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Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS)
Departamento de Sostenibilidad del Sistema Suelo-Planta-Atmósfera
Memoria del XLIII Curso Internacional de Edafología y Biología Vegetal
Manejo del riego por goteo en olivo y respuesta de la planta al régimen hídrico
Víctor Manuel Chaves Arias
Director del Trabajo: Dr. José Enrique Fernández Luque
Sevilla, 2006
Agradecimientos
Quiero agradecer al gobierno de España, que a través de la Agencia Española de
Cooperación Internacional hicieron posible mi participación en el XLIII Curso
Internacional de Edafología y Biología Vegetal.
Al Instituto del Café de Costa Rica (ICAFE) por brindarme el permiso y apoyo para
participar en el curso.
Al Doctor José Enrique Fernández por la dirección del presente trabajo y permitir mi
integración a su valioso equipo de trabajo durante siete meses.
Al Doctor Antonio Díaz Espejo por compartir sus conocimientos sobre el Licor T-
4600.
A mis compañeros de laboratorio y próximos doctores Vanessa Chamorro y Alfonso
Pérez, con quienes compartí numerosas horas de campo y oficina.
Al Doctor Pablo Durán por las numerosas e interesantes horas de discusiones técnicas,
políticas y filosóficas.
Al técnico José Rodríguez (pepe) y al Ingeniero Ignacio Oirón por presentar ambos un
gran espíritu de colaboración.
A D. Rafael Ruiz encargado de la biblioteca del IRNAS por su valiosa ayuda en la
búsqueda de referencias bibliográficas.
Al Doctor Luis Clemente coordinador del curso y director del IRNAS por su apoyo en
los asuntos administrativos y logísticos facilitando con ello mi estadía en Sevilla.
Yen general a todo el personal del IRNAS del cual me llevo un agradable recuerdo.
Índice
1. Introducción .............................................................................. 1
1.1 La importancia del riego en el olivar español ................................ .1
1.2 Medición del agua en el suelo ................................................... 2
1.2.1 Método gravimétrico ........................................................... 2
1.2.2 Reflectometría de dominio en el tiempo (TDR) ............................ 3
1.2.3 Sonda de Neutrones ........................................................... .4
1.2.4 Tensiómetros ................................................................... .4
1.3 Respuesta de la planta al régimen hídrico ..................................... 5
1.3.1 Potencial hídrico foliar ......................................................... 5
1.3.2 Conductancia estomática ...................................................... 7
1.3.3 Fotosíntesis neta ............................................................... 8
1.4 Evapotranspiración ............................................................... 8
1.4.1 El concepto de evapotranspiración .......................................... 8
1.4.2 Medición de la evapotranspiración ......................................... 11
1.4.2.1 Lisímetros ................................................................... 11
1.4.2.2. Balance hídrico ............................................................. 13
1.4.2.3 Métodos indirectos .......................................................... 14
1.4.2.4 Estimación de la transpiración por mediciones del flujo se savia ... 16
1.4.2.4.1 Método de pulso de calor ................................................ 17
1.4.2.4.1.1 Compensación de pulso de calor ..................................... 17
1.4.2.4.1.2 Pulso de calor no compensado ....................................... 19
1.4.2.4.2 Método de balance de calor ............................................ .20
1.4.2.4.3 Método radial de calor constante ....................................... 20
1.4.2.5 Estimación de la transpiración por variaciones micrométricas
del tronco ................................................................... 21
1.5 Sensibilidad estacional del olivo al déficit hídrico ......................... 23
1.6 Riego deficitario controlado ................................................... 25
1. 7 Programación del riego ........................................................ 26
1. 7.1 Métodos basados en el estado hídrico del suelo .......................... 27
1. 7.2 Métodos basados en el estado hídrico de la planta ....................... 28
1. 7.3 Métodos basados en el balance hídrico suelo-planta-
atmósfera ..................................................................... 29
1.8 Automatización del riego ...................................................... 30
2. Objetivos ............................................................................................................ 34
3. Materiales y Métodos ......................................................... ....... .35
3.1 Descripción de la parcela experimental ..................................... .35
3.1.1 Localización geográfica ..................................................... .35
3.1.2 Características Geológicas de la zona ..................................... .35
3.1.3 Características de la plantación ............................................. 35
3.2. Características climáticas y meteorológicas ............................... .36
3.2.1 Características climáticas generales ........................................ 36
3.2.2 Medidas de las variables metereológicas .................................. 36
3.3 Tratamientos hídricos .......................................................... .3 7
3.3.1 Descripción de los tratamientos ............................................ .3 7
3.3.2 Descripción del sistema de riego ........................................... 39
3.3.3 Cálculo de las dosis de riego ............................................... .40
3.3.4 Manejo del riego en el tratamiento CRP .................................. .40
3.3.4.1 Componentes del sistema ................................................. .40
3.3.4.2 Instrumentación de las unidades de medida ............................ .41
3.3.4.3 Programación del riego en el tratamiento CRP ........................ .41
3.3.5 Manejo del riego en el tratamiento L VDT ................................ .43
3.4 Estrategia de abonado ......................................................... .44
3.5 Determinación del contenido de agua del suelo ........................... .44
3.6 Respuesta del cultivo al régimen hídrico ................................... .45
3.6.1 Determinación del potencial hídrico del tallo ............................ .45
4. Resultados y Discusión .................................................. .46
4.1 Condiciones climáticas durante el período experimental ................. .46
4.2 Aportes hídricos de agua en el suelo ........................................ .46
4.3 Medida del contenido de humedad del suelo ............................... .49
4.4 Medida del potencial hídrico del tallo ....................................... 51
5. Conclusiones ........................................................................ ... 53
6. Bibliografía ........................................................................... .. 54
1. Introducción
1.1 La importancia del riego en el olivar español
El olivo es una especie de gran longevidad, que dentro de los árboles subtropicales se
destaca por ser de los más resistentes al frío, salinidad y sequía (Denney y Mc
Eachern, 1985; Hartman, 1953).
España es el principal país productor de olivo, tanto para mesa como para aceite. De
acuerdo con estadísticas del MAPA, en el año 2003 fue responsable por el 28 % de la
producción mundial de aceituna y el 36 % del aceite de oliva. En ese año el área de
siembra en España ascendió a 2.439.582 ha, de las que un 16 % estaban irrigadas;
siendo los rendimientos bajo riego y secano de 5.597 y 2.811 kg/ha respectivamente.
Dentro de España es Andalucía la principal región productora, abarcando el 61 % del
área total y destacándose además por presentar la mayor productividad por área,
tanto bajo riego como en condiciones de secano (MAPA 2006).
Dentro de la olivicultura moderna, destaca por su importancia el empleo del riego
que como se ha demostrado en diversos ensayos puede tener un fuerte impacto sobre
la producción (Hidalgo et al 200 1 y Solé 1990).
Para un determinado número de frutos cuajados por olivo el riego es capaz de
aumentar el tamaño medio de la aceituna, y el empleo de una mayor dosis de agua de
riego se traduce en una mayor capacidad de llenado de los frutos (mayor tamaño), y
en definitiva una mayor producción. (pastor 2005).
En las plantaciones intensivas con un mayor número de olivos por hectárea, donde
además el manejo de éstas induce a que aumente el volumen de copa por hectárea,
las necesidades de riego pueden incrementarse considerablemente, llegándose a
demandar dotaciones superiores a los 500 mm/año en los años secos (Pastor et al
2002).
1
De acuerdo con Fernández el al (1998) el riego por goteo es, en general, el más
adecuado para el olivar. Con él se logra el mayor ahorro de agua, ya que se reducen
las pérdidas por evaporación y por escorrentía. También disminuyen los daños por
erosión en suelos con pendiente, y se logra una buena homogeneidad en la aplicación
del agua a los árboles, siempre que el sistema se limpie y se cuide adecuadamente.
Otra ventaja importante del riego por goteo, es que permite la aplicación de los
fertilizantes diluidos en el agua de riego, práctica que se conoce como fertirrigación.
Una sociedad cada vez más exigente con el manejo de los recursos naturales,
demanda su administración en forma eficiente. Dentro de estos recursos, el agua
juega un papel especialmente sensible en países que como España se caracteriza por
su clima árido y por una agricultura que consume más del 80% del agua empleada la
población. Es por ello que en Andalucía en donde el área de olivo irrigado ha
crecido notablemente hasta convertirse en el cultivo de mayor demanda de agua,
resulta de especial importancia toda investigación que permita mejorar la eficiencia
con que esta es aplicada en los olivares.
1.2 Medición del agua en el suelo
Normalmente las técnicas de medición del contenido de agua en el suelo se clasifican
en directas e indirectas. Los métodos directos emplean alguna forma de separación
del agua de la matris del suelo y la medida directa del agua removida; el más común
de ellos es el método gravimétrico en el que la separación se realiza por
calentamiento. En los métodos indirectos se mide alguna propiedad física o química
del suelo que esté relacionada con el contenido de agua del suelo. Son métodos que
exigen una curva de calibración y presentan la ventaja de no ser destmctivos y de
requerir menos tiempo para obtener los datos. Dos de los métodos indirectos más
comúnmente utilizados son la reflectometría de dominio en el tiempo (TDR) y la
sonda de neutrones (Topp y Ferré 2002).
1.2.1 Método gravimétrico
2
Este método se basa en pesar una muestra de suelo húmedo, secarla a 105° (entre 100
y 110°C) durante unas 24 horas (en realidad hasta peso constante), volverla a pesar y
calcular la pérdida de masa de agua. El contenido de agua se calcula respecto al peso
seco (masa de agua por masa de suelo seco). Es un método muy sencillo, que no
requiere instrumental de alto coste y, al ser de elevada precisión es tomado como
método de referencia para calibrar otras técnicas. Como limitaciones tiene el de ser
un método destructivo, cuyas medidas no son obtenidas en forma instantánea y que
además demanda elevado coste en mano de obra lo que limita tomar medidas con
una frecuencia elevada. No se recomienda en aquellos casos en que se necesite
obtener medidas del agua del suelo en forma frecuente y en grandes extensiones de
suelo (Villar y Ferrer 2005; Fabeiro y Moratalla 2005).
1.2.2 ReflectomeÍl"Ía de dominio en el tiempo (TDR).
Un TDR (Time Domain Reflectometry) es un osciloscopio (dispositivo de
visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo)
conectado a dos varillas metálicas que funcionan como electrodos y se insertan
paralelas al suelo. Al aplicar una diferencia de potencial a un extremo de las varillas,
la energía se trasmite a lo largo de ellas hasta su extremo, donde se refleja hacia el
osciloscopio, que mide la evolución del potencial a lo largo del tiempo. La velocidad
de transmisión de la onda depende de la permitividad dieléctrica del medio (suelo
que rodea las varillas) que puede obtenerse conociendo el tiempo de tránsito de la
onda a través de las varillas (Fabeiro y Moratalla 2005; Villar y Ferrer 2005).
La permitividad dieléctrica es una propiedad de los materiales aislantes y está
relacionada con la capacidad que tenga el material para polarizarse, es decir con la
capacidad de almacenar energía que tendría un condensador construido con ese
material; recibe también el nombre de constante dieléctrica ya que para un mismo
medio (misma mezcla de materiales) en unas mismas condiciones físicas (porosidad,
saturación y temperatura, principalmente) tiene un valor constante característico.
Dado que la constante dieléctrica del suelo es baja (entre 2 y 4) Y la del agua es muy
alta (± 78,5), el valor de este parámetro en el suelo normalmente está muy
relacionada con su contenido de humedad. Por lo tanto a través del tiempo de
3
recorrido del pulso electromagnético a lo largo de las varillas de acero inoxidable,
proporcional a la constante dieléctrica, se podrá determinar el contenido de agua que
hay en el suelo (Magan et al 2001).
Se recomienda realizar curvas de calibración en el caso de algunos tipos de suelos
como los muy arcillosos, orgánicos o de origen volcánico (Villar y Ferrer 2005).
