Sap p3

Organiza:

Con el apoyo
de:

II Curso Internacional de Programación de
Riego Tecnificado y Fertiriego

Relación
suelo-agua-planta-atmósfera
( Parte III )

Por Alejandro Acevedo P. Ing. Agrónomo, MSc.

Evapotranspiración real ó del cultivo

ETreal  ETr * Kc
CLIMA CULTIVO

donde:
ETreal = evapotranspiración real del cultivo (mm/d)
ETr = evapotranspiración de referencia (mm/d)
Kc = coeficiente de cultivo

Evapotranspiración de referencia ( ETr )

Métodos para medir la ETr:

•Tanque de evaporación clase A

•Uso de datos meteorológicos
(Ec. Penman-Monteith – FAO) (método estándar)

 Penman – FAO (1948)
 Priestley – Taylor (1972)
Valores mensuales, anuales,
 Hargreaves –Samani (1985)
parámetros, factores de
 Thornthwaite (1948) corrección, etc.

 Turc (1954)
 Blaney Criddle (1950)

Fuente: Doorembos y Pruit, 1984.
Sitio web
Las necesidades de agua de los cultivos
Publicación FAO. Riego y Drenaje N°24

Estación Meteorológica
Automática

Bandeja Evaporación Clase A

En condiciones de referencia (sobre pasto)

FAO Penman Monteith
(Estación Meteorológica)

Bandeja Evaporación Clase A


Bandeja de Evaporación Clase A

A través de la bandeja clase A es posible medir la
evapotranspiración de referencia (ETr), midiendo la evaporación
directa desde una superficie libre de agua (=evaporación de
bandeja)

Dimensiones Bandeja de Evaporación Clase A

25,4 cm

‐ Recipiente cilíndrico de lata galvanizada de
0.8 mm

‐120.7 cm de diámetro

‐ 25.4 cm de altura

‐ Fondo de la bandeja debe quedar 10 cm
por encima del nivel original del suelo

Instalación de la bandeja de evaporación

1.‐) Debe ser instalada en campo abierto, sobre
una cubierta de césped (festuca) mantenida en
condiciones de referencia (8 a 15 cm de altura
uniforme, de crecimiento activo y que cubra
totalmente el suelo) y en óptimas condiciones
hídricas (bien regado)


Instalación de la bandeja de evaporación

Se debe evitar la cercanía de árboles o cualquier tipo
de construcción que pueda provocar diferencias de
sombreamiento 

2.-) Debe ser pintada de color
blanco con algún tipo de pintura
resistente a las condiciones
climáticas (pintura termoconvertible
de aplicación electroestática)

3.-) Debe quedar sobre la superficie
del suelo. Para ello puede ser
instalada sobre una estructura de
madera de 10 cm de alto. Tener la
precaución de dejarla bien
nivelada al momento de la
instalación

4.-) Posteriormente, debe ser llenada
con agua. La altura del agua no
debe sobrepasar los 5 – 7 cm del
borde superior de la bandeja

5.-) Debe ser protegida con un
cerco, para evitar problemas de
utilización del agua de las bandejas
por operarios y animales (situación
muy corriente en la mayoría de los
predios). En el mismo sentido, se
debe cubrir la superficie de la
bandeja con una rejilla para evitar
la acción de los pájaros

Calculo de la ETr usando la bandeja

Para esto se deben realizar los
siguientes pasos:
1. Medir los milímetros evaporados desde la bandeja (EB)

2. Determinar el coeficiente de bandeja (Kb)

3. Calcular la evapotranspiración de referencia (ETr)

Fórmula para calcular ETr

ETr  EB * Kb

Medición de la evaporación de bandeja

¿Cómo medir con precisión los milímetros y
décimas de milímetros evaporados?

Medición de la evaporación de bandeja

¿Cómo medir los milímetros de agua evaporados?

Midiendo los litros de agua usados para rellenar la bandeja

Se debe marcar primero un determinado nivel de
agua al interior de la bandeja

Una alternativa es utilizar un pozo fijo de medición,
estructura cilíndrica que posee una aguja metálica
en su interior cuya punta se establece como nivel

Pozo de medición

¿Cuántos litros de agua se necesitan para rellenar 1 mm de
agua evaporada desde la bandeja?

radio

altura

Ejemplo:

Si para rellenar la bandeja se usaran 5,5 litros

¿Cuántos milímetros se habrían evaporado?

Evaporación = ( 5,5 / 1,14 ) = 4,8 mm

Graduación de envases de medición
Una opción es:
Utilizar envases de 1 litro y 0,1 litro, cada día se vuelve a llenar
hasta el nivel establecido (punta de la aguja)

¿Cuántos milímetros se habrán evaporado?

2,3 litros
evaporados

Evaporación = ( 2,3 / 1,14 ) = 2,0 mm

Graduación de envases de medición

Otra opción es:
Utilizar envases de 1,14 litro (envase grande) y 0,11 litro (envase
chico), para rellenar hasta el nivel establecido. Se debe contar Nº
de envases grandes y chicos

1,14 Litros = 1 mm de
evaporación de
bandeja

1,14 0,11
Litro Litro

Así por ejemplo, si se ha vertido cuatro veces el
envase grande y tres veces el envase chico para
recuperar el nivel, significa que la evaporación
diaria fue de 4,3 mm

+

= 1,14 Litro
Evaporación = 4,3 mm/día
= 0,11 Litro


Para esto se deben realizar los
siguientes pasos:




ETr  EB * Kb

Determinar el coeficiente de bandeja (Kb)

¿Por que se usa este coeficiente de corrección Kb?

