• Categories
• Evapotranspiración
• Irrigación
• Cambio climático
• Escasez de agua
• Agua

Citation preview

INSTITUTO NACIONAL DE INNOVACIÓN AGRARIA

DIRECCIÓN DE DESARROLLO TECNOLOGICO AGRARIO PROGRAMA NACIONAL DE TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA AGRARIA Y DOCUMENTACIÓN CIENTÍFICA

CURSO VIRTUAL SISTEMAS DE RIEGO TECNIFICADO

Ponente Ing. César Raúl Bravo Verástegui Especialista en Riego Tecnificado INIA–DDTA-PNTTAyDC

SETIEMBRE 2017

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

1

MÓDULO I

1. GENERALIDADES 1.1 Futuro del agua en el mundo y en la región 1.2 Situación actual del riego tecnificado en el Perú 1.3 Relación suelo – agua – planta – medio ambiente

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

2

SISTEMAS DE RIEGO TECNIFICADO

INTRODUCCIÓN

El presente curso virtual tiene como objetivo proporcionar los conocimientos básicos sobre el riego tecnificado, estableciendo una interacción permanente durante el desarrollo del curso entre los participante y los facilitadores para absolver dudas y reforzar los conocimientos.

Se han estructurado y desarrollado tres módulos cuyos contenidos permitirán a los participantes, interiorizar los conocimientos básicos del riego tecnificado que les permita tomar la decisión en la implementación de un sistema de riego o modificar el sistema que actualmente se conduce, sea éste por gravedad, aspersión, micro aspersión, goteo o exudación que responda a las expectativas de utilizar en forma eficiente los recursos agua, suelo y planta en relación al medio ambiente.

El propósito principal es contribuir a la promoción de la tecnificación del agro nacional y apoyar la adopción del manejo tecnificado del riego.

1. GENERALIDADES

Conceptos

a) Riego de superficie o por gravedad: Es el método más común que se caracteriza por emplear el declive de la superficie del suelo para llevar por gravedad el agua al lugar del cultivo, mediante los cursos naturales del agua y finalmente distribuirlos por surcos y en algunos casos por inundación en melgas.

Debido al simple escurrimiento del agua a través del surco, ésta no se aplica uniformemente, ocasionando grandes pérdidas por evaporación, percolación y escorrentía, alcanzando una eficiencia de aplicación entre 30% a 40%, es decir se pierde el 60% y 70% del agua aplicada.

Mediante el revestimiento de canales de conducción y el control sobre la cantidad de agua que se aplica a cada surco y el uso de sifones y el uso de mangas de plástico, se dosifica el agua en forma intermitente, lográndose, a pesar de ser un riego por gravedad, mayores eficiencias de aplicación entre 50% y 60%. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

3

Preparación de Surcos para Riego por gravedad

b) Riego por aspersión: Este método logra mejorar las deficiencias de sistemas anteriormente mencionados debido a la utilización de nuevos componentes como los aspersores que permiten reducir las pérdidas de agua durante la aplicación al cultivo en campo; por supuesto que se debe lograr eficiencias en la conducción, distribución, alcanzando una eficiencia de aplicación de un 70 a 75%.

Riego por aspersión para plantones de Forestales

Riego por aspersión mediante un cañón central

c) Riego localizado por goteo y exudación: Se convierte en una tecnología de mayor impacto, al incorporar entre sus elementos el gotero y otros componentes de control que aseguran una aplicación oportuna y precisa del agua en el sitio donde se desarrolla la planta y según las necesidades del cultivo, con una eficiencia de aplicación de hasta el 95%. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

4

Riego por goteo mediante cintas

Riego por exudación expuesto antes del enterrado

A menudo respecto al riego nos preguntamos qué cantidad de agua debo utilizar en una campaña y en un determinado cultivo; también nos preguntamos con qué frecuencia debo regar y qué sistema de riego debo utilizar, sus desventajas y beneficios.

En este sentido, es importante conocer las características de los suelos en cuanto a su capacidad de retención del agua; asimismo, en los casos de escasez de agua, cuál es el punto crítico en el cual la planta ya no puede absorber agua por más que se le aplique posteriormente y cuyo efecto final es la muerte de la planta.