1.2.3 Sonda de Neutrones
La sonda de neutrones permite hacer un seguimiento de la variación vertical del
contenido de agua en el suelo utilizando tubos de acceso insertados en el suelo,
normalmente de aluminio. Esta técnica se basa en la emisión de neutrones rápidos
por una fuente radiactiva, como Americio-Berilio o el Radio-Berilio, cuya energía
cinética (velocidad) disminuye (termalización) de forma importante cuando
colisionan de forma elástica con los átomos de hidrógeno presentes en el suelo
(principalmente del agua del suelo). La sonda tiene un detector de Helio que detecta
los neutrones cuya velocidad ha disminuido. Se requiere una calibración para cada
suelo donde se vayan a realizar medidas del contenido de agua. La calibración se
realiza con muestras de suelo cuyo contenido de agua se ha determinado por el
método gravimétrico. El equipo no se utiliza para realizar medidas del contenido de
agua en horizontes supeficiales por el riesgo para la salud que supone, ya que hasta
aproximadamente los primeros 30 cm del suelo hay pérdidas importantes de
radiación a la atmósfera. Por tratarse de material radiactivo cada vez son mayores las
restricciones para su uso y éstas dependen de la legislación vigente en cada país. Su
uso, en consecuencia, ha ido decreciendo en forma importante (Villar y F errer 2005).
1.2.4 Tensiómetros
Al contrario de los instrumentos citados anteriormente que buscan medir el contenido
de agua en el suelo, los tensiómetros están diseñados para establece el potencial
mátrico del agua en el suelo, parámetro de gran utilidad para el manejo del riego ya
4
que permite conocer la tensión con que es retenida el agua por las partículas del suelo
y con ello estimar su disponibilidad para la planta.
El tensiómetro consiste de un tubo que en su extremo inferior posee una cápsula de
cerámica permeable y en la parte superior suele disponer de un pequeño receptáculo
por donde se añade el agua y de un indicador de vacío o vacuómetro donde se
realizan las lecturas de presión. Al llenarse el tubo de agua y colocarse la cápsula en
contacto con el suelo, se establece un equilibrio entre la solución del suelo y el agua
que contiene el tubo. En suelos saturados, el agua libre a la presión atmosférica
quedará en equilibrio con el agua contenida en el interior de la sonda, no
estableciéndose flujo de agua en ningún sentido por lo que el vacuómetro marcará un
valor de cero. Por el contrario, en suelos no saturados, el agua retenida con la
tensión correspondiente a su potencial matricial presenta una presión sub atmosférica
que obliga a salir un cierto volumen de agua de la sonda, originándose una caída de
su presión hidrostática que puede leerse en el vacuómetro.
Los tensiómetros son excelentes instrumentos de medida en el rango húmedo, pero
cuando el potencial matricial desciende por debajo de -0.08 MPa, se forman burbujas
de agua y dejan de ser utilizables.
1.3 Respuesta de la planta al régimen hídrico
Para el estudio integral del efecto del riego sobre la condición hídrica de las plantas,
se debe recurrir a indicadores fisiológicos que como el potencial hídrico foliar, la
conductancia estomática, la tasa de fotosíntesis o la conductividad hidráulica son
directamente afectados por las condiciones hídricas de las plantas.
1.3.1 Potencial hídrico foliar
Esta es probablemente la propiedad más significativa que puede medirse en el
sistema suelo-planta-atmósfera. No solo es el determinante final del movimiento
difusivo del agua, sino que a menudo es el determinante indirecto de su movimiento
5
masivo, que se produce como respuesta a los gradientes de presión generados por ese
movimiento difusivo (Salisbury y Ross 2000).
En términos prácticos el potencial hídrico representa la capacidad de una célula en un
momento dado para tomar agua de un medio acuoso, según la expresión:
1j1= 1j1 s + 1j1 p
Donde 1j1 es el potencial hídrico foliar, 1j1s el potencial osmótico y 1j1p el potencial de
turgencia. La presión de turgencia (1j1p) en general se opone a la entrada de agua
hacia el interior de la célula y por lo tanto tiene signo contrario al potencial osmótico
(1j1s). El balance entre entre ambas fuerzas determina la entrada o no del agua en la
célula, y su suma, conservando cada una su signo es el potencial hídrico (Botella y
Campos 2005).
El potencial hídrico es fácilmente medible con una cámara de presión (cámara de
Scholander), cuya técnica consiste en aplicar una presión que se va aumentando
paulatinamente sobre el material cortado, hasta que aparece la primera gota de
líquido en la zona de corte. La presión se puede lograr mediante la inyección de aire
o nitrógeno desde una bombona. Se considera que la presión positiva aplicada,
marcada por el manómetro, anula la presión negativa o tensión con que el agua
estaba retenida en el interior del tallo o pecíolo antes de ser cortados (Botella y
Campos 2005).
En general las plantas a medida que el suelo se seca disminuyen su PH para mantener
el flujo de agua que compense las pérdidas por transpiración. El olivo en particular
tiene una gran capacidad para disminuir su PH por debajo de valores que causarían la
deshidratación y muerte de la casi totalidad de las plantas cultivadas. Fereres et al
(1996) observaron que olivos en condiciones de sequía extrema redujeron su PH a
valores de alrededor de -8 Mpa. Esta cifra contrasta con valores superiores a -5,0
Mpa, que pueden provocar una deshidratación total y marchitamiento irreversible en
un cultivo de trigo o de girasol.
6
En resumen, el olivo es capaz de disminuir su PH a valores muy bajos, lo cual le
permite captar agua del suelo incluso por debajo del punto de marchitez permanente.
Esta combinación de mecanismos de control estomático que evitan la deshidratación
y marchitez irreversible de la planta, con otros que permiten tolerar bajos valores de
PH, es muy poco frecuente en la mayoría de los cultivos y es lo que ha dotado al
olivo de una capacidad de resistencia la sequía extraordinaria.
Más recientemente, Shackel et al (1997) proponen la utilización del denominado
potencial hídrico del tallo (",tallo); que se define como el potencial de hojas no
transpirantes y en equilibrio con el xilema tras llevar 2-3 horas embolsadas. Las
ventajas propuestas son que tiene menor variabilidad y que parece estar bien
relacionado con el crecimiento del árbol, con el crecimiento del fruto y con su
calidad en un amplio rángo de suelos y de sistemas de riego.
1.3.2 Conductancia estomática.
La conductancia estomática es la medida del flujo de agua y CO2 a través de los
estomas, en y fuera de la hoja; siendo por lo tanto el recíproco de la resistencia
estomática. (Taiz y Zeigler, 2002).
Fereres (1984) midió el comportamiento estomático del olivo en relación con el del
girasol en condiciones de alto suministro de agua. Mientras el girasol mantuvo los
estomas completamente abiertos durante todo el día, el olivo mostró la máxima
apertura estomática (máxima conductancia estomática) en las primeras horas de la
mañana, reduciendo dicha apertura en las horas centrales del día, hasta valores
inferiores al 50 % de la conductancia observada en el girasol. Este comportamiento
demuestra que el olivo tiene una gran capacidad de adaptación a las condiciones
limitantes de agua, puesto que durante la mañana el déficit de presión de vapor de
agua (DPV) del aire es mínimo, llegando al medio día solar a valor máximo. Por
tanto, puesto que la transpiración está directamente relacionada con el DPV, por la
mañana la mayor apertura estomática permite la entrada de C02 a un coste
transpirativo menor que al mediodía. Este patrón de apertura estomática permite al
7
olivo maximizar la fotosíntesis por unidad de agua consumida (máxima eficiencia en
transpiración).
1.3.3 Fotosíntesis neta
La fotosíntesis neta se define como la conversión de energía lumínica a química por
pigmentos fotosintéticos, usando agua, CO2 y produciendo hidratos de carbono (Taiz
y Zeiger 2002).
Diversos autores coinciden en afirmar que el decrecimiento en la fotosíntesis neta va
siempre de la mano con una disminución en la conductancia estomática (Turner y
Begg 1981; Hsiao 1993; Hale y Orcutt 1987). En la mayoría de especies, la
respuesta inmediata de la tasa neta de fotosíntesis al estrés hídrico parece debida al
cierre estomático. La inhibición en la asimilación de CO2 causada por el estrés
hídrico está estrechamente ligada con la prolongación del cierre estomático en la
hoja. De hecho, la tasa de asimilación está frecuentemente correlacionada de manera
lineal con la conductancia estomática.
No obstante en condiciones de déficit hídrico la restricción en el transporte de C02
causada por el mayor cierre estomático, no es la única causa de la reducción de la
fotosíntesis, siendo posible que esta se deba en alguna medida a la pérdida de
actividad de los cloroplastos (Chartzoulaki et al 1993).
1.4 Evapotranspiración
1.4.1 El concepto de evapotranspiración
La evapotranspiración es un proceso simultáneo de evaporación de agua del suelo y
de transpiración de las plantas. Rosenberg (1974) define como evaporación "al
proceso físico por el cual un líquido o un sólido pasa al estado gaseoso" y
transpiración "al proceso de evaporación del agua que pasa por la planta, entrando
8
por las raíces, pasando por los tejidos vasculares hasta las hojas u otros órganos y
saliendo hacia la atmósfera por los estomas o la superficie de la cutícula.
Klar (1984) considera la transpiración como un proceso fundamental para las plantas,
pues actúa como solvente y agente transportador de nutrientes por el floema y el
xilema, participa en las actividades metabólicas, promueve el enfriamiento de los
tejidos vegetales y mantiene la turgencia de las células.
El conocimiento de los valores de la evapotranspiración es importante por las
aplicaciones que se pueden derivar. Aguilera y Martínez (1996) señalan las
siguientes aplicaciones: a) Para determinar el área que puede regarse con un
determinado volumen de agua disponible. b) es la base para elaborar calendarios
teóricos de riego de cultivos. c) Estimar los volúmenes de agua que sean necesarios
para auxiliar a los cultivos en caso de que la lluvia sea insuficiente para su buen
desarrollo. d) Para determinar en grandeds áreas o cuencas, volúmenes de agua que
se requieran drenar. e) Para seleccionar los cultivos más adecuados en zonas de
agricultura de temporal. f) Permite determinar la lámina adicional de riego necesaria
para la prevención de problemas de ensalitramiento de los suelo. g) Permite
determinar, en forma general, la eficiencia con la que se está aprovechando el agua y,
por lo mismo, planear debidamente el mejoramiento y la superación de todo el
conjunto de actividades que se generan ellos Distritoa de Riego para proporcionar el
agua a los cultivos oportunamente.
Según el trabajo de Klocke el al (1990), a lo largo del desarrollo de un cultivo
ocurren diferencias en la magnitud de la evaporación y la transpiración, en función
del índice de área foliar (IAF) y el tipo de cobertura del suelo. Cuando la humedad
del suelo es elevada, se presenta una alta tasa de evaporación comparada a la
transpiración. Cuando los suelos están con bajos niveles de humedad, esta situación
se invierte. Cuando el IAF es bajo prevalece la evaporación, siendo responsable por
cerca del 80 % del agua evapotranspirada con una cobertura del suelo del 10%.
Indica además que cuando la evaporación disminuye y el IAF es alto, no se reduce la
evapotranspiración, pues aumenta la transpiración.
De acuerdo con Matzenauer (1999), la evapotranspiración depende de la demanda
evaporativa de la atmósfera, determinada por cuatro componentes climáticos:
9
radiación solar, viento, humedad y temperatnra del aire. De estos, la radiación solar
es el elemento de mayor importancia en la demanda evaporativa de la atmósfera y
consecuentemente de la evapotranspiración. La evapotranspiración es directamente
dependiente de la disponibilidad de energía y del agua del suelo. La energía es
suplida por la radiación solar, sumada a la energía advectiva, y el agua es
suministrada por la irrigación o las lluvias.
Para Scaloppi (1972), la intensidad de evapotranspiración es dependiente del régimen
de humedad del suelo, estado de crecimiento de las plantas y de las condiciones
climáticas.
