agropecuario o forestal

Clase VIII

-Compuesta por suelos con limitaciones permanentes y severas para el cultivo. -Pueden cultivarse ocasionalmente si se les trata con gran cuidado. -Generalmente deben limitarse a cultivos herbáceos. - La tierra es casi horizontal. - Tienen escasa o ninguna erosión. - Sin embargo, no permiten el cultivo, por su carácter encharcado, pedregoso, o por otras causas. -Se hallan sujetos a limitaciones permanentes, pero moderadas, y no son adecuados para el cultivo. -Su pendiente es fuerte, o son muy someros. -Se hallan sujetos a limitaciones permanentes y severas cuando se emplean para pastos o silvicultura. -Son suelos situados en pendientes fuertes, erosionados, accidentados, someros, áridos o inundados. -Esta clase de tierras presentan limitaciones extremas ligadas al factor topográfico extremadamente pronunciado o superficies denudadas y severamente erosionadas,.

EL AGUA EN EL SUELO Todo cultivo requiere de un volumen determinado de agua para crecer, desarrollarse y producir, pero no toda el agua que se aplica en un riego, o que es aportada por las lluvias, es utilizada por ellos. Para lograr el máximo aprovechamiento del agua es esencial conocer diversos factores que intervienen. aportes naturales

cantidad de agua requerida

operación de riego

APROVECH AMIENTO DE AGUA DE LOS CULTIVOS

economía del agua

necesidad de agua para riego

1. Cantidad de agua requerida por los cultivos: Depende de las Necesidades básicas: 1) Cultivo (Uso consuntivo de la planta) 2) Clima (Lluvia, humedad, calor, etc.) 3) Suelo (Características físicas y químicas) Estos aspectos representan las necesidades básicas, porque establecen entre sí las relaciones fundamentales en lo que respecta al uso propiamente dicho del agua por las plantas. Cada cultivo tiene sus características particulares. La demanda de agua es variable con el cultivo, con el ciclo vegetativo de la planta y el tiempo, y el espacio o cobertura que hace realmente la planta. CULTIVO

CLIMA

SUELO

DEMANDA DE AGUA

• A las necesidades básicas se le agregan las pérdidas que significa llevar el agua para riego de las plantas, y estas pérdidas están asociadas a: • 4) El sistema o método de riego • 5) La competencia del regante • 6) El sistema o método de conducción y/o distribución. • Estos últimos son conceptos que incrementan las necesidades básicas. Son elementos que hacen perder agua por deficiencia en el uso. Por ejemplo el método de riego por aspersión tiene una eficiencia del 75 %. El método de riego por inundación por surcos o melgas: 45 % - 50 % (o menos).

2. Aportes naturales: El balance hídrico implica encontrar la cantidad o volumen de agua mensual requerido por los cultivos bajo riego. En zonas húmedas sobre el total de agua que necesita la planta, un porcentaje es aportado por la precipitación y en ese caso la cantidad de agua a regar disminuye. En un caso se hace riego complementario, una parte de lo que necesita el cultivo. En zonas secas el aporte es prácticamente total y el riego es de base. El problema reside en calcular la precipitación mensual que estadísticamente será usada como aporte natural.

3. Economía del agua: Pérdidas. El sistema ó método de riego tiene pérdidas, asociadas a la cantidad de agua que se pierde en profundidad por percolación o por escurrimiento al final de la superficie donde se efectúa el riego. Competencia del regante: Este detalle se maximiza en riego superficiales por melgas o surcos, donde el agricultor opera el sistema y las cantidades de surcos o melgas a regar. Sistemas de conducción y distribución: Se puede regar en canales a cielo abierto, revestidos o no, conducción por tuberías a baja y alta presión, etc. Cada uno de los métodos implica pérdidas por infiltración y evaporación que deben ser contempladas. En los canales revestidos o de tierra existe infiltración en todo el largo, habrá pérdidas por evaporación. Eficiencia. Es la relación entre el volumen de agua realmente utilizado, necesario para la planta y el volumen de agua que se entrega. Tiene distintos valores. La eficiencia es el concepto contrario de