Por otra parte, cuando se aplica un exceso de agua, la planta no puede utilizarla, produciéndose una pérdida por escorrentía y causando erosión en el terreno, lo que nos obliga a conocer los porcentajes del agua no disponible para la planta que Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

5

puede causar la muerte de la planta; el agua útil para la planta que permita una mayor productividad y el agua de saturación que causa problemas de lavado del terreno y deterioro del suelo.

Las necesidades de agua de riego expresan la cantidad de agua a aplicar a los cultivos para compensar el déficit de humedad del suelo durante su periodo vegetativo.

Las necesidades netas de riego se evalúan para un determinado periodo, estableciendo un balance entre las cantidades de agua requeridas para la evapotranspiración del cultivo y otros usos especiales, como el lavado de los suelos salinos, aplicación de fertilizantes, protección a las heladas.

Términos utilizados para el riego de los cultivos

A partir de la cédula del cultivo propuesto, se calcula la demanda de agua de la superficie a incorporar, siguiendo los siguientes criterios:

1. Evapotranspiración Potencial del Cultivo (ETo), es

la cantidad de agua

consumida durante un determinado tiempo en un suelo cubierto de vegetación homogénea (tipo grass y 15 cm de desarrollo denso), en plena actividad vegetativa y con un buen suministro de agua, expresada en mm/mes o mm/día; en este mismo sentido, es factible su obtención mediante la Evapotranspiración referencial de Pennman, cuyos datos se proporcionan en mm/mes, a través de la página web de la International Water Model Institute.

2. Factor de cultivo (Kc), coeficiente de cultivo que depende de las características fisiológicas y fenológicas de cada especie y expresa la capacidad de la planta para tomar el agua del suelo, en las distintas etapas de su desarrollo; este factor es adimensional; su cálculo se realiza dividiendo la evapotranspiración del cultivo entre la evapotranspiración potencial o referencial.

3. Áreas parciales de cada cultivo, expresadas en hectáreas para cada cultivo.

4. Evapotranspiración del Cultivo o Uso Consuntivo que viene a ser el consumo real de agua por el cultivo, expresado en mm/día: ETc = ETo x Kc. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

6

Considerado también, como Uso Consuntivo = Lámina Bruta (mm/día) x 0.116 = Lts /Seg).

5. Caudal Continuo Equivalente (o ficticio), expresadas en Lts/seg, cuyo cálculo es el siguiente: Q (Lts/seg) durante las hrs. asignadas en el turno, divididos entre la Frecuencia en días por las 24 hrs del día: CCE = (Q x hrs por turno) / (Frecuencia en días por 24 hrs).

6. Módulo de riego (MR), es el caudal continuo equivalente de agua que requiere una hectárea de cultivo; se expresa en Lts/seg.

7. Precipitación efectiva (Pe), es la cantidad de agua, del total de precipitación (P) que aprovecha la planta, a fin de cubrir sus necesidades parciales o totales, se expresa en mm; cuyas fórmulas son las siguientes:

Pe = 0.8 P -- 25: si la P > 75 Pe = 0.6 P – 10; si la P < 75 Si la Pe = (--): se considera Pe = 0

8. Requerimiento diferencial de agua (Rda), es la lámina adicional de agua que se debe aplicar a un cultivo para sus necesidades; expresado como la diferencia entre el uso consuntivo y la precipitación efectiva. Rda = UC – P. Efec. (mm).

9. Requerimiento Volumétrico Neto de Agua (Req. Vol. Neto), es el volumen de agua que requiere una hectárea de cultivo, se expresa en m3/ha/mes o también en m3/ha/día. Req. Vol. Neto = Req (mm) x 10.

10. Eficiencia de riego (Ef. Riego), este factor indica cuan eficiente se está aprovechando el agua en el cultivo, los valores dependen del sistema de riego a utilizar: gravedad 30%; aspersión 70%; riego por goteo 90%; exudación 95%; es necesario diferenciar la eficiencia de riego a nivel de parcela, de la eficiencia de riego a nivel de cuenca hidrográfica, que se relaciona con la instalación de la infraestructura de riego. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

7

La eficiencia de Riego en una Cuenca = es la eficiencia calculada desde la captación del recurso hídrico, la eficiencia de conducción y la eficiencias de distribución, la que se diferencia de la eficiencia de aplicación del riego parcelario.

