EVITA REALIZAR CÁLCULOS COMPLICADOS PARA OBTENER LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE UN CULTIVO

Programación de los riegos medianteel uso de un evaporímetroActualmente en el mercado se ofrecen diver-sos instrumentos que pueden estimar la eva-potranspiración (ET) de forma sencilla, sin lanecesidad de ecuaciones, ni de equipos que

recojan datos para su posterior procesado. En-tre ellos, se encuentra el evaporimetro, cuyodiseño está adaptado para simular la ET de loscultivos de una forma fácil y directa.

Evaporimetro instalado en dampo. La estaciónmeteotoiftlea sirvie paM estimar la ET M que

pw,teriormente se relacionó codlós valores obtenidosdesde el evaporímetro.

'

F. Castillo - Llanque y P. Gavilán.

IFAPA, Alameda del Obispo. Afea de Producción Ecológicay Recursos Naturales. Córdoba.

C

onocer con precisión las necesi-dades de agua de los cultivos esmuy importante para estableceruna adecuada programación de

los riegos y garantizar la eficiencia del usodel agua. En la práctica, cubrir las necesi-

dades de agua supone reponer las pérdidasde agua por evaporación desde el suelo (E) ylas producidas desde las plantas por la trans-piración (T); pérdidas que en conjunto se co-nocen como evapotranspiración (U). Actual-mente las necesidades hídricas de un cultivose estiman utilizando la ecuación 1.

Ecuación 1. ET= ET0 x

ETc es la evapotranspiración de un culti-vo, ET0 la evapotranspiración de un cultivo de

DOSSIER RIEGOS

EEI IlldaRURAL 1 15/Junio/ 2009)

referencia (normalmente una pradera de gra-míneas en crecimiento activo, con una alturade 12 cm y bien abastecida de agua), y K, esun factor de corrección denominado coefi-ciente de cultivo. Este coeficiente es diferentepara cada cultivo y depende del tamaño, es-tado fenológico, etc., e incluso varía con elgrado de humedad del suelo (cuadro 1).

La ET0 se estima por medio de fórmulasempíricas, como la ecuación de Hargreaves(Hargreaves y Samani, 1985),o bien median-te ecuaciones más precisas como la de Pen-man-Monteith-FA056 (Allen y col. 1998), sibien esta última requiere para su aplicacióndatos meteorológicos que en la actualidadson proporcionados por estaciones meteoro-lógicas. Sin embargo, la instalación y mante-nimiento de éstas son complicados y costo-sos. Además, el radio de influencia de la esta-ción para una variable meteorológica medidapuede ser muy limitado en algunos casoscomo consecuencia de la existencia de mi-croclimas. Por otro lado, la aplicación de da-tos meteorológicos para la estimación de laevapotranspiración de referencia (E1-0) me-diante ecuaciones puede ser una tarea difícilpara agricultores e incluso algunos técnicosno familiarizados con el tema.

Actualmente, en el mercado se ofrecen di-versos instrumentos que pueden estimar laevapotranspiración (ET) de forma sencilla, sinla necesidad de ecuaciones, ni de equiposque recojan datos para su posterior procesa-do. Entre ellos se encuentran los tanques eva-porimétricos que permiten estimar la ET0 apartir de la evaporación de una superficie librede agua. Sin embargo, el uso de éstos tiene

y = 1,11x - 0,55

= 0,89n=159

AA

AA AA •

• • ••

• •

A

A&

• AY& A •.• •• • •

• • A • •• • 4111 • • •

•• • • • •

A • • •• • al••

0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 10

ET0 Penman—Monteith (mm

10987654321O

CUADRO I.Valores de coefecientes de cultivo (Kc) durante las diferentes fases de desarrollo del cultivo paratres cultivos típicos del valle del Guadalquivir.

Cultivos Fases del cultivo

Inicial Medio Final

Patata' 0,55 1,15 0.50

Cebolla' 0,35 1,10 0,80

Algodón 2 0,40 1.15 0.76

Fecha de siembra: I marzo,' febrero

Duración total del periodo de cultivo (días): '145, '180, '241.

FIGURA 1.

