GOBIERNO REGIONAL COMISION NACIONAL DE RIEGO INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIA INIA – INTIHUASI

FNDR – CNR – INIA

“PROGRAMACIÓN PARA RIEGO PRESURIZADO EN FRUTALES

Conceptos aplicados a partir de la experiencia en La Provincia de Limarí”.

Autores: Wilson Rojas Trujillo, iniaova@entelchile.net Yasunori Nakamura, iniaova@entelchile.net Leonardo Ferrada Valdes, iniaova@entelchile.net

Este Boletín Técnico fue editado por el Centro Regional de Investigación Intihuasi, del Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA, como parte de las actividades del Proyecto de Validación y Transferencia de Tecnologías de Riego y Sistemas Productivos en Areas Regadas (PROVALTT), Sistema Paloma, Región de Coquimbo. Elaboración: Wilson Rojas Trujillo, Ingeniero Agrónomo. Yasunori Nakamura, Ingeniero Civil M.Sc.

Leonardo Ferrada Valdes, Ingeniero Agrónomo. Autorizada su reproducción total o parcial, con la obligación de citar la fuente y el autor. Cita bibliográfica correcta: ROJAS R., W.; FERRADA V., L.y NAKAMURA. Y. 2001. Programación para riego presurizado en frutales Conceptos aplicados a partir de la experiencia en La Provincia de Limarí. Instituto de Investigaciones Agropecuarias (Chile). Centro Regional de Investigación Intihuasi (La Serena), Oficina Técnica Limarí (Ovalle).

Resumen La superficie bajo riego tecnificado en la Provincia Limarí, es la mayor a nivel regional y una de las más importantes a nivel nacional. En general esta superficie se encuentra asociada a la producción frutícola. Sin embargo la superficie bajo métodos de riego gravitacional (surco y/o tendido) supera ampliamente a los sistemas tecnificados, lo que implica una reducción considerable del uso del recurso hídrico.

Actualmente, a través del Proyecto INIA-CNR-FDNR “Validación y Transferencia de Tecnologías de Riego y Sistemas Productivos en Areas Regadas, Sistema Paloma, IV Región”, PROVALTT – Paloma, el cual se encuentra en su tercer año de ejecución y cuyo objetivo es validar y transferir sistemas productivos rentables a través del uso eficiente del recurso hídrico. Se ha detectado que entre los regantes existe escaso conocimiento sobre el manejo del riego tecnificado; sobretodo con respecto a conceptos de manejo, mantención y operación de equipos. Una de las principales deficiencias de operación, la cual afecta en forma directa a la producción, lo constituye la determinación de los tiempos de riego y/o la frecuencia de reposición de agua. Por este motivo, adquiere especial importancia la programación de riego, que tiene por finalidad determinar la cantidad de agua disponible en el suelo, asociarla con los requerimientos del cultivo, para luego, vía riego, proveer el agua necesaria para satisfacer en forma adecuada y oportuna las exigencias del cultivo. Para realizar la programación de riego, se debe tener en cuenta diversos factores que afectan directamente los volúmenes de agua a reponer en el suelo. Este documento tiene como objetivo principal entregar en forma clara y pedagógica elementos para programar en forma adecuada los tiempos y frecuencias de riego en sistemas tecnificados.

Introducción La superficie bajo riego tecnificado en la Provincia Limarí, es la mayor a nivel regional y una de las más importantes a nivel nacional como se pude apreciar en el gráfico 1. En general esta superficie se encuentra asociada a la producción frutícola. Sin embargo, la superficie bajo métodos de riego gravitacional (surco y/o tendido) aún supera ampliamente a los sistemas tecnificados, lo que implica una reducción considerable del uso del recurso hídrico. Actualmente, a través del Proyecto INIA-CNR-FDNR “Validación y Transferencia de Tecnologías de Riego y Sistemas Productivos en Areas Regadas, Sistema Paloma, IV Región”, PROVALTT – Paloma, cuyo objetivo es validar y transferir sistemas productivos rentables a través del uso eficiente del recurso hídrico. Se ha detectado que entre los regantes existe escaso conocimiento sobre el manejo del riego tecnificado; sobretodo con respecto a conceptos de manejo, mantención y operación de equipos. Una de las principales deficiencias de operación, la cual afecta en forma directa a la producción, lo constituye la determinación de los tiempos de riego y/o la frecuencia de reposición de agua. Por este motivo, adquiere especial importancia la programación de riego, que tiene por finalidad determinar la cantidad de agua disponible en el suelo, asociarla con los requerimientos del cultivo, para luego, a través del riego, proveer el agua necesaria para satisfacer en forma adecuada y

