Waldo Ojeda Bustamante y Ernesto Sifuentes Ibarra. Evapotranspiración de los cultivos. Notas del diplomado semi-presencial a distancia sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007. Jiutepec, Morelos

1. Notas del diplomado semi-presencial a distancia
sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007
Jiutepec, Morelos
Evapotranspiración y
requerimientos de riego
Waldo Ojeda Bustamante
Ernesto Sifuentes Ibarra
WOB-1
EVAPOTRANSPIRACIÓN DE
LOS CULTIVOS
WOB-2
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2. Conceptos básicos
• Evaporación (Ev): Proceso de movimiento de agua en forma
de vapor de agua de la superficie del suelo, agua u hoja a la
atmósfera
• Transpiración (Tr): Proceso de movimiento de agua en
forma de vapor de agua de los estomas de la planta a la
atmósfera
ET=Ev+Tr
• Evapotranspiración (ET): Suma de los componentes de
evaporación y transpiración.
• Uso consuntivo (Uc): Suma de la ET y el agua retenida en
los tejidos vegetales. Como el agua almacenada en la
planta es pequeña comparada a la liberada como ET, se
asume que ambas son iguales (ET=Uc).
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Transpiración vs Evaporación
Variación en un día Variación en el ciclo
WOB-4
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3. Forma de expresar la
evapotranspiración
• Usualmente se expresa en unidades de lámina
de agua por unidad de tiempo, por ejemplo:
mm/día, mm/semana, cm/mes, cm/etapa, o
cm/ciclo
• Para árboles frutales es mas común expresarla
volumen por unidad de tiempo por árbol, en la
forma de litros/día, litros/semana, litros/mes,
litros/etapa, o m3/ciclo
• Bajo condiciones de invernadero es común
expresarla como litros/día por planta o como
litros/día por m2.
WOB-5
Importancia de la transpiración
• La transpiración de agua por las plantas
tiene varios efectos positivos
– Permite refrescar a la planta
– Permite un intercambio gaseoso de la planta
con la atmósfera, entra CO2 y se libera vapor
de agua a través de los estomas
– A mayor transpiración, mayor es la
asimilación de materia seca. Los cultivos
requieren del orden de 100-1000 gr de agua
para acumular un gramo de materia seca.
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4. Variación de la ET
• Varía con la especie. El maíz tiene una mayor
ET que por ejemplo el sorgo.
• Varía con la etapa. A mayor superficie foliar
mayor es la ET.
• Varía con las condiciones ambientales de
humedad, temperatura, viento y radiación solar.
• Varía con las condiciones de humedad del suelo
• Varía con las propiedades del suelo para
almacenar y transmitir agua.
• Varía con el método de riego
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Curva de la ET del maíz
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5. Estimación de la ET
• Estimar la evapotranspiración de un
cultivo es complejo por la cantidad de
factores que intervienen en el proceso de
evaporación del agua a través de una
superficie.
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Divide y vencerás
• Para facilitar la estimación la ET se
separan los efectos de la planta, suelo, y
clima. Por lo que es necesario presentar
nuevos conceptos usados en el cálculo de
la ET con fines de estimar los
requerimientos de riego de los cultivos.
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6. Mas conceptos
• Evapotranspiración real de un cultivo
(ETr): Es la ET observada en campo.
• Evapotranspiración potencial de un cultivo
(ETc): Es el valor máximo de ET de cultivo
bajo condiciones optimas de agua, manejo
y sanidad. ETr<<ETc
Para estimar la ET real de un cultivo
primeramente se estima la ET potencial
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Evapotranspiración potencial del
cultivo (ETc)
• Para estimar la evapotranspiración potencial de
un cultivo, se separan en dos términos:
ETc= f(clima) x f(cultivo)
• El factor cultivo se conoce como coeficiente de
cultivo (Kc)
• El factor clima se conoce como
evapotranspiración de referencia (ETo)
• La forma de la ETc es ahora
ETc= Kc x ETo
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7. Evapotranspiración de referencia
(ETo)
• La ETo se refiere a la ET de un cultivo de
referencia, esto es, un cultivo que
permanece casi constante durante su ciclo
como el pasto o la alfalfa (cultivos
perennes).