Comparación entre los valores diarios de ET0 estimados mediante la ecuación dePenman-Monteith FAO-56 y la ETgage obtenida por un evaporímetro en Córdoba entre losmeses de mayo y diciembre de 2006.

muchas limitaciones, dehvadas principalmen-te de su mantenimiento. Otro instrumento quepermite la estimación de la ET0 es el evaporí-metro, cuyo diseño está adaptado para simu-lar la ET de los cultivos de una forma fácil y di-recta. Además, su bajo coste y sencillo mante-nimiento pueden hacer de este aparato unaherramienta ideal para el cálculo de la ET y, portanto para la planificación de los riegos.

Existen diversos modelos de evaporíme-tros, aunque los últimos trabajos con estosaparatos utilizan el modelo ETgage , comerciali-zado por la compañía ETgage (Loveland, Colo-rado, EE.UU). Los valores de ET 0 obtenidosdesde un evaporímetro (llamado en adelanteETgage ) han mostrado una buena correlacióncon los valores estimados mediante la ecua-ción de Penman-Monteith FAO-56 (figura 1),como hemos demostrado recientemente in-vestigadores del grupo de riegos del IFAPA deCórdoba (Gavilán y Castillo-Llanque, 2009),confirmando los resultados obtenidos porotros investigadores en Estados Unidos, Ingla-terra e Italia.

Descripción y manejodel aparato

El evaporímetro modificado de Bellani(llamado desde ahora solamente evaporíme-tro) es un instrumento que mide el agua eva-porada desde un depósito a la atmósfera, através de una superficie de cerámica porosaconocida con el nombre de plato de Bellani.Algunos modelos tienen el plato recubiertopor una lona verde para una mejor simulaciónde la evapotranspiración. Éste es el caso delevaporímetro modelo A ETgage de la empresaETgage Company. Este modelo dispone de undepósito de agua de 300 mm, fabricado dePVC blanco para reflejar la radiación solar yevitar la transmisión de la temperatura am-

biental al agua destilada que contiene en suinterior (figura 2a). En la parte exterior del de-pósito dispone de un tubo de cristal con unaescala graduada que permite la lectura del ni-vel de agua del depósito con facilidad. En laparte superior se ubica la cápsula de cerámi-ca porosa que evapora el agua destilada (fi-gura 2b). El plato está cubierto por un tejido

verde que puede cambiarse según el cultivode referencia, normalmente alfalfa (ET,) o unagramínea (ET0 ). El tejido de cubierta número30 es el recomendado por el fabricante paracalcular la evapotranspiración desde un culti-vo de gramíneas (el más usado en España),mientras que el número 54 se utiliza para al-falfa. Este tejido es utilizado para simular el

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Depósito deagua (300 mmde capacidad) 4 Tubo de succión

B Plato de Bellani(superficie deevaporación hecho decerámica)

40Cubierta delona verde

Tubo graduadode cristal

FIGURA 2.

Partes del evaporimetro modificado modelo A ETgage (ETgage Company, Loveland,Colorado, EE.UU.).

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albedo del cultivo y la resistencia de difu-sión de las hojas al flujo del vapor de aguadesde el interior de las hojas al ambiente(Broner y Law, 1991).

Instalación y uso

El evaporímetro, según las indicacionesdel fabricante, debe instalarse sobre unposte vertical de madera pintado de blancoa 1 metro de altura medido desde el suelo.Con objeto de facilitar la lectura de la eva-potranspiración desde el evaporímetro(ETgage ), la reposición de agua en el depó-sito, o la limpieza del tejido que recubre elplato, el evaporímetro debe instalarse enuna zona de fácil acceso, cuyo ambientesea similar al cultivo del que se desea co-nocer la ET. Debe evitarse la instalación enzonas muy próximas a construcciones uobjetos voluminosos que obstruyan la cir-culación del viento y la plena exposición alsol, factores clave en la ET. Esto incluye lainstalación en el interior de cultivos muyelevados con un alto grado de cobertura.

El fabricante recomienda que el depó-sito se llene con agua destilada, a fin deevitar la acumulación de sales en la cerá-mica, que podrían reducir la porosidad delplato y con esto afectar la evaporación.Las bajas temperaturas invernales puedencongelar el agua almacenada o dañar el

depósito y la cerámica porosa, por lo que esconveniente retirar el aparato durante esteperiodo. Además, durante el invierno, bajolas condiciones de la mayor parte de Espa-ña, la evapotranspiración es muy baja, y laslluvias invernales satisfacen la ET de los cul-tivos, por lo que conocer la ET para el riego eneste periodo no tiene importancia.