11. Requerimiento Volumétrico Bruto (Req. Vol. Bruto): Req. Vol. Bruto = Req. Vol. Neto / Efic. Riego; este requerimiento puede aumentar en el caso de suelos salinos, para el lavado de los mismos.

12. Número de horas de riego (N° horas riego), es el tiempo de riego efectivo, el que utiliza el sistema de riego, se expresa en horas de riego.

13. Caudal disponible a la demanda (Q dem), es el caudal requerido por el sistema, de manera tal que se pueda atender la demanda, se expresa en lt/s: Q dem = Área total x MR. 1.1 FUTURO DEL AGUA EN EL MUNDO Y EN LA REGIÓN Se comenta que las próximas guerras en el planeta, no van a ser ya por los hidrocarburos, tales como el petróleo, el gas natural; sino por la disponibilidad el recurso hídrico, el cual se agrava con los problemas actuales y del milenio, el deterioro del medio ambiente, la polución, la pérdida de la masa crítica de los nevados de las cordilleras, los deshielos de los polos, el efecto invernadero, el aumento de la temperatura, deforestación de los bosques, desertificación y salinización de los suelos, con el consiguiente deterioro de las áreas de cultivo, aparte de liar también, con otros factores adversos. En 1992, la Cumbre de Río de Janeiro, alertó al mundo de la importancia del agua en el programa de desarrollo mundial. Los pronósticos para los próximos años, no es nada alentadores; la tercera parte de la población mundial, sufrirá escasez de agua en el 2025.

El Instituto Internacional de Administración del agua (IWMI) con sede en Sri Lanka, calcula que 2700 millones de personas o sea un tercio de la población proyectada para el 2025, vivirán en zonas con grave escasez de agua.

En el presente Siglo XXI, grandes regiones del planeta padecerán de escasez extrema de agua. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

8

Al año 2025, habran más de 30 países (800 millones de personas) con disponibilidad de agua menores a 1000 m3/habitante/año.

La escasez de agua provoca discrepancias en la comunidad agrícola

Algunas teorías y comentarios se están generando a nivel mundial, a raíz del uso ineficiente del agua: 

Se sostiene que el agua utilizada en el riego deberá aumentar hasta un 20% en los próximos 25 años para mantener la necesaria producción.



Científicos especializados en temas ambientales, argumentan que el consumo de agua deberá reducirse en un 10% para proteger los ríos y lagos.



La

agricultura

“destruirá

muchos

ecosistemas”

y

amenazarán

a

las

comunidades que dependen de ellos. (Gerd Bergkamp, Unión Mundial para la Conservación, Suiza). 

El riego artificial en países en desarrollo, consume más del 80% del agua que se utiliza para diferentes fines (W. Cosgrove, Consejo Mundial del Agua, Francia).



Para el Consejo Mundial del Agua, Francia, la pregunta clave es: cómo usar el agua existente, para proporcionar seguridad alimentaria, seguridad ambiental y salud a una creciente población mundial y con grandes consumos de agua.



América Latina en general ha sido bien dotada con alrededor del 28% de los recursos hídricos renovables del mundo, para una población de alrededor del 6% de la población mundial; Sin embargo, existen discrepancias que incluyen zonas áridas y semiáridas en Argentina, Bolivia, Brasil, Chile y Perú representando un 23% de la superficie total con serios problemas de disponibilidad.

Se produce también con frecuencia, variaciones estacionales de carácter extremo que causan serios perjuicios socioeconómicos y ambientales (inundaciones y sequías).

No obstante, hay razones para avizorar una crisis hídrica en la región, por diversos factores que apuntan en esa dirección.

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

9

Agua recolectada en Marcapomacocha para el consumo de la población de Lima y producción de energía eléctrica

Consideraciones importantes: 

Se ha estimado que una disponibilidad per cápita (por persona)

de 1000

m3/habitante/año, correspondiente al umbral; por debajo del cual, se sufre de escasez crónica, a escala suficiente para impedir el desarrollo y afecta la salud humana (U.N. 1994). 

Otros autores definen a este indicador de “stress hídrico” y lo ubican en los 1700 m3/habitantes/año renovados anualmente (Falkenmark & Widstrand, 1993).