oportuna las exigencias del cultivo. Para realizar la programación de riego, se debe tener en cuenta diversos factores que afectan directamente los volúmenes de agua a reponer en el suelo. Este articulo tiene como objetivo principal entregar en forma clara y pedagógica elementos para programar en forma adecuada los tiempos y frecuencias de riego en sistemas tecnificados. En la figura 1 se observa la distribución general de los principales componentes de un método de riego localizado. Entre los cuales se puede destacar la fuente abastecedora de agua (estanque), centro de control (unidad de bombeo, equipos de filtraje, fertirrigación, y automatización), red hidráulica y sectores de riego (válvulas, portalaterales y líneas portaemisores). Determinación de las demandas de agua del cultivo y tiempos de riego. La cantidad de agua removida desde el suelo (evaporación) y la utilizada por la planta (transpiración), se denomina evapotranspiración. Esta cantidad agua desplazada, debe ser repuesta periódicamente para no dañar el potencial productivo de la planta. Diversas metodologías se han propuesto para su determinación, debiendo considerarse siempre que la evapotranspiración depende entre otros aspectos, de las condiciones climáticas, tipo y estado de desarrollo del cultivo y de la disponibilidad de agua del suelo (Jara, 1998). En general la evapotranspiración de referencia ha sido cuantificada para una cubierta vegetal de pasto en condiciones óptimas de crecimiento. En estas condiciones el proceso de evapotranspiración depende solo de la demanda atmosférica, desarrollándose así una gran cantidad de modelos donde destacan los modelos empíricos de Blaney-Criddle, Penman-Montieth, Turk, entre otras. (Ortega y Acevedo, 1998). Por lo anterior, se ha realizado una revisión de la literatura y se ha decidido utilizar la fórmula propuesta por Doorenbos y Pruitt (FAO 1976), dado que los factores que condicionan el riego son de fácil cuantificación en las condiciones locales y mediante una sencilla ecuación podemos determinar la demanda de agua del cultivo y sobre la base de lo anterior los tiempos de riego específicos para el cultivo. Para esto se deben determinar una serie de factores como los que aparecen en la siguiente fórmula: Eb * Kp *Kc * Kr (%) * 60 TR = ------------------------------------------ ne * qe * efa Donde;

Eb : Evaporación de bandeja clase A (mm/día) Kp. : Coeficiente de la bandeja. (f/f)

Kc. : Coeficiente del cultivo. (f/f) Kr. : Corrección de cobertura (%) ne. : Número de emisores por planta. qe. : Caudal de los emisores (lt/hr). Efa. : Eficiencia de aplicación.(%)

Evaporación de bandeja: corresponde a la evaporación que acontece desde un tanque evaporímetrico de superficie libre de determinadas dimensiones. Múltiples estudios han demostrado que la evaporación de bandeja, integra apropiadamente las variables climáticas de temperatura, radiación solar, humedad relativa y las características del viento del sector, que son los elementos de los cuales depende en mayor grado la evapotranspiración de los cultivos. (Tosso y Ferreyra, 1988) La bandeja de evaporación corresponde a un recipiente cilíndrico de 0.8 mm de espesor, con un diámetro de 120.65 cm y una altura de 24.5 cm. la estructura se instala sobre apoyos de madera 15 cm por encima del suelo, el espacio que queda bajo los apoyos debe llenarse con tierra, de tal manera que quede un espacio libre de solo 5 cm bajo el fondo del tanque. El recipiente se llena de agua limpia dejando un borde que oscila entre 5 y 7.5 cm y se rellena cada 24 horas utilizando envases de 0.1 y 1 litro. Cabe destacar que un litro equivale a un milímetro de evaporación de la bandeja. (Ortega y Acevedo. 1999). Figura 2: Bandeja de evaporación tipo A. Dimensiones y detalles de instalación.