- La evaporación que se mide en la bandeja ocurre
en un estanque de superficie libre, evaporándose
directamente desde la superficie a la atmósfera
- Las plantas ejercen cierto grado de control sobre la
pérdida de agua, por medio del mecanismo de
Atmósfera Vapor de agua
apertura y cierre estomático

Agua

Determinar el coeficiente de bandeja (Kb)

Depende de 3 variables:
• Velocidad del viento
• Humedad relativa
• La distancia desde la bandeja al borde del
pasto (barlovento)
Humedad relativa
Viento

Superficie verde
Bandeja

Distancia bandeja-borde pasto

Cálculo para obtener Kb en función
de la Humedad Relativa y Velocidad del Viento
La FAO recomienda corregir el Kb en función de la velocidad del viento y
humedad relativa, a través la siguiente expresión:

Kb = 0,475 - 0,24 *10-3 (U) + 0,00516 (HR) + 0,00118 (d) - 0,16 * 10-4 (HR)2 -
0,101 *10-5 (d)2 - 0,8 * 10-8 (HR)2 (U) - 1,0 * 10-8 (HR)2 (d)
donde: U = velocidad del viento medido a 2m (km día-1); HR = humedad relativa (%);
d = distancia desde la bandeja hasta el borde de la cubierta vegetal (m)

Humedad relativa
Viento
Superficie verde
Bandeja

Distancia bandeja-borde pasto

Coeficiente de Bandeja de Evaporación (Kb) en función de
la Humedad Relativa y Velocidad del Viento.

Humedad Relativa (%)
20 40 60 80 100
U D(m) D(m) D(m) D(m) D(m)
(km/día) 10 50 100 10 50 100 10 50 100 10 50 100 10 50 100
50 0.57 0.62 0.67 0.65 0.70 0.75 0.72 0.77 0.82 0.78 0.82 0.87 0.83 0.87 0.91
100 0.56 0.60 0.65 0.64 0.69 0.74 0.71 0.75 0.80 0.77 0.81 0.86 0.81 0.85 0.90
200 0.53 0.58 0.63 0.62 0.66 0.71 0.68 0.73 0.78 0.74 0.78 0.83 0.78 0.82 0.86
300 0.51 0.56 0.61 0.59 0.64 0.69 0.66 0.70 0.75 0.71 0.75 0.80 0.75 0.79 0.83
400 0.49 0.53 0.58 0.57 0.61 0.66 0.63 0.67 0.72 0.68 0.72 0.77 0.71 0.75 0.80
500 0.46 0.51 0.56 0.54 0.59 0.64 0.60 0.65 0.70 0.65 0.69 0.74 0.68 0.72 0.77
600 0.44 0.48 0.53 0.52 0.56 0.61 0.58 0.62 0.67 0.62 0.66 0.71 0.65 0.69 0.74
700 0.41 0.46 0.51 0.49 0.53 0.59 0.55 0.59 0.64 0.59 0.63 0.68 0.62 0.66 0.70
800 0.39 0.43 0.48 0.47 0.51 0.56 0.52 0.57 0.62 0.56 0.61 0.65 0.59 0.63 0.67

D= distancia desde la bandeja hasta el borde de la cubiert

Determinación del coeficiente de
bandeja (Kb)
VIENT
O
(Km/h)
Leve
(menor que 7,2 Km/h)

Moderado
(entre 7,2 y 18 Km/h)

Fuerte
(entre 18 y 28,8 Km/h)

Muy fuerte
(mayor que 28,8 Km/h)

Fuente: FAO Irrigation and Drainage Paper Nº24


Para esto se deben realizar los siguientes pasos:





ETr  EB * Kb

Cálculo de la ET de referencia (ETr)

Ejemplo
:
Evaporación medida desde la bandeja = 10 mm/día

Velocidad del viento (promedio) = 8 Km/h
Coeficiente de bandeja
Humedad relativa (promedio) = 50 %
Kb = 0,70
Distancia bandeja - borde pasto = 6 m

Evapotranspiración de referencia (ETr) = 10 * 0,70

ETr = 7 mm/día

7.-) El agua de la bandeja debe mantenerse limpia. Para esto
es muy recomendable cambiar el agua cada 2 a 3 semanas,
dependiendo de la limpieza de esta. Mientras permanezca
limpia se puede extender el período de recambio. Otra
consideración importante al momento de cambiar el agua de
la bandeja, es agregar 2 a 2.5 litros de cloro para evitar el
crecimiento de algas. El nivel del agua debe lograrse con este
producto ya incorporado.

8.-) Otras consideraciones:

Medir la evaporación
diariamente a la misma hora y la
misma persona

POR LO TANTO:
Ahora podemos calcular la evapotranspiración del cultivo,
utilizando la bandeja de evaporación

ET r  EB * Kb

ET cultivo  ET r * Kc -Uva de mesa, cerezos,
manzanos, ciruelos, maíz,
etc…

ETmaíz  ETr * Kc maíz

ETuva  ETr * Kc uva
mesa mesa

ETmanzano  ETr * Kc manzano

Anemómetro de recorrido

Sensor humedad relativa
Fuente (CITRA)

Temp. 2003/04 (Viñedo en Totihue)
250

200

150
EB (mm)

100

50

0
Oct Nov Dic Ene Feb Mar
Meses

EB (mm/día)
ETr (mm/día)

0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0

01/11/06

08/11/06

15/11/06

22/11/06

29/11/06

06/12/06

13/12/06

20/12/06

27/12/06

03/01/07

10/01/07

17/01/07

24/01/07

31/01/07

07/02/07
Temp. 2006/07 (Viñedo Isla de Maipo)

14/02/07

21/02/07

28/02/07

07/03/07

14/03/07

21/03/07

28/03/07

MUY IMPORTANTE RECORDAR:

Para un eficiente programación del riego
utilizando Bandeja de evaporación Clase A

1. Debe ser instalada sobre cultivo de referencia 
2. Bien regado y en óptimas condiciones fitosanitarias 
3. Debe ser pintada de color blanco 
4. Evitar consumo de personas, animales o pájaros (cerco) 
5. Cuantificar humedad relativa y velocidad del viento locales 

Estimación de la ET de referencia a través de
Estación Meteorológica Automática

Parámetros climáticos que mide una Estación
Meteorológica Automática destinada a la Programación
del Riego:

 Temperatura
 Humedad Relativa
 Precipitaciones
 Radiación solar
 Velocidad del viento

Piranómetro
Anemómetro

Veleta
Higrotermómetro

Data
Logger Pluviómetro

La Estación meteorológica automática puede entregar la ET de
referencia en forma directa (ecuación de Penman-Montieth)

0.408Rn  G  
900
U2 ( es  ew )
ETo  T  273
   (1  0.34U2 )
donde:

Rn= flujo de radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 h-1)
G= flujo de calor del suelo (MJ m-2 h-1)
∆ = pendiente de la curva presión de vapor versus temperatura del aire (KPaºC-1)
 = constante psicrométrica (KPa °C-1)
es = presión de vapor en saturación (KPa)
ew = presión parcial del vapor de agua ó presión de vapor actual (KPa)
T = temperatura promedio del aire a 2 m de altura (ºC)
U2= velocidad promedio diaria del viento a 2 metros de altura (m s-1)

….O bien, calcularla

Parámetros físicos de la ecuación de Penman-Monteith

 (16.78*Ta )116.9  4098  e s

Ta  237.3
 Δ 
es  exp  
273  T a 2

HR * e
e w 
100
s
DPV  es  ew

donde:

es = presión de saturación de vapor (KPa)
Ta = temperatura del aire (ºC)
 = pendiente presión de saturación (KPa/ºC)
ew = presión parcial del vapor de agua (KPa)
HR = humedad relativa del aire (%)
DPV = déficit de presión de vapor (KPa)


 Patm  0,378 * ew  Patm  101,3  0.01055 * E
 a  3,4839 * 
 

 273  Ta 

Ce * P atm
Lv  2500 .78  2.36 * Ta  γ 
ε * Lv
donde:

a = densidad del aire (Kg/m3)
Ta = temperatura del aire (°C)
Patm = presión atmosférica (KPa)
E = altura sobre el nivel del mar (m)
Lv = calor latente de vaporización (KJ/Kg)
 = constante sicrométrica (KPa/°C)
Ce = calor específico del aire (1,013 KJ/Kg/ºC)
 = fracción entre el PM del vapor de agua y del aire (0,62198)


1/ 7
 ew    Z s  d    Z s  d 
 atm  273,6  T 
 1,73 *   Fa   Ln  *  Ln 
 a 
 Z   Z 
  om    ov 
donde:
Fa
ra 
atm = emisividad de la atmósfera 0,1681*Vviento
ew = (KPa)
Ta = (ºC)
Z om  0,123 * Z p
ra = resistencia aerodinámica (s/m)
Fa = factor aerodinámico
Vviento = velocidad del viento (m/s)
Z ov  0,1* Z om
atm = emisividad de la atmósfera
ew = (KPa) d  0,63 * Z p
Ta = (ºC)
d = altura del plano de referencia aerodinámico (cm)
Zs = altura del sensor (cm)
Zom = rugosidad que opone la cubierta vegetal al movimiento del viento (cm)
Zov = rugosidad del pasto que se opone a la transf. de vapor de agua (cm)
Zp = altura del pasto (cm)


   
Rn  0,76 * R g   atm *  * Ta  273,6   0,98 *  * Ta  273,6 
4 4

G  Rn * 0,1 día G  Rn * 0,5 noche

donde:

Rn = radiación neta (W/m2)
Rg = radiación solar global (W/m2)
atm = emisividad de la atmósfera
 = constante St. Boltzman (5,67*10-8 W/m2ºK4)
Ta = (ºC)
G = calor del suelo (W/m2)


Ce *  a * DPV *1000
 * Rn  G  
 LE * 60 * IM 

ra
LE  ETr   * 0,408 
 C   1.000.000 
   * 1  resist 

 ra  
donde:

LE = calor latente (W/m2)
Rn = (W/m2)
G = (W/m2)
Ce = (1013 J/Kg/ºC)
a = (Kg/m3)
DPV = (KPa)
ra = (s/m)
 = (KPa/ºC)
 = (KPa/ºC)
Cresist = canopy resistance (100 s/m  pasto)
ETr = evapotranspiración de referencia (mm/día)
IM = intervalo de medición (min)

Fuente:

“Evapotranspiración del cultivo”
Guías para la determinación de
los requerimientos de agua de los cultivos

Publicación FAO. Riego y Drenaje N°56

Para la programación del riego la Estación Meteorológica
DEBE ESTAR SOBRE UNA CUBIERTA DE PASTO para así estimar
la ET de referencia

Medición de la ET de referencia:

ETreal= ETr * Kc

Coeficiente de Cultivo (Kc)
La influencia del cultivo y su estado
fenológico es importante ya que las
necesidades hídricas dependerán del tipo
de planta y de su estado de desarrollo

Curva teórica
Coeficiente de cultivo (Kc)

Curva real

El Kc describe las
variaciones de la
cantidad de agua
que las plantas
Inicial Desarrollo Media Maduración
extraen del suelo a
medida que se van
Días despues de siembra

desarrollando.

(Kc) en cultivos anuales

Inicial: Desde la siembra
hasta un 10% de la
cobertura del suelo
aproximadamente.

Desarrollo: Desde el 10% de
cobertura y durante el
crecimiento activo de la
planta.

Media: Entre floración y
fructificación,
correspondiente en la
mayoría de los casos al 70-
80% de cobertura máxima
de cada cultivo.

Maduración: Desde
madurez hasta
recolección.

(Kc) en cultivos anuales
Lo mejor es disponer de valores de Kc para cada cultivo obtenidos
localmente y para distintas fechas de siembra, pero en ausencia de
esta información se pueden usar valores referenciales de Kc para
varios cultivos.
Cultivo Fase del cultivo
Inicial Desarrollo Media Maduración

Maíz 0.40 0.80 1.15 0.70
Arveja 0.45 0.75 1.15 1.00
Papa 0.45 0.75 1.15 0.85
Tomate 0.45 0.75 1.15 0.80
Maravilla 0.35 0.75 1.15 0.55
Avena 0.35 0.75 1.10 0.40
Trigo 0.35 0.75 1.15 0.45
Zapallo 0.45 0.70 1.00 0.70

(Kc) en frutales y vides
Para árboles frutales y vides, comúnmente los Kc suelen ser
expresados por meses y usualmente en función del grado de
cobertura del suelo, el cual indica el porcentaje de superficie de
suelo que ocupa la masa arbórea

*En plantaciones nuevas corregir el Kc por el porcentaje de sombra

Valores de Kc en frutales
Valores de Kc mensuales
Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun

Cítrico 0.85 0.85 0.85 0.85 0.80 0.80 0.75 0.75 0.80 0.80 0.80 0.85

s
Palto 0.85 0.85 0.85 0.85 0.80 0.80 0.75 0.75 0.80 0.80 0.80 0.85

Olivo 0.50 0.50 0.65 0.60 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.60 0.65 0.50