Dra. Malin Falkenmark – Premio Internacional de Hidrología 1998. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

10

Debajo del umbral de una disponibilidad de 1000 m3/hab/año se sufre de escases crónica de agua, a una escala que afecta la salud humana e impide el desarrollo y a un nivel de 1700 m3/hab/año, según el indicativo de Falkenmark, se califica como de estrés hídrico. 

El Perú cuenta con 1,548 m3/habitante/año y resulta ser, el único país con una disponibilidad per cápita inferior a dicho umbral y por lo tanto en situación de stress hídrico.



Las provisiones para el año 2050 indican que la disponibilidad media será del orden de los 760 m3/habitante /año, convirtiendo a escala de país, ser el único de la Región que a nivel internacional presenta una situación verdaderamente comprometida, según el indicador de FalkenmarK.

Pérdida del recurso hídrico debido al deshielo de la cordillera de los Andes

PRINCIPALES ZONAS CON DISPONIBILIDADES CRÍTICAS DE AGUA AL AÑO 2025

Siglo XXl: Grandes regiones del planeta padecerían escasez extrema de agua Año 2025: habrían más de 30 países (800 millones de personas) con disponibilidad de agua menores a 1000 m2 hab./año. Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

11

América Latina en general ha sido bien dotada con cerca de 28% de los recursos hídricos renovables del mundo para una población regional de aproximadamente 6% de la población mundial, sin embargo existen discrepancias que incluyen zonas áridas y semiáridas en Argentina, Bolivia, Brasil, Chile y Perú representando un 23 % de la superficie total de la región.

El Cambio Climático

Es la consecuencia del calentamiento progresivo de la temperatura media de la tierra, este cambio del clima es atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima. Además del calentamiento global, el cambio climático implica cambios en otras variables como las lluvias globales, nubosidad y todos los demás elementos del sistema atmosférico y sus patrones de comportamiento, quiebra de la cobertura de la capa de ozono, debido a las emisiones de gas de efecto invernadero.

Los cambios climáticos que se vienen produciendo en las últimas décadas en el planeta, están ocasionando en forma frecuente ciclos de sequías, que provocan problemas a la población humana, que día a día demanda mayores cantidades de agua para uso doméstico,

industrial, minera y la agricultura, esta última que

presenta el mayor nivel de consumo.

Los problemas de deterioro del medio ambiente, por la polución, los deshielos de los polos y cordilleras, el efecto invernadero y aumentos en la temperatura de la atmósfera y del agua de mar, problemas de deforestación, salinización de los suelos, vienen agudizando el deterioro y desertificación de los suelos.

Existe la necesidad que la agricultura, utilice métodos de riego eficientes, mediante sistemas de riego por aspersión, goteo y micro aspersión, exudación, entre otros.

Los glaciares tropicales peruanos retrocedieron en un 22% durante los últimos 25 años, se ha perdido un equivalente al agua que consume Lima durante 10 años.

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

12

Yarupay Grande

Marcapomacocha

Consumo estimado de agua por sectores

Fuente: FAO, 1994.

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

13

En el país el 80% del recurso hídrico se destina para la agricultura el resto para el uso humano (10%), minero (2%), industrial (6%).

Cambio climático calentamiento global

Los parámetros que se consideran en el balance hídrico son: 

La evaporación del suelo y transpiración del cultivo, conocido como Evapotranspiración del cultivo (ETc), deducidos del coeficiente del cultivo (Kc) por la evapotranspiración potencial (ETo).



Precipitación Efectiva durante el período vegetativo (Pe).



Agua aportada por el suelo procedente de las precipitaciones anteriores.

Los otros parámetros necesarios para los cálculos de retención de agua en porcentaje en un suelo son: 

Capacidad de campo.



Punto de marchitez permanente.



Densidad aparente del suelo.

Disponibilidad del Recurso Hídrico

Por otra parte, el agua para la agricultura será cada vez más escaso y caro, pues se compite con la disponibilidad de agua para el consumo humano, consumo industrial y uso minero principalmente.

Se prevé que en un futuro cercano, este recurso será bastante escaso que nos obliga a hacer un uso eficiente del agua.

Curso Virtual: Sistemas de Riego Tecnificado

14