Coeficiente de bandeja (Kp): la evaporación que se mide en la bandeja acontece en un tanque de superficie libre y evapora directamente desde la superficie a la atmósfera. Sin embargo, las plantas ejercen cierto grado de control sobre la pérdida de agua, por medio del mecanismo de apertura y cierre estomático. Por lo tanto, para asemejar la evaporación de bandeja a la de los cultivos, se requiere de un factor. Este factor de bandeja (Kp) depende principalmente de las características del viento del sector, además de otra serie de factores como humedad relativa y ubicación de la bandeja respecto a zonas con vegetación o sectores de barbecho. A continuación se presenta un cuadro que indica el Kp dependiendo de los diferentes factores que afectan la medición de la evaporación en la bandeja clase A.

Cuadro 1: Coeficiente de bandeja, Kp, correspondiente a una bandeja clase A, para distintas coberturas de terreno, niveles de humedad relativa media y recorrido diario del viento. Fuente: FAO, 1979. Coeficiente de cultivo (Kc).: En términos generales, el agua requerida por los cultivos, es equivalente a la tasa de evapotranspiración necesaria para sostener un óptimo crecimiento de la planta. Más aún, el agua requerida es definida como la tasa de evapotranspiración de un cultivo libre de enfermedades, en una superficie no menor que una hectárea bajo óptimas condiciones de suelo, se asume fertilidad adecuada, agua para alcanzar la máxima producción potencial bajo las condiciones predominantes del medio ambiente (FAO, 1976). La precisión de la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos es ampliamente dependiente del tipo de clima y del método de riego elegido para estimar la evapotranspiración. Este factor se utiliza para determinar la evapotranspiración real del cultivo. El coeficiente de cultivo depende de las características anatómicas, morfológicas y fisiológicas de cada especie y expresa la capacidad de la planta para extraer el agua del suelo en las distintas etapas del período vegetativo.

Cuadro 1: Coeficientes de cultivos Kc para las especies estudiadas. Porcentaje de la estación de crecimiento 0% 20% 40% 60% 80% 100%

Establecimiento Desarrollo Media Inicio Madurez Cultivo inicio del cultivo estación madurez fisiológica

Alfalfa 0,3 – 0,4 ----------------------- promedio 1,10 ------------- Maíz 0,30 – 0,50 0,70 – 0,85 1,00 – 1,20 0,80 – 0,95 0,50 – 0,60 Frejol verde 0,30 – 0,40 0,65 – 0,75 0,95 – 1,05 0,90 – 0,95 0,85 – 0,95 Frejol grano 0,30 – 0,40 0,70 – 0,80 1,05 – 1,20 0,65 – 0,75 0,25 – 0,30 Vid 0,30 – 0,50 0,60 – 0,80 0,80 – 0,90 0,6 – 0,8 0,5 – 0,7 Frutales hoja caduca 0,40 – 0,50 0,75 – 0,85 1,10 – 1,20 1,10 – 1,20 0,7 – 0,90 Cítricos y paltos 0,60 – 0,70 0,60 – 0,70 0,80 – 0,90 0,80 – 0,90 0,60 – 0,70 Frutales c/cubierta verde ----------------------------------------- promedio 1,00 ----------------- Arveja verde 0,40 – 0,50 0,70 – 0,85 1,05 – 1,20 1,00 – 1,15 0,95 – 1,05 Pimentón 0,30 – 0,40 0,60 – 0,75 0,95 – 1,10 0,95 – 1,10 0,80 – 0,90 Cebolla guarda 0,40 – 0,50 0,60 – 0,80 0,95 – 1,15 0,80 – 1,00 0,70 – 0,80 Cebolla verde 0,40 – 0,50 0,60 – 0,75 0,95 – 1,10 0,95 – 1,10 0,95 – 1,10 Tomates 0,30 – 0,40 0,60 – 0,80 1,10 – 1,25 0,80 – 1,00 0,60 – 0,80 Sandía 0,40 – 0,50 0,70 – 0,80 0,95 – 1,05 0,80 – 0,95 0,65 – 0,75 Melón, zapallo 0,40 – 0,50 0,60 – 0,75 0,95 – 1,05 0,70 – 0,80 0,60 – 0,70 Hortalizas arraigamiento superficial 0,30 – 0,40 0,60 – 0,75 0,90 – 1,10 0,90 – 1,10 0,80 – 0,90 1Valores derivados de CNR-CIREN, 1997. Coeficiente de cobertura (Kr). Los métodos de riego localizado son generalmente utilizados en huertos frutales y cultivos hilerados, donde solo parte de la superficie de suelo es ocupada por el cultivo. Las canopias jóvenes están ampliamente espaciadas e interceptan solo una porción de la radiación solar incidente. Cuando una superficie es humedecida por un riego superficial o por aspersión una parte del beneficio potencial del agua aplicada se pierde a través de la evaporación desde el suelo y por transpiración de la planta. Por lo tanto el requerimiento hídrico de los cultivos, determinados por métodos convencionales debe incluir las correcciones de cobertura de la evapotraspiración.