El evaporímetro dispone de un dispositivoque limita la entrada de agua al depósito des-de el exterior. Sin embargo, no resulta acon-sejable el riego sobre el mismo, puesto quelas sales del agua de riego pueden afectar alplato de cerámica y al tejido que lo cubre. Se-gún nuestras observaciones durante los díasmuy lluviosos los valores de ET gage fueron bas-tante inferiores a los de ET 0 Penman-Mon-teith. Aunque esto no sugiere un ingreso deagua de lluvia al depósito, sí indica tomar di-chos valores de ETgage con prudencia.

Es común observar a las aves del campoposarse sobre el evaporímetro a pesar de queéste cuenta con dispositivos para impedírse-lo. Las aves dejan sus deposiciones sobre lacubierta del plato, lo que dificulta la normalevaporación. Por esta razón, y para eliminardiversos cuerpos extraños sobre el evaporí-metro, se debe limpiar la cubierta al menosuna vez al mes.

Para determinar la cantidad de aguaperdida al ambiente desde el evaporímetro( ETgage), se debe realizar una primera lectura

y posteriormente, según el periodo en el quese desea cuantificar la evapotranspiración,una segunda lectura.Así, la diferencia en el ni-vel del agua entre dos lecturas consecutivases el agua evaporada por el evaporímetro du-rante ese periodo de tiempo. Dicho valor re-presenta de manera directa, y sin necesidadde fórmulas ni de correcciones, el valor de laevapotranspiración de referencia. A modo deejemplo ponemos el siguiente caso.

Un ejemplo de cálculoUn agricultor desea saber la cantidad de

agua que se pierde al ambiente por evapo-transpiración durante dos días seguidos. Uti-lizando un evaporímetro modificado modeloA ETgage , el agricultor observa que el día 1 elnivel del agua está a 10 cm. Al tercer día, a lamisma hora en la que realizó la lectura deldía 1, observa que el nivel de agua está en10,6 cm. La conclusión es la siguiente:• Nivel del agua primer día = 10 cm.• Nivel del agua tercer día = 10,6 cm.• Agua perdida al ambiente = ETg a ge = 10,6

- 10 = 0,6 cm = 6 mm.Así, se determina que en dos días se han

perdido como consecuencia de la evapo-transpiración 6 mm, y por tanto la ET ha sidoaproximadamente de 3 mm por día, o lo quees lo mismo 3 litros por metro cuadrado y día.

Para una adecuada determinación delos valores de la ETgage diarios las lecturas delnivel de agua en el depósito siempre debenhacerse a la misma hora, normalmente porla mañana entre 8:00 y 8:30 am.

A pesar de todas estas recomendacio-nes es frecuente observar diferencias entrelos valores recogidos por el evaporímetro(ETgage ) y los estimados con la ecuación Pen-man-Monteith FA056 (ETopm), ecuación másutilizada para la estimación de la ET0 .Así, du-rante los meses de menor demanda evapo-rativa, los valores diarios de ET gage son meno-res a los de la ETopm, mientras que en el pe-riodo de mayor evaporación la ETgage es ma-yor que la ETopm (figura 1). La relación entrelos valores de ETga ge y ETopm es bastante bue-na cuando las temperaturas son moderadas.La similitud de la ET0 entre ambos métodosde medida mejora considerablemente cuan-do se comparan valores semanales y no dia-rios. En base a esto, se puede optar por su-mar los valores de ET gage diarios de siete díasy obtener una media, o simplemente realizarlecturas del nivel de agua en el evaporímetrosemanalmente.

34 Vida RURAL (15/Junio/ 2009)

Ecuación 3.