La evapotranspiración potencial (ETp) fue definida por Penman (1956) como el
proceso de transferencia de agua hacia la atmósfera por unidad de tiempo, de una
superficie totalmente cubierta de vegetación rastrera, en pleno desarrollo vegetativo y
sin restricciones hídricas.
Doorenbos y Pmitt (1977) definieron evapotranspiración potencial de referencia
(ETo) como la que ocurre en una superficie totalmente cubierta con grama, de 8 a 15
cm de altnra, en fase de crecimiento activo, estando el suelo con una humedad
próxima a la de capacidad de campo; y evapotranspiración potencial de cultivo (ETc)
como la que ocurre en un cultivo libre de enfermedades, desarrollándose en
condiciones óptimas de suelo, incluyendo agua y fertilidad. La ETc se refiere a la
demanda climática ideal de agua, que se consigue manteniendo el suelo próximo a la
capacidad de campo.
El concepto de evapotranspiración de una superficie de referencia se introduce para
estudiar la demanda evaporativa de la atmósfera independientemente del tipo de
cultivo, de su estadio de desarrollo y de su manejo. Por otro lado, al especificar la
evapotranspiración desde una superficie específica ideal proporciona un "patrón", al
cual puede referirse la evapotranspiración de otras superficies bajo unas mismas
condiciones climáticas. De esta forma los valores ETo medidos o calculados en
diferentes lugares o estaciones son comparables entre sí al referirse a la misma
superficie, y expresan desde el punto de vista de la evapotranspiración, las diferentes
condiciones climáticas a las que dicha superficie está sometida (Calera 2005).
10
La razón entre ETc y ETo se denomina coeficiente de cultivo (Kc) y los factores que
la afectan son: las características propias del cultivo, duración del ciclo vegetativo y
las condiciones climáticas locales (Burman et al, 1983).
El coeficiente de cultivo trata de reflejar aquellas características que diferencian el
cultivo de la superficie de referencia. Estas características diferenciales entre el
cultivo y la superficie de referencia se refieren básicamente a: 1) la altura del cultivo,
la cual tiene una influencia importante en la resistencia aerodinámica; 2) el albedo de
la cubierta, que depende de la fracción de cobertura vegetal; el albedo es un
parámetro que influye en la radiación solar absorbida, y por tanto en la radiación neta
absorbida por la cubierta; 3) el área de las hojas, el número de estomas, su edad y
condición, así como el grado de control estomático, ya que afectan a la resistencia al
flujo de vapor de agua de la cubierta vegetal, y de esta forma afectan a la resistencia
de superficie; 4) el área expuesta de suelo desnudo, que depende de la fracción de
cobertura vegetal, y que determina la evaporación desde el suelo. Como estas
características cambian con las diferentes fases de crecimiento de un cultivo, los
valores del coeficiente de cultivo describen una curva a lo largo del tiempo cuya
forma refleja los cambios en la vegetación y en la cobertura vegetal debida al
crecimiento y maduración en el ciclo de crecimiento del cultivo (Calera 2005).
1.4.2 Medición de la eva po transpiración
De acuerdo con Burman et al (1983) la evapotranspiración puede ser medida a partir
de medidas directas o estimada por medio de informaciones climáticas. En el primer
grupo, entre otros, están incluidos los diferentes tipos de lisímetros y el balance del
agua en el suelo; en el segundo, están encuadrados los métodos teóricos y empíricos,
como son los de Penman (1948), Thomwaite (1948), Blaney y Criddle (1950),
Jensen y Haise (1963), Priestley y Taylor (1972), Hargraves (1977) yevaporímetros
como el tanque "Clase A.
1.4.2.1 Lisímetros
11
Los lisímetros son grandes recipientes llenos de suelo, generalmente ubicados en el
campo, en los que las condiciones del sistema suelo-agua-planta pueden ser
convenientemente reguladas y controladas de forma más exacta, que en el perfil
natural del suelo (Hillel et al 1969).
En un principio los lisímetros se utilizaron para investigar sobre la velocidad y
cantidad de agua percolada. Posteriormente se realizaron análisis químicos de esta
solución. Es a partir de mediados del siglo XX, cuando los lisímetros se
perfeccionan y sufren una serie de cambios importantes, se construyen en numerosos
centros de investigación de todo el mundo, se utilizan principalmente para realizar
estudios de evapotranspiración (ET), y para el calibrado de las fónnulas empíricas y
semiempíricas empleadas en el cálculo de la ET (Martín de Santa Olalla 2005).
Los lisímetros deben ser instalados de modo que representen los más próximamente
posible las condiciones naturales de suelo y vegetación. Debiendo, por lo tanto,
evitar obstáculos que puedan interferir en la radiación natural o en los movimientos
atmosféricos. También es importante mantener un área tampón suficientemente
grande, procurando evitar problemas de advección (pruitt y Angus, 1960; van Bavel,
1961; Richie y Bumett, 1968; Amorim, 1998).
Existen diferentes tipos de lisímetros usados en investigación con la finalidad de
obtener la evapotranspiración de una especie agrícola, pero, la mayoría presenta un
elevado costo de instalación y brinda los resultados con un cierto atraso, de un día o
más. Generalmente presentan sofisticaciones que dificultan su instalación en
planaciones comerciales, por exigir un elevado conocimiento del agricultor.
Los lisímetros pueden ser de diversos formatos y tamaños y de acuerdo con su forma
de medición se pueden clasificar en: de pesada, de drenaje, de nivel freático
constante y de flotación. Para Howeel et al (1991), la forma y área del lisímetro
debe ser definida a partir del tipo de cultivo ha ser utilizado, principalmente, en
función de la dimensión de su sistema radicular.
El lisímetro de pesada está constituido de una caja impermeable sobre el cual es
instalada una célula de carga, cuya finalidad es medir la variación del peso de la
misma. El lisímetro de pesada presenta resultados satisfactorios en campos
12
experimentales (Silva et al 1999; Folegatti et al, 1997; Campeche 2002). Los
lisímetros de drenaje son normalmente constituidos de cajas con paredes
impermeables enterradas hasta el nivel del suelo, plantados con vegetación idéntica a
la del terreno circundante, teniendo en el fondo de la caja un drenaje, conectado a
una vaso, en el que el exceso de agua percolada es recolectada y medida (Camargo,
1971). El lisímetro de nivel freático constante consiste, además de una caja
impermeable con suelo y vegetación, de un sistema automático de reposición de agua
posibilitando que el nivel freático, en el interior de la caja, permanesca a nivel
constante, siendo la evapotranspiración proporcional al agua que sale del reservorio
(Cruz, 1995). Ellisímetro de flotación consiste de un volumen de suelo contenido en
un reservorio que flota en un fluido de alta densidad, por ejemplo ZnCIz (Pereira et al
1997)
Según Sediyama (1995), la principal limitación presentada por los lisímetros es que
difícilmente las condiciones internas de estos son semej antes a las condiciones
externas del cultivo. En este sentido, Azevedo (1999) afirma que las principales
imperfecciones de las medidas de ETc son causadas por las condiciones artificiales
del suelo, discontinuidad entre la vegetación del lisímetro y el área de cultivo
circundante, la pequeña dimensión de los lisímetros y la variación de la
disponibilidad hídrica entre ellisímetro y el área de cultivo.
1.4.2.2. Balance hídrico
Según Libardi (1995), el balance hídrico puede ser estudiado en varias escalas, desde
una cuenca hidrográfica hasta un cultivo agrícola. En este último caso se puede
alcanzar el mayor detalle, donde el balance hídrico puede ser definido como la
contabilización de las entradas y salidas del agua en un volumen de suelo, durante un
período de tiempo. El volumen de suelo considerado depende del cultivo en estudio,
pues debe englobar su sistema radical. Así que se considera como límite superior de
ese volumen la superficie del suelo y como límite inferior, la profundidad efectiva
del sistema radicular del cultivo. Si la cantidad de agua que entra en este volumen de
suelo en un período de tiempo es mayor que la cantidad de agua que sale, habrá
13
reposición hídrica, y si sale más de la que entra, habrá retirada. Este saldo (positivo
o negativo) del agua en el suelo es obtenido por la variación del almacenamiento del
agua del perfil del suelo (M). La cantidad de agua que entra proviene de la
precipitación (P) o de la irrigación (I), y la cantidad de agua que sale lo hace por los
procesos de drenaje profundo (D), evapotranspiración (ET) y de escorrentía
superficial (R). El drenaje profundo, en este caso, representa la pérdida de agua al
salir de la zona radicular que es el límite inferior del volumen de suelo considerado.
Pero dependiendo de las condiciones, en ves de salir, el agua puede entrar a través de
ese límite, denominándose este proceso ascenso capilar. El escurrimiento superficial
también puede constituir una entrada (positiva) de agua o salida (negativa) del
sistema. Así la representación matemática del balance hídrico de un cultivo, en
fonna integrada, puede expresar de la fonna siguiente: P + 1 ± D - ET ± R = ± M.
Para el propósito de la obtención del componente ET, los componentes P, 1 Y R son
de medida relativamente fácil, en relación a I'1A y D.
1.4.2.3 Métodos indirectos
Según Pereira et al (1997), los métodos indirectos para la medición de la
evapotranspiración, se pueden dividir en 5 categorías según los principios
involucrados: empíricos, aerodinámicos, de balance de energía, combinados y de
correlación de torbellinos.
Las últimas 4 categorías están compuestas por métodos micrometeorológicos en
donde se aplican ecuaciones racionales que relacionan sobre una base física las
variables implicadas. El método aerodinámico se sustenta en principios fisico
teóricos de la dinámica de fluidos y el transporte turbulento. El método de balance
de energía representa una contabilidad de la interacción de los diversos tipos de
energía con una superficie. Los métodos combinados consideran los efectos del
balance de energía y los del poder evaporante. Y el método de los torbellinos se basa
en los desplazamientos verticales de la atmósfera con el consecuente transporte de
sus propiedades (pereira et al 1997).
14
Dentro de los métodos micrometeorológicos destaca por su precisión el método
combinado Penman-Monteith, el cual es considerado por la Comisión Internacional
de Irrigación y Drenaje (ICID) y la Organización de las Naciones Unidas para la
Agricultura y la Alimentación (F AO), como el patrón para el cálculo de la
evapotranspiración de referencia (ETo), a partir de métodos meteorológicos (Smith,
1991 y Allen el al 1998).
No obstante dado la complejidad para la obtención de los datos necesarios en los
métodos micrometeorológicos, son utilizados principalmente en estudios de
investigación; mientras que a nivel de áreas de riego, normalmente se recurre a la
categoría de los métodos empíricos, los cuales se basan en el resultado de
correlaciones entre la medición de la evapotranspiración medida en condiciones
tomadas como patrón y los elementos meteorológicos medidos en las mismas
condiciones (Losada 2005).
Un gran número de métodos con un grado de empirismo variable han sido
desarrollados a lo largo de los últimos 50 años por numerosos científicos y
especialistas para estimar la evapotranspiración desde las variables climáticas
(Jensen el al, 1990).
La necesidad de métodos fiables para la planificación de proyectos y diseño de
programación de riegos impulsó a la F AO a la elaboración de una guía de cálculo de
la evapotranspiración en las que se establecían una serie de recomendaciones sobre
los métodos a aplicar, y en la que se consideraron cuatro métodos atendiendo a la
disponibilidad de datos, denominados como: Laney-Criddle, radiación, Penman
modificado y método de evaporación en cubeta. El método Penman modificado fue
el método recomendado como el que ofrecía mejores resultados en relación con una
superficie herbácea. El método de evaporación en cubeta se consideraba que daba
estimaciones adecuadas, dependiendo de la localización de la cubeta. El método de
radiación se sugería para áreas donde la disponibilidad de datos climáticos incluyera
temperatura del aire y horas de sol, o radiación, pero no se dispusiera de velocidad de
viento y humedad. Finalmente se sugería el uso del método Blaney-Criddle en
aquellas condiciones en que solamente se dispusiera de temperaturas del aire (Calera
2005).