Para este objetivo es necesario definir tres conceptos claves para la definición que corresponden a : • Area unitaria (Au) (m2): Corresponde al área asignada que tiene cada frutal al

interior de la plantación. Corresponde a la superficie determinada por la multiplicación de las distancias entre y sobre la hilera.

• Area de cobertura (Ac) (m2): Este factor corresponde a la superficie de

sombreamiento que el árbol abarca en ese momento. En las condiciones de este estudio, para la programación del riego en frutales este valor debe modificarse dos veces al mes. Se mide tal como se indica en la figura y se convierte a m2 .

• Porcentaje de sombreamiento (Ps): corresponde a la relación entre el area

de cobertura y el área unitaria, es decir, los factores anteriores. El mencionado porcentaje obtenido se debe corregir por medio de la tabla de donde se obtiene el Kr.

Ps (%) = 100* Ac/Au

Tabla 1: Corrección del porcentaje de cobertura para ingresar a la fórmula para la determinación de los tiempos de riego.

Corrección de Cobertura (Kr) % sombreamiento Kr (%)

10 12 20 24 30 35 40 47 50 59 60 70 70 82 80 94 90 100 100 100

Fuente: Keller y Karmelli, 1975. Eficiencia de aplicación (Efa) : La eficiencia de aplicación integra dos conceptos básicos para una óptima planificación de la reposición de los volúmenes de agua. En primer lugar considera las características edáficas del sector, entre las cuales destacan: la eficiencia de almacenaje de agua del suelo, percolación profunda, así como otra serie de pérdidas menores. El segundo concepto corresponde a la uniformidad de aplicación que relaciona la uniformidad de descarga de los emisores en terreno. La eficiencia de aplicación está dada por la siguiente fórmula

Efa = ks * Eu

Donde Efa : Eficiencia de aplicación Ks : Corrección de suelo (f/f) Cu : Coeficiente de uniformidad (%) Corrección de suelo: En términos generales, los diseños de riego localizado no contemplan las características edáficas del terreno intervenido, generalmente es innecesario proporcionar agua en exceso para satisfacer los requerimientos de los cultivos. Sin embargo en suelos con baja capacidad de retención de agua, es un factor que debe tomarse en consideración. Coeficiente de almacenamiento (Ks): es el coeficiente de almacenamiento del suelo y representa la relación entre el agua almacenada en la zona radicular respecto al volumen total de agua aplicada, de esta manera representa la eficiencia del suelo en la retención de agua y considera las pérdidas por percolación profunda, además de otras pérdidas menores. Cuadro 3: Valores del coeficiente de almacenamiento del suelo (ks), en función de la textura y tipo de suelo.

