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Pérdidas de agua en el sistema suelo-planta-atmósfera

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PODER EVAPORATIVO DE LA ATMÓSFERA: A pesar de todas sus leyes de conservación la naturaleza puede, en algunas ocasiones, ser considerablemente ineficiente, o al menos así parece al considerar la forma en que las plantas extraen agua del suelo en cantidades que superan con mucho sus necesidades metabólicas. En climas áridos las plantas consumen cientos de toneladas de agua por cada tonelada de crecimiento vegetativo. Esto quiere decir que las plantas inevitablemente transmiten hacia la atmósfera la mayor parte (más del 90%) del agua que extraen del suelo. El consumo de agua por parte de las plantas (transpiración), no es necesariamente el resultado de la actividad vital de éstas. En realidad las plantas pueden vivir en una atmósfera saturada, con requerimiento de muy poca transpiración.

Pérdidas de agua en el sistema suelo-planta-atmósfera

PODER EVAPORATIVO DE LA ATMÓSFERA

El poder de extracción de las raíces disminuye cuando baja la humedad en el suelo, hasta que se alcanza la humedad correspondiente al coeficiente de marchitarse, en que las raíces ya no son capaces de extraer el agua que queda en el suelo. Cuando las condiciones de sequía son extremas, las plantas cierran sus estomas y, finalmente, se desprenden de sus hojas para evitar, de esta manera la deshidratación. EVAPOTRANSPIRACIÓN: La evapotranspiración, es la cantidad de agua utilizada por las plantas para realizar sus funciones de transpiración, más el agua que se evapora de la superficie del suelo en el cual se desarrolla. El uso consuntivo: Está formado por la evapotranspiración más el agua que utilizan las plantas en la formación de sus tejidos durante todo el ciclo vegetativo de los cultivos, uno por ciento del agua total utilizada, aproximadamente. La diferencia de los dos términos es más bien de tipo académico, porque el error que se comete cae dentro del rango normal de las mediciones (error de medición). EVAPOTRANSPIRACIÓN O USO CONSUNTIVO El conocimiento de la evapotranspiración o uso consuntivo es un factor determinante en el diseño de sistemas de riego, incluyendo las obras de almacenamiento, conducción, distribución y drenaje. Especialmente, el volumen útil de una presa para abastecer a una zona de riego depende en gran medida del uso consuntivo. En México se usan fundamentalmente dos métodos para el cálculo del uso consuntivo: el de Thorntwaite y el de Blaney-Criddle. El primero, por tomar en cuenta sólo la temperatura media mensual, arroja resultados estimativos que pueden usarse únicamente en estudios preliminares o de gran visión, mientras que el segundo es aplicable a casos más específicos.

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MÉTODO DEL LISÍMETRO: Este método consiste en estimar la evapotranspiración por procedimientos de medición de pérdida de agua, en recipientes que se llenan de suelo y se siembran con el cultivo en cuestión.El Lisímetro, se define como una estructura que contiene una masa de suelo y está diseñada de tal forma que permita la medida del agua que drena a través del perfil del suelo. En relación al sistema de medición los lisímetros se clasifican en:

  • Lisímetros de drenaje, Lisímetros de Pesada y Lisímetro de compensación.Lisímetro de drenaje: Sirven para medir diariamente los volúmenes agregados y los drenados y por diferencia se obtiene el evapotranspiración que dividido por la superficie da la evapotranspiración en láminas por unidad de tiempo.
  • Lisímetro de Pesada: El consumo de agua por evapotranspiración se determina pesando diariamente el conjunto del suelo, planta, agua y aparato y por diferencia de pesados se obtiene el valor consumido. Estos pueden ser mecánicos, hidráulicos, electrónicos y combinados.

EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL (ETR): La ETR se define como la evapotranspiración de un cultivo u otra vegetación bajo las condiciones ambientales existentes. Ello indica que el suministro de agua puede estar limitado por restricciones de carácter físico (por ejemplo la regulación estomática), lo cual reduce la transpiración con respecto al valor que ésta podría alcanzar en ausencia de la restricción. La ETR siempre es menor o igual que la ETM. Solo en casos excepcionales, en los trópicos húmedos y muy húmedos, es decir, allí donde la precipitación excede al consumo, los valores de la ETR alcanzan casi los valores de la ETM. MÉTODOS PARA ESTIMAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN: MÉTODOS DIRECTOS: Permiten obtener directamente el total de agua requerida utilizando instrumentos y aparatos para la determinación. Con ellos se obtienen valores muy apegados a la realidad y sirven para ajustar los parámetros de los métodos empíricos, entre ellos podemos destacar: MÉTODO GRAVIMÉTRICO: Se basa en la obtención del contenido de humedad a muestras de suelo tomadas a una profundidad semejante a la de las raíces y a lo largo del ciclo vegetativo.

en fase activa de crecimiento que cubre completamente el suelo, en el que, en todo momento, existe la humedad suficiente para su uso máximo por esas plantas. La ETP representa la “demanda climática” y depende, ante todo, de las condiciones meteorológicas de cada lugar. También se le denomina evapotranspiración de referencia. EVAPOTRANSPIRACIÓN MÁXIMA (ETM): La ETM es el valor máximo de evapotranspiración de un cultivo u otra vegetación determinada en un estado vegetativo definido, y con una disponibilidad de humedad en el suelo suficiente para el uso máximo por las plantas; se denomina también necesidad de agua del cultivo o vegetación. Se puede usar coeficientes de cultivo (Kc) para relacionar la ETP con la ETM (ETM = Kc. ETP). El Kc, varía con cada cultivo y su etapa de desarrollo.