15
1.4.2.4 Estimación de la transpiración por mediciónes del flujo se savia
Las mediciones del flujo de savia comprenden una serie de técnicas en donde la
tranpiración es estimada a partir de la evolución de la temperatura en una sección de
la planta sobre la que es emitida una cantidad constante o intermitente de energía
calorífica. El calor es empleado como trazador de la transpiración, asumiendo que
su movimiento a través de los conductos xilemáticos se ve directamente afectado por
el volumen de savia que se esté transportando en un momento dado. De esta forma
la planta se utiliza como un biosensor en la estimación de su transpiración.
En cultivos leñosos, el tallo del árbol es normalmente el lugar más conveniente para
medir el flujo de savia y a la larga la transpiración, si se mide por un período largo de
tiempo para eliminar cambios en el almacenamiento del tallo y despreciando el 2 a 5
% del agua tomada en el proceso de fotosíntesis (Swanson, 1994).
Estos métodos aprovechan la elevada capacidad calorífica de la savia con respecto al
aire y la madera húmeda (Cohen, 1994); y si bien el instrumental requerido es
relativamente simple, el fundamento teórico es matemáticamente complejo
(Marshall, 1958; Closs 1958; Swanson y Whitfield, 1981).
Las metodologías de flujo de savia presentan las siguientes ventajas:
• Alta resolución espacial: Permite el estudio en diferentes secciones de un
tronco, o en diferentes órganos como tallos, ramas o peciolos.
• Alta resolución temporal: El consumo de agua por la planta se determina en
tiempo real. En algunas metodologías en forma continua y en otras en cortos
intervalos de tiempo (15-30 minutos).
• Partición de la evapotranspiración: Unido a otros sistemas (lisimetría,
balance de agua en el suelo o micrometeorología) podría separarse la
traspiración en sus componentes principales (transpiración y evaporación).
Además es posible diferenciar la transpiración de especies que conviven
juntas.
• Se presta para la automatización del riego: Los continuos avances en
electrónica e informática , junto a la simplificación y abaratamiento del
16
instrumental necesario, facilitaría que en un futuro estas técnicas puedan
utilizarse en el control automatizado del riego localizado de alta frecuencia,
para el que su alta resolución temporal resulta de especial interés.
La determinación del flujo de savia empleando mediciones térmicas se puede
clasificar en tres grupos:
1. Método de pulso de calor
2. Método de balance de calor
3. Método radial de calor constante
1.4.2.4.1 Método de pulso de calor
Las técnicas de pulso de calor se caracterizan porque el calor es aplicado sobre los
conductos xilemáticos en forma intermitente; en pulsos de uno a dos segundos de
duración y a intervalos de aproximadamente media hora.
Se han desarrollado dos tecnologías:
1.4.2.4.1.1 Compensación de pulso de calor
En esta técnica se insertan radialmente en el xilema tres sondas en fOlIDa de aguja,
dos de las cuales poseen sensores de temperatura y el restante funciona como
calentador. Sobre una sección del órgano elegido (normalmente el tallo) las tres
sondas se ubican sobre el mismo eje vertical, mientras con respecto al horizontal, la
aguja calefactora debe ocupar la posición central, colocándose arriba de ella (aguas
abajo) uno de los sensores y abajo (aguas arriba), siempre a una menor distancia, el
otro.
Las sondas sensoras de temperatura poseen un diámetro de entre 1,8 Y 2,0 mm; están
construidos de teflón o acero inoxidable y en su interior poseen termistores miníatura
de aproximadamente 1,0 mm de diámetro. Por su parte, las sondas de calentamiento
17
son de un diámetro similar a la de temperatura y consiste de una aguja de acero
inoxidable que contiene un alambre de resistencia (Smith y AlIen, 1996).
Siguiendo las propuestas de Closs (1958) y Swanson (1962) normalmente se coloca
el sensor aguas arriba a 5 mm del calentador y al aguas abajo a 10 mm; no obstante
realizando los ajustes matemáticos correspondientes, de considerarse conveniente
podrían utilizarse otras distancias (manteniendo siempre a una menor distancia del
calentador el sensor aguas arriba) como fue en el caso del estudio de Green y
Clothier (1988) en kiwi, en donde se consideró necesario aumentar la distancia en
virtud de la alta velocidad del flujo de savia de esta planta.
El sistema se basa en la emisión de cortos pulsos de calor (1-2 segundos) por la
sonda calefactora, que al moverse junto a la corriente de savia, son detectados por la
sonda aguas abajo, permitiendo estimar la velocidad del flujo de savia, una vez
corregido el calor transportado por conducción a través de la madera; misión que
cumple el sensor aguas arriba: Inmediatamente después de emitirse un pulso de
calor, la temperatura por efecto de la conducción se hace mayor en el sensor aguas
arriba (que se encuentra más cercano) que en el aguas abajo; pero rápidamente el
calor llevado por la savia en movimiento caliente el sensor aguas abajo hasta que la
temperatura de los dos sensores se iguala (aproximadamente 60 segundos); siendo
este tiempo (tz), el requerido por el calor transportado por convección por el torrente
de savia, para mover el pico del pulso de calor de el calentador al punto medio entre
los dos censores de temperatura, de forma que tz decrece cuando se incrementa la
velocidad de la savia (Smith y AlIen, 1996).
Para el cálculo del flujo de savia se despoja una serie de fórmulas, empezando por la
determincación de la velocidad del pulso de calor (Closs, 1958):
v= X¡ + X2 / 2tz
En donde:
v= velocidad de pulso no con·egida.
X¡= Distancia entre la sonda calefactora y el sensor aguas abajo.
X2= Distancia entre la sonda calefactora y el sensor aguas alTiba.
18
tz= Tiempo de cruce.
Debe destacarse que una vez instalado el equipo, para despejar la fórmula solamente
debe obtenerse tz ya que los valores Xl y X2 permanecen constantes.
Análisis teóricos junto con trabajos experimentales, han permitido establecer que la
velocidad del pulso de calor es inferior a la de la velocidad de la savia y que para la
determinación de la tasa de flujo se debe tomar en consideración la densidad y
contenido de humedad del tejido xilemático (Marshall, 1958); debiéndose además
introducir correcciones para tomar en cuenta la heterogeneidad del xilema y el efecto
de la instalación de las sondas sobre el tejido conductor; modificaciones que han
permitido mejorar notablemente la precisión del método (Swanson y Winthfield,
1981; Barret et al 1995).
De esta forma se realiza la corrección de acuerdo a la fórmula (Swanson y
Winthfield, 1981):
Yc=a+bY+cy2
y c= velocidad del pulso de calor corregida.
a,b, y c= coeficiente de conección en función del ancho de la herida.
1.4.2.4.1.2 Pulso de calor no compensado
A diferencia del método anterior, en este caso se utiliza una sola sonda de
temperatura la cual se sitúa aguas arriba de la sonda calefactora. Una vez emitido el
pulso de calor se mide la diferencia de temperatura entre la sonda de temperatura y
un termistor adicional que detecta las fluctuaciones de temperatura del interior del
tronco, determinándose el tiempo en que se maximiza la diferencia de temperatura.
La velocidad de la savia se calcula a partir de este tiempo, de la distancia entre el
calentador y la sonda y de las propiedades de la madera (Cohen et al 1981 ).
19
1.4.2.4.2 Método de balance de calor
En estos métodos se aplica en forma continua sobre una sección del tallo, una
cantidad conocida de calor, utilizando para ello una "camisa calefactora" que
consiste en una banda de silicona con una resistencia interna que abraza el tallo. El
calor perdido en un intervalo de tiempo, por conducción axial y radial es sustraido al
calor aplicado; siendo el resultado el calor transportado convectivamente por la
savia, en el caso que el calor almacenado sea nulo. El flujo de savia está asociado al
calor transportado convectivamente, de forma que si una cantidad de agua fluye a
través del tr'onco, la temperatura del xilema alcanzará un valor estable, cuya
magnitud es inversamente proporcional al fluj o de savia (Sakarutani, 1981;
Valancogne y Nasr, 1989; Steinberg et al 1989; Cemák et al 1973, 1976).
De acuerdo Salisbury y Ross (2000), existen 2 variantes metodológicas, en una de
ellas (Cemak et al 1976) el calor aplicado se ajusta de manera automática y continua,
de modo que haya una diferencia de temperatura constante entre el segmento del
tronco que se calienta y una sección no calentada. Cuando cambia el flujo en el tallo
también lo hace el consumo de calor y se registra la corriente eléctrica necesaria para
mantener constante el gradiente de temperatura. Dado que se conocen el calor
específico del agua y el calor agregado, es posible utilizar ecuaciones adecuadas para
calcular la velocidad de flujo de savia. En la otra metodología (Sakuratani, 1984;
Baker y Van Bavel, 1987) el consumo de calor se mantiene constante y los flujos de
calor hacia fuera del sistema se calculan por los gradientes de temperatura medidos,
de manera que al gasto en masa del agua en el tallo puede calcularse de manera
directa.
1.4.2.4.3 Método radial de calor constante
Este es un método empírico, desarrollado originalmente por Granier (1985) para
medir el flujo de savia en especies forestales. Dos sondas sensoras de temperatura de
2 mm de diámetro por 20 mm de largo, son insertadas radialmente en el tallo, a una
distacia una de otra de 10 cm. La sonda superior (aguas abajo) contiene además un
calentador que trabaja continuamente aplicando una cantidad de calor constante. La
20
diferencia de temperatura entre las dos sondas se relaciona con la tasa de flujo de
savia, de forma que al aumentar esta, el calor se disipa más rápidamente por lo que la
diferencia de temperatura entre sondas disminuye (Smith y Allen 1996).
Granier (1985) calibró el método en laboratorio, primero con tres especies de plantas
leñosas y posteriormente con seis, verificando que una única ecuación de calibración
puede ser utilizada para todas ellas. En función de ese resultado, propuso que esa
ecuación pueda ser utilizada en cualquier planta leñosa con un diámetro del tronco
superior a 4 cm (Smith y Allen 1996).
1.4.2.5 Estimación de la transpiración por variaciones micrométricas del tronco
La contracción intermitente del diámetro de troncos, ramas o frutos es el resultado
del gradiente del potencial hídrico entre el floema y el xilema, siendo influenciado
por la conductancia hídrica entre ambos tejidos (Dobbs y Scott 1971, Moz y Klepper
1972). Dado que el xilema es prácticamente inelástico, los diámetros en los troncos
parecen deberse a cambios en el estado hídrico del floema (Molz y Klepper 1972).
Al aumentar la tención de agua en el xilema, se produce una entrada lateral de ésta
procedente del floema (Parlange el al 1975).
La amplitud diaria de contracción depende de la especie, de la demanda evaporativa
del aire y de las condiciones hídricas de la planta (Garnier y Berger 1986, Ginestar y
Castel, 1998, Huguet 1985, Huguet y Orlando 1987).
Los avances de la electrónica y la informática han permitido desarrollar
dendrómetros de gran sensibilidad del tipo L VDT (linear variable displacement
transducer) con los que es posible obtener mediciones continuas del diámetro del
tallo, que al relacionarse con el estado hídrico de las plantas podría utilizarse para la
automatización del riego (Schoch el al 1989, 1990; Simonneau el al 1993).
En árboles frutales diversos estudios han mostrado una buena correlación entre
mediciones del diámetro del tronco (MDT) y el estado hídrico de las plantas;
pudiéndose mencionar los de Granier y Berger (1986) en melocotón, Huguet el al
21
(1992) en manzana, Cabibel y Isberie (1997) en cereza, Ginestar y Castell (1996) en
cítricos y Cohen et al (1997) en nogal.
Normalmente el diámetro del tronco presenta tilla relación diaria estrechamente
relacionada con la transpiración alcanzando sus valores máximos al amanecer
(MXTD) y los mínimos (MNTD) alrededor del medio día.
Los parámetros más utilizados para ser correlacionados con el stress hídrico de las
plantas son (Delgado 2003):
a) Amplitud de la contracción diaria (AC)
Se refiere a la diferencia entre el valor máximo (MXDT) y el mínímo (MNDT)
en un mismo día.
b) Variación del diámetro máximo (DMAX)
Se refiere a la diferencia entre el diámetro máximo (MXTD) de dos días
consecutivos.
c) Variación del diámetro mínimo (DMN)
Se refiere a la diferencia entre el diámetro mínimo (MNTD) de dos días
consecutivos.