Tipo de suelo Ks Arenoso con abundante grava 0.87

Arenoso 0.91

Limoso 0.95

Arcilloso 1.00

Fuente: FAO, 1974. Coeficiente de uniformidad (Cu): es un factor que en la mayoría de las ocasiones se asocia a la calidad del riego y relaciona la variabilidad de descarga de los emisores. El primer objetivo de un diseño de riego localizado debe ser capaz de proveer el caudal de agua suficiente para regar a la planta en forma adecuada. La relación entre el mínimo y la descarga promedio de los emisores, es un importante factor a considerar ya que influye directamente en el volumen de agua aplicado a la planta. Este valor siempre debiera ser cercano a 90% que es la eficiencia considerada en el diseño de riego. Es muy importante chequear y corregir en forma mensual este factor, dado que es el que finalmente altera más la programación del riego. El Cu está dado por la siguiente formula.

CU = 100 x (q 25% / q a) donde CU : Coeficiente de Uniformidad

q 25% : Media del 25 % de las observaciones de los valores mas bajo q a : Media de todos los valores Resultados La siguiente etapa es coordinar cada uno estos factores y en forma quincenal se realiza la programación del calculo, determinando así el tiempo de riego para cada especie. Para ello se desarrolló un programa que contiene la información aquí presentada. A modo de ejemplo, se presenta el desarrollo de la fórmula para la condición de la segunda quincena de febrero de un cultivo de Mandarina establecido en Hurtado en 1999, comuna de Río Hurtado, provincia de Limarí, IV Región.

Parámetro Valor EB 10.0 Kp 0.67 Kc 0.70 As 2.036 Factor tiempo 60 Nº goteros 4.0 Caudal goteros 4.0 E U 0.9 Ks 1.0

Al aplicar la fórmula Eb * Kp *Kc * Kr (%) * 60 TR = ------------------------------------------ ne * qe * efa* Ks Resulta

TR= 10*0.67*0.7*2.036*60 ------------------------------------------- = 40 minutos 4.0*4.0*0.9*1.0 Así, con esta metodología se puede desarrollar la formula para determinar la programación de riego en diferentes especies frutales.

Cuadro 4: Programación de riego, tiempo estimado para riego diario en diferentes cultivos. Conclusiones. - Estudiando los antecedentes de la literatura y conociendo el clima a nivel local

se puede realizar una programación de riego de los cultivos. - Usando esta metodología, se puede asesorar a los agricultores en la

programación de riego en los cultivos que se tienen antecedentes de estados fenológicos y crecimiento.

- La programación de riego es importante en el buen aprovechamiento del

recurso hídrico. Literatura consultada. CNR-CIREN. 1997. Cálculo y Cartografía de la Evapotranspiración Potencial en

Chile. Comisión Nacional de Riego y Centro de Información de Recursos Naturales (CORFO). Santiago, Chile. 54 p.

FAO, 1979. Efecto del agua sobre el rendimiento de los cultivos. Serie FAO N° 33.

Estudios del agua sobre riego y drenaje. Roma. 212 p. FAO. 1976. Las necesidades de agua de los cultivos. Serie FAO N° 24. Estudios

del agua sobre riego y drenaje. Roma.194 p. INE 1997. Instituto Nacional de Estadísticas. VI Censo Nacional Agropecuario.

Resultados Preliminares. Impresos universitaria. Santiago. Chile. 443 p. James, Larry G. 1993. Principles of farm irrigation system design. Chapter I

Irrigation requirements and scheduling.. 1-60.

Jara, J. y Valenzuela, A. 1998. Necesidades de agua de los cultivos. “Desarrollo

de sistemas de riego en el secano interior y costero. Componente nacional: capacitación y difusión de Tecnologías de riego”. Dpto. Riego y drenaje, facultad de ingeniería agrícola. Universidad de concepción. Internet.

Keller, J y Karmeli, D. 1975. Trickle irrigation design. Rain Bird Sprinkler

Manufacturing Corporation. California. 133 p. López, J. Hernández, J. Pérez, A. González, J. 1997. Riego Localizado. Madrid.

Ediciones Mundi-Prensa. 405 p. Ortega, S. Y Acevedo, C. 1999. Programación de Riego. Cartilla técnica Comisión

Nacional de Riego y Universidad de Talca. 16 p. Pizarro, F. 1996. Riegos localizados de alta frecuencia. 3° edición. Madrid.

Mindiprensa. 513 p. Tosso, J. y Ferreyra, R. 1988. II Programación a través de bandeja. IPA La Platina N° 46.