Riego localizado subterráneo

2. Revisión bibliográfica
3. Referencias bibliográficas

1. INTRODUCCIÓN

El rápido crecimiento de la población mundial ha hecho que el empleo eficiente del agua de riego sea de importancia vital, particularmente en los países más pobres donde el mayor potencial para aumentar la producción alimentaria y los ingresos rurales se encontraría frecuentemente en las zonas de riego.

En las dos últimas décadas del siglo XX, la adopción de tecnologías de riego de alta eficiencia o de riego localizado, en Chile, ha presentado un crecimiento significativo, fundamentalmente por la incorporación de cultivos de alta rentabilidad asociada por lo general, a la actividad de exportación.

En el caso específico de cultivos hortícolas, el desarrollo de la tecnología de riego, no sólo se ha sustentado en aspectos de rentabilidad, sino también en criterios técnicos de manejos de cultivos en relación al agua de riego. Existiendo una necesidad de hacer más eficiente la aplicación y aprovechamiento del agua por parte del cultivo y a la vez de disminuir las pérdidas por evaporación desde el suelo.

En el caso del tomate (Lycopersicon licopersicum), el riego es importante para que exista una disponibilidad de agua suficiente para la germinación, trasplante y un crecimiento temprano, que es esencial para una buena calidad de producción, por lo que en estas etapas es indispensable un manejo óptimo del riego.

En la presente investigación se utilizará el cultivo del tomate, debido a que es la hortaliza más cultivada en el país.

Para tener una eficiente aplicación del agua, se recurre al riego localizado, que consiste en aplicar el agua a una zona más o menos restringida del volumen de suelo que habitualmente ocupan las raíces.

Son ampliamente conocidas las ventajas del riego localizado, entre las que se destacan: mejor aprovechamiento del agua, mayor uniformidad de riego, menor infestación de malezas, ahorro de mano de obra, entre otras.

A partir de 1989, en Estados Unidos, en el Estado de Kansas, se han desarrollado una serie de estudios e investigaciones en la tecnología del riego localizado subterráneo. Actualmente éste tipo de riego sería uno de los sistemas de riego más novedosos existentes en el mercado.

Una de las ventajas que presenta es la mejor eficiencia de regadío, localización del uso de fertilizantes, menor incidencia de enfermedades fungosas, menor gasto en herbicidas, mayor vida útil que los sistemas tradicionales y permite el uso de aguas residuales que han sido previamente filtradas.

No obstante, existen una serie de problemas que se plantean a la hora de trabajar bajo tierra, como las obstrucciones por entrada de raíces, succión de partículas y la falta de conocimientos suficientes para solucionar diversos inconvenientes, ya sea hidráulicos o agronómicos, como por ejemplo, la profundidad de instalación de la tubería de riego, la cual es una interrogante que en algunos cultivos es una pregunta sin respuesta.

2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1. Agua en el suelo

El agua no sólo es de importancia directa para las plantas sino que juega muchos roles en el suelo, actuando como disolvente, hidratante, amortiguador de temperatura, agente dilatador y debilitador de estructura del suelo, entre otros. Un alto contenido de humedad facilita el movimiento y distribución de agua y solutos en el perfil de suelo (Terrón y Hernández 1992).

2.1.1. Características físicas del suelo

Fuentes (1998), señala que el suelo es un sistema complejo, compuesto por partículas sólidas (minerales y orgánicas), agua con sustancias en disolución (formando la solución del suelo) y aire. El aire y la solución del suelo ocupan los espacios o poros comprendidos en la matriz sólida.

Muchas son las propiedades del suelo que afectan a la retención del agua en

él mismo, destacando entre todas, la textura, estructura y porosidad (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

La porosidad está muy relacionada con la textura, pero depende también en gran medida, del grado de agregación (influenciado por el contenido de materia orgánica y coloides inorgánicos) o la compactación que presente (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Según Kramer (1989), existen dos clases de poros determinados por su dimensión; los poros grandes o "no capilares", que no retienen fuertemente el agua por capilaridad, y los poros pequeños, "capilares", que sí la retienen. Los poros que no son capilares atraen libremente el agua después de lluvias o riego, y se supone que normalmente están llenos de aire. Los poros capilares contienen el agua que queda después de que la mayor parte del desagüe libre se halla efectuado, o sea el agua retenida en el suelo a capacidad de campo.

2.1.2. Estado energético del agua en el suelo

Desde un punto de vista de la producción agrícola, junto con el contenido de agua de un suelo, es imprescindible conocer también la energía con que el agua está retenida, ya que el movimiento de la misma hacia a la planta, la atmósfera y otras zonas del suelo es un proceso regulado por diferencias de estados energéticos (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

El potencial hídrico es una magnitud que expresa la energía libre del agua cuando ésta entra a formar parte de diversos sistemas, tales como suelo, planta y atmósfera. Este potencial viene determinado por la presión a que está sometida, su actividad y gravedad. Se mide en relación a un potencial de referencia, que vale cero y que corresponde al agua pura, libre, y a la presión atmosférica (Fuentes 1998).