• Estimar la ETo requiere conocer las
condiciones ambientales de un lugar.
• Existen varias formas de estimar la ETo de
un lugar.
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Medición directa de la ETo
Los lisímetros proporcionan una medición directa
de la ETo si se usa el cultivo de referencia. Pero
también pueden medir directamente la ETc o la
ETr, dependiendo de las condiciones del cultivo.
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7

8. Estaciones especializadas
Correlación Turbulenta Tipo Bowen
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Estimación de la ETo: tanques
evaporímetros
ETo=Kt ∆L
• Los tanques evaporímetros pueden ser
usados para estimar la ETo, midiendo el
cambio diario (∆L) en el nivel del agua
y multiplicándolo por un coeficiente del
tanque (Kt).
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8

9. Estimación de la ETo: estaciones
meteorológicas
• Se han desarrollado un sinnúmero de
ecuaciones para estimar la ET por medio de uno
o más valores de variables meteorológicas,
principalmente HR, Ta, Vv, Rs.
• A mayor cantidad de variables monitoreadas y
mayor frecuencia de monitoreo, mayor es la
precisión en la estimación de la ETo.
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Principales variables
meteorológicas
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10. Ecuación de Penman-Montieth
(PM)
La ecuación de PM es una de las ecuaciones mas robustas para
estimas la ETo a intervalos cortos de monitoreo, 1min, 15 min,
60 min.
∆(Rn − g ) γ * Mw (e s − e d )
ETo = +
λ(∆ + γ *) RKrv (∆ + γ *)
Donde
ETo = Evapotranspiración de referencia (kg m-2s-1 o mm s-1
Rn = Radiación neta (Kw m-2)
G = Flujo térmico del suelo (Kw m-2)
Mw = Masa molecular del agua (0.018 kg mol-1)
R = Constante universal de los gases (8.3x10 -3 KJ mol-1 K-1)
K = Temperatura, Kelvin (273°K)
λ = Calor latente de vaporización de agua (2450 KJ kg-1)
rv = Resistencia al flujo de vapor de la cubierta vegetal (s m-1)
∆ = Pendiente de la función de presión (Pa °C-1)
γ WOB-19
= Constante sicrométrica aparente (Pa °C-1)
Cálculos requeridos
• Usar la ecuación de PM requiere realizar una
gran cantidad de cálculos, afortunadamente
existen una serie de programas de computo o
hojas de calculo que facilitan esta tarea.
• La mayoría de las compañías manufacturadoras
de estaciones meteorológicas incluyen en el
programa registro de las variables una
estimación automática de la ETo, aunque con
variantes en la ecuación de PM.
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11. Evapotranspiración de
referencia (5 años)
El Carrizo, Sinaloa
Fuente: Ojeda, 2004
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Coeficiente de cultivo (Kc)
• Diversos experimentos que han estimado
tanto la ETc como la ETo, ha permitido
estimar la variación diaria del coeficiente
de cultivo como:
Kc=ETc/ETo
• Los valores de Kc son generalmente en el
rango de 0.2-1, aunque pueden ser
mayores que 1 o cercanos a cero.
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12. Variación estacional del Kc
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Modelo de ajuste lineal
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13. Valores de Kc para Mochis
Fase Inicial Desarrollo Intermedia Maduración
Algodón
Duración 30 65 70 75
(días)
Kcb 0.26 - 1 0.5
Maíz
Duración 20 70 40 50
(días)
Kcb 0.3 - 1.1 0.5
Sorgo
Duración 20 30 25 20
(días)
Kcb 0.3 - 1 0.55
Trigo
Duración 15 40 35 40
(días)
Kcb 0.26 - 1.1 0.45
Fuente: Ojeda y Sifuentes, 2000
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Kc para cultivos perennes
Frutales de hoja Frutales de hoja
Mes Caña Alfalfa Pasto Vid Cítricos
caduca perenne
1 0.30 0.65 0.48 0.20 0.65 0.20 0.60
2 0.35 0.75 0.60 0.23 0.67 0.25 0.75
3 0.50 0.85 0.75 0.30 0.69 0.35 0.85
4 0.60 1.00 0.85 0.50 0.70 0.65 1.00
5 0.77 1.10 0.87 0.70 0.71 0.85 1.10
6 0.90 1.13 0.90 0.80 0.72 0.95 1.12
7 0.98 1.12 0.90 0.80 0.72 0.98 1.12
8 1.02 1.08 0.87 0.75 0.71 0.85 1.05
9 1.02 1.00 0.85 0.67 0.70 0.50 1.00
10 0.98 0.90 0.80 0.50 0.68 0.30 0.85
11 0.90 0.80 0.65 0.35 0.67 0.20 0.75
12 0.78 0.65 0.60 0.25 0.65 0.20 0.60
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14. Pasos para estimar la
evapotranspiración real
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Efecto del contenido de humedad
del suelo
ETr= KeETc = KcETo
• Una vez que se ha estimado la
evapotranspiración potencial del cultivo, se
ajusta por un factor de estrés calculado en
función la humedad disponible en el suelo
usando la siguiente relación: ln(HA + 1)
Ke =
ln(101)
• Donde HA es la humedad aprovechable
presente en el suelo, si el suelo se encuentra a
capacidad de campo el valor de HA es de 100%,
si esta a PMP la HA es de 0%.
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15. Variación de las ET´s
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REQUERIMIENTOS DE
RIEGO
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16. BALANCE DE HUMEDAD
ET
Lluvia Riego
Escurrimiento Escurrimiento
Ese Ess
Esss
Esse
Zona de raices
Percolación Ascenso capilar
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Ecuación de balance del riego
∆θ= Entradas - Salidas
Donde
Entradas= R + Pe +Ac
Salidas=ET + D
∆θ= Cambio en el almacenamiento de humedad
R=Riego
Pe=Lluvia
Ac=Ascenso capilar
D=Percolación profunda
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17. Requerimientos de riego (RR)
En forma simplificada los requerimientos de
riego se calculan con la siguiente
ecuación:
RR=ETr-Pe
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PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe)
Pe=0 para P≤16.7 mm
Pe =0.6P-10
Para 16.7<P<70 mm
Pe = 0.8P-24
Para P≥70 mm
Pe= Precipitación efectiva (mm)
P= Precipitación obervada(mm)
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18. Requerimientos de riego diario
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RRD (mm/día)
6
A
0
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Ya estamos listos para calcular la
lamina de riego?
• Hasta ahora se ha calculado la lamina de agua
que se tiene que aplicar a una parcela
asumiendo que toda el agua se queda en la
zona de raíces. ¡Lo cual no es cierto! El
requerimiento de riego calculado se conoce
como lámina neta.
• Dependiendo del sistema de riego, se tiene que
aplicar un sobreriego de acuerdo a su eficiencia.
• La lamina calculada de acuerdo a la eficiencia
del sistema de riego se conoce como lamina
bruta.
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19. Rangos de eficiencias de riego de
los sistemas
Método Rango
Surcos 55-80
Melgas 63-87
Goteros 74-93
Cintas goteo 85-95
Pivote 80-87
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Ahora si…
Si se quiere aplicar una lámina neta de 10
mm por un sistema de riego por goteo con
una eficiencia del 85%, la lamina bruta que
se requiere aplicar es de:
10 / 0.85 = 11.8 mm
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20. Lamina bruta x Sistema
RR Goteo Goteo Pivote
dia mm diario 2 dias
1 4 4.7
2 4 4.7 9.4
3 2 2.4
4 2 2.4 4.7
5 4 4.7
6 2 2.4 7.1 21.2
Ea=85%
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Dr. Waldo Ojeda Bustamante
IMTA
wojeda@tlaloc.imta.mx
(777) 329-36-00 ext 445.
GRACIAS…..
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