4. Necesidad de agua para riego: Dotación. Es la cantidad de agua que necesita la planta en un determinado tiempo, desde que se siembra hasta que se cosecha. Se determina como la cantidad de agua que necesita la planta para su desarrollo completo. Caudal ficticio continuo (q). Es el caudal que debe recibir la planta durante el mes: 1200 m3/ha.mes = 120 mm / mes. = 0.46 l/seg/ha = q. Es otra forma de medir la dotación, con el tiempo incluido. Turnado de riego. También se puede calcular el tiempo que dura la incorporación de la dosis en el suelo y por lo tanto el tiempo al cabo del cual hay que efectuar nuevamente el riego, que se denomina turnado de riego. Es el tiempo al cabo del cual se debe reponer la dosis en el suelo, porque el cultivo ha consumido día a día dicho almacenamiento útil.

5. Operación del riego: Curvas de demanda. La necesidad bruta de las plantas implica una demanda de agua. Eso se ve en una curva de demanda versus tiempo o ciclo vegetativo.

La demanda se puede expresar en necesidad de riego (mm/mes), en volumen por unidad de superficie en un tiempo (m3/ha * mes), o en caudal ficticio continuo (l/seg*ha) Estas son demandas mensuales. Refleja el volumen de agua a utilizar si las reservas para el sistema de riego se encuentran en un embalse.

La evaporación es una etapa permanente del ciclo hidrológico. Hay evaporación en todo momento y desde toda superficie húmeda. Considerada como un fenómeno puramente físico, la evaporación es el pasaje del agua al estado de vapor; sin embargo hay otra evaporación, la provocada por la actividad de las plantas y que recibe el nombre de transpiración. De modo general, la evaporación se puede estudiar por separado, a partir de las superficies libres del agua (lagos, embalses, ríos, charcas), a partir de la nieve, a partir del suelo y a partir de las plantas (transpiración). O bien se puede estudiar la evaporación total en una cuenca, sin tomar en cuenta las formas particulares que adopta; a esta evaporación total se llama evapotranspiración

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA EVAPORACION De todos los factores que intervienen en la evaporación, los principales son los meteorológicos: temperatura del aire

radiacion solar

viento

presion de vapor

presion atmosferica

Estos factores son los que provocan la evaporación. Debido a que la radiación solar es el factor más importante, la evaporación varía con la latitud, época del año, hora del día y condiciones de nubosidad. La tasa de evaporación desde un suelo saturado es aproximadamente igual a la evaporación desde una superficie de agua cercana, a la misma temperatura.

Penman en 1948 propuso dos formas para calcular la evaporación diaria, Eo, en mm. a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas mediante el uso de un nomograma y la segunda mediante un balance energético.

Nomograma de Penman Penman en 1948 propuso dos formas para calcular la evaporación diaria, Eo, en mm. a partir de una superficie libre de agua. La primera de ellas mediante el uso de un nomograma y la segunda mediante un balance energético. Para el uso del nomograma se requiere la siguiente información: t ... temperatura media del aire en °C. h ... humedad relativa media u2 velocidad media del viento a 2 m. de altura, en m/s. 𝑛 :duración 𝐷

relativa de insolación.

n: duración de insolación efectiva (medida por un heliógrafo) D:duración del día astronómico(desde la salida hasta la puesta del sol). 𝑛 = 𝐷 𝑛 = 𝐷

O cielo completamente cubierto

1 cielo completamente despejado

• BALANCE ENERGETICO • El método consiste en escribir la ecuación de balance en términos de energías

Ejemplo Averiguar el valor de Eo para los siguientes datos: t = 20 oC h = 0.7 U2 = 5 m/sg 𝑛 = 𝐷

0.4

RA = 550

cal cm2 − día

El se lee en la primera parte del nomograma = -1.0 mm/día E2 se lee en la segunda parte del nomograma = +2.3 mm/día E3 se lee en la tercera parte del nomograma = +1.8 mm/día Luego, Eo = El + E2 + E3 Eo = -1.0 + 2.3 + 1.8 = 3.1 mm/dia