Manza --- --- --- 0.40 0.60 0.85 1.00 1.00 0.95 0.70 --- ---

no
Peral --- --- --- 0.40 0.55 0.75 0.90 0.90 0.70 0.65 --- ---

Duraz --- --- --- 0.40 0.55 0.75 0.90 0.90 0.70 0.65 --- ---

no
Damasco --- --- --- 0.40 0.55 0.75 0.90 0.90 0.70 0.65 --- ---

Cerez --- --- --- 0.40 0.60 0.85 1.00 1.00 0.95 0.70 --- ---

o
Ciruel --- --- --- 0.40 0.55 0.75 0.90 0.90 0.70 0.65 --- ---

o
Uva mesa --- --- --- 0.45 0.60 0.70 0.85 0.85 0.70 0.60 0.50 ---

Vid vinífera --- --- --- --- 0.15 0.35 0.50 0.30 0.20 --- --- ---

Coeficiente de Cultivo para VIÑA (Literatura)

1,00
0,90
Coeficiente de Cultivo

0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abril
Meses

California Autralia (Sin Estrés) Autralia (Con estrés)

Fuente: Publicación FAO N°56

Medición de la ET de referencia
en INVERNADEROS

Bandeja de evaporación modificada

Dimensiones:
Altura: 25 cm
Diámetro: 50 cm

Estimación de la ETr:
ETr = EB * Kb

Kb = 0.94 – 1.0

Medición de la ET de referencia
en INVERNADEROS

Evaporímetro de Piché

- Tubo de vidrio de 1 cm de diámetro
transparente y graduado en cm y mm

- En el extremo inferior del tubo se
encuentra un disco de papel filtro

- El agua al interior del tubo se
evapora a través de la superficie del
papel filtro, midiéndose las diferencias
entre las observaciones

Eficiencia de riego

Depende de:
- Eficiencia de aplicación del agua de riego
- Eficiencia de conducción

Eficiencia de riego:  Eficiencia de aplicación

Aplicada

Escurrimiento
Superficial
Almacenada

Infiltración
Profunda

Agua en zona de raíces
Eficiencia = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ x 100
Agua aplicada

Coeficiente de uniformidad (%) y eficiencia de aplicación (%)
de diferentes métodos de riego

Nivelación de
suelos

Eficiencia de conducción (Ec) del agua de riego:

Considera las pérdidas en canales por concepto de
evaporación, filtración, percolación y malezas que
crecen en sus orillas. A esto se suman los robos de
agua, desbordes o pérdidas por estructuras mal
dimensionadas, en mal estado, etc.

Ec = % de agua que sale o se pierde del tramo del
canal respecto del caudal que ingresa a éste

Caudal recibido en el predio
Ec 
Caudal captado en la bocatoma

Pérdidas de agua por conducción:

•Canales o acequias excavadas en tierra
•Canales con bordes en mal estado
•Canales con tramos arenosos (alta permeabilidad)
•Canales sucios y con obstáculos: presencia de
malezas, troncos, basura, etc.  reducen la velocidad
del agua  aumentan las pérdidas por infiltración

Importancia de mantener la infraestructura de
riego extrapredial en buenas condiciones:
canales de regadío, bocatomas, marcos
partidores, compuertas, canoas, etc.

NECESIDADES DE RIEGO BRUTAS

Necesidades Netas / Eficiencia de aplicación

NO ES POSIBLE LOGRAR 100% DE EFICIENCIA, LA CUAL DEPENDE:

•Calidad del diseño
•Características físicas del suelo
•Calidad de la estructura de distribución del agua
•La habilidad de la persona que riega

Por lo tanto, es necesario aplicar una cantidad mayor
para contrarrestar las pérdidas

CALCULAR NECESIDADES DE RIEGO BRUTAS

ETc
Neces. Riego brutas = ----------------------
Eficiencia de riego

ETc 6,6 mm

Surco = 45% (0,45)
Eficiencia
Goteo = 90% (0,90)

CALCULAR NECESIDADES DE RIEGO BRUTAS
Evapotranspiración de cultivo (Etc)

6,6
NRB SURCO = ----------- = 14,6 mm
0,45

Eficiencia de riego

6,6
NRB GOTEO= ----------- = 7,3 mm
0,9

NECESIDADES DE RIEGO BRUTAS

¿¿Y cuánta agua debe aplicarse…??

1 mm de agua = 1 litro por metro cuadrado

Riego por SURCO = 13,2 * 1 = 13,2 litros/m2/día

Riego por GOTEO = 7,3 * 1 = 7,3 litros/m2/día

II Curso Internacional de Programación de Riego Tecnificado y Fertirriego
Valle Grande – Lima, Perú

INSTRUMENTACIÓN ASOCIADA A
LA PROGRAMACIÓN DEL RIEGO

Por Alejandro Acevedo P. Ing. Agr. MSc.

La programación del riego puede llevarse a cabo:

1. A través de cálculos matemáticos (fórmulas)

2. A través de instrumentos (sensores, técnicas)

(1) Medición del contenido de agua en el suelo

(2) Medición del estado hídrico de la planta

(3) Medición de variables climáticas

Medición del contenido de
agua en el suelo

Medición del contenido de agua
en el suelo

Cualitativas Cuantitativas

Toma de muestras de suelo
a distintas profundidades
del perfil de raíces

Suelos de Textura Fina o 75-100%
muy fina (limoso, arcilloso)

50-75%

25-50%
(+)
contenido
de humedad

(-)

Muestreo de suelos a
través de calicatas

volver

Ventajas:
Simple
Sencillo y económico

Desventajas:
Requiere entrenamiento para entregar un resultado
Subjetivo (apreciaciones según criterio personal)
Ocupa demasiado tiempo

-Indica cuan profundo ha penetrado el agua después del riego

-Se instalan en pares. Uno se entierra en el tercio inferior y el otro en el
tercio medio de la profundidad de raíces

-Permite saber si se está regando en exceso o muy poco

- Cuando el frente de mojamiento llega al embudo “salta
el indicador” en la superficie
- De esta manera se sabe cuando llegó el agua a una
determinada profundidad

Fuente (NewAG International, 2006)

Ventajas:
Simple de usar
Bajo costo (US$130-140)
Sirve además para monitorear nitratos y sales en el suelo
No necesita cables, baterías, computadoras

Desventajas:
Se disturba el suelo
Requiere correcta instalación

Mediciones cuantitativas H° suelo

Métodos Directos Métodos Indirectos

Miden la cantidad de agua Calculan la humedad
real que hay en el suelo mediante una calibración
p.ej: gravimétrico, volumétrico entre humedad y una
propiedad que es más fácil
de medir. p.ej: tensión,
dielétrico, etc.