Se ha encontrado que los valores de AC de los árboles tienden a aumentar junto con
el stress hídrico de las plantas (Huguet 1985, Garnier y Berger 1986, Li et al 1990,
Ameglio 1991, Cohen et al 1992). No obstante, algunos estudios indican que el
DMAX responde más coherentemente al stress hídrico que el AC (Katelji et al 1994,
Ginestar y Castel 1998, Cohen et al 1998), al relacionarse más estrechamente con la
disponibilidad de agua en el suelo; mientras que el AC se vería más afectado por la
demanda evaporativa (Garnier y Berger 1986, Ginestar y Castel 1998).
En busca de automatizar el riego algunos autores proponen el empleo de un valor
umbral del AC a partir del cual se inicie el riego (Higgs y Jones 1984, Huguet 1985.
Mientras que por el contrario Katarji et al (1994) consideran más apropiado el uso de
22
la evolución del DM, considerando que el stress hídrico se iniciaría cuando el
diámetro máximo de un día no alcance el del día anterior.
1.5 Sensibilidad estacional del olivo al déficit hídrico
Desde el punto de vista del crecimiento vegetativo, el olivo tiene dos épocas de
crecimiento, que son la fase de primavera y la fase de otoño, con una parada
vegetativa en árboles adultos durante los meses de verano, debido a que por estas
fechas el proceso que capitaliza la máxima atención del olivo es el crecimiento del
fruto. El ciclo de los órganos fructíferos empieza el año anterior, con la inducción
floral coincidiendo con el crecimiento del fruto, seguido por la iniciación floral justo
antes del reposo invernal. Después del reposo invernal, cuando las temperaturas lo
permiten, se desarrollan las inflorescencias (crecimiento de los rakis) seguidamente
empieza el período de floración y cuajado. Una vez cuajado el fruto, este empieza a
crecer, y en los primeros estadios de crecimiento tiene lugar el endurecimiento del
hueso, y posteriormente el crecimiento de la drupa y la acumulación de aceite en el
fruto, terminándose el ciclo con la maduración de la aceituna (Girona 2001).
En función de la sensibilidad del olivo al déficit hídrico Girona et al (2005) dividen
el ciclo reproductivo en 3 períodos:
A) Período desde la brotación de las yemas hasta la floración.
Durante la fase comprendida entre el comienzo del crecimiento de las inflorescensias
y hasta la floración es importante que no exista déficit hídrico, porque:
• Éste afectaría a la calidad de las flores (aborto ovárico), y en consecuencia el
número de frutos cuajados por árbol, lo que afectaría negativamente la
producción del presente año.
• En esta época tiene lugar el máximo crecimiento de las brotaciones, por lo
que un buen estado hídrico de los árboles permitiría:
conseguir una superficie foliar suficiente como para proporcionar los
asimilados necesarios para llenar los frutos (aumento del tamaño de
las aceitunas).
23
proporcionar los crecimientos vegetativos suficientes, que serán los
portadores de la cosecha del año siguiente.
B) Crecimiento del fruto hasta el endurecimiento del hueso
Al inicio del crecimiento del fruto, y durante las primeras fases de desarrollo hasta el
endurecimiento del hueso, se produce una primera caída fisiológica de frutos. Para
reducir esta caída, que en muchas ocasiones podría llegar a reducir irreversiblemente
el número de frutos por olivo, y especialmente para asegurar el adecuado nível de
reservas del árbol, es importante que permanezca en el mejor estado hídrico y
nutritivo posible. En este período no deberían aplicarse restricciones en el riego, de
modo que la suma reserva de agua en el suelo + riego sean capaces de permitir la
máxima evapotranspiración del olivo. A nivel de fruto como individuo, el déficit
hídrico en este período disminuye el tamaño de la aceituna en recolección, afectando
principalmente los procesos de división celular.
C) Endurecimiento del hueso hasta comienzo de la maduración
El verano, y a partir del endurecimiento del hueso, se podría aplicar un cierto recorte
en el suministro de agua de riego, pero procurando que el estado hídrico no llegue a
un nivel que reduzca el crecimiento de la aceituna de forma irreversible. A nivel de
fruto como individuo, el déficit hídrico en este período disminuye el tamaño de la
aceituna en recolección, afectando principalmente a los procesos de expansión
celular.
A finales del crecimiento del fruto, justo al inicio del cambio de color y maduración,
es un momento crítico donde el olivo aún no es capaz de recuperar el crecimiento de
los frutos y acumulación de aceite, especialmente cuando durante el verano ha
habido una restricción de agua significativa (Millela y Dettori, 1987). En general es
importante que en esta época exista un estado hídrico adecuado para que se puedan
acumular reservas para el año siguiente (Speigel, 1955), y que se produzca antes de
la entrada en los meses fríos donde el olivo es incapaz de trabajar porque si se enfría
el suelo las raíces son incapaces de transportar agua (pavel y Fereres, 1998), aunque
el suelo esté húmedo, lo que se traduce en una parada total del árbol.
24
1.6 Riego deficitario controlado
El riego deficitario controlado (RDC) es una estrategia de irrigación basada en
disminuir las dosis de riego en forma controlada en aquellos momentos de la estación
en donde los efectos adversos sobre la productividad y calidad de la cosecha sean
mínimos y, cubrir plenamente la demanda durante el resto del ciclo del cultivo
(Chalmers et al, 1981; Golhamer, 1989; Mitchell et al 1984)
El RDC ha sido satisfactoriamente utilizado en árboles de pera y melocotón
(Chalmers et al, 1985; Mitchell y Chalmers, 1982; Mitchell et al 1986), en donde los
resultados obtenidos mostraron que la cosecha y el tamaño de los frutos no fueron
afectados por el déficit hídrico.
El riego RDC, pretende mantener o mejorar los beneficios económicos con la
reducción del agua aplicada, y además, puede suponer un impacto positivo sobre la
calidad medioambiental, ya que en conjunción con una racionalización en el uso de
pesticidas y nutrientes, puede ayudar a prevenir la contaminación del agua
subterránea (Tanji, 1993).
La inplementación de riegos deficitarios en los períodos no críticos es uno de los
aspectos esenciales en el RDC. Sin embargo, no siempre pueden suprimirse los
aportes hídricos, dada su prolongada duración en algunos cultivos. Por tanto hay que
determinar cual es el nivel de déficit factible en cada etapa para seleccionar las
condiciones adecuadas en base al impacto de la cosecha y el medio ambiente
(Fabeiro et al 2005).
De acuerdo con Girona et al (2005) en olivo el período que va desde el
endurecimiento del hueso hasta el comienzo de la maduración es en el que la
sensibilidad del cultivo al déficit hídrico es menor. Siendo por lo tanto en este
período, en donde una restricción porcentual en la ETc aplicada se puede traducir en
un importante ahorro en el consumo final anual de agua.
Por el contrario durante las fases de crecimiento de las inflorescencias y la floración
es importante que no exista déficit hídrico, tanto porque este afectaría la viabilidad
25
de las flores, y en consecuencia al número de frutos (Spiegel, 1955), como porque en
este mismo momento tiene lugar el crecimiento de las brotaciones que son
importantes tanto para la masa foliar del año como para la producción del año
siguiente (Samish y Spiegel, 1961).
Tampoco durante la maduración del fruto (meses de septiembre a diciembre) un
árbol de regadío debe sufrir déficit hídrico. Este período, que comienza con el
cambio de color de la aceituna (verde intenso al amarillo), es una época muy crítica
en la que se produce una importante acumulación de aceite en la pulpa de la aceituna,
período más crítico aún si durante el verano ha habido una restricción en el
suministro de agua (Girona el al 2005).
En California, en un trabajo que contempló 4 años de estudio (1994-1997),
Goldhamer (1999) al evaluar diferentes tratamientos de RDC, encontró que la
reducción del agua hasta en un 25% con respecto al control (1 00% ETc) no afectó la
producción ni la calidad de fruta, cuando la reducción del agua de riego se produjo
en el verano (período de menor sensibilidad al déficit hídrico). Datos que ponen en
evidencia que en el olivar el período comprendido entre el endurecimiento del hueso
y el comienzo de la maduración de la aceituna es el menos sensible al déficit hídrico.
Así mismo en un trabajo realizado en Lérída (Alegre el al, 2001), la reducción de
hasta un 50% en la ETc, durante el período de crecimiento del fruto, comprendido
entre julio y septiembre, no afectó la producción de aceituna ni de aceite en un
período de 4 años de evaluación (1996-1999).
1.7 Programación del riego
El objetivo del riego consiste en evitar que el contenido de agua del suelo alcance un
nivel umbral por debajo del cual el cultivo sufra déficit hídrico, afectando con ello la
producción. Las técnicas de programación de riego permiten calcular cuando regar y
que dosis aplicar para lograr este objetivo y; alcanzan su máxima importancia cuando
el agua es escasa y su coste elevado (Soria el al 2001; Fabeiro el al 2005).
26
Existen diferentes criterios para programar el riego; los fines de programación
puramente técnicos; determinando el volumen y el período de riego a lo largo del
ciclo de un cultivo para lograr la producción máxima y los fines de programación
económicos; buscando el máximo beneficio en la aplicación del agua. Utilizar
adecuadamente estos criterios supone conocer bien la función de producción de un
cultivo, es decir la relación que liga el agua aplicada con la producción obtenida.
Hay pocas funciones de producción bien definidas y las que lo están han sido
contrastadas en lugares específicos y por tanto su empleo en otras condiciones
ambientales debe hacerse con suma precaución (Fabeiro et a/2005).
De acuerdo a la información requerida los métodos de riego pueden basarse en el
contenido del agua en el suelo, el estado hídrico de la planta o en el balance hídrico
suelo-planta-atmósfera.
1.7.1 Métodos basados en el estado hídrico del suelo
El suelo actúa como un depósito en el que se almacena agua aunque no toda la
existente está a disposición del cultivo. La máxima cantidad de agua que la planta
tiene a su disposición en el suelo es la diferencia entre la que existe a capacidad de
campo (potencial hídrico de -1/3 bar), y la cantidad de agua cuando el suelo está a
punto de marchitez permanente (-15 bares) (Allen et al, 1998).
La reducción de la ETc por debajo de su valor máximo, ocurre antes de alcanzar
PMP, por tanto el agua que fácilmente dispone el cultivo (AFU) sin que sufra estrés
es una fracción de la que realmente hay disponible en el suelo, dicha fracción se
conoce como nivel de agotamiento permisible NAP, que dependerá del cultivo que se
trate y de la demanda evaporativa de la atmósfera. El riego puede programarse con
el fin de mantener el contenido de agua en el suelo entre dos niveles de humedad, el
límite superior se fija para evitar el drenaje (CC) y el límite inferior para evitar que el
cultivo sufra estrés hídrico (NAP), estableciéndose en base a estos criterios el
calendario de riego (Fabeiro et al 2005).
27
Otra posibilidad es la de programar el riego en función del potencial mátrico del agua
en el suelo, mediante el uso de tensiómetros, que al ser instrumentos adecuados para
niveles altos de humedad, se adaptan muy bien para la programación de riegos en
sistemas de alta frecuencia. Los tensiómetros suelen instalar por parejas, uno en la
zona de raíces (para detectar una posible falta de agua) y otro por debajo de ellas
(para determinar un posible exceso de agua de riego que se filtre hacia capas más
profundas, lo significaría que se originan pérdidas por filtración profunda)
(Fernández el aI199?).
1.7.2 Métodos basados en el estado hídrico de la planta
El potencial hídrico foliar ha sido el parámetro más utilizado para la programación
del riego con base al estado hídrico de la planta (peretz el al 1984).
Fundamentalmente se han empleado, el potencial hídrico foliar a mediodía ('Jfrnd) y el
potencial hídrico foliar antes del amanecer ('Va). El 'Vrnd tiene el inconveniente de ser
relativamente variable al estar influido por las condiciones climáticas del momento
de su determinación, mientras que el 'Va es más estable, pero no indica el estado al
que llega la planta en el momento de máxima demanda y mayor actividad
fotosintética (Garnier y Berger 1985; Gollan el al 1986; Hsiao, 1973; Jones, 1990).
Numerosos autores han sugerido valores umbral para el inicio del riego en cítricos
(Maotani y Machida 1980; Ashizawa el al 1979; 1981; Green y Meyer, 1980;
Syvertsen el al 1981; Syvertsen 1982; Levy 1980), que oscilan entre -0,7 y -1,1 MPa
al amanecer y -1,2 Y -2,8 MPa a mediodía. No obstante el principal problema de
todas las medidas de 'V en planta para su uso como indicador de estrés es la dificultad
de su automatización, pues los diversos intentos realizados para desarrollar
instrumentos de medida en campo han resultado infructuosos (Hsiao 1990; Mc
Bumey 1990).
Dentro de otras técnicas basadas en el estado hídrico de las plantas, en los últimos
años, en olivo se ha estado evaluando la técnica de flujo de savia así como la de
mediciones micrométricas del tallo por medio de dendrómetros de alta precisión
(L VDT), con el objetivo de ser empleadas en la programación del riego. Técnicas
28
que presentan la ventaja de brindar la información en tiempo real y que se prestarían
para la automatización del riego (Moreno el al 2006).
1.7.3 Métodos basados en el balance hídrico suelo-planta-atmósfera
Los métodos tradicionales del balance hídrico para la programación del riego a nivel
de finca, tienen como base el cálculo - a partir de fórmulas empíricas - de la
evapotranspiración del cultivo (ETc), a la que para establecer la dosis de riego se le
resta la precipitación efectiva (PE), y en algunos casos, parte de la reserva del agua
en el suelo.
En riego por goteo -que es con mucho el más utilizado en olivo-, en donde el agua es
aplicada con alta frecuencia -diaria o semanalmente-, si se dispusiera de abundante
cantidad de agua y su precio fuera bajo, se podría ignorar el papel del suelo como
almacén hídrico; por lo que la dosis de riego quedaría establecida por la fórmula:
Riego Neto= ETc - PE
Esta metodología de cálculo presenta la ventaja de que la reserva de agua en el suelo,
funcionaría como un colchón que podría absorber la infraestimación que en la ETc
PE se produce en los años secos. Sin embargo, por otra parte presenta el
inconveniente que se desperdiciaría el agua al quedar lleno el perfil al final del
período de riego, por lo que el agua de lluvia iría a escorrentía o drenaje (Soria el al
2001).
Una segunda estrategia consistiría en regar "deficitariamente" durante los meses de
máxima demanda, de manera que este déficit sea compensado por el árbol mediante
la extracción del agua almacenada en el suelo durante la estación lluviosa (reserva).
Puesto que la capacidad de almacenamiento en determinado tipo de suelos
(profundos y con alta capacidad de retención) es elevada, podría programarse el riego
de modo que el consumo de la reserva se realice en los meses más deficitarios,
siempre que se evite que se vacíe el suelo debajo de un déficit permisible establecido.
En este caso la dosis de riego quedaría establecida por la fórmula (Orgaz el al 2005):
29
Riego Neto= ETc - PE-Reserva del suelo que queremos consumir en el período
Con este tipo de estrategia sin embargo, se corre el riesgo de que el cultivo sufra
déficit hídrico, y por tanto se reduzca su producción en los años secos o cuando se
produzcan averías en las instalaciones. La estrategia óptima dependerá de la
disponibilidad de agua para riego e, idealmente, debería ser ajustada a las
condiciones ambientales de cada año en particular (Soria el al 2001).
1.8 Automatización del riego
La automatización de procesos ha sido en este siglo, una tecnología de profunda
repercusión, cuya importancia proviene no solo de sustituir el trabajo humano de las
tareas monótonas y extenuante s, sino también y principalmente de permitir una
sensible mejoría de la calidad de los procesos, con una pequeña elevación en el costo
de los equipos (Castrucci 1969).
Si bien la atomatización se pueden emplear en diferentes sistemas de riego; varias
razones hacen a los riegos localizados de alta frecuencia (RLAF) muy indicados para
ser operados automáticamente: las redes de riego son fijas, a diferencia de muchos
sistemas de aspersión; los caudales son bajos y las unidades de riego (superficies
regadas simultáneamente) son relativamente grandes; muchos factores ambientales,
como el viento, no afectan al funcionamiento, al menos en algunas variantes de la
RLAF y finalmente el riego no interfiere con la mayoría de las labores agrícolas
(pizarro 1996).
Según Gomat y Silva (1990), la automatización de los sistemas de irrigación
presentan las siguientes ventajas:
a) Mejor administración de la propiedad o proyecto agrícola: control
centralizado, toma de decisión automática, monitoreo o supervisión de
las operaciones del sistema, obtención de la historia completa de las
aplicaciones de agua y fertilizantes;
30
b) Obtención de mayores productividades a un menor costo: control
preciso del tiempo de aplicación del riego, mediciones precisas de las
cantidades de agua y fertilizante.
c) Economía de obra: abertura y cierre automático de válvulas,
operación automática de bombas.
d) Economía de agua
e) Economía de energía
f) Economía de fertilizante: cantidades administradas de forma precisa.
Con los equipos existentes actualmente en el mercado se consiguen diversos niveles
de automatismo, hasta llegar con el uso de microprocesadores a una programación
automática del riego para períodos largos de tiempo, incluyendo la estimación
automática de las necesidades de riego. La elección del nivel de automatismo idóneo
para cada caso, deberá hacerse en base a criterios técnico-económicos y preferencias
del agricultor. También ha de estar de acuerdo con la formación del personal que lo
maneja y de las posibilidades de un buen servicio de reparación y repuestos (Rodrigo
1997).
El control del riego en forma automática puede realizarse por tiempos, por
volúmenes o por otros parámetros.
La automatización por tiempos se basa en determinar el tiempo que tiene que durar el
riego teniendo en cuenta la dosis necesaria, el marco de los emisores y el caudal que
suministra cada emisor. Cuando el tiempo de riego es el calculado previamente, se
corta el suministro de agua. Para efectuar este tipo de automatismo es necesario
contar con electroválvulas y programadores. El programador, que dispone de un
reloj para contabilizar el tiempo que está funcionando el sistema, envía una señal
eléctrica a la electroválvula cuando el tiempo de riego llega al que se le ha indicado
previamente y ésta se encarga de cerrar el paso del agua (Fernández et al 1999).
La programación por tiempos es sencilla, barata y fácil de combinar con el arranque
y parada de las bombas; permite además el riego por pulsos, aunque a costo de
encarecer el programador. Entre sus inconvenientes figura el que se necesita energía
eléctrica y, sobre todo, que cualquier causa que altere el caudal altera igualmente la
31
dosis de riego, como es el caso de la obstrucción en los emisores, averías en las
instalaciones, etc., lo que a veces no se diagnostica fácilmente (pizan·o 1996).
En la automatización por volúmenes el paso de agua se corta cuando ya ha pasado un
volumen previamente fijado. Se requieren válvulas de accionamiento automático
(hidráulicas, volumétricas y electroválvulas) y en algunos casos un programador de
riego (Serrano et al 2005).
En la automatización por volúmenes se pueden obtener varios niveles de
automatización; llegándose hasta una programación electrónica por volúmenes, para
lo que se requieren: contadores de agua dotados de algún sistema de transmición de
datos, un programador de riego y electroválvulas (Pizarro 1996).
A partir de la década de los 70 se han realizado experiencias que pretenden
automatizar las operaciones de riego en función de parámetros como temperatura,
viento, radiación, etc. U otros que tengan una relación estrecha con la absorción de
agua por las plantas. Los dos parámetros más frecuentemente utilizados han sido la
evaporación y el potencial hídrico del suelo. En el primer caso, unos sensores
colocados en un tanque evaporímetro suministran una infonnación que en
combinación con los pluviógrafos, penniten calcular la evaporación y precipitación
diaria; en función de estos datos el programador calcula la dosis de riego y acciona
las correspondientes electroválvulas para la aplicación del riego así calculado. La
automaización del riego en función del potencial del agua del suelo sed presenta en
principio como una técnica muy prometedora. No obstante un problema práctico de
esta técnica es la dificultad de elección de puntos representativos y la facilidad con
que entra aire en la cápsula porosa de los tensiómetros (pizarro 1996).
Los procesos de automatización se han visto favorecidos por el rápido avance de la
electrónica y la informática, lo que entre otras cosas ha pennitido miniaturizar y
abaratar los equipos; de esta fonna el computador personal (pe) equipo de uso
bastante difundido, puede ser utilizado como un controlador de irrigación, para
comandar válvulas selenoides, accionar motobombas, además de almacenar datos,
todo esto a través de puertos de comunicación externa. Una gran ventaja de su
utilización es la personalización de las actividades, o sea el usuario puede elaborar un
32
programa computacional que se base en sus necesidades específicas, pudiendo
utilizar un computador obsoleto para la realización de estas actividades (Melo Souza
2001).
Utilizando la automatización con ordenadores, se consigue hasta un grado total de
automatización de la instalación, desde limpieza de filtros, fertirrigación,
programación automática según la demanda medida en tiempo real del cultivo, ajuste
de parámetros químicos del agua, etc. (Fernández et a/199?). E inclusive un sistema
automático bien elaborado puede responder a situaciones adversas de forma
inteligente, evitando que el problema se agrave. En último caso, un sistema de
alarma puede ser accionado para llamar la atención de un productor ante posibles
problemas. Si el productor está ausente de la propiedad, es posible, por ejemplo, que
automáticamente se anuncie un mensaje predefinido, advirtiendo al productor del
problema (Fialho 1999).
33
2. Objetivos
El presente trabajo se desarrolló dentro de proyectos manejados por el Departamento
de Sostenibilidad del Sistema Suelo-Planta-Atmósfera del Instituto de Recursos
Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS); y tuvo como principales objetivos:
Objetivo 1
Evaluar sistemas de programación de riego basados en el flujo de savia y medidas
dendrométricas, contra el sistema Penman-F AO en forma tradicional y en versión
RDC (Riego Deficitario Controlado).
Objetivo 2
Evaluar el efecto de los tratamientos sobre el estado hídrico de las plantas y el
contenido de agua en el perfil del suelo.
34
3. Materiales y Métodos
3.1 Descripción de la parcela experimental
3.1.1 Localización geográfica
El trabajo experimental se llevó a cabo en la finca experimental "La Hampa",
perteneciente al Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (CSIC).
Esta finca se encuentra ubicada en la comarca denominada "Aljarafe Alto", dentro
del término municipal de Coria del Río, a unos 15 km de la ciudad de Sevilla, siendo
sus coordenadas geográficas 37° 17' N, 6° 3' O, Y su altitud 30 msnm.
3.1.2 Características Geológicas de la zona
La finca se encuentra situada en una zona ondulada, perteneciente al Mioceno del
Aljarafe, presentando el suelo de la parcela una pendiente comprendida entre 3 y 6
%. La profundidad del suelo varía entre 1 y 2 metros, viéndose limitada por el
material original, que está constituido por areniscas calizas, según la Soil Taxonomy
(USDA, 1975), el suelo se clasifica como Xerocrept. Su clasificación edafológica
completa puede verse en Moreno el al (1983).
3.1.3 Características de la plantación
La superficie de la plantación experimental es de 0,5 ha, con olivos de la variedad
"Manzanilla de Sevilla" de 38 años de edad en un marco de plantación de 7 x 5 m
con los árboles formados a un pie con dos ramas principales a una altura de entre 0,8
y 1,5 m de la superficie del suelo. Una palie de la plantación ha sido habitualmente
regada por goteo, mientras que la otra ha estado siempre en régimen de secano. De
acuerdo con Palomo el al 1996 el suelo es de textura franco arenosa, con densidades
aparentes de 1,3 g Y 1,5 g cm3 a profundidades de 0-10 y 10-20 cm respectivamente
y; contenidos volumétricos de agua de 0,33 cm3/cm3 a capacidad de campo y de 0,10
cm3/cm3 a -1,5 MPa.