Necesidades brutas de nego -

eficiencia de nego

necesidades netas

Estimación de lasnecesidades de riego

Como se mencionó anteriormente, las ne-cesidades de agua de un cultivo (Ef e ) depen-den de la evapotranspiración de referencia(ET0 ) y del coeficiente de cultivo (k). La dis-minución del nivel de agua en el evaporímetrodurante un periodo, expresado en días, facili-ta la estimación de la ET0 . El k de los diferen-tes cultivos aparece en diferentes publicacio-nes, entre ellas el manual de Riego y Drenajen° 56 de la FAO (Allen y col. 1998), disponi-ble en la dirección de internet www.fao.org .Dependiendo de la sensibilidad del cultivo alestrés hídrico, condiciones ambientales, dis-ponibilidad de agua y a la capacidad del sis-tema de riego, las lecturas del evaporímetrose realizarán diariamente, cada dos o tresdías o semanalmente. Además de la ET,, laestimación de las necesidades de riego re-quiere conocer la precipitación (P) y la efi-ciencia del sistema de riego (ER). La eficien-cia del riego es variable según el sistema deriego utilizado y el diseño y manejo del mis-mo. Sus valores típicos se sitúan entre 60 y95%. Mediante las ecuaciones 2 y 3, puedencalcularse las necesidades netas de riego(NNR) y las necesidades brutas (NBR).

Ecuación 2.Necesidades netas de riego = ETc - P

A continuación se exponen varios ejem-plos para ayudar a entender los procedimien-tos hasta ahora descritos con el objeto de es-timar las necesidades de agua que debemosaplicar a los cultivos.

Un ejemplo de cálculo en uncultivo de patata

Tras una semana, el nivel del agua en elevaporímetro ha descendido 30 mm. Si el úl-timo riego se produjo el día 1 de dicha sema-na y la eficiencia de riego del sistema es del90%, ¿cuál será el volumen de agua a aplicarpara un cultivo de patatas con un estado ini-cial de desarrollo?• ETOgage = 30 mm (agua demandada por el

ambiente desde el evaporímetro).• K, inicial = 0,55 (cuadro I).

El evaporímetro debe Instalarse sobre un postevertical de madera pintado de blanco a un metrode altura medido desde el suelo.

Dependiendo de lasensibilidad del cultivo alestrés hídrico,condiciones ambientales,disponibilidad de agua ya la capacidad delsistema de riego, laslecturas del evaporímetrose realizarán diariamente,cada dos o tres días osemanalmente

• Aplicando la ecuación 1 tenemos: ET,= ET0x Kc ET, = 30 mm x 0,55 = 16,5 mm.

• Usando la ecuación 2 y asumiendo unaprecipitación nula: NNR = 16,5 mm - O =16,5 mm.

• Finalmente las necesidades brutas serán:NBR = 16,5/0,9=18,3 mm.

El resultado sugiere que al final de la se-mana deberá aplicarse 18,5 (tras redondear18,3) litros por metro cuadrado de suelo cul-tivado.

Un ejemplo de cálculo en uncultivo de cebolla

Se desea regar un cultivo de cebollas cu-yos bulbos están casi desarrollados. A conti-nuación se explica cómo determinar el volu-men de agua de riego, y teniendo en cuenta

que desde el último riego hasta pasados 6días el evaporímetro registró un descensode agua de 24 mm y que durante la sema-na se ha registrado una precipitación de5,4 mm y que además se utiliza un siste-ma de riego por goteo con una eficienciadel 85%.• ETogage = 24 mm (agua demandada por

el ambiente desde el evaporímetro).• K, medio = 1,10 (cuadro I).• Aplicando la ecuación 1 tenemos: ET, =

ET0 x ET, = 24 mm x 1,10 = 26,4ITIITI.

• Usando la ecuación 2: NNR = 26,4 -5,4 = 21 mm.

• Finalmente las necesidades brutas se-rán: NBR = 21/0,85 = 24,7 mm.

Pasados seis días el agricultor debeaplicar 25 (tras redondear 24,7) litros pormetro cuadrado de cultivo.

Los tres ejemplos aplicados dan cuen-ta de la facilidad del uso del evaporímetropara la estimación del agua de riego aaplicar. Es bueno mencionar que los ejem-plos parten de un suelo en capacidad decampo. Para una mejor programación deriegos será necesario conocer la profundi-dad de raíces para cada estado de desa-rrollo del cultivo, el tipo de suelo y su capa-cidad de almacenamiento de agua, y la re-serva de agua que dispone dicho suelo almomento de la programación. •

BIBLIOGRAFÍA

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Hargreaves, G.H., Samani, ZA., 1985. Re-ference crop evapotranspiration from tem-perature. Applied Engineering in Aghculture1(2), 96-99.

(15/Junio/ 2009) Vida RURAL EZI