La gran mayoría de los
métodos son indirectos

Exceso de agua Falta de agua

SUELO SATURADO

CC CC

PMP PMP

Durante el riego e inmediatamente finalizado el riego

SUELO EN CAPACIDAD DE CAMPO (CC)

CC

PMP

Teóricamente, 24-48 horas después de un riego

SUELO EN PUNTO DE MARCHITEZ
PERMANENTE (PMP)

CC

PMP

Suelo seco

HUMEDAD APROVECHABLE (HA)

CC

PMP

Humedad realmente disponible
para la planta = Agua fácilmente
disponible para la planta

CC

Momento para volver a regar

PMP

Umbral de riego (UR)

CC El umbral de riego indica el nivel
de humedad de suelo que se
espera para volver a regar

El umbral de riego se establece
conociendo el porcentaje (%) de
humedad de suelo que se deja
PMP agotar para volver a regar
nuevamente

MÉTODOS CUANTITATIVOS PARA
MEDIR EL CONTENIDO DE AGUA EN EL
SUELO

ET Max.
(CC) Rdto.
Agua realmente
disponible Humedad
Aprovechable
U.R
.
ET Min.
(PMP) Rdto.

Los métodos cuantitativos tienen la ventaja:

Incluye posibles aportes del agua almacenada en el suelo (napas)
Elimina posibles errores en el cálculo de la ETc (elección Kc)
Después del riego:
- si el suelo está seco es que se está regando poco
- si está demasiado húmedo, se está regando en exceso

Los instrumentos que miden el contenido de agua en el suelo
permiten conocer cómo el cultivo va extrayendo el agua de forma
que el riego puede programarse para mantener un contenido de agua
entre dos niveles de humedad (CC y UR)

Toma de muestra de suelo en campo

Traslado a laboratorio
Secado en horno
105 ºC – 48 horas

M H 2O
W 
Mss

Ejemplo:

Determinar la humedad gravimétrica (W) de una muestra de suelo:

-Peso cápsula + suelo húmedo = 185.2 g
-Peso cápsula + suelo seco = 165.8 g
-Peso cápsula = 30 g

185.2  165.8 19.4
W    0.1428 * 100  14.3%
165.8  30 135.8

 = W * Da
donde:

 = humedad volumétrica (%)

Mss
Da 
Vt
Da = densidad aparente (g/cm3)
Mss = masa de suelo seco (g)
Vt = volumen total del suelo, poros+sólidos (cm3)

Ejemplo:

- Peso del cilindro + suelo húmedo= 410 gr
- Peso del cilindro + suelo seco = 360 gr
Vt   * r 2 * h

- Peso del cilindro = 90 gr
Vt   * (4,1) 2 * 5
- Diámetro del cilindro = 8,2 cm
- Largo del cilindro = 5 cm
Vt  264.1 cm 3

410  360 50 g
W    0.185 *100  18.5%
360  90 270 g

270
Da   1.02 g / cm 3
264.1
 = 18.5 * 1.02 = 18.9%

Ventajas:
Exacto
Simple y barato
Se utiliza para calibrar a los demás métodos

Desventajas:
Destructivo, no se puede repetir en el mismo lugar
Demasiado tiempo para obtener un resultado (secado de la
muestra de suelo)
Impracticable para determinaciones a gran escala

Se compone de:

-Cápsula de cerámica
porosa con agua en su
interior

-Conectada a un
manómetro ó indicador de
vacío, por un tubo lleno de
agua

-El tensiómetro se llena de agua y se instala en terreno

-La cápsula porosa se ubica a la profundidad de medición deseada

Cuando el suelo se seca, ejerce una tensión matricial sobre el agua de la
columna, que hace que la altura descienda, pasando al suelo provocando
presión negativa indicada por el manómetro (centibares)

La cápsula porosa permite que el
agua salga o entre de ella hasta el
equilibrio

Relación entre el contenido y retención de agua en el suelo

El Tensiómetro esta graduado entre
0 y 100 cb, es decir entre 0 y 1 bar
(1 bar = 100 cb)

Suelo Suelo
seco húmedo

En otras palabras, el tensiómetro indica el esfuerzo que las raíces
deben realizar para extraer la humedad del suelo

Lecturas tensiométricas:

0 a 10 cb  indica suelo recién regado y que permanece saturado

10 a 30 cb  indica suelo a CC y humedad disponible para la planta
con un mínimo esfuerzo

30 a 60 cb  indica buena oxigenación de raíces y menor humedad
disponible

70 cb o superior  indica menor humedad de suelo cercana a umbral
de riego, pero Cuidado!!

En riego por goteo:

Se obtienen buenos resultados
donde la aplicación del riego es
diaria ó cada 2-3 días

Comúnmente se ubican en baterías de dos

La instalación del tensiómetro es en la zona del bulbo húmedo, cercano a la tubería
portagoteros

En la zona de raíces del cultivos y así también medir la profundidad
del riego

Valores de la tensión recomendados antes del riego
Especie Lectura del tensiómetro antes del riego
(centibares)
Frutales hoja caduca 50-80
Frutales hoja persistente 40-50
Hortalizas de hoja 40-50
Frutilla 20-30
Manzano 30-40
Ajo 50-70
Palto 50
Arroz Saturación
Alfalfa 80-150
Apio 20-30
Cebolla verde 45-65
Cebolla seca 55-65
Cereales secundarios 40-100
Col 60-70
Flores y plantas 10-50
Frutas caedizas 50-80

Arvejas 30-80
Gramíneas 40-100
Porotos 60-100
Lechuga 40-60
Limón 40
Maíz 50-150
Melón 35-40
Naranjos 20-100
Papas 30-50
Pepino 100-300
Remolacha 60-80
Soya 50-150
Sorgo 60-130
Tabaco temprano 30-80
Tabaco tardío 80-250
Trébol 30-60
Trigo 80-150
Trigo (maduración) 300-400
Vid 40-100
Zanahoria 55-65