35
3.2. Características climáticas y meteorológicas
3.2.1 Características climáticas generales
El clima que predomina el) la zona donde se encuentra la finca experimental es
templado, típicamente mediterraneo, con inviernos suaves y húmedos y veranos
calurosos y secos (Mudarra, 1988). Según la clasificación climática de Thornthwaite
(1948) el clima es Mesotérrnico-seco-subhúmedo. La media pluviométrica anual
para el período 1971-2001, obtenida en una estación meteorológica situada en Coria
del Río, es de 484 mm; registrándose la menor precipitación en los meses de julio y
agosto. La temperatura media anual de 17,5°, alcanzándose el máximo promedio en
Julio (34°C) y las mínimas en diciembre y enero (5°C). La evapotranspiración
media anual (ETo) para el mismo período es de 1442 mm y muestra un
comportamiento inverso al de la precipitación, alcanzando por lo tanto sus máximos
valores entre julio y agosto.
3.2.2 Medidas de las variables mete reo lógicas
En la finca "La Hampa" existe una estación meteorológica estándar del Instituto
Nacional de Meteorología (INM), así como una estación meteorológica automática.
Figura 1 Estación meteorológica de la finca "La Hampa".
36
Con estas estaciones se realiza el seguimiento continuo de los siguientes parámetros
climáticos:
Temperatura seca y húmeda del aire (Ta Y T", OC), temperatura de rocío (T d, OC),
temperatura del suelo a 25 cm de profundidad (Ts, OC), humedad relativa del aire
(Hr, %), número de horas de sol (n, h), radiación solar global (R,g, W m-2), radiación
fotosintéticamente activa (PAR, Ilmol m-2 S-I), radiación neta (Rn, W m-2
), velocidad
y dirección del viento (u, m s-1, d, grados), precipitación (P, mm) y evaporación en
evaporímetro de piché (E, mm) y en tanque evaporímetro clase A (Epan, mm). En la
estación automática se almacenan los datos cada media hora.
3.3 Tratamientos hídricos
3.3.1 Descripción de los tratamientos
Para el desarrollo de la investigación se dividió la parcela experimental en 5 zonas,
de aproximadamente 1000 m2 cada una, con un tratamiento hídrico diferente (Fig 2):
• SECANO: Este tratamiento no recibió agua de riego.
• FAO: El agua es aplicada diariamente siendo la dosis de riego= Kc x Kr x
ETo. Es el método más utilizado por los agricultores.
• RDC: Tratamiento de riego deficitario controlado. En este tipo de RDC se
aporta el total de ETc calculada en los momentos en que la planta es más
sensible al estrés hídrico, y el 50 % de la ETc en los períodos de menor
sensibilidad.
• CRP: Aplicaciones de riego con base a mediciones del flujo de savia.
• L VDT: Aplicación del riego mediante con base a medidas dendrométricas.
Además se emplearon tres árboles sobreirrigados (SR) para ser utilizados en el
cálculo de riego de los tratamientos CRP y L VT, como se explica más adelante.
37
Secano CRP FAO RDC
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Figura 2. Esquema de la parcela experimental. Aparecen señaladas las plantas que tienen tubos de acceso para la sonda de neutrones.
Figura 3. Sensores LVTD para las mediciones micrométricas del tronco.
38
Figura 4. Sondas para la medición del flujo de savia.
3.3.2 Descripción del sistema de riego.
El agua de riego se bombeó desde un pozo situado en la finca, hasta ocho depósitos
junto al cabezal de riego. De ellos parte una tubería que llega hasta el interior de una
caseta junto al cabezal de riego, donde se encuentra un tanque para el fertilizante con
bomba agitadora y bomba inyectora, una bomba de riego, un filtro de anillas, una
tubería primaría para cada tratamiento, dotada de un contador y una electroválvula.
Todo el sistema se acciona mediante un programador de riego (Progress S. A., modo
Agronic 2000), que permite el uso de cuatro programas de fertirriego distintos.
En los tratamientos irrigados, el sistema de riego consistió en una tubería
portagoteros por fila de árboles, con cinco goteros autocompensantes de 3 L h-l por
árbol, separados entre sí 1 m, estando el central situado a la altura del tronco.
39
3.3.3 Cálculo de las dosis de riego
Para el cálculo de las necesidades de agua a aportar con el riego se utilizó la
ecuación:
ETc= Kc*Kr*ETo,
Donde: ETC (mm) es la evapotranspiración del cultivo o necesidad neta de agua ETo
(mm) es la evapotranspiración potencial, cuyo cálculo se hizo utilizando el método
de FAO-Penman, que según Mantovani et al (1991) es el más adecuado para la zona.
Para ello se utilizaron los datos registrados en la estación metereológica y el
programa REF-ET (Allen 1989). El valor Kr se calculó según Fereres y et al (1981),
teniendo en cuenta que en la plantación experimental, con árboles a 7 m x 5 m y con
un diámetro de copa medio de 3,9 m y una altura de 4,3 m el porcentaje de suelo
sombreado por la copa fue del 34,2 %. Con estas características, el valor resultante
fue Kr= 0,68. El valor Kc que se aplicó es determinado por Femández et al (2001)
en la parcela experimental y para el caso de calcular ETo con la fórmula de Penman
Monteith-F AO, que Gavilán y Berengena (2000) demostraron que es la más
adecuada para la zona (0,86 en marzo; 0,76 en abril; 0,73 en mayo y 0,66 en junio;).
Las dosis de riego se calcularon con periodicidad semanal, usando la ETo calculada
con los datos metereológicos de la semana anterior.
El tratamiento F AO se regó con el 100 % de ETc a partir del 4 de mayo. Mientras
que el tratamiento RDC recibió el 50 % del FAO; con la excepción de los períodos
que se consideraron de alta sensibilidad al estrés hídrico, en los cuales se aplicó el
100 % del riego FAO.
3.3.4 Manejo del riego en el tratamiento CRP
3.3.4.1 Componentes del sistema
Cada unidad de medida en campo contaba con un conjunto de sondas por árbol (dos
sensores de temperatura o termopares y una aguja calefactora), instalados en dos
40
árboles próximos, aunque no vecinos, para evitar la influencia de uno sobre otro.
Uno de los árboles (árbol 1) se regaba con una dosis superior a la óptima (160 % de
F AO), para asegurarse que tuviese a su disposición todo el agua que potencialmente
pudiese consumir. Esta mayor dotación de riego (DR1) se conseguía aumentando el
caudal de cada emisor instalado en ese árbol, por lo que no representó una
complicación adicional. La dosis de riego del otro árbol, o árbol 2, DR2, fue siempre
inferior a DR1, y era ajustada automáticamente por el contralador cada día. Ambos
árboles eran representativos de los existentes en la plantación.
3.3.4.2 Instrumentación de las unidades de medida
Además de los instmmentos antes descritos cada pareja de árboles estaba dotada de
un sistema completo que comprende: un sistema de alimentación, con un panel
solar, un regulador de voltaje y una batería de 12 V Y 38 AIh; un sistema de
almacenamiento de la información procedente de los pulsos de calor registrados por
los termistores de las sondas, colocadas en los árboles; una unidad emisora de la
información conectada vía radio a una unidad receptora ubicada en la caseta de riego;
y por último una unidad de procesamiento de la información, encargada de
programar el riego, ordenando la apertura o cierre de las electroválvulas según la
información recibida.
3.3.4.3 Programación del riego en el tratamiento CRP
La relación del flujo de savia entre los árboles sobreirrigados (1) y los manejados con
el CRP (2) se tomó como base para el cálculo de la dosis de riego de estos últimos;
evitándose de esta forma el tener que estimar la transpiración en términos absolutos.
A continuación se presenta un resumen del principio de la metodología utilizada, tal
y como la describe Galeano (2002):
La unidad de medida registra cada media hora los flujos de transpiración (Ep ) de los
árboles 1 y 2. A las 00,01 horas del día siguiente, el controlador de riego usa estos
41
datos para calcular los valores totales de Epi y Ep2 del día anterior. También calcula
el valor del cociente Ep2lEpl. A pesar de que en todo momento la dosis de riego
(DRD) será menor que la dosis de riego (DRl), Ep2 se mantendrá proporcional a Epi
siempre que DR2 sea suficiente para satisfacer el consumo del árbol 2 (la
transpiración de cada árbol, no tiene que ser necesariamente igual, debido a que un
árbol puede tener mayor área foliar que otro pero la transpiración de ambos debe ser
proporcional. En este caso, el dibujo de la evolución diaria de Ep2IEpl será una línea
aproximadamente horizontal, de pendiente próxima a cero. Mientras que esto ocurra
podría suceder que DR2 fuese aún demasiado alta para los requerimientos reales del
árbol. Es por ello que el programador debe programarse para reducir DR2 siempre
que el valor del cociente Ep2IEpl sea similar al del día anterior. A las 00,01 horas de
cada día el sistema vuelve a calcular Ep2IEp 1 y a comparar su valor con el del día
anterior. Cuando la pendiente de la línea Ep2IEpl sea ligeramente distinta de cero,
sabremos que DR2 cubre las necesidades potenciales del cultivo, sin resultar
excesiva.
Esta pendiente en sí lo que refleja es la proporcionalidad que existe entre las tasas de
transpiración de los árboles I y 2.
Cuando la pendiente de la línea Ep2IEp 1 sea significativamente diferente de cero,
sabremos que DR2 es demasiado baja para satisfacer el consumo de agua del árbol 2,
por lo que debe aumentarse. En este caso el controlador amnentará automáticamente
la dosis de riego a DR2 + M)R2 la dosis de riego del árbol 2 aplicada el día anterior,
y ¡l,DR2 un cierto porcentaje de aumento. Para empezar, podemos hacer que DR2 se
incremente un 10 % el primer día que la pendiente de la línea Ep2IEp 1 sea
significativamente diferente de cero. Es decir, DR2DDA= 1,1 DR2DDA-h siendo
DDA= día del año. Si el siguiente día el valor de la pendiente sigue siendo
significamente diferente de cero, DR2DDA= 1,2 DR2DD-1• Este 20 % de incremento
persistirá hasta que los valores de Ep2IEp 1 vuelvan a ser aproximadamente iguales
dos días consecutivos. Cuando esto ocurra, el controlador reducirá DR2 un 10%
automáticamente (DR2DDA= 0,9 DR2DDA-l). Si persiste una pendiente de Ep2IEpl de
un valor aproximado a cero, el siguiente día DR2 se reducirá un 20 % (DR2DDA= 0,8
DR2DDA-Ü·
42
Es conveniente destacar que la línea dibujada con la evolución de los valores diarios
de Ep2IEp 1 no tiene por qué ser necesariamente horizontal. Lo será siempre y cuando
las características de la masa foliar, del sistema conductor y del sistema radicular de
los árboles 1 y 2 evolucionen de la misma manera, pero es muy posible que eso no
ocurra. En cualquier caso, tanto si ocurre como si no, el funcionamiento del sistema
es el mismo.
El controlador de riego está dotado de un sistema experto. La misión de este sistema
experto es evitar que el riego se desajuste excesivamente en el caso de que el
controlador falle. El controlador debe cotejar cada día la DR2 que ha calculado con
la dosis de riego aconsejada por el sistema experto. Si la DR2 calculada supera los
límites establecidos por el sistema experto, éste tomará el control del riego y
aparecerá un mensaje de aviso para que el usuario sepa que algo anómalo está
ocurriendo. El sistema experto constará de una base de datos con las necesidades de
riego calculadas para la plantación concreta que se quiera regar. Los cálculos de
estas necesidades se harán con un método tradicional, como el sugerido por F AO.
Finalmente, el fundamento aquí descrito puede plantear un problema: en el árbol 1, al
ser regado siempre con más agua de la que consume, pueden aparecer problemas de
asfixia radicular y otros, de forma que deje de ser representativo de los árboles de la
plantación. Hay que estudiar hasta que punto esto puede ser un problema. No lo
será en suelos que drenen bien, pero puede serlo en suelos pesados. Parece
aconsejable instrumentar nuevos árboles cada estación de riego.