De Santa Olalla y De Juan Valero (1993), señalan que el potencial del agua en el suelo se puede descomponer en una suma algebraica de distintos campos de fuerzas que contribuyen al potencial total, y así para un suelo isotérmico se pude descomponer en potencial matricial, gravitatorio, de presión y osmótico. Baver et al. (1980), señalaron además, la existencia de otros potenciales, como son el neumático y el de sobrecarga.

El agua se desplaza espontáneamente (sin aporte externo de energía) desde los sitios de mayor potencial hacia los sitios de menor potencial, siendo el flujo directamente proporcional a la diferencia de potencial, salvo que ocurra algún obstáculo en el camino (Fuentes 1998).

En presencia de un suelo saturado, el movimiento del agua está gobernado por los potenciales de presión y gravitacional. Pero cuando el suelo comienza a secarse, suelo no saturado, los potenciales que dominan en el suelo son el mátrico y el gravitacional (Baver et al. 1980)

2.1.3. Estado del agua en el suelo

Cuando un suelo ha tenido un aporte de agua (lluvia o riego) abundante, una parte del agua recibida, llamada agua gravitacional, se infiltrará por gravedad, y se perderá hacia capas más profundas en poco tiempo. El resto del agua, sin embargo, será retenida entre las partículas del suelo, denominada agua capilar, y estará en un principio disponible para ser absorbida por las raíces, aunque una parte puede perderse por evaporación directa a la atmósfera (Pérez y Martínez 1994).

Desde el punto de vista de su utilización por las plantas existen diferentes estados del agua en el suelo. La capacidad de campo (CC) es entendida como el contenido de agua en el suelo después de estar saturado y haber perdido la fracción gravitacional, pero conservando la capilar. Si no hay aportes nuevos de agua, el suelo se irá secando en el transcurso de los días, y cuando sólo quede una cantidad tan escasa que las plantas no sean capaces de absorber, estas mostrarán signos de marchitamiento que no se recuperarán al ponerlas en un ambiente saturado de humedad. En este caso se dice que el suelo está en su punto de marchitez permanente (PMP). El PMP de la mayoría de las plantas corresponde a un suelo con un potencial de – 1,5 bar (Pérez y Martínez 1994).

El agua disponible para el cultivo propuesto por Veihmeyer y Hendrickson (1931), citado por Benavides (1994), correspondiente a la humedad igualmente aprovechable, está comprendida entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente. Sin embargo, Richards y Wadleigh (1952), citado por Benavides (1994), obtuvieron evidencia que a medida que la humedad disminuía, se reducía su disponibilidad. Particularmente, Kramer (1989), describe un modelo en el cual, la disponibilidad es máxima hasta que se consume aproximadamente un 50% de la humedad aprovechable. No obstante, las modernas programaciones de riego están generalmente, basadas en lograr que el agua esté fácilmente disponible para las plantas, de tal modo los aportes de agua se realizan cuando el potencial de agua del suelo alcanza en la zona de máxima actividad radicular, un valor previamente fijado en función de la especie cultivada, estado vegetativo, el tipo de suelo y la demanda evaportativa. De este modo se permite que las plantas reduzcan el contenido hídrico del suelo desde la capacidad de campo hasta el potencial predeterminado, esto significa que, se permite un agotamiento del agua disponible hasta un determinado porcentaje de su totalidad (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

2.1.4. Movimiento del agua dentro de los suelos

El comportamiento del agua en el suelo depende, de propiedades particulares y de las fuerzas que actúan sobre ella, incluyendo aquellas que se oponen al movimiento. Estas a su vez dependen, de la geometría de los poros y de la interacción entre el agua y las superficies sólidas con las que está en contacto (Terrón y Hernández 1992).

Rara vez el agua del suelo está en reposo, siendo la dirección y rapidez de su movimiento de fundamental importancia en muchos procesos que tienen lugar en la biosfera. El flujo del agua en el suelo es un caso especial de un problema mayor de líquidos en medios porosos (Baver et al, 1980).

La cuota de infiltración de agua en el suelo es un factor extremadamente importante para la recarga de humedad del suelo mediante lluvia o riego (Kramer 1989).

A medida que el agua, tanto de lluvia como de riego, va infiltrándose en un suelo homogéneo, según Santibanez (1994), se producen tres zonas de mojamiento: 1) La capa superior saturada, que recibe el agua. 2) Zona intermedia, donde la humedad es homogénea y el suelo está casi saturado. Y 3) Zona o frente de humedecimiento, el contenido hídrico desciende abruptamente desde casi saturado a la humedad inicial.

Kramer (1989), señaló que los factores que afectan la infiltración son el contenido hídrico inicial, la permeabilidad superficial, características internas del suelo (tales como espacio poroso), y el grado de hidratación de los colóides del suelo, debido a que este reduce el área de corte seccional de las partículas de arcilla disponible para la entrada de agua.

Las características de permeabilidad de los suelos cambian frecuentemente durante la infiltración, no solo debido al contenido hídrico creciente sino también por un "amasamiento" de la superficie causado por la reordenación de las partículas superficiales y el lavado de las partículas finas que penetran así en el suelo (Kramer 1989).

En relación al movimiento del agua, ha sido costumbre establecer la diferencia entre flujo saturado o conductividad saturada, y flujo no saturado o conductividad capilar (Kramer 1989).

2.1.4.1. Flujo Saturado

En las condiciones ordinarias del suelo es posible tratar el flujo del agua saturado, como un proceso en equilibrio dinámico, bajo condiciones isotérmicas (Benavides 1994).

Según la teoría del movimiento del agua líquida, basada en la ley de Darcy, la cantidad de agua que pasa por una unidad de sección transversal de suelo es proporcional a la diferencia de carga hidráulica. Si la carga hidráulica es reemplazada por la diferencia de potencial total y se introduce un coeficiente de proporcionalidad, según Kramer (1989), la ecuación resultante es:

V = K * I (1)

Donde:

V = velocidad del flujo (cm/min).

K = conductividad hidráulica (m/día).

I = gradiente hidráulico (cm/cm).

La velocidad por tanto depende de dos factores: el gradiente hidráulico que es independiente del tipo de suelo, y la conductividad hidráulica o permeabilidad, la cual es una propiedad muy importante porque engloba el conjunto de las propiedades del suelo transmisoras de agua; depende del número y diámetro de los poros (Pizarro 1985).

Los canales de flujo en un medio poroso como el suelo son mucho más complicados que cilindros y hendiduras, de modo que las ecuaciones racionales de flujo serían más complejas (Baver et al. 1980).

En condiciones de saturación, el potencial hidráulico queda determinado por la suma de los potenciales de presión y gravedad, cuyo gradiente inducirá flujo de agua en la región saturada (Benavides 1994). Además, Baver et al. (1980) señalan, que en la conductividad hidráulica intervienen además, las propiedades del líquido y la naturaleza del canal de flujo.

Con respecto al movimiento del agua, en el flujo saturado, no se incluye la viscosidad explícitamente en la ecuación, a menos que la temperatura sea un factor de notable importancia (Baver et al. 1980).

2.1.4.2. Flujo no saturado

Si el agua del suelo está en condiciones de presión negativa o de potenciales negativos, se produce una fase de aire y el canal de flujo es notablemente modificado (Baver et al. 1980).

En los suelo no saturados se presentan dos diferencias: la primera, en que el potencial de presión es nulo por lo que el movimiento del agua está dominado por los potenciales gravimétricos y mátrico. De acuerdo a este último potencial, las fuerzas generadas son muy superiores a las del potencial gravitacional, por lo que el agua se mueve con respecto a los potenciales mátricos. Y en segundo lugar, la conductividad hidráulica (K) de la fórmula de Darcy ya no es constante, sino que depende del contenido de humedad (θ) del suelo (Pizarro 1985).

De acuerdo al autor, la ley de Darcy se puede aplicar al caso de no saturación:

V = – K(θ) * I (2)

Donde:

V = velocidad del flujo (cm/min).

K(θ) = conductividad hidrαulica a distintos contenidos de humedad (m/dνa).

I = gradiente hidráulico (cm/cm).

2.1.4.3. Movimiento ascendente o "capilar"

Pizarro (1996), señala que como consecuencia de la evaporación y transpiración, las capas superiores del suelo pierden humedad, hacia a la atmósfera en forma de vapor de agua. De esta manera se produce una diferencia de potencial entre las capas superiores y las inferiores del suelo, lo que provoca un movimiento capilar ascendente del agua, que tiende a igualar los contenidos de humedad.

Terrón y Hernández (1992) señalan que el espacio de poros del suelo puede considerarse como un sistema de tubos irregulares interconectados, dentro de los cuales el agua puede ser retenida por las fuerzas capilares, y ser arrastrada de la misma forma que dentro de un tubo capilar. En un capilar cilíndrico vertical la altura de ascensión del agua puede determinarse igualando las fuerzas ascendentes y descendentes dando según el autor, la fórmula para el ascenso capilar:

h = 4* T/g * p *d * cos α (3)

Donde:

h = altura de ascenso capilar (cm).

T = tensión superficial (N).

g = fuerza gravitacional (N).

p = la densidad del agua (gr/cm3).

d = diámetro del capilar (cm).

α = αngulo de contacto entre el agua y el suelo (usualmente es asume cero, por tanto, frecuentemente se desprecia).

Introduciendo valores reales, los mismos autores señalan que la fórmula se reduce a:

h = 3 x 10-5 /d (4)

Donde:

h = altura de ascenso capilar (cm).

d = diámetro del capilar (cm).

En el régimen de flujo ascendente el gradiente matricial presenta signo contrario al del gradiente gravitacional y debe ser mayor que este valor absoluto a fin de que haya flujo ascendente (Baver et al. 1980).

Comparando suelos de diferente textura, cuanto mayor es el contenido de arcilla, mayor es el volumen total de poros, pero los poros dentro de los agregados de arcillas son muy finos y, por tanto, la fuerza capilar puede ser muy grande. Conforme se seca el suelo, no solo la planta no es capaz de extraer agua sino que la velocidad del movimiento hacia la superficie de la raíz desciende rápidamente conforme se vacían poros progresivamente más finos, y cuando el ritmo de suministro baja por debajo de las necesidades de la planta puede darse el marchitamiento (Terrón y Hernández 1992).

2.1.4.4. Redistribución del agua en el perfil del suelo

Al considerar solamente el flujo en sentido vertical, el equilibrio se alcanzará cuando el gradiente de potencial hidráulico sea nulo, es decir, cuando los potenciales gravitatorios y matriciales sean en todos los puntos iguales y de signo contrario. (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Para el caso de movimientos del agua en sentido horizontal, el equilibrio se obtendrá cuando todo el suelo esté al mismo potencial matricial (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Si en el suelo existe una capa freática, entonces el potencial total del agua en la superficie del suelo, es generalmente menor que el potencial en la lámina de agua freática, y habrá pues, un ascenso de agua hacia la superficie (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

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Hiller (1982) señala, que un suelo que se ha secado hasta un potencial de equilibrio estará notablemente más húmedo que el que ha sido humedecido hasta el mismo potencial. La intensidad del flujo en el sistema se hace más y más lenta con el tiempo a causa de la disminución del gradiente hidráulico y de la conductividad total no saturada a medida que el sistema se acerca al equilibrio.

2.2. Agua en la planta

El agua es esencial para la supervivencia y el crecimiento de las plantas. En contraste con la mayoría de los nutrientes que son retenidos en la planta, la característica del agua es su flujo desde el suelo a través de las raíces y tallos a las hojas y de ahí al aire (Terrón y Hernández 1992).

La mayoría de los procesos vegetales están directa o indirectamente afectados por el abastecimiento de agua. Se puede destacar, dentro de ciertos límites, que la actividad metabólica de las células y plantas se encuentra en estrecha relación con el contenido hídrico (Kramer 1989).

De Santa Olalla y De Juan Valero (1993), señalan que las funciones más importantes del agua en la planta son:

• Constituyente esencial del protoplasma, el agua puede suponer hasta un 95% del peso total.
• Disolvente de muchas otras sustancias esenciales para el desarrollo de la planta.
• Participa en importantes reacciones químicas del protoplasma. Interviene directamente como reactivo en la fotosíntesis, respiración, hidrólisis del almidón, entre otras.
• Del agua almacenada en las vacuolas celulares depende la turgencia de la célula y la rigidez de la planta como conjunto.
• Participa en la diseminación de estructuras vegetales como esporas, frutos y semillas.

2.2.1. Absorción del agua

Kramer (1989), indica que el agua tiende a penetrar en las raíces más rápidamente por las regiones que ofrecen menor resistencia a su movimiento. La localización de la región de más rápida absorción varía según la especies, la edad y el coeficiente de crecimiento.

Durante una temporada de crecimiento, la absorción de agua se limita inicialmente a las capas superficiales del suelo, pero conforme el sistema radicular profundiza en el suelo y se secan las capas superiores, la zona de máxima actividad radicular se desplaza hacia abajo y la absorción de agua de las capas superiores pierde importancia (Terrón y Hernández 1992).

El agua es absorbida por la planta fundamentalmente por los pelos radicales, debido a una diferencia de concentración entre el contenido interno y la del medio que la rodea (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Cuando cambia el potencial en el suelo también lo hace el movimiento del agua hacia las raíces de las plantas. Si el agua a una distancia desde la raíz, está disponible para absorción por la planta, el potencial de agua en el suelo debe ser mayor que en la raíz (Miller 1993).

Los procesos de captación de agua por la raíz y de pérdida de vapor de agua por la parte aérea de la planta (transpiración) se encuentran relacionados a través de las columnas continuas de agua que hay en el xilema. Se puede decir que hay un movimiento de agua a través del sistema: suelo – raíz – tejido vascular – hoja – atmósfera (Barceló et al. 1998).

El agua absorbida ha de atravesar la corteza de la raíz, donde teóricamente el agua puede seguir dos caminos para llegar al xilema, uno extracelular (a través de las paredes celulares y los espacios intercelulares muy abundantes en la corteza radicular) y otro intracelular (atravesando la membrana protoplasmática y entrando en el citoplasma y la vacuola) (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Pizarro (1996), indica que el ascenso del agua a través de la raíz y tallo, se realiza por el xilema, el cual está compuesto por traqueas, traquídeias, vasos, fibras y células parenquimáticas. Donde según Barcelo et al.(1998), existen dos teorías que explicarían el ascenso del agua por el xilema: Teoría de la cohesión – tensión y la Teoría de la presión de raíz.

La conducción a través de la hoja se realiza con los vasos conductores que penetran a la hoja formando venas que tienen uno o más haces vasculares (De Santa Olalla y De Juan Valero 1993).

Una vez que el agua sale de los vasos vasculares en la hoja, se mueve a través de las paredes celulares, aquí se evapora a través de las superficies de las células del mesófilo, saliendo a los espacios intercelulares y difundiendo como vapor hacia la atmósfera, fundamentalmente a través de los ostíolos de los estomas (Barceló et al.1998).

2.2.2. Evapotranspiración del cultivo

El concepto de evapotranspiración, de acuerdo a lo señalado por Israelsen y Hansen (1975), engloba a los siguientes términos:

• Transpiración, el agua que ingresa a través de las raíces de las plantas es utilizada en la construcción de tejidos o emitida por las hojas y reintegrada a la atmósfera.
• Evaporación, es el agua evaporada por el terreno adyacente, por la superficie del agua o la superficie de las hojas de las plantas.

El cultivo inmediatamente después de un riego, está en condiciones de evaporar tanta agua como sea posible dependiendo de la cantidad de energía disponible. En este caso se obtiene un valor de evapotranspiración potencial. Cuando el agua de un suelo disminuye a un nivel dado, se desencadena el proceso que determina el cierre de los estomas. El proceso de evapotranspiración está limitado por el abastecimiento de agua y los valores obtenidos corresponden a evapotranspiración actual (Miller 1993).

Según Miller (1993) entre los factores que afectan la evapotranspiración se encuentran los factores climáticos, la disponibilidad de agua en el suelo, el sistema radicular del cultivo, el índice de área foliar y los factores del cultivo. Estos últimos consisten en una serie de prácticas íntimamente relacionadas con el manejo. Entre ellas cabe mencionar el tipo cultivo, manejo de aguas freáticas, mulching, sombreo, fertilidad del suelo, aspecto nutricional y sanitario de la planta (Miller 1993).

Según Ferreyra y Sellés (1997), la evapotranspiración real o verdadera de un cultivo, en cierto momento de su ciclo vegetativo, puede expresarse como:

ETC = ETo x Kc (5)

Donde:

ETC = evapotranspiración real del cultivo.

ETo= evapotranspiración potencial.

Kc= coeficiente de cultivo, factor que corrige el cultivo según su fase vegetativa.

2.3. El cultivo del tomate

Es una planta perteneciente de la familia Solanáceas, originaria de América tropical, fue llevada desde México a Europa alrededor del año 1550 y luego propagada por todo el mundo (Giaconi 1989).

Ríos (1998), señala que hoy el tomate es la hortaliza más cultivada en Chile y el mundo ya sea al aire libre o en invernadero. En Chile se estima que ocupa aproximadamente una superficie de 20.390 hectáreas, que se ubican desde Arica hasta Ñuble (ODEPA 2000).

2.3.1. Clasificación de la planta de tomate

Según Giaconi (1989), la clasificación de la planta de tomate se puede basar en las siguientes pautas: en función de su hábito de crecimiento, aptitudes y usos, período vegetativo, entre otros, todas comprendidas en dos grandes grupos: variedades de polinización abierta y variedades híbridas.

2.3.2. Necesidades edafoclimáticas

El tomate es una planta propia de climas cálidos y su ciclo de cultivo es entre primavera/verano ya que requiere de altas temperaturas para poder prosperar (Corporación de Fomento de la Producción 1986). Sin embargo es necesario conocer las temperaturas óptimas, tanto diurnas como nocturnas, ya que el tomate tendrá diferentes respuestas para cada uno de los estados fenológicos. Así para germinación y crecimiento, esta requiere una temperatura entre 18 – 20ºC, para floración 22 – 25ºC y para fructificación más elevadas del orden de 25ºC (Maroto 1995).

El tomate necesita ser cultivado en un período libre heladas, con humedad relativa baja y una luminosidad moderada (CORFO 1986).

La planta se comporta en forma óptima con suelos profundos, de consistencia media, fértiles, bien equilibrados en sus componentes minerales, ricos en materia orgánica, con un pH óptimo de 6 a 6,6, y con una salinidad inferior a 4 mmhos/cm (CORFO 1986).

2.3.3. Manejo del riego

Entre los factores de producción de un cultivo de tomates al aire libre, el riego es uno de los más importantes, ya que a través de éste se incorpora la cantidad de agua necesaria para lograr un óptimo crecimiento. En el establecimiento debe darse un riego que moje todo el perfil del suelo, antes del transplante, de este modo se logra un medio adecuado para el crecimiento inicial de la planta. Una vez finalizado el transplante, debe mantenerse un nivel de humedad en el suelo que permita un buen desarrollo del sistema radicular (Ferreyra y García 1983).

El cultivo tiene un sistema radical bastante profundo, penetrando las raíces hasta 1,5 m en suelos profundos. La profundidad máxima del sistema radical se alcanza unos 60 días después del transplante (CORFO 1986).

La velocidad con que la raíz se establece, y consecuentemente asegura un suministro continuo de agua y nutrientes, está determinada por la temperatura y el suministro de asimilados (Terrón y Hernández 1992).

Además uno de los factores que limita el crecimiento de la planta, es la capacidad de la raíz para encontrar espacio poroso en el cual crecer. Como indicación general, las raíces pueden ser obstaculizadas severamente si la densidad aparente excede de 1,55, 1,65, 1,80 y 1,85 g cm-3 en suelos franco arcillosos, francos, franco arenosos finos y arenosos francos finos, respectivamente (Terrón y Hernández 1992).

Más del 80% de la absorción total de agua tiene lugar en la primera capa de suelo, es decir, entre 0,5 y 0,7 m y el 100% de la absorción de agua de un cultivo plenamente desarrollado tiene lugar a partir de la primera capa, que va desde 0,7 a 1,5 m. En condiciones en que la evapotranspiración máxima es de 5 a 6 mm/día, la absorción de agua para atender todas las necesidades del cultivo se ve afectada cuando se ha agotado más del 40% del agua total disponible en el suelo (Corporación de Fomento de la Producción 1986).

Ferreyra y García (1983), determinaron que existe una serie de índices basados en la interrelación clima, suelo y planta, a través de los cuales es posible estimar el momento oportuno de riego. Así se han seleccionado algunos índices prácticos para el agricultor, como son: determinación del contenido de humedad del suelo y las características vegetativas del cultivo, entre otros.

Una forma indirecta de determinar el contenido de humedad del suelo es a través del tensiómetro. Para el caso del tomate, se ha determinado que un tensiómetro enterrado a 40 cm de profundidad indica que se debe regar cuando el vacuómetro marca 40 centibares.

La cantidad de agua necesaria para un cultivo de tomate depende del clima y de la variedad. Para la Región Metropolitana se ha encontrado que las necesidades de agua para este cultivo son de alrededor de 7.000 metros cúbicos por hectárea al año (Cuadro 1) (Ferreyra y García 1983).

2.4. Riego tecnificado

El riego es un medio artificial de aplicar el agua a la zona radicular de los cultivos, de forma que ésta pueda ser utilizada al máximo (Medina 1997).

Israelsen y Hansen (1975), indican, que la irrigación puede definirse como la aplicación de agua al suelo con los siguientes objetivos:

• Proporcionar humedad necesaria para que los cultivos puedan desarrollarse.
• Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración.
• Refrigerar el suelo y la atmósfera, para así mejorar las condiciones ambientales para el desarrollo vegetal.
• Disolver sales contenidas en el suelo.

En el riego tecnificado se distinguen dos tipos de riego. La aspersión es una técnica de riego en donde el agua se aplica en forma de lluvia por medio de aparatos implementados para agua a alta presión (Fuentes, 1998) y el riego localizado, denominado internacionalmente microirrigación, que es la aplicación del agua al suelo, en una zona más o menos restringida del volumen radicular (bulbo húmedo) (López et al. 1992).

Según los mismos autores, el riego localizado se caracteriza por:

• No moja, en general, la totalidad del suelo, aplicando el agua sobre o bajo su superficie.
• Utiliza pequeños caudales a baja presión.
• Aplica el agua en la proximidad de las plantas a través de un número variable de puntos de emisión.
• Al reducir el volumen de suelo mojado y, por tanto, su capacidad de almacenamiento de agua, se opera con la frecuencia necesaria para mantener un alto contenido de humedad en el suelo.

En relación a la formación del bulbo de mojamiento en el riego por goteo, Pizarro (1996) señala que, a pesar de que los emisores de riego localizado arrojan pequeños caudales, cuando el agua empieza a fluir incide sobre una superficie muy reducida del suelo, provocando un pequeño charco, cuyo radio se va extendiendo a medida que el riego continúa. Cuanto más húmedo va estando el suelo, la velocidad de infiltración del agua disminuye; la conductividad hidráulica, K (θ) aumenta al aproximarse a saturación, y el gradiente de potencial, grad ψ, disminuye en forma mayor.

A partir del disco de suelo saturado que es el charco, el agua se distribuye por los poros vecinos, cuya humedad es menor (Pizarro 1996).

Según el mismo autor, los factores que afectan la forma del bulbo son:

• El tipo de suelo. En los suelos pesados la velocidad de infiltración es menor que en los ligeros, lo que hace que el radio del charco sea mayor. Esta en una primera razón para que el bulbo se extienda mas horizontalmente. Pero sobre todo, el mayor porcentaje de microporos de los suelos pesados hace que las fuerzas mátricas dominen sobre las gravitacionales en una mayor gama de humedad que en el caso de suelos ligeros, y en consecuencia la redistribución es más intensa en aquellos.
• Estratificación. Cuando el frente húmedo alcanza un estrato diferente, éste se comporta inicialmente como una barrera de avance del agua, debido a que este presenta distinta porosidad, lo que afecta el flujo del agua, y en consecuencia al bulbo húmedo.
• Caudal del emisor. Con distintos volúmenes aplicados, a un mismo suelo, se aprecia que el bulbo se extiende más horizontalmente en los suelos más pesados.
• Tiempo de riego. Para un mismo suelo se cumple que:

1. Si el caudal se mantiene constante, la extensión superficial del bulbo no varía mucho con el tiempo y algo parecido ocurre con la máxima extensión horizontal subterránea del bulbo. Un tiempo excesivo de riego hace que el agua se pierda por percolación.
2. Para un mismo tiempo de riego (o para un mismo volumen de agua), cuanto mayor es el caudal del emisor, mayor es la extensión horizontal del bulbo.

La localización del agua en la proximidad de las plantas se manifiesta, según Fuentes (1998), en que se modifican algunas características de las relaciones suelo-agua-planta, tales como:

• Reducción de la evaporación. En términos generales, según el mismo autor, la evapotranspiración en el riego localizado es análoga a la de otros sistemas. Únicamente hay alguna ventaja a favor de riego localizado, que es el verdadero ahorro de agua con relación a otros sistemas de riego, eliminando las pérdidas en las conducciones, las ocasionadas por percolación profunda y escorrentía superficial.
• Distribución del sistema radical. Según Pizarro (1996), las raíces se adaptan velozmente al régimen de humedad, concentrándose en el bulbo de mojamiento, que puede contener una densidad de raíces tres o cuatro veces superior en un suelo con riego no localizado. La mayor densidad de raíces no solo da lugar a una mayor extracción de agua del suelo por la mayor superficie de absorción, sino que además cualquier partícula de agua encuentra raíz más próxima a menos distancia, la absorción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
• Régimen de salinidad. De acuerdo con Pizarro (1996), después de la aplicación de un riego, las sales que contiene la solución del suelo, más las aportadas por el agua de riego, se encuentran disueltas en el agua del suelo. A partir de ese momento tanto la evaporación como la transpiración disminuyen la humedad del suelo, mientras que prácticamente no eliminan las sales disueltas. En consecuencia, la concentración de sales va aumentando hasta que se aplica el riego siguiente.

El efecto de las sales disueltas es aumentar la presión osmótica de la solución y en consecuencia dificultar la absorción de agua por las raíces (Pizarro 1996).

Entre las ventajas que presenta el riego por goteo, se cita como una de las más importantes la posibilidad de poder utilizar aguas salinas o al menos con un contenido de sales superior a las que pueden emplearse con cualquier otro sistema de riego, sin que disminuyan los rendimientos (Medina 1997).

La alta frecuencia en los riegos facilita la absorción de agua por el doble efecto de mantener la humedad y bajar la salinidad. Ello explica los favorables resultados que se han obtenido utilizando riego por goteo en aguas cuya salinidad las hacía poco recomendable en sistemas tradicionales de riego (Pizarro 1996).

La distribución de las sales en el perfil de suelo es una consecuencia del régimen de humedad. La figura 1 muestra la distribución típica bidimensional donde se aprecia que bajo el emisor hay una zona muy lavada, rodeada por una zona de baja salinidad que coincide prácticamente con el volumen ocupado por las raíces. Las sales se acumulan en la periferia del bulbo y sobre todo en la superficie del suelo, donde se presenta una especie de corona circular blanca característica. En la periferia del bulbo se forma una barrera al desarrollo de las raíces (Pizarro 1996). Sin embargo, Medina (1997), como se aprecia en la figura (2) describe tres zonas: una superior en que la salinidad es mínima al acercarse al punto de goteo, otra intermedia, en que la salinidad es moderada, y una tercera, en que la salinidad aumenta con la distancia al punto de goteo y la profundidad. Se ve, por lo tanto, una acumulación de sales en la superficie y los bordes de humedad (Matta 1998).

FIGURA 1. Zona de acumulación de sales según Pizarro (1996).

FIGURA 2. Zonas de acumulación de sales y humedad, según Medina (1997)

2.5. Riego localizado subterráneo

El riego por goteo subterráneo es probablemente el método de irrigación más viejo y moderno. En EE.UU. alrededor de 1913, E.B. House irrigó manzanas, alfalfa y cereales con tuberías porosas e informó que el método era demasiado caro para cultivos de un agricultor ordinario, por lo que fue recomendado sólo para cultivos intensivos donde el agua es muy escasa y valiosa (Jorgesen y Norum 1993).

Los mismos autores, señalan que se han perfilado técnicas de manejo, para evitar las obstrucciones y precipitados, con un sistema de riego por goteo subterráneo más fiable para irrigar la agricultura.

Ruskin (2000), informó que el sistema de riego localizado subterráneo ha generado mayor aceptación, gracias a la superación de problemas de diseño y calidad, donde la penetración de raíces y obstrucciones ya no son un problema cuando la filtración, manejo y mantenimiento, se ejecutan bien.

Jorgesen y Norum (1993), resumieron siete experimentos de investigación exitosos usando el riego localizado subterráneo, que se informaron en el tercer Congreso Internacional del Riego por Goteo, que se realizó en Fresno, California, en 1985, y otros cuatro en la Conferencia de la Mesa Redonda de Micro – irrigación (ICID), realizada en Budapest, Hungría en 1986. Dando como resultado que en ninguno de estos experimentos, se encontraron los problemas mencionados por Goldberg (Cuadro 2).

Aunque desde hace tiempo se viene ensayando diversos sistemas de riego subterráneo, no ha sido hasta los últimos años cuando parecen experimentar un crecimiento digno de consideración (Medina 1997).

Con el advenimiento de la mejora de materiales de plástico, el sistema ahora es económicamente factible, para muchas cosechas, incluso para cultivos como el algodón y maíz (Jorgesen y Norum 1993).

El uso del riego por goteo subterráneo puede ser el futuro del riego en los próximos años y décadas. Éste empieza a tomarse en cuenta en los proyectos de riego de cultivos extensivos (Zoldoske 2000).

Según Medina (1987), las principales ventajas del sistema son:

• Evaporación mínima y menor enfriamiento de la superficie del suelo.
• Percolación despreciable de agua y sales solubles bajo la zona radicular.
• Sistema radicular más profundo y menores pérdidas de nitratos bajo la zona radical.
• Ausencia de escorrentía.
• Menor incidencia de enfermedades al no estar en contacto el agua con las hojas.

Si se compara el sistema localizado subterráneo, con el riego por goteo superficial se pueden considerar, según Phene (2000), que reúne las siguientes ventajas:

• Al tener una cima de 15-20 centímetro de terreno seco no existirá evaporación.
• Cualquier superficie de tierra que normalmente tiene problemas de infiltración, tienen solución con este sistema.
• Los sistemas de riego por goteo subterráneo no se cambian anualmente. Ya que el sistema no está expuesto a la luz del sol, y no está sujeto al constante mojado y secado, por lo que se espera que el sistema dure más tiempo que uno que está en la superficie y expuesto al ambiente cambiante.
• Los equipos que transitan en el campo, tendrán menos dificultades en su desplazamiento, porque todas las cañerías y laterales son enterradas.
• El agua y nutrientes son directamente aplicados a la zona radicular, aumentando la eficiencia de utilización.
• La aplicación de fumigantes y / o pesticidas a través del sistema proporciona el uso eficiente de los químicos para el control de malezas.

2.5.1. Profundidad de instalación del gotero

Jorgenson y Norum (1993), señalan que las profundidades de instalación reducen el potencial para la evaporación desde la tierra y también permiten una mayor facilidad para realizar prácticas de cultivo. Sin embargo las instalaciones más profundas pueden limitar la efectividad del sistema de riego subterráneo en la germinación de semillas, restringiendo la disponibilidad de agua y nutrientes hacia la superficie, pudiendo provocar salinidad cuando se riega con agua con sales.

Las profundidades de instalación típicas son 30 y 60 centímetros, pero la profundidad óptima es desconocida, y la experiencia dictará cuál es la mejor. Lo más probable, es que exista más de una profundidad óptima (Burt y Styles 1994).

2.5.2. Limitaciones que opone el suelo al flujo del agua en el riego localizado subterráneo.

Cuando la descarga predeterminada del emisor es más grande que la capacidad de la infiltración del suelo, la presión del agua hacia la salida del gotero aumenta y se vuelve positiva (Shani et al. 1996)

Esta presión aumenta gradualmente en el suelo, disminuyendo el diferencial de presión al otro lado de la gota que sale del gotero y, subsecuentemente, disminuye la descarga del gotero de manera que depende de la curva característica del gotero (Shani et al. 1996).

Shani et al. (1996), señalan que la variabilidad del suelo puede afectar el flujo de agua emitido desde los goteros enterrados. Estos es porque la presión gradual del agua en el suelo, no es trasmitida fácilmente desde los emisores.

2.5.3. Expectativas de la tecnología del riego localizado subterráneo

El potencial de esta tecnología en el mercado agronómico está aumentando. Sin embargo, los costos son altos, por lo tanto, siempre es razonable minimizar lo más posible los costos de inversión del sistema (Lamm 2000).

El mismo autor señala que el éxito dependerá en adelante de un conocimiento elevado de variables agronómicas e hidráulicas y un compromiso con respecto a lo requerido por el sistema (instalación, servicio, operación y procedimientos de dirección).

3. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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Autor:

Marcelo Tornería Martínez

Ingeniero agrónomo. Esp. Riego y Fertirriego

Chile.