Ventajas:
Muy rápido para la medición del Pot. mátrico del suelo “in situ”
Bajo costo
Fáciles de instalar y mantener
No están influidos por el contenido de sales del agua del suelo

Desventajas:
No mide directamente el contenido de agua del suelo
La relación tensión v/s humedad difiere para cada tipo de suelo
No funcionan bien en suelos muy secos ó de texturas extremas
En su instalación se disturba el suelo

Tensión indirecta

Energía de calentamiento ó resistencia eléctrica es
una función de la humedad

Se obtiene la tensión de cada bloque, luego la
tensión del suelo y finalmente la humeda

Es decir: tensión con que el agua está
retenida en el suelo

Bloques porosos pueden ser:
- Yeso (más común),
- Nylon,
- Fibra de vidrio

Poseen un par de electrodos unidos un medidor de conductividad eléctrica

Mide las variaciones en el contenido de agua de los bloques
mediante la tensión relativa de la solución del suelo.

Bloques de yeso del tipo Watermark

Consiste:
En dos electrodos envueltos en una matriz
de yeso
La matriz está rodeada por una membrana
sintética que evita:
• deterioros
• protección contra la salinidad

Para una buena medición, deben ser
instalados en el bulbo húmedo y en la
zona de las raíces

Se ubican a distintas
profundidades y en distinto
Nº dependiendo de la
necesidad

rango de acción:
de 0 a 200 cb

US$ 250-260 lector
US$ 25-30 bloque

A. Acevedo (2007)

Watermark

Ventajas:
Permite realizar continuas medidas de la tensión de agua en el suelo
Bajo costo

Desventajas:
No miden directamente el contenido de agua del suelo, sino el potencial mátrico
Calibración individual de cada bloque
Requiere instalación cuidadosa en terreno, numerosas repeticiones y mantenimiento
periódico
No adecuado en suelos de textura gruesa
Baja durabilidad (1-2 años)

Método que mide la cte. dieléctrica de
cualquier medio

Cada material puro tiene una cte.
dieléctrica, K (varía entre 1 y 80)

K (H2O pura) = 80
K (aire) = 1

Una mezcla de materiales tiene una
cte. dieléctrica aparente, Ka

Así valores de Ka para la fase sólida de
suelos minerales 3.9 y suelos orgánicos 5.0

Fuente (CITRA)

K (H20) es tan alta en relación a los otros
componentes del suelo, que es ésta la que determina
la Ka

Por eso, es posible determinar el contenido de
agua en el suelo, mediante la Ka

TDR transmite un pulso electromagnético a lo largo de
un par de varillas de acero inoxidable (de 15 a 70 cm)
(hasta 3 m ahora)

El TDR mide el tiempo que demora el pulso en viajar
desde el inicio de una guía de longitud conocida

Topp et al. (1980) propusieron una relación empírica que permite calcular el
contenido volumétrico de agua del suelo  (m3/m3), en función de la Ka con un
TDR:

  5.0 *102  2.92 *102 * Ka  5.5 *104 * Ka 2  4.3 *106 * Ka 3

En general da buenos resultados en
cualquier tipo de suelo. No obstante, se
recomienda que los datos obtenidos con
esta relación se validen con medidas de
tipo gravimétrico

Ventajas:

• Fácil de instalar
•No es destructivo
•El resultado de la medición se obtiene en forma inmediata
•Permite realizar muchas lecturas simultáneas en el mismo punto de medición
•Mide directamente el contenido volumétrico de agua del suelo

Desventajas:

•Alto costo (US$ 7.000-10.000)
•Requiere buen contacto entre el suelo y las varillas de acero
•Presenta problemas en suelos con alto contenido de sal y MO, suelos de textura
arenosa (> 50%)
•No apto en suelos pedregosos

Determina el porcentaje de humedad volumétrica del suelo, a través de la
medición de la constante dieléctrica aparente (Ka)

Mediciones de humedad de suelo en
superficie y en profundidad

Esta compuesto básicamente por tres secciones:

1.-) Unidad controladora: guarda las mediciones de
humedad y transmite los datos al computador.

2.-) Sonda ó sensor que mide el contenido de
humedad de los materiales.

3.-) Tubo de Acceso: permite introducir la sonda al
interior del tubo de PVC

-Utiliza la capacitancia para medir la
humedad del suelo.

- Alrededor de cada sensor se crea un campo
eléctrico de alta frecuencia

- La frecuencia medida por el equipo esta en
función del contenido de agua en el suelo

- Cada sonda puede estar compuesta de
varios sensores colocados a distintas
profundidades dentro de un tubo de PVC

- La sonda opera a una frecuencia de 150MHz

- El medio circundante (suelo – tubo)
responden por oscilaciones a similares
frecuencias, pero algo de esta energía es
retenida en el suelo, por lo que la frecuencia
es reducida

C – PROBE

- La sonda mide estos cambios de frecuencia,
el cual aumenta con el contenido de agua
en el suelo, debido al efecto del agua en
las propiedades eléctricas del suelo

-Capacitancia: es una función lineal de la cte.
dielétrica (C = K)

-La cte. dieléctrica puede ser predecida como
una función del contenido volúmetrico de
agua en el suelo, para un amplio rango de
suelo y frecuencias a través de la siguiente
ecuación:

donde:
Ka = cte. dielétrica aparente
 = contenido de humedad volumétrico
del suelo (%)

Instalación del equipo

- Localizar el sitio donde se realizarán las mediciones y
determinar el máximo de profundidad a medir.

- Obtener la sección de PVC donde será introducida la
sonda.

- Colocar el barreno en posición vertical y remover el
suelo hasta la profundidad deseada.

-Colocar el tubo de PVC en el orificio y luego utilizar un
martillo para ayudar a introducir el tubo dentro del suelo

- Se debe evitar la formación de bolsas de aire alrededor
de la sonda y la compactación del suelo

C - PROBE

DIVINER

Fuente (Ferreyra y Sellés 2001)
Fuente (CITRA)

FDR

C - PROBE



Ejemplo de lecturas de humedad de suelo con un FDR

Fuente (CITRA)

C-probe conectado a una Estación meteorológica automática
para la recepción de datos

Ventajas

- Permite colocar sensores a distintas profundidades en el mismo tubo de acceso
-Permite mediciones a todas las profundidades
-Permite realizar medidas continuas del contenido de agua en el suelo

Desventajas

- La instalación no es fácil, ya que es crítico mantener un buen contacto entre el tubo de
PVC y el suelo
-Alto costo (US$ 4000)
-Baja precisión en suelos de textura fina

- Instrumento basado en la propiedad del
hidrógeno (H+) de reducir la velocidad de los
neutrones rápidos emitidos por una fuente
radiactiva, transformándolos en neutrones lentos.

- Los componentes del suelo, salvo el boro y los
cloruros, tienen un poder atenuador (capacidad
de frenar) muy inferior al H+

- La cantidad de neutrones lentos permite
conocer la cantidad de hidrógeno y en
consecuencia el contenido de humedad del suelo

-El Aspersor emite neutrones de alta energía

-Cuando ellos encuentran cosas con masa de
neutrones similar (p.e. hidrógeno) ellos pierden
energía

-La cantidad de neutrones lentos que vuelven al
neutrómetro tienen relación de humedad

- Si son detectados muchos neutrones que han
chocado con núcleos de H+, entonces el suelo
posee un alto contenido de humedad

- La sonda lleva una fuente de neutrones rápidos
de alta energía y un contador de neutrones
lentos. Al introducir la sonda a distintas
profundidades en el tubo, se puede medir la
humedad en los distintos perfiles.

- El aparato consta de una sonda que se introduce en un
tubo de acceso colocado permanentemente en el suelo
(aluminio, fierro galvanizado, cobre, etc. excepto aquellos
materiales que provocan absorción de los protones, como
es el caso de los tubos de PVC)

- Es extremadamente importante que el tubo de acceso
quede en íntimo contacto con el suelo, por lo cual
generalmente su instalación se hace a presión, retirando
con un barreno el suelo que queda en el interior (hasta la
profundidad deseada)

-La zona de influencia de un Aspersor es infinita, pero en
la práctica es limitada. Existe una zona dentro de la cual
ocurre el 90-95% de las interacciones de los neutrones
detectados

Ventajas

- Rápido y exacto
- Permite sucesivas mediciones en el mismo punto
- Permite medir humedad a gran profundidad

Desventajas

- Instrumento radioactivo, requiere precauciones especiales en su manejo y
almacenamiento
- Alto costo ( US$ 5.000)
- Necesita instalar tubos en terreno
- Necesita calibración por tipo de suelo (calibración afectada por cambios en el
contenido de materia orgánica del suelo)

Cuidado con pensar que hay una tecnología que es la mejor !!
-El precio no es un buen indicador de calidad ni aplicabilidad
- Para una buena selección tenga en cuenta:
– Las características del suelo (materia orgánica, textura, variabilidad, etc)
–Objetivos
–Usuarios
–Presupuesto


(1) Medición del contenido de agua en el suelo

(2) Medición del estado hídrico de la planta

(3) Medición de parámetros climáticos

Medición del estado hídrico
del cultivo

Fundamento: planta integra condiciones de suelo y clima

Vapor de agua
CO2

Agua


Medición del Potencial hídrico de la planta

 Existen 2 formas de medir el potencial hídrico a nivel
de hojas:

En hojas que transpiran (descubiertas)

Potencial hídrico foliar

En hojas que no transpiran (cubiertas)

Potencial hídrico xilemático

El agua se mueve dentro de la planta a través del
xilema, que lleva el agua desde las raíces a las hojas.

Estos sensores miden la tensión a la que está sometida el
agua en el xilema  potencial hídrico de xilema (x)

-Bajos contenidos de
Aumenta la tensión
humedad en el suelo
-Alta demanda atmosférica = disminuye x

 Expresa el estado energético o fuerza de retención del agua en la planta

Fuente (CITRA)

Fuente (CITRA)

Potencial hídrico de la hoja Potencial hídrico del xilema

Cubrimiento de la hoja con bolsa plástica y aluminio

Fuente (CITRA) Fuente (CITRA)

Objetivo: evitar la transpiración y equilibrar el potencial de la
hoja con el de la rama

Variación del potencial xilemático a mediodía (13:00 – 14:00) en
función del tiempo de cubrimiento de las hojas antes de la medición

Fuente: (Sellés y Ferreyra, 2003)

 Corte del pecíolo

Fuente (CITRA)

Hoja es colocada en  la
cámara

Fuente (CITRA)

La lectura comienza
cuando se da el paso del
gas al interior de la cámara

Fuente (CITRA)

Fuente (CITRA)

Bomba
Scholander

Potencial hídrico del xilema
(x)

Fuente (CITRA)

Fuente (CITRA)

Ver video 1 Ver video 2

Potencial hídrico del xilema (x)
• Indica la capacidad de la planta de conducir el agua del
suelo a la atmósfera

• Más estable, no hay diferencias en mediciones según la
posición de la hoja en el brote o en hojas sombreadas o
expuestas al sol

• Puede ser utilizado para decidir el momento de aplicar el
primer riego y el intervalo entre riegos (frecuencia)

• No entrega información sobre la cantidad de agua a aplicar
en cada riego

• En frutales y vides (mesa, viníferas), mejores correlaciones con:
conductancia estomática, fotosíntesis, transpiración, peso de
frutos, rendimiento, antocianas y fenoles en bayas (vino)

• Medición al mediodía

Mediciones de potencial hídrico de xilema con bomba Scholander. Cuartel
Cabernet S. San Clemente, VII región.

0.0 27-Dec-05

3-Jan-06

7-Feb-06

14-Feb-06

21-Feb-06

28-Feb-06

ar-06

ar-06

ar-06

ar-06
10-Jan-06

17-Jan-06

24-Jan-06

31-Jan-06

4-Apr-06

11-Apr-06
-0.2

7-M

14-M

21-M

28-M
-0.4

-0.6
Pot.Xil (MPa)

-0.8

-1.0

-1.2

-1.4

-1.6

-1.8
Fechas

Fuente (CITRA)

Mediciones de potencial hídrico de xilema con bomba Scholander. Cuartel de
Olivos. Pencahue, VII región.

ψmd
T0 T1 T2 T3 T4 T5

-1,00 endurecim iento
carozo

-1,70
Potencial Xilema (MPa)

-2,40

-3,10

-3,80
7-dic 20-dic 27-dic 3-ene 10-ene 17-ene 24-ene 31-ene 7-feb 21-feb 28-feb 7-mar 14-mar 20-mar 27-abr
Fuente (CITRA)

Valores umbrales del x para el crecimiento vegetativo
y rendimiento en viñas (Cabernet S., Pencahue, VII región)

Cercano a
Pinta cosecha Efecto observado

x -1 MPa -1 MPa  Mayor crecimiento vegetativo
y rendimiento

x –1,18 a –1,29 MPa -1,5 MPa  Menor crecimiento vegetativo
y rendimiento

Fuente (Duarte, 2003)

Valores umbrales del x para la composición de bayas

Cercano a

- Mayor diámetro de bayas,
acidez
x -1 MPa -1 MPa  - Menor relación C/P,
Fenoles, antocianas, SS

Menor potencial enológico

- Menor diámetro de bayas,
acidez
x –1,18 a –1,29 MPa -1,22 a -1,5 MPa  - Mayor relación C/P,
Fenoles, antocianas, SS

Mayor potencial enológico


Valores umbrales del x para la calidad de vino
(Cabernet S., Pencahue, VII región)

Cercano a

x -1 MPa -1 MPa  Menor calidad de vino

x –1,18 a –1,29 MPa -1,22 a-1,5 MPa  Mayor calidad de vino

Mejor precio botella


Ventajas:
• Medida del grado de deshidratación de la planta
• Integra el efecto del ambiente de la planta (suelo-clima)
• Indicador del flujo del agua
• Lecturas se correlacionan con los procesos metabólicos

Desventajas:

• Mediciones presentan grandes variaciones durante el día
(interpretación de los datos)
• Demandan tiempo
• Requiere personal calificado

•La base de estos sensores es aplicar una fuente de calor constante en la corriente de savia
bruta o en su proximidad

•La temperatura en esta fuente y la pérdida de calor variará según la importancia del flujo
de savia, lo cual es una medida directa de la Transpiración

•Estos sensores miden la cantidad de calor transportado por la savia en tiempo real (cc/h
ó L/h)

•Al aumentar el flujo de savia aumenta la transpiración

Sap - flow

Método del pulso de calor

Flujo (cm3 h-1)

0
20
40
60
80
100
120
140
160
180

00:00:00

Fuente (CITRA)
06:00:00
12:00:00
18:00:00
00:00:00
06:00:00
12:00:00
18:00:00
En buenas condiciones hídricas:
H2O transpirada = H2O absorvida

00:00:00
06:00:00
12:00:00

Hora del dia
18:00:00
00:00:00
06:00:00
12:00:00
18:00:00
00:00:00
06:00:00
12:00:00
T3
T2
T1

Sap – flow: Método del balance de calor

Ventajas

• Medida directa de la transpiración
• Medidas continuas y en tiempo real

Desventajas
• Alto costo
• Demanda atmosférica influye en tasa de transpiración, por lo tanto, para su
buen uso es necesario contar con información climática
• Entregan sólo una aproximación sobre la frecuencia de riego

Principio físico: “cualquier superficie que está
evaporando agua a una velocidad alta, estará
más fría que una superficie similar que evapora
agua más lentamente”.

En buenas condiciones hídricas:

Abundante transpiración =  T° hoja

T° hoja < T° aire

Hoja Transpirando

Atmósfera Vapor de agua

HOJA

Agua

Transpiración =  T° hoja

T° hoja > T° aire

“Indice de Estrés Diario”

IED = ( Tc - Ta )
IED (-) o cercano a cero en plantas que no sufren estrés hídrico IED (+)
cuando exista algún grado de estrés

Sensor infrarrojo

Fuente (CITRA)

Ventajas

• Mediciones a distancia

Desventajas

• Requiere días soleados para medir y a la misma hora
• Problemas de sensibilidad en climas húmedos

Estos sensores miden microvariaciones del diámetro de tallos,
frutos y tronco  Dendrómetros

Día : transpiración máxima  reducción o contracción

Noche : hidratación de órganos  expansión de órganos

Frutos Tallos

Troncos

Dendrómetro en
vides viníferas

Fuente (CITRA)

Fuente (Sellés y Ferreyra, 2001)

Crecimiento del tronco de vides cv Crimson Seedless, regadas con
diferentes cantidades de agua

Mediciones del
dendrómetro pueden ser
enviadas vía telemetría

Fuente (CITRA) Fuente (CITRA)

Fuente:
(Gardiazábal, 2004)
(Sellés y Ferreyra, 2003)

Ventajas

• Mediciones no destructivas de plantas
• Información continua y en tiempo real

Desventajas

• Para cada especie y estado de desarrollo hay que identificar el componente asociado
al crecimiento del órgano y el componente asociado a la pérdida de agua
•Déficit de oxígeno, niveles térmicos inadecuados y salinidad muestran contracciones
diurnas similares a las asociadas a una falta de agua
•Alto costo (US$ 700-800)
•Requiere personal especializado

Medición de variables
climáticas

Temperatura - Humedad relativa - Radiación solar
Velocidad del viento - Precipitaciones

Expresiones matemáticas

Consumo de agua del cultivo

ET real = ETr * Kc

Evapotranspiración de referencia

Clima
ETr

ETreal  ETr * Kc

CONCLUSIONES

En el caso de los instrumentos que miden humedad de suelo es
importante considerar además el tipo de suelo (variabilidad espacial), la
distribución y profundidad de raíces

En el caso de las técnicas que miden el estado hídrico del cultivo elegir
una(s) planta(s) representativa(s) del sector a regar

¿Cómo elegir un buen instrumento?

No existe una técnica mejor que otra, sino que una que se adapta mejor
a una determinada condición (objetivo: científico, productivo, otros)

¿Sólo humedad de suelo??.....se recomienda utilizar más de una técnica
para programar los riegos

CONCLUSIONES

¿Cómo elegir un buen instrumento?

Dinero dispuesto a gastar por el(los) instrumento(s)

Tiempo destinado para aprender a usarlos (softwares, configuración, programación, etc)

Interpretación y uso de los datos registrados

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