3.3.5 Manejo del riego en el tratamiento L VDT
Las diferencias en las variaciones micrométricas del tallo de las plantas de este
tratamiento con respecto al de las sobrerregadas (SR), se tomó como base para
programar el riego en una forma similar al empleado en el tratamiento CRP.
43
3.4 Estrategia de abonado
En los tratamientos irrigados el abono se aplicó diariamente y diluido en el agua de
riego, el aporte medio diario fue 4,5 g de N por árbol y día.
El abono líquido empleado fue "TovGat", de la empresa GAT Fertilíquidos, que
posee las siguientes características:
pH: 1
Densidad aparente: 1,2 g cm3
Fónnula: 9,9-25-7,2
La dosis anual de este abono por tratamiento y árbol ha sido de 600 g de N.
3.5 Determinación del contenido de agua del suelo
Dentro de cada uno de los tratamientos y con el propósito de detenninar el contenido
de agua de la parcela, se colocaron en árboles representativos de cada tratamiento
tubos de acceso para la sonda de neutrones, situados en línea junto a la tuberia de
portagoteros (Fig zz). Se instalaron los tubos de acceso para la sonda de neutrones a
1,5 m del tronco. La profundidad de los tubos varió entre 1,2 Y 2,0 m, según la
profundidad de la capa caliza en ese punto.
Figura 5. Colocación de los tubos de acceso y medición con la sonda de neutrones.
44
Para la medida del contenido de agua del suelo se utilizó el método de moderación de
neutrones, mediante el empleo de una sonda de neutrones modelo Troxler 333
(Research Triangle Park, North Carolina, USA). Se midió a intervalos de 10 cm
desde el fondo de los tubos hasta 20 cm antes de llegar a la superficie. Esto es
debido a que la sonda pierde efectividad en la medida, a partir de esta profundidad
hasta la superficie, por lo que fue necesario calcular el contenido de humedad de este
intervalo (0-20 cm) mediante gravimetría en muestras de suelo tomadas en la
cercanía de cada tubo, transformándose las medidas gravimétricas en volumétricas
tras multiplicar por la densidad aparente.
3.6 Respuesta del cultivo al régimen hídrico
3.6.1 Determinación del potencial hídrico del tallo
Para la determinación del potencial hídrico (1/;, MPa) se usó una cámara o bomba de
presión (Soilmoisture Equipment Corp., Santa Bárbara. CA, USA) siguiendo el
procedimiento descrito por Scholander el al (1965) y teniendo en cuenta las
recomendaciones de Tumer (1981).
Se midió en hojas basales de ramos que crecían en el tronco o ramas principales, en
dos hojas por árbol y tres árboles por tratamiento. Las hojas se envolvieron con
papel de aluminio y luego encon plástico negro para evitar la transpiración (Fig 6),
unas dos horas antes de la medida, tiempo suficiente para que su potencial se
igualase con el tronco (Melcher el al 1998).
Figura 6. Envoltura de las hojas y medición del potencial hídrico del tallo con la cámara de presión.
45
4. Resultados y Discusión
4.1 Condiciones climáticas durante el período experimental
En la figura 7 se presenta la evolución de los principales parámetros meteorológicos
registrados entre el 21 de marzo y el 27 de junio de 2006 (días 79 a 177); pudiéndose
observar que como es tradicional para esta época del año las variables de temperatura
y radiación solar tendieron a aumentar en forma considerable mientras que la
humedad relativa por el contrario tendió a disminuir.
En lo que respecta a la precipitación, debe indicarse que en los primeros 77 días del
año (que no aparecen en la figura) se registraron un total de 216,4 mm, siendo con
mucho el inicio de año más lluvioso del último lustro, así por ejemplo en el año
anterior durante el mismo período se contabilizaron tan solo 72 mm. En los
siguientes 98 días (días 79 a 177) las lluvias tendieron a disminuir
considerablemente, registrándose un total de 72 mm, comportamiento normal para
este período.
4.2 Aportes hídricos de agua en el suelo
En la figura 8 se puede observar la evolución diaria del riego (l/árbol) aportado a los
diferentes tratamientos hídricos, así como el total consumido en los 47 días
transcurridos entre su inicio el 4 de mayo y el último dato del presente reporte el 27
de junio.
El aporte total de agua de riego en el tratamiento FAO fue de 4643 l/árbol, para un
promedio diario de alrededor de 100 l/árbol/día que varió entre un mínimo de 8 1 y
un máximo de 121 l/árbol.
46
El tratamiento sobrerregado (SR) cuyas plantas se utilizaron como indicadores
fisiológicos de comparación para el manejo del riego en los tratamientos CRP y
LVTD,
40
35 J-Temp. mínima -Temp. máxima ~ A
30 ,.J1tfr-f1!tr\ S J II)V ~ t.. 25
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o 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 20
Figura 7. Evolución de las variables climáticas durante el período expeimetal.
47
recibieron un total de 7665 l/árbol, superando en un 65 % el riego recibido por las
plantas FAO.
El tratamiento RDC recibió un 27 % menos de agua que el FAO, producto de la
disminución en un 50 % del riego FAO durante dos períodos en el transcurso del
ensayo, los cuales se pueden identificar claramente en la figura.
Los tratamientos en donde el riego fue gobernado por un controlador automático a
partir de la evolución de indicadores fisiológicos, presentaron un consumo de agua
de riego notablemente inferior a los del tratamiento FAO. De esta forma el
tratamiento RDC, durante el período de estudio consumió únicamente 1922 l/árbol,
para un promedio de 40,9 l/árbol/día. En este tratamiento se fue disminuyendo
progresivamente el suministro de agua de riego, de forma que en los últimos 10 días
el promedio fue de tan solo 4,2 l/árbol. Este comportamiento indicaria que bajo las
condiciones del presente estudio, los olivos podrían mantener un volumen de
transpiración similar a la de las plantas manejadas con el método tradicional (F AO),
aún recibiendo una cantidad de agua muy inferior.
Las plantas cuyo riego se manejó en función de mediciones dendrométicas (LVTD),
recibieron un total de 2444 l/árbol, distribuidos en una forma muy similar a los del
tratamiento CRP.
225
200
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~ 125
] 100
75
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Ola del ano
SR- 7765 l/árbol
FAO= 4643l1árbol
RDe- 3373 l/árbol
LVDT= 2444 l/árbol
CRP- 1922 l/árbol
Figura 8. Evolución diaria del riego en los diferentes tratamientos. En los cuadros a la derecha se señala el consumo total en el período de estudio.
48
4.3 Medida del contenido de humedad del suelo
En la figura 9D se presenta el contenido de agua en el suelo en el tratamiento secano
en mediciones realizadas el 8 de mayo y el 8 de junio de 2006. Puede observarse que
en el intervalo de un mes el contenido de humedad del suelo disminuyó
principalmente en los primeros 80 centímetros, acercándose en los primeros 10 cm
(0,09 cm3 cm3) al punto de marchitez permanente que de acuerdo con Palomo et al
(2002) es de 0,07 cm3 cm3 para los suelos en estudio. Por otra parte, a partir de los
110 cm no se detectaron cambios impOliantes en el contenido de agua en el suelo, lo
que indicaría que a estas profundidades las plantas no utilizaron el agua disponible.
La evolución del contenido de agua en el perfil del suelo en los tratamientos CRP y
F AO, se presenta en las figuras 9A, B Y C para las fechas del 8 de mayo, 8 de junio y
28 de junio respectivamente.
Debe indicarse que en la medición del 8 de mayo, los tratamientos hídricos tenían tan
solo 5 días de haberse iniciado y no cabría esperar que se manifestaran grandes
diferencias entre ellos ya que todos habían recibido dosis similares de riego (Fig 8)
equivalentes aproximadamente a 100 l/árbol/día. Los dos tratamientos hídricos que
se muestran en la figura 1 A presentaron en los primeros 80 cm del suelo contenidos
de humedad superiores al tratamiento secano, ubicándose en valores cercanos a la
capacidad de campo, que de acuerdo con Palomo et al (2002) sería de 0,20 cm3 cm3.
A partir de los 120 cm el tratamiento F AO presenta claramente contenidos de
humedad superiores a los del CRP, y dado que esta diferencia no puede atribuirse a
la aplicación de los tratamientos, podrían deberse a diferencias en las características
físicas del suelo o a un manejo diferencial de las parcelas antes del inicio del ensayo.
En la siguiente evaluación (Fig 9B) los contenidos de humedad de los tratamientos
hídricos aumentó considerablemente en los primeros 20 centímetros, mientras que a
mayor profundidad mantuvo sus niveles de humedad y en el CRP tendió a disminuir ..
Este comportamiento parece indicar una adecuada reposición del agua perdida por
evapotranspiración en el tratamiento FAO que se confirma con la ultima evaluación
realizada el 28 de junio (Figs. 9C y E).
49
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-Figura 9. Evolución del contenido de agua en el suelo.
Es hasta en la tercera medición efectuada el 28 de junio (Figs 9C y F), en donde se
observa el efecto de la disminución progresiva de la dosis de riego en el tratamiento
CRP. De esta forma mientras que en el tratamiento FAO los contenidos de humedad
50
en los primeros 110 cm del perfil fueron muy similares a los obtenidos en las
anteriores mediciones, los del CRP fueron inferiores.
Dado que todavía quedan al menos dos meses para que el período seco concluya,
cabe esperar que las diferencias en el contenido hídrico del suelo se incrementen
entre los tratamientos.
4.4 Medida del potencial hídrico del tallo.
Para los diferentes tratamientos irrigados, la evolución del potencial hídrico del tallo
entre el 31 de marzo y el 27 de junio se presenta en la figura 10; en donde no se
observan diferencias sistemáticas entre los tratamientos. Por otra parte los
potenciales hídricos alcanzados se pueden considerar bajos y por lo tanto en ningún
caso las plantas estarían bajo un estrés hídrico de consideración.
__ CRP __ SR __ FAO __ RDe __ LVDT
89 107 109 128 131 136 139 142 145 149 153 157 160 171 174 178 O.OO +I~~~~~~~~~--~~~--~~~~~~--~~~~~~~~~~~~~~
... 20 11--------------------------------
¡.~ ~¿f ¡ .... O ::~ ___ ~ ~ ~ • ~ -0,80 1-----
~ • -1,00 +1-------------------------------=--
-1,20
D.
Figura 10. Evolución diaria del potencial hídrico del tallo en los diferentes tratamientos.
Estos resultados están en consonancia con las del agua en el suelo, ya que aunque
con diferencias, los contenidos en todos los tratamientos hídrícos son adecuados para
un normal desarrollo de los olivos.
51
Si bien en lo que respecta al potencial hídrico del tallo, hasta finales de junio no se
han observado diferencias importantes entre los tratamientos hídricos; para emitir
criterios concluyentes debe esperarse a las evaluaciones de julio y agosto cuando el
período seco este más avanzado.
52
5 Conclusiones
1) Los tratamientos programados para regar con base al flujo de savia (CRP) y
medidas dendrométricas demandaron un consumo de agua muy inferior al del
método tradicional (Penman-F AO). Lo que indicaría que bajo las condiciones del
presente estudio, los olivos pudieron mantener volúmenes de transpiración similares
a los de las plantas sobreregadas (SR).
2) En el transcurso del ensayo el contenido de agua en el suelo en el tratamiento
FAO, aumentó en los primeros 20 cm y se mantuvo muy similar en el resto del perfil,
lo que indica una adecuada reposición del agua perdida por evapotranspiración. En
el CRP disminuyó en todo el perfil, principalmente en los primeros 90 cm.
3) Si bien no se observaron diferencias importantes en el potencial hídrico del tallo
en el período comprendido en el presente reporte; para emitir criterios concluyentes
deberá esperarse a nuevas evaluaciones durante julio y agosto, cuado el período seco
esté más avanzado.
53
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