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Uso apropiado de los recursos hídricos para el riego
SIXTH FRAMEWORK PROGRAMMEINCO-2004-A.2.3
Managing arid and semi-arid ecosystems
Estado del arte: Aspectos técnicos
Ignacio Lorite Torres (IFAPA, Junta de Andalucía, España)
El regadío es esencial para lograr la sostenibilidad de la agricultura en el tiempo, especialmente en climas áridos y semiáridos
Sin embargo el riego también puede presentar efectos negativos: salinización, ascenso de la capa freática o erosión
La competencia por el recurso creciente por otros sectores obliga a una mejora de la gestión de los recursos hídricos
Es preciso identificar las técnicas que permitan mejorar la eficiencia de los sistemas de riego
Introducción
IntroducciónDiseño de
sistemas de riegoEl diseño del sistema de riego considera multitud de variables y restricciones
Maximizar beneficios y minimizar costes
Sistemas de riego bien diseñados y correctamente usados tendrán la mayor eficiencia
Máximas producciones y calidadesHolzapfel et al (2000)
Importancia del diseño de los sistemas a nivel de parcela: Sostenibilidad de la agricultura
Hsiao et al (2007)
La eficiencia en la aplicación de cada método de riego dependerá de:
Comparación de métodos de riego
La elección del método de riego dependerá de:
Disponibilidad de aguaClimaSueloCultivoCircunstancias económicas y sociales Limitaciones del sistema de distribución
Playán y Mateos (2006)
DiseñoManejo Operación
Holzapfel et al. (2008)
Diseño de sistemas de riego
AspersiónGoteo
subterráneo Surcos
Difícil control del riego. Riego excesivo
Alta evaporación
Goteo Surcos
Al Jamal et al. (2001)
Ibragimov et al. (1999)Maisiri et al (2005)
Comparación de métodos de riegoDiseño de
sistemas de riegoEficiencia en el uso del agua de riego en New Mexico con cebolla:
Ahorro de agua:
18 – 42 %65 %
Goteo superficie
Goteo subterráneo
Difícil mantenimiento. Alto coste
Yazar et al (2002)LEPA Goteo
Goteo Aspersión Tognetti et al (2003)
Hanson y May (2004)
Comparación de métodos de riegoDiseño de
sistemas de riegoIncremento de cosecha vs. Agua aplicada
Riego de algodón en Turquía:
Componente esencial para mejorar la aplicación del riego, la eficiencia y el beneficio
Para lograr un diseño adecuado se precisa un alto conocimiento del riego: Hidráulica, infiltración y uniformidad
Pereira (1999)Decisión compleja
La forma de distribución del riego afecta de manera decisiva al diseño de los sistemas: Ventajas del riego a la demanda
Ramalan y Hill (2000)
Sistemas de información geográfica y teledetección: Distribución óptima de los recursos hídricos
Diseño de los sistemas de riegoDiseño de
sistemas de riego
Hazrat Ali et al (2003)
Nuevas tecnologías
Calendarios de riego en tiempo real
Ahorro del agua en un 20%
Quiñones et al (1999)
Diseño de sistemas de riegoDiseño de los sistemas de riego
Un mal diseño y manejo afecta de forma muy negativa al medio ambiente (uso intensivo de agua, fertilizantes y otros productos químicos)
Wichelns y Oster (2006)
Diseño de los sistemas de riegoDiseño de
sistemas de riego
Modelos de simulaciónEstructuras de control y derivación
Riego por superficie
Longitud de surcos
Caudal en cabeceraEficiencia de aplicación
Eldeiry (2004)
Holzapfel y Arumi (2006)
Avances en la gestión y diseño:
Para el riego por goteo:
Selección y distribución de los emisoresRodríguez-Sinobas (2007)
Diseño de los sistemas de riegoDiseño de
sistemas de riego
Avances en el diseño y gestión:Automatización
Holzapfel y Arumi (2006)FertirrigaciónPrecisión en la aplicación
Determinación del óptimo espaciamiento lateralBozkurt et al (2006)
Determinación del caudal por emisorKarlberg et al (2007)
Sistemas de riego presurizado
Conclusiones
En general, todos los métodos de riego pueden llegar a tener valores similares de eficiencia cuando están bien diseñados y manejados
Las diferencias se deben a diferencias en el diseño, manejo y mantenimiento de los sistemas de riego
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Irrigation efficiency
Cum
ulat
ive
freq
uenc
y CottonMaizeSugar beetGarlic
Eficiencia del riego
Frec
uenc
ia a
cum
ulad
a AlgodónMaízRemolachaAjo
Santos et al (2008)
Diseño de sistemas de riego
ConclusionesDiseño de
sistemas de riegoEl empleo de un diseño apropiado en los métodos de riego es esencial para reducir el lavado de fertilizantes o pesticidas por medio de la disminución de la percolación profunda
Asare et al (2001)
La realización de diseños eficientes de riego es un aspecto crucial para la competencia con otros sectores por los recursos hídricos disponibles
Gestión del agua de riegoCuándo regar
Cuánto regar
Gestión del riegoIntroducción
El principal objetivo de la gestión del riego debe ser manejar el sistema para obtener el máximo beneficio sin comprometer el medio ambiente
Calendarios de riego
Nuevas tecnologías y metodologías contribuyen a mejorar la gestión de los recursos hídricos
Mejora de la eficiencia de los sistemas de riego
Causas de una deficiente gestión del riego
Falta de información sobre avances en tecnologías y gestiónBajo / Nulo coste del aguaErrores en el diseño de los sistemas de riegoDeficiente mantenimiento de los sistemas de riegoEscaso control del volumen de agua aplicado por los agricultoresDesconocimiento de las necesidades reales de agua de los cultivosDeficiente programación de riegos (suelo, etc.)Desconocimiento de información agroclimática
Gestión del riego
Consecuencias de una deficiente gestión del riego
Impacto negativo sobre la calidad del agua y el suelo
Elevación de la capa freática: Salinizacióny reducción de rendimientos
Desertificación por acumulación de sales
Contaminación de las aguas subterráneas por nitratos y pesticidas
Encharcamiento
Reducción de cosechas por estrés hídrico
Gestión del riego
Alternativas para mejorar la gestión del riego
Implantación de servicios públicos de transferencia para agricultores
Utilización de cultivos tolerantes a sales
Empleo de técnicas de manejo de suelo para evitar la evaporación
Establecer un asesoramiento a nivel de parcela y zona regable
Instalación de sistemas de drenaje subsuperficial
Utilización de calendarios de riego adaptados al tipo de cultivo, suelo y condiciones climáticas
Gestión del riego
Sistemas de Información Geográfica
Se emplean para integrar y visualizar de forma espacialmente distribuida información de diferentes fuentes como teledetección o trabajo de campo. Calera et al (1999)
La visualización de la información facilita la participación activa de los usuarios en el proceso de toma de decisiones
Gestión del riego
Modelos + SIG para la programación de riegos Forbes et al (1999)
George et al (2004)
Volúmenes de riego aplicado
Lorite et al (2004)
Ray y Dadhwal (1999)
ARIS
Lorite et al (2004)
Análisis de distribución espacial de la gestión del riego a nivel de zona regable
Sistemas de Información GeográficaGestión
del riego
Herramienta de gran utilidad en Servicios de Asesoramiento al regante y CCRR
Teledetección o modelos
Identificación de parcelas donde es necesario regar / deficiencias en la gestión
ET (mm)0
100
200
300
400433
Imperial Valley
ET during January – March, 2003
Teledetección satelital
Los modelos de balance de energía (METRIC / SEBAL) permiten la determinación de la evapotranspiración real de los cultivos
Tasumi y Allen (2006)
Allen et al (2007)
Bastiaanssen et al (1998)
Gestión del riego
Determinación de índices de gestión del riego (ARIS, productividad del agua, etc.)
Estimación del volumen de agua aplicado en parcela
Determinación de uniformidad de riego en parcela
Estimación de cosecha
Identificación de situaciones de estrés a nivel de parcela / zona regable / cuenca
Gestión del riegoTeledetección satelital
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Real irrigation consumption (m3/ha)
Irrig
atio
n co
nsum
ptio
n es
timat
ed b
y M
ETR
IC (m
3 /ha)
CottonMaizeSugar beetGarlic
Cotton
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
FAO 56
AlgodónCoeficiente de cultivo
La integración de técnicas de teledetección con modelos de simulación permiten mejorar la gestión de los recursos hídricos
Santos et al (2008)
Er-Raki et al (2007)
Gestión del riegoTeledetección satelital
Calendarios de riego diarios y totalmente ajustados a las condiciones específicas de
cada parcela
LORMOD+
Teledetección con sensores aerotransportadosGestión
del riego
20 60
Buen estado Mal estado
Zarco et al (2008)
Modelos de simulación y DSSGestión
del riego
Cálculo de indicadores de gestión del riego
Optimización en el reparto de recursos
Evaluación de escenarios
Gestión y manejo de zonas regables
Estimación del desarrollo del cultivo y estimación de cosecha
Gestión del uso conjunto de aguas subterráneas y superficiales
Programación de riegosvan Aelst et al (1988)
Sinclair y Seligman (1996)
Prajamwong et al (1997)
Playán et al (2000)
Ortega et al. (2004)
Sarwar y Eggers (2006)
Lorite et al (2004a,b)
Otras técnicas para la determinación de necesidades de riego
Gestión del riego
Micrometeorología
Gavilán et al., 2006
Mediciones en planta y suelo
Lisimetría
Micrometeorología
Mediciones en planta y suelo
Lisimetría
Productividad del agua
Cosecha o valor Productividad del agua =
Agua Usada
Bajo escasez de agua, el objetivo cambia de buscar más producción a incrementar la productividad
Para incrementar la productividad del agua se debe incidir en lareducción del riego potenciando el déficit de agua en los cultivos
Maximizar la productividad del agua (PA) de riego
Gestión del riego
Zoelbl (2006)
El riego deficitario
Aplicación de agua por debajo de los requerimientos netos de riego (ET-LL), potenciando procesos fisiológicos de los cultivos para obtener una mayor eficiencia en el uso del agua
2
4
6
8
10
12
Frui
t Yie
l d (t
ha-1
)
400 500 600 700 800 900ETc (mm)
11
2
2
3
3
3
4
4
4 5
5
5
11
22
3
3
3
4
4
45
5
5
Eficiencia en el uso del agua
Cos
echa
(t h
a-1)
Moriana et al (2003)
Gestión del riego
El riego deficitario se ha demostrado como una herramienta útil para mejorar el manejo del riego a nivel de parcela en cultivos herbáceos y leñosos
El riego deficitario
Girona et al (2005)Romero et al (2004)Goldhamer et al (2006)Tognetti et al (2006)Payero et al (2006)
Gestión del riego
En olivar el recorte del riego durante todo el verano mejoró las relaciones agua - planta
Tognetti et al (2006)
Floración y llenado de fruto son los periodos críticos para el olivar
El riego deficitarioGestión
del riegoRiego aplicado Tratamiento Peso fruto Carga Cosecha
(mm) (gr/fruto) (nº/árbol) (kg/ha)
580 Apre 1,08a 9550bc 1754b580 Bpos 1,16b 7590a 1480a580 Csos 1,16b 9300bc 1827bc20 A 1 09 9910 1849b976 Control 1,3e 9400bc 2099d
Los resultados son menos significativos cuando el riego deficitario se alarga más de 3 - 4 años
Girona et al (2005)
En almendro se encontraron ahorros del 55% en el riego aplicado que únicamente redujeron la cosecha en un 13 %
Goldhamer et al (2006)
El riego deficitarioGestión
del riegoEn cítricos se han determinado ahorros de agua entre el 12 y el 18 % al aplicar técnicas de riego deficitario Velez et al (1997)
En maíz la producción es lineal con el riego: No es una buena estrategia para incrementar la productividad del agua
Payero et al (2006)
Tanto en remolacha como algodón recortes de riego al final del ciclo proporcionaron los mejores resultados
Fabeiro et al (2003)
ConclusionesGestión
del riegoEl riego en Latinoamérica tiene un gran potencial para incrementar el suministro de alimentos, mejorar el nivel de vida de la población y promover la exportación de bienes
La expansión del riego tiene que considerar las restricciones ambientales para no contribuir a la degradación de aguas y suelos
En la actualidad se disponen de múltiples herramientas para conseguir sistemas de riego sostenibles en el tiempo
ConclusionesGestión
del riego
El empleo de herramientas que mejoren la gestión y diseño de los sistemas de riego contribuirán a la sostenibilidad de la agricultura de regadío en Latinoamérica
En paralelo al desarrollo de nuevas tecnologías la transferencia de éstas a agricultores y técnicos tiene que ser una labor fundamental
De la comparación entre el estado actual de la tecnología y la situación real del riego en Latinoamerica se podrán determinar las líneas de actuación en el futuro