Factores que afectan la Evapotranspiración
  • Hídricos: Calidad y disponibilidad del agua de riego, método de riego, eficiencia en el riego, drenaje.
  • Edáficos: Propiedades física y química del suelo como textura, estructura, materia orgánica, salinidad, profundidad, fertilidad, estratificación, etc.
  • Vegetales: Variedad, especie, ciclo vegetativo, edad, características morfológicas de los estomas.
  • Climáticos: Temperatura húmeda relativa, precipitación, viento, radiación solar.
EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (ETP): Cuando no existe ninguna restricción a la evapotranspiración, se habla de ETP, término que ha sido muy discutido y después de varias modificaciones, se concibe como la evapotranspiración de una superficie extensa cubierta de hierba verde (gramíneas) de 8 a 15 cm de altura,

Además las plantas están sujetas a la radiación del sol, la acción del viento y al déficit de saturación de vapor de agua, o sea a las condiciones meteorológicas externas que le imponen la necesidad de transpirar incesantemente. TRANSPIRACIÓN: Es un proceso fisiológico originado, desde el punto de vista físico, por la diferencia entre la concentración del vapor de agua en la superficie foliar (o en el interior de la hoja) y la concentración en la atmósfera circundante, es el agua que se despide en forma de vapor de las hojas de las plantas. Esta agua es tomada por las plantas, naturalmente del suelo El poder evaporante de la atmósfera, determinado por la radiación solar, la temperatura del aire, el déficit de humedad del aire y la velocidad del viento, que actúa a la vez directa o indirectamente sobre la abertura de los estomas. Las particularidades biológicas de la planta, especie, variedad y fase de su desarrollo. La humedad presente en el suelo dentro de la zona del sistema radicular.

PODER EVAPORATIVO DE LA ATMÓSFERA

La transpiración está causada, más que por el crecimiento de los vegetales, por un gradiente de presión entre las hojas y la atmósfera que las rodea. En otras palabras: una vez absorbida por las raíces, el agua del suelo abandona la planta a través de las hojas como resultado de la demanda evaporativa de la atmósfera. Para crecer satisfactoriamente las plantas deben alcanzar tal economía de agua que la demanda a la que están sujetas sea balanceada con la oferta disponible. El problema reside en que la demanda evaporativa de la atmósfera es casi continua, mientras que la lluvia o el riego ocurren ocasionalmente en forma irregular para sobrevivir durante los períodos secos entre lluvias o entre riegos, la planta debe estar capacitada para hacer uso del agua contenida y retenida en el espacio poroso del suelo.

Donde: n = número de meses que cubre el ciclo vegetativo del cultivo. f = factor climático. T = temperatura media mensual (°C). p = porcentaje de horas-luz del mes, con respecto al total anual.

U. C. = uso consuntivo o evapotranspiración real (cm). K = coeficiente de ajuste que depende de varios factores entre ellos, el tipo de cultivo, de la humedad a la que está sujeta al suelo.

Donde:

MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE:Este método considera los parámetros de temperatura, el porcentaje de horas luz, la humedad relativa y el viento. Es adecuado para zonas áridas y semi áridas y para periodos que no sean inferiores a un mes. Harry F. Blaney y Wayne D. Criddle lograron perfeccionar su fórmula en el oeste de los Estados Unidos, donde haciendo intervenir la temperatura media mensual y el porcentaje de horas-luz, así como un coeficiente que depende del cultivo se puede estimar el uso consuntivo (U. C.)

T = temperatura media mensual (°C).I = índice anual de calor (o temperatura) anual. a = constante que depende del lugar y que es función del índice de eficiencia anual de temperatura, cuyo valor es: 0.000000675 I^3 - 0.0000771 I^2 + 0.017925 I + 0.49239 i = índice de calor mensual que depende de la temperatura. Luego se debe efectuar una corrección según el número de días del mes y el número de horas de sol dada la latitud del lugar.

ETP = evaporación potencial no ajustada para meses de 30 días de 12 horas luz (mm).

MÉTODOS INDIRECTOS: Estos se basan en fórmulas empíricas y estiman el consumo de agua a través del ciclo vegetativo. Lo que permite la estimación de la ETP y luego se realizan los ajustes para obtener coeficientes en la zona para cada cultivo, entre ellos podemos destacar: Método de Thorntwaite: Este método es más o menos aceptable en regiones húmedas y solamente utiliza como parámetros la temperatura y el número de horas luz media mensual. Su expresión general es: