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XXXIV Congreso nacional de riegos. Sevilla, 7-9 de junio de 2016

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XXXI V  Congreso Nacional de Riegos ETSI A                      Editor:  Luis  Pérez  Urrestarazu  Edita  E.T.S.  de  Ingeniería  Agronó mica.  Universidad  de  Sevilla   ISBN:  978 ‐ 84 ‐ 608 ‐ 6982 ‐ 5   1 XXXIV  Congreso  Nacional  de  Riegos  Sevilla,  7 ‐ 9  de  junio  de  2016    ENTIDADES OR GANIZADORAS ASOCIACIONESPAÑOLA  DE  RIEGOS  Y  DRENAJES ‐ AERYD  COMITÉ  ESPAÑOL  DE  RIEGOS  Y  DRENAJES ‐ CERYD   ESCUELA  TÉCNICA  SUPERIOR  DE  INGENIERÍA  AGRONÓMICA  UNIVERSIDAD  DE  SEVILLA  CONSEJERÍA  DE  AGRICULTURA,  PESCA  Y  DESARROLLO  RURAL  DIRECCIÓN  GENERAL  DE  DESARROLLO  RURAL  Y  POLÍTICA  FORESTAL ‐ MAGRAMA  GRUPO  TRAGSA  SOCIEDAD  ESTATAL  DE  INFRAESTRUCTURAS  AGRARIAS ‐ SEIASA  CONFEDERACIÓN  HIDROGRÁFICA  DEL  GUADALQUIVIR  INSTITUTO  DE  INVESTIGACIÓN  Y  FORMACIÓN  AGRARIA  Y  PESQUERA ‐ IFAPA  FEDERACIÓN  NACIONAL  DE  COMUNIDADES  DE  REGANTES ‐ FENACORE  INSTITUTO  DE  RECURSOS  NATURALES  Y  AGROBIOLOGÍA ‐ IRNAS ‐ CSIC  CONSEJO  GENERAL  DE  COLEGIOS  OFICIALES  DE  INGENIEROS  AGRÓNOMOS  COLEGIO  OFICIAL  DE  INGENIEROS  AGRÓNOMOS  DE  ANDALUCÍA  COLEGIO  OFICIAL  DE  INGENIEROS  TÉCNICOS  AGRÍCOLAS  DE  ANDALUCÍA  OCCIDENTAL   COMITÉ  ORGANIZADOR  Presidente:  Prof.  D.  José  Manuel  Quintero  Ariza  Director  de  la  Escuela  Técnica  Superior  de  Ingeniería  Agronómica ‐ Universidad  de  Sevilla   Secretarios:  Central:  Dña.  Pilar  Ortiz  y  Ruiz  del  Castillo ‐ AERYD  Local:  D.  Luis  Pérez  Urrestarazu ‐ Subdirector  de  Innovación  Docente  y  Movilidad ‐ ETSIA ‐ Universidad  de  Sevilla   Secretarios  Adjuntos:  D.  José  María  de  Miguel  Pérez,  Presidente  de  AERYD  D.  José  Antonio  Ortiz  Fdz. ‐ Urrutia ‐ AERYD ‐ CERYD  Vocales:  D.  José  Antonio  Baso  López ,  Subdirector  de  Análisis  y  Estudios  del  Grupo  Tragsa  Dña.  Raquel  Bravo  Rubio ,  Dirección  Gral.  Desarrollo  Rueral  y  Política  Forestal ‐ MAGRAMA  D.  José  Manuel  Castillo  Blesa ,  Gerente  Operaciones  de  Andalucía  y  Extremadura  del  Grupo  Tragsa  (Suplente)  D.  Rafael  Cuevas  Navas ,  Consejería  Agricultura,  Pesc a  y  Desarrollo  Rural ‐ Junta  de  Andalucía  D.  Antonio  Díaz  Espejo ,  Instituto  de  Recursos  Naturales  y  Agrobiología  IRNAS ‐ CSIC  D.  José  Fernández  de  Heredia  Moreno ,  Represenante  FENACORE,  Presidente  de  la  Comunidad  de  Regantes  de  la  Margen  Izquierda  del  Bembéz ar  D.  Pedro  Gavilán  Zafra ,  Investigador  IFAPA  D.  Javier  Gistas  Fernández ,  Colegio  Oficial  de  Ingenieros  Agrónomos  de  Andalucía  D.  Manuel  Enrique  Grosso  Casalini ,  Jefe  Área  Explotación  Confederación  Hidrográfica  del  Guadalquivir  D.  Álvaro  Gutiérrez  Valle ,  Jefe  de  Obras,  Explotación  y  Proyectos  de  SEIASA  D.  Antonio  F.  Vergel  Román ,  Presidente  del  Col egio  Oficial  Ingenieros  Técnicos  Agrícolas  Andalucía  Occidental   3 COMITÉ  CIENTÍFICO  Dña.  Raquel  Bravo  Rubio  Subdirección  Gral.  Regadíos  y  Economía  delAgua ‐ DGDRPF ‐ MAGRAMA   D.  Javier  J.  Cancel a  Barrio  Ingeniería  Agroforestal  –  EPS  Campus  de  Lugo ‐ Univ.Santiago  Compostela  Dña.  Idoia  Ederra  Gil  Instituto  Navarro  de  Tecnologías  e  Infraestructur as  Agrarias ‐ NTIA,  Navarra  D.  Gregorio  Egea  Cegarra  Escuela  Técnica  Superior  de  Ingeniería  Agronómica,  Universidad  de  Sevilla  D.  Antonio  Franco  Sala s  Escuela  Técnica  Superior  de  Ingeniería  Agronómica,  Universidad  de  Sevilla  D.  Sergio  Lecina  Brau  Dr.  Ing.  Agrónomo  e  Ing.  de  Montes  –  Investigador,  Zaragoza  D.  Manuel  López  Hernández  Grupo  TRAGSA,  Madrid  D.  David  Lozano  Pérez  IFAPA,  Córdoba  D.  Victoriano  Martínez  Álvarez  Ing.  Alimentos  y  Eq.  Agrícola.  E.T.S.I.Agronómica  Univ.  Ptc.Cartagena  D.  Francisco  José  Pérez  Latorre  Campus  Científico  Tecnológico,  Mecánica  de  Fluidos,  Universidad  de  Jaén  D.  Ángel  Martínez  Romero  Investigador  del  CREA,  Universidad  de  Castilla ‐ La  Mancha,  Albacet e  D.  Francisco  Ramírez  de  Cartagena  Bisbe  Ingeniería  Hidráulica ‐ Escuela  de  Ingeniería  Agraria ‐ Univ.  Gerona  Dña.  Mª  del  Carmen  Rocamor a  Osorio  Escuela  Politécnica  Superior  de  Orihuela,  Univ.  Miguel  Hernández,  Alicante  D.  Juan  Antonio  Rodríguez  Díaz  Agronomía  –  E.T.S.I.  Agrónomos  y  Montes ‐ Univ.  Córdoba  D.  Álvaro  Royuela  Tomás  Investigador  del  CVER,  ETSIAMN,  Universidad  Politécnica  de  Valencia  D.  Ángel  Ruiz  Padín  Ingeniería  del  Riego ‐ E.S.y  T.Ingeniería  Agraria ‐ Univ.  de  León  Dña.  Mª  del  Carmen  Ruíz  Sánchez  Investigadora  del  CEBAS ‐ CSIC ‐ Murcia  D.  Antonio  Jesús  Zapata  Sierra  Departamento  de  Ingeniería  Rural,  Universidad  de  Almería    4 GRUPO TEMAS A: Agrohidrología. Hidrología de l riego Relaciones  agua ‐ suelo ‐ planta ‐ atmósfera.  Necesidades  hídricas  de  lo s  cultivos.  Balance  de  agua.  Coeficientes  de  cultivo.  Es trategias  de  riego  en  áreas  con  escasez  de  agua.  Respuesta  de  los  cultivos  a  riegos  deficitarios.  Nuevos  métodos  y  tecnologías  de  medición  del  agua  de  riego,  herramientas  de  cálculo  y  modelos  de  simulación.   5 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-01 ET O ESTANDARIZADA EN EL SUR DE ESPAÑA. ¿CUÁL DEBE SER LA REFERENCIA? Gavilán, P. 1 , Estévez, J. 2 , Berengena, J. 3 1 Investigador Titular. IFAPA Centro Alameda del Obispo, Apdo. 3092, 14080 Córdoba, [email protected] 2 Profesor contratado doctor. Área de Proyectos de Ingeniería. Universidad de Córdoba. Carretera Nacional IV Km. 396, 14014. Córdoba. [email protected] 3 Investigador Principal. IFAPA Centro Alameda del Obispo, jubilado Resumen La evapotranspiración de referencia (ET o ) cuantifica la demanda evaporativa del aire y es necesaria para el cálculo del uso cons untivo de agua de los cultivos. Las redes de estaciones agrometeorológicas proporcionan esta información, utilizando diferentes versiones de la ecuación de Penman-Monteith, realizando cálculo s horarios o diarios. Este trabajo pretende arrojar luz sobre la controversia que ex iste en la utilización de ambos tiempos de cálculo, realizando una comparación a escala local y regional entre las versiones FAO56 y ASCE de esta ecuación. La compar ación se realizó en 31 localizaciones d e Andalucía, calculando los valores diarios median te suma d e horarios. Además, se comparó la estimación diaria de ET o de la ecuación FAO56-PM con la medida en un lisím etro de pesada en Córdoba. Los resultados de la comparación entre valores medidos y estimados usando ambas ecuaciones estandarizadas indi can que los métodos más precisos par a estimar los valores diarios de la ET o fueron FAO56-PM en base diaria y ASCE-PM en base horaria. Ambos mostraron una precisión similar cuando se compararon con los valores medidos en un lisímetro de pesada. La ecuación FAO56-PM en base horaria mostró una menor precisión, con subestimaciones del 5% . A escala regional, la ecuación FAO56-PM en base horaria subestimó los valores diarios de ET o calculados mediante la misma ecuació n estandarizada en su versión ASCE hasta un 6%, produciéndose una subestimación media del 4%. Esta diferencia fue debida al uso de un mayor valor de r c (70 s m -1 ) en la ecuació n FAO56-PM, en relación con el valor de 50 s m -1 aplicado en la ecuación estandarizada ASCE durante las horas diurnas. Summary The most practical way to quantify water consumption by the crops is by using the concept of reference crop evapotranspiration ( ET o ). Agrometeorological networks provide daily ET o values using the Penman-Monteith equation on a daily or hourly basis. Up till now, the ET o methods are being used mainly for computation with a 24-h timestep because hourly meteorological data are not readily accessible for the user s to apply ET o procedures on an hourly basis. This work quanti fi es the differences asso ciated with using two different timesteps (hourly and daily basis) for computing ET o using two standardized Penman– Monteith equations (ASCE and FAO56) under diffe rent climatic conditions in Andalusia. Hourly ET o was measured in Córdoba, southern Spain, using a precision weighing lysimeter. Close to the lysimeter, an automatic weather station was located to register hourly meteorological variables. Penman-Monteith equation to estimate ET o was evaluated for hourly and daily estimates. ASCE and FAO-56 standardized ET o equations were also compared using data from 31 meteorological stations in Andalusia. Comparisons were made 6 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 between daily ET o obtained by summing hourly standardized ASCE–Penman–Monteith estimations and calculat ed from the addition of hourly FAO56–Penman–Monteith estimations and daily ET o estimated on a daily basis. On an hourly basis, the FAO- 56 version estimated lower than the ASCE version as 6% in some locations, with a difference of 4% on the average, mainly due to the higher surface resist ance (70 s m − 1 ) used in the FAO-56 version during daytime periods, as opposed to the 50 s m − 1 value used by th e ASCE version. The level of agreement improved when the two comput ational time steps (hourly and daily) were compared, because differences were lower (2% on the average). 1- Introducción y objetivos Andalucía es una región semiárida con veranos muy cálidos y secos. Cuenta con más de un millón de hectáreas de regadío, que representan alrededor del 32% de la superficie cultivada, el 76% de la producción final agrícola y el 63% d e la producción final agraria y el empleo agrario. El uso consuntivo de agua de la agricu ltura es elevado y la ausencia de lluvias limita el desarrollo de los cultivos y la producción de cosechas durante los periodos de sequía. Esta situación requiere actuaciones para un eficiente uso del agua, entre ellas la estimación precisa de la evapotranspiración de los cultivos (ET c ). El método generalmente usado para estimar el uso consunt ivo de agua por parte de los cultivos es el propuesto por la FAO en su Manual de Riego y Drenaje nº 24 (Doorenbos y Pruitt, 1977). Está basado en la cuantificación de la demanda atmosférica, mediante el cálculo de la evapotranspiración de l cultivo de referencia (ET o ), y la posterior aplicación de un coeficiente de cultivo (K c ), que tiene en cuenta las características del mismo. El producto de esos dos componentes proporciona una estimación de la ET c . El cultivo de referencia fue definido como una sup erficie extensa de gramíneas, de alt ura uniforme entre 8 y 15 cm, en crecimiento activo, con cobertura total y bien abastecida de agua (Doorenbos y Pruitt, 1977). Este cultivo de referencia ha sido posteriormente redefinido en el Manual de Riego y Drenaje nº 56 como un cultivo hipotético con una altura asumida de 0.12 m, una resistencia de la cubierta (r c ) fija de 0.70 s m -1 y un albedo de 0.23 (Allen y col., 1998). La mayoría de las redes de infor mación agrometeorológica y de los servicios de asesoramiento al regante proporcionan diariamente valores de ET o en las localizaciones de sus estaciones meteorológicas. Estos son calculados generalmente aplicando la ecuación estandarizada de Penman-Monteith, usando para los cá lculos datos meteorológicos medios diarios. En algunos casos se realizan cálculos intradiarios, usando datos meteorológicos horarios o semihorarios, que posteriormente son sumados para obtener el valor de ET o diario. Hace algunos años, los cálculos de la ET o se realizaban siem pre en base diaria debido a la falta de disponibilidad de datos meteorológicos intradiarios. Las redes de estaciones meteorológicas automáticas han pe rmitido el cálculo de ET o en base horaria o semihoraria. Muchos trabajos indican que existe una mejora de la precisión de las estimaciones de ET o cuando se usa la versión estandarizada por la American Society of Civil Engineers (ASCE) de la ecuación de Penman-Monteith (ASCE-PM) y se realizan los cálculos en base intradiaria (Lecina y col., 2003; Berengena y Gavilán, 2005; Allen y col., 2006). El cálculo horario tiene en cuenta los efectos de los cambios súbitos que ocurren durante el día en la velocidad del viento, la temperatura del aire o el déficit de presión de vapor (Irmak y col., 2005; Itenfisu y col., 20 03). Esta ecuación, apli cada en base horaria, utiliza una resistencia de la cubierta (r c ) de 50 s m -1 durante los periodos diurnos y de 20 0 s m -1 durante los nocturnos. La versión FAO56 (FAO56-PM) utiliza un único valor de r c igual a 70 s m -1 . Por tanto, una comparación entre ambas versiones de la ecuación, con diferentes tiempos de cálculo (horario y diario), sería aconsejable en las con diciones semiáridas del sur de 7 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 España, para aclarar las ventajas e inconvenientes del uso de cada una de ellas. Esto es lo que se pretende con este trabajo. 2. Material y métodos 2.1 Medida de la evapotranspiración de referencia La comparación entre los valores de ET o medidos y estimados fue realizada en la estación lisimétrica del Centro IFAPA Alameda del Obispo en Córdoba (37º51’N, 4º51’W, 110 m sobre el nivel del mar), en el valle medio del Guadalquivir. Los datos experimentales fueron recogidos durante el año 2004 sobre una parcela de festuca ( Festuca arundinacea ) de 1.3 ha aproximadamente que fue usada como superficie de referencia. En total, se usaron para el análisis 266 días. L a ET o fue medida con un lisímetro de pesada localizado en el centro de la parcela, con una superficie de 3 x 2 m 2 y una profundidad de 1.5 m. Está soportado por una plataforma contrapesada y es capaz de detectar variaciones d e 0.1 kg (equivalente a 0.02 mm de ET o ). El peso del lisímetro fue medido usando una célula de carga conectada a un datalogger, programado para medir cada media hora. Dentro de la misma parcela, a 30 m del lisímetro, se ub ica una estación meteorológica automática capa z de medir la humedad relativa y temperatura del aire, la radiación global, la velocidad y dirección del viento y la precipitación (Foto 1). Foto 1 . Estación meteorológica automática de la Red SIAR, usada para estimar la ET o . 2.2 Datos meteorológicos. Análisis regional. Los datos meteorológicos usados en el análisis regional fueron obtenidos de las estaciones en Andalucía del Sistema de Información Agroclimática para el Regadío (SIAR) (Foto 1). Esta red cuenta en Andalucía con 100 estaciones meteorológicas automáticas y tiene como objetivo fundamental proporcionar valores de pr ecipitación, ET o y otras variables meteorológicas para la estimación de las necesidades de agua de los cultivos. Los datos meteorológicos de las estaciones de Andalucía están disponibles en la dirección de Internet (www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/ ria). Las estaciones están controladas por un datalogger programable y equipadas con sensores para la medida de la temperatura y la humedad relativa del aire, la radiación globa l, la velocidad y dirección del viento y la precipitación en forma de lluvia. Las esta ciones registran valores semihorarios y diarios. En el trabajo se usaron 31 estacion es, con diferentes condiciones climáticas, incluyendo estaciones costeras y d e interior. Las elevaciones de las e staciones variaron entre 4 y 1212 m sobre el nivel del mar, la longitu d entre 1.883 W y 7.018 W y la latitud entre 36 .286 N y 38.255 N. La precipitación media anual varió entre 265 y 727 mm, la temperatura media entre 12.7 y 18.3 ºC, la humedad relativa media del aire entre el 56 y el 71% y la velocidad media del viento entre 1.0 y 2.9 m s -1 . En el estudio se usaron tres años de datos. 8 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 expuestos en este trabajo. Finalmente, para el cálculo de los valores horarios o semihorarios de ET o se aconseja el u so de la ecuación estan darizada ASCE-PM con dos resistencias, 50 y 200 s m -1 , para las horas diurnas y nocturnas, respectivamente. 5. Bibliografía Allen, R. G., Pruitt, W. O., Businger, J. A., Frit schen, L. J., Jensen, M. E., Quinn, F. H., 1996. Evaporation and transpiration. ASCE handbook of hydrology, Wootton et al., eds., Chap. 4, ASCE, New York, 125–252. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M., 1998. Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. FAO, Roma. Allen, R.G., Pruitt, W.O., Wright, J.L., Howell, T.A., Ventura, F., Snyder, R., It enfisu, D., Steduto, P., Berengena, J., Baselga, J., Smith, M., Pereira, L.S., Raes, D., Perrier, A., Alves, I., Walter, I., Elliott, R., 2006. A recommendation on standardized su rface resistance for hourly calculation of reference ET o by the FAO56 Penman-Monteith method. Agricultural Water Management, 81, 1-22. ASCE-EWRI, 2004. The ASCE standardized reference evapotranspiration equation. Standardization of Reference Evapotranspiration Task Committee Final Report. Reston, Va.: ASCE Environmental and Water Resources Institute. Berengena, J., Gavilán, P., 2005. Reference evapotranspiration esti mation in a highly advective semiarid environment. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131(2), 147–163. Doorenbos, J., Pruitt, W. O., 1977. Las necesidades de agua de los cultivos. Manual FAO de Riego y Drenaje nº 24. Roma. Gavilán, P., Berengena, J., Allen, R.G., 2007. Measuring versus estimating net radiation and soil heat flux: Impact on Penman–Monteith reference ET estimates in semiarid regions. Agricultural Water Management, 89, 275-286. Gavilán, P., Estévez, J., Berengena, J., 2008. Comparison of standardized reference evapotranspiration equations in southern Spain. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 134(1), 1-12. Irmak, S., Howell, T.A., Allen, R.G., Payero, J.O., Martin, D.L., 2005. Standardize d ASCE Penman-Monteith: impact of sum-of-hourly vs.24-hour timestep computations at reference weather stations sites. Transactions of ASAE, 48(3), 1063-1077. Itenfisu, D., Elliott, R. L., Allen, R. G., Walter, I. A., 2003. Comparison of reference evapotranspiration calculation as pa rt of the ASCE standardization effort. 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Proc., 4th Decennial National Ir rigation Symp., Phoenix, ASAE, St. Joseph, Mich., 251–259. 15 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-02 USO DE IMÁGENES TÉRMICAS AÉREAS EN REMOLACHA AZUCARERA (Beta vulgaris) PARA PROPUESTA DE RIEGO DE PRECISIÓN Quebrajo Moya, L. 1 , Egea, G. 2 , Pérez-Ruiz, M. 2 , Pérez-Urrestarazu, L. 2 1 Técnico apoyo a la Investigación. Departamento Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos. ETSIA. Universidad de Sevilla. Ctra. Utrera km.1, 41013. Sevilla. E-mail: [email protected] . 2 Profesor. Departamento Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos, Área de Ingeniería Agroforestal, ETSIA. Universidad de Sevilla. Ctra. Utrera km.1, 41013. Sevilla. E-mail: [email protected] , [email protected] , [email protected] Resumen Para un manejo adecuado del riego es necesario tener información disponible de una manera rápida y sencilla. Gracias a los avances tecnológicos, esto es posible. En este trabajo se han utilizado imágenes captadas mediante una cámara térmica montada sobre un vehículo aéreo para evaluar el estado hídrico de un cultivo de remolacha azucarera en una parcela con una gran variabilidad espacial en las propiedades del suelo. Los resul tados se han comparado con mediciones puntuales de la humedad del suelo. No se ha percibido una relación directa entre el estado hídrico del suelo y del cultivo. Por otro lado, sí se advierte una tendencia decreciente en la pr oducción en relación al estrés hídr ico detectado en el cultivo gracias a las imágenes térmicas. Se ob servan claramente las diferencias entre los distintos tipos de suelo, de modo que queda patente la conveniencia de llevar a cabo estrategias de riego diferenciales en función de la distribución de los mismos, especialmente en parcelas muy heterogéneas. 1.- Introducción y objetivos El sector agrícola se enf renta actualmente a cambios radicales en la forma en que se recopila, analiza y utiliza la información para optimizar los procesos productivos. En los últimos años ha crecido el interés por la agricult ura de precisión (AP) a nivel de explotación, y será cada vez más común que los agricultores tengan a su disposición terabytes de información sobre cuestiones tan específicas como el tamaño, el pe so y el estado de los frutos, producción exacta en cada unidad de superficie o el estado de humedad y el nivel de nutrientes de planta y suelo. Precisamente el gran reto es sacarle partido a toda esa información generada. Las particularidades de la agricult ura de regadío en zonas áridas y semi-áridas ponen de relieve la necesidad de desarrollar técnicas par a utilizar los recursos hídricos disponibles de manera muy eficiente, aplicando la cantidad justa de agua a la planta en el momento adecuado. Es por ello por lo que las técnicas de riego de precisión se convierten en una herramienta muy útil para mejorar la eficiencia del uso del agua. Una de las posibilidades que abre el uso de sensores remotos es, precisamente, el manejo adecuado del agua a escala de p arcela, pudiendo seguir diferentes estrategias de riego ate ndiendo a la variabilidad espacial del suelo y al estado de los cultivos. Debido a esa variabilidad, las necesidades hídricas reales de los cultivos pu eden cambiar dentro de una misma parcela. En este caso, el reto del riego d e precisión consiste e n desarrollar metodologías que posibiliten delimitar zonas de manejo uniformes dentro de las parcelas de cultivo y validar 16 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 protocolos que permitan una programación precisa del r iego en las distintas sub-unidades establecidas. Igualmente, es muy importante que la obtención de información y análisis de datos se realice en el menor tiempo posible, de manera que se pueda determinar el estado hídrico de las plantas para poder actuar rápidamente sobre ellas. Muchas de las características de la fisiología de las plant as responden directamente a los cambios en el estado hídrico en el tejido de la planta, por lo que pu eden ser utilizados co mo indicadores precisos para la programación del riego (Jones, 200 4). Dicho estado se mide comúnmente en términos de potencial hídrico (Jones, 1992), par a el cálculo del cual se ha utilizado tradicionalmente la cámara de presión (Scholander et al., 1965). De este modo, el déficit de agua se puede determinar a partir del potencial hí drico de las hojas. Aunque este método es una medida fiable del estado hídrico de la planta, es mu y lento y laborioso y requiere un análisis continuado que lo hace poco operativo (Cohen et al., 2005). Desde hace más de 30 años se acumulan las ev idencias sobre el potencial y utilidad que presenta la medida de la temp eratura del cultivo para monitorizar el estado hídrico del mismo. Por ello, la medición de la temperatura de la cubierta ha sido propuesta como una alternativa a la medida del potencial hídrico. Cua ndo se induce el estrés hídrico, lo s estomas de la hoja se cierran, la tasa de transpiración se reduce y su efecto refrigerativo disminuye, lo cual hace que la temperatura de la hoja se el eve. Idso et al. (1981) y Jackson et al. (1981) propusieron el índice de estrés hídrico del cu ltivo (Crop Water Stress Index, CWSI) como un indicador de estrés hí drico de la planta. Se ha demostrado que la detección de la temperatura de una cubierta vegetal usando sensores o imágenes infrarrojas puede ser aplicada para el cálculo de CWSI y estimar así el estado hídrico del cultivo para establecer una adecuada programación del riego en multitud de cultivos, como por ejemplo el algodón, el maíz, vid, y los pistachos (González-Dugo et al., 2006; Payero et al., 2006; Moller et al., 2007; Testi et al, 2008). Las imágenes térmicas captadas desde un micro-UAV presentan grandes ventajas frente al uso de termómetros de infrarrojos manuales (mucho trabajo y poca representatividad de las medidas) e imágenes térmicas satelitales (resolución espacia l y temporal insuficiente para la mayoría de aplicaciones de riego). Para parcelas de pequeña/mediana extensión, estas plataformas pueden representar ta mbién una ventaja competitiva frente a plataformas aéreas de mayores dimensiones/autonomía, como pueden ser los aviones tripulados de gran envergadura portando se nsores remotos. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el uso de imágenes térmicas procedentes de una cámara portada sobre un UAV para conocer el estad o hídrico del cultivo con el fin de que puedan utilizarse como herramientas de ayuda a la decisión en la gestión eficiente del riego en remolacha azucarera. 2.- Materia les y métodos 2.1. Parcela experimental El trabajo se llevó a cabo durante la campaña 2014/2015 en una parcela comercial de remolacha azucarera ( Beta vulgaris L.) situ ada en la provincia de Cádiz, y co n una alta variabilidad espacial de las propiedades fí sico-químicas del suelo (36,6965397º N, 6,3184375º W). La variabilidad del suelo se caracterizó por la recogida a leatoria y análisis de muestras de suelo tomadas a distintas profundidades. Este análisis fue realizad o en los laboratorios del CITIUS (Universidad de Sevilla) y los p arámetros analizados fueron pH, conductividad eléctrica (CE), carbono orgánico oxidable (C orgánico), materia orgánica (MO), capacidad de intercambio catiónico (CIC) y contenido en arcillas, limo y arenas. Se realizó un muestreo sistemático, que consiste en dividir la parcela en zonas manteniendo una distancia fijada entre cada dos puntos muestreados (red o malla). Todas las muestras fueron georreferenciadas por un receptor DGNSS (Differential-Global Navigation Satellite System), lo que permitió obtener con la ayuda de un sistema de información geográfica (FarmWorks) los mapas de distribución de las diferentes propiedades del suelo mediante técnica de krigeado. 17 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 El mapa de variabilidad del suelo permitió delimitar dentro de la propia parcela una zona de suelo arcilloso y otra de suelo arenoso (Figura 1). En el suelo arcilloso se establecieron dos sub-parcelas y otras dos en el suelo arenoso. Todas las sub-parcela s fueron equipadas con dos tubos de acceso para la monitorización del contenido de humedad del suelo en profundidad (sonda PR-2, Delta-T Devices Ltd., Cambridge, UK). La sonda PR- 2 fue calibrada para los suelos de la s dos zonas de estudio. Para ello, durante varios días al final del ciclo de cultivo se tomaron muestr as de suelo inalteradas en las proximidades de los tubos de acceso. Simultáneamente a la recogida de muestras de suelo, se tomaron lecturas de humedad con la sonda PR-2. Las muestras de suelo se llevaron a laboratorio para determinación de densidad aparente y contenido volumétrico de humedad. Las medidas de humedad realizadas con la sonda PR-2 y las obtenidas en laboratorio se utilizaron para determinar las curvas de calibración para ca da tipo de suelo. Con el objetivo de poder comparar las dinámica s de humedad del suelo en ambas localizaciones, las medidas de humedad en el perfil 0-1 00 cm del suelo se no rmalizaron mediante el cálculo de la fracción de agua extraíble relativa (REW): donde R es el contenido de humedad real y R ma x y R min los contenidos de humedad a capacidad de campo y punto de marchitez, respectivamente, determinados con funciones de pedotransferencia. Figura 1 . Varibilidad del suelo en la parcela. En rojo, zona de textura arenosa; en azul, zona de textura arcillosa; y en amarillo, zona de textura franco arenosa y franco-arcillo arenosa. 2.1. Cámara térmica y plataforma de vuelo (UAV) Durante la estación de riego y con frecuencia semanal/quincenal se realizaron vuelos con UAV ( Unmanned Aerial Vehicle ) equipado con cámara termográfica (Tau 2 324, FLIR, Oregon, USA). El UAV empleado, modelo Phantom 2 (SZ DJI Technology Co., Ltd.), tiene una autonomía de vuelo de 25 minutos y 1.000 metros de alcance de comunicación en espacios abiertos y va equipado con un rece ptor GNSS. La cámara se instaló con una orientación vertical en la mitad de la parte inferior del UAV, lo que permitió la grabación de im ágenes de video y el ajuste de umbrales isotérmicos para colorear zonas de interés térmico partiendo 18 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 de imágenes en escala de grises. L os ajustes y calibración de la cámara se realizaron cada día que se hicieron medidas de temperatura en campo. Los principales parámetros usados fueron la emisividad de la superficie de cultivo y la altura de vuelo. Las imágenes térmicas se tomaron a medio día solar, por presentar ese periodo las condiciones más idóneas para ello (Bellvert et al. 2014), a una altur a de 30 m y en días soleados. Posteriormente, se analizaron con un software de segmentación de imágenes escrito en R (R Development Core Team, 2015) que permite discriminar los pixeles correspondientes a vegetación de los píxeles correspondientes a suelo desnudo o mezclado con vegetación así como determinar la temperatura media del dosel vegetal. Para el mosaicado de imágenes, se usó un software específico (Agisoft PhotoScan, Agisoft LLC). La evaluación del estado hídrico del cultivo se r ealizó a partir de la difer encia entre la temperatura media de la cubierta vegetal y la temperatura del aire (  T ). Los valores de  T fueron asimismo utilizados para determinar la integral de estrés durante el periodo de medida, para lo que se utilizó una expresión análoga a la p ropuesta inicialmente por Myers (1988): donde t es el número de medidas de  T ,  T i,i+1 es la media de  T para cualquier intervalo i, i+1, c i,i+1 es la media del menor valor de  T para cualquier periodo i, i+1 y n es el número de días en el intervalo. Los valores de c se obtienen a partir de la línea de refere ncia en condiciones de no estrés (NWSB, de sus siglas en inglés: Non water-stress baseline) utilizada para el cálculo de CWSI (Bellvert et al., 2014): donde DPV representa el déficit de presión de v apor y a y b son dos parámetros obtenidos de forma empírica para cada especie y para unas condiciones ambie ntales determinadas. En este trabajo han sido utilizados los valores de a y b determinados por Idso (1982) para remolacha azucarera en días soleados: a = 2.50; b = -1.92. Los datos de DPV se o btuvieron de una estación agroclimática de la Junta de A ndalucía próxima a la parcela de estudio. 2.2. Estrategia de riego En cada zona de estudio (correspondientes a los dos tipos de suelo estudiados, arcilloso y arenoso) se estableció una sub-parcela en la que se practicó el riego d e acuerdo con el criterio del agri cultor (siglas WW en adelante) y otra en la que se aplicaron dos periodos de déficit hídri co mediante el cegado de boquillas de los as persores colindantes (siglas WS en adelante). El primer ciclo de déficit tuvo una duración de 24 días, al cual siguió un ciclo de recuperación de otr os 24 días, para terminar con un último ciclo de estrés. 2.3. Datos de producción Al final del ciclo de cultivo (principios de julio) se llevó a cabo la recolección manual de la remolacha procedente de las cuatro sub- parcelas de estudio. Las muestras recogida s se enviaron al laboratorio para el análisis de rendimiento, contenido de azúcar (t / ha), índice económico para el agricultor valorando los ingresos en remolacha tipo de 16º (IEA, t / ha 16º), pureza (%), etc. 3.- Resultados y discusión La dinámica de humedad en el suelo para las cuatro sub-parcelas se muestra en la Figura 2. En la misma, se observa que el tratamiento WW de la zona de arena permitió mantener valores de REW próximos a 1 (condicion es de capacidad de campo) durante todo 19 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 el periodo de estudio. En cambio, el tratamiento WW de la zona de arcilla no consiguió mantener los valores de REW próximos a la unidad durante la est ación de riego, sin o que se observó una caída de REW hasta valores próximos a 0.6 durante el p eríodo comprendido entre los días 80 y 125 aproximadamente. A pesar de haber recibido la misma programación de riego (dosis y frecuencias), las d iferencias existentes en las condiciones de humedad del suelo en arcilla_WW y arena_WW ponen d e manifiesto la importancia de a daptar los sistemas de riego a la heterogeneid ad del suelo. Las diferencias existe ntes en velocidad de infiltración del agua, capacidad de r etención del suelo e incluso en la estructura del sistema radicular en cada tipo de suelo van a condicionar sobremanera la eficiencia de aplicación del riego. Tan solo una correcta delimitación de las áreas que requieren un manejo uniforme, acompañado del establecimiento de protocolos basados en la monitorización de variables hídricas como el estado hídrico del suelo y/o del cultivo permitirá garantizar una gestión eficiente del riego. La dinámica de REW en las sub-parcelas arcilla_WS y arena_WS fue similar a lo largo del periodo de estudio, si bien arcilla_WS siempre mostró un valor de REW 15-20% inferior al observado en arena_WS (Figura 2). La restitución del rieg o al finalizar el primer ciclo de déficit hídrico en los tratam ientos WS no permitió que los valores de humedad del suelo alcanzasen los niveles de los tratamientos WW en ninguna de las zonas de estudio. Este hecho se debe a que el agricultor aplicaba dosis de riego acordes a la evapotranspiración acumulada durante el período entre riegos, clara mente insuficiente para recargar las reservas de agua del suelo tras un p eríodo de déficit prolongado. Figura 2. Evolución de la fracción de agua extraíble relativa (REW) en el perfil 0-100 cm para las cuatro zonas de estudio. Cada punto es la media de dos medidas realizadas en sendas localizaciones de cada zona de estudio. El área rayada delimita los períodos en los que se suprimió el riego en las zonas Arcilla_WS y Arena_WS. En la figura 3 se muestra un ejemplo de 4 imágenes térmicas obtenidas el mismo día y a la misma hora en las 4 sub-parcelas de estudio. A partir de la escala de color, se puede apreciar las grandes diferencias de temperatura existentes entre unas zonas y otras. La captura de imágenes térmicas debe acompañarse de un procesado de datos posterior que ‘filtre’ todos aquellos pix eles que no corresponden al objeto deseado, en este caso el dosel vegetal del cultivo. En la figura 4 se presenta, de igual forma, un ejem plo del proceso de Dí a del año 40 60 80 100 120 140 160 180 REW 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 Arc il la_W S Arc il la_W W Arena_W S Arena_W W 20 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 segmentación de imágenes que debe realizarse para determinar las temperaturas medias del cultivo en una zona determinada.        Figura 3 . Imágenes térmicas en falso color determinadas desde UAV para las cuatro zonas de estudio el día 08/05 /15 a medio día solar. Arcilla WW (arriba izda.); Arcilla W S (arriba dcha.); Arena WW (abajo izda.); Arena WS (abajo dcha.).  Figura 4 . Imagen térmica de zona Arena WS determinada el día 08/05/ 15 a medio día solar a una altura de vuelo de 30 m. En la imagen de la derecha se obser van en color gris los pixeles identificados por el algoritmo de segmentación como suelo desnudo y/o mezcla de suelo desnudo/vegetación. Referen cia caliente delim itando la zona de estudio 21 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Una vez realizado el procesado de imágenes térmicas para las cuatro sub-parcelas y todos los días de medida, las d iferencias de temperatura cultivo-aire (  T) fueron calculadas a lo largo del periodo de estudio y se presentan en la Figura 5. La comparación de la dinámica de  T con REW revela que no existe una clara similitud entre las dinámicas del estado hídrico del suelo y del cultivo. El día 86, por ejemplo, no se observaron apenas diferencias en REW, si bien  T fue sensiblemente superior en Arcilla _WS con respecto al resto. El día 114, los contenidos de humedad en Arcilla_WS y Arcilla_WW fueron relativamente parecidos (Figura 2), coincidiendo con los valores de  T obtenidos (Figura 5). Sin embargo, para el mismo día, los valores de REW en Arena_WS y Arena_WW mostraron una reducción en el contenido de humedad del primero con respecto al segundo, aspecto que no se tradujo en un incremento de  T en Arena_WS como se hubiese esperado. Lo que se observó a nivel de cultivo es que, ese día (114), las sub-parcelas de la zona de arena presentaron un estado hídrico del cultivo similar y más favorable que el de las zonas de arcilla. A partir del día 114, el cultivo de la sub-parcela Arena_WS incrementa los valores de  T con respecto al resto de sub-parcelas. Atendiendo a la dinámica de REW (Figura 2), dado que Arcilla_WS mostró valores inferiores de REW con respecto a Arena_WS, se habría esperado que ambos tratamientos hubiesen mostrado valores similares de  T o, incluso, superiores en A rcilla_WS. Figura 5 . Evolución de la diferencia de temperatura entre la cubierta vegetal determinada con UAV y la temperatu ra del aire (  T) para las cuatro parcelas de estudio. Las barras de error indican el error estándar de la media. La interpretación de estos resultados arroja dos conclusiones claras. En primer lugar,  T determinada a partir de imágenes térmicas tomadas desde un micro-UAV permiten identificar variaciones en el estad o hídrico del cultivo debidas a una gestión del riego diferente o a la variabilidad natural de las propiedades físico-químicas del suelo. En segund o lugar, se observa que la dinámica del contenido de humedad del suelo determinada en un número limitado de puntos de muestreo (dos por sub-parcela en este e studio), no permite representar adecuadamente la variación del estado hídrico del cultivo. Las limitaciones de la Día de l año 90 105 120 135 1 50 165  T (º C) -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Arci l la _W S Arci l la _W W Ar ena_W S Ar ena_W W 22 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 monitorización del estado hídrico del suelo como herramienta de ayuda para la gestión del riego ya han sido puestas de manifiesto en muchos traba jos de investigación. Este trabajo añade más evidencias a esta problemática y destaca el potencial de herramientas como la termografía infrarroja que permiten muestrear toda la superficie de cult ivo, evitando de esta forma disponer de una información muy sesgada a nivel espacial. En un intento de integrar el estrés hídrico acumulado por el cultivo en las distintas sub-parcelas para el período de medida, se utilizó la expresión de Myers (1988) originalmente desarrollada para cuantificar la integral de estrés a partir de medidas de potencial hídrico foliar. La relación obtenida entre la integral de estrés hídrico determinado por métodos térmicos (S  T ) con respecto a la producción total de remolacha y la producción normalizada atendiendo a criterios económicos para el agr icultor (IEA) se presenta en la Figura 6. Se puede observar que la producción mostró una tendencia lin ealmente decreciente con S  T , si bien el tratamiento que menor producción most ró a pesar de no ser el que mayor S  T tuvo fue Arcilla_WS. Sin e mbargo, la IEA obtenida en Arcilla_WS fue similar a la obtenida en las parcelas WW, por lo que la relación IEA vs S  T mostró una tendencia decreciente a partir de un cierto umbral de S  T , por encima del cual el indicador IEA no se vio afectado. Figura 6 . Relación entre la producción (símbolos blancos) e IEA (símbolos negro s) con la integral de estrés determinada a partir de la te mperatura de cubierta vegetal tal y como se ha descrito en la metod ología. Línea discontinua: regresión entre prod ucción e integral de estrés. Línea continua: regresión ent re IEA e integral de estrés. 4.- Conclusiones La medida de la temperatura del cultivo determinada de forma remota mediante UAV ha demostrados ser una medida eficaz para determinar el estado hídrico del cultivo en remolacha azucarera. Asimismo, se observa cómo no existe una relación directa en el tiempo entre el estado hídrico del suelo y del cultivo, por lo que se refuerza la hipótesis de que la medida de la humedad del suelo mediante unos pocos sensores distribu idos por la parcela puede no ser la mejor estrategia, aunque ciertamente ayuda a realizar ajustes en la programación de los riegos, especialmente en parcelas con características d el suelo uniformes. Los ensayos realizados h an permitido comprobar que las parcelas de remolacha Integral de estrés (ºC · día) 100 120 140 160 180 200 220 24 0 260 Producción e IEA (t ha -1 ) 70 80 90 100 110 120 130 Arc illaW W Arc illaW S ArenaW W ArenaW S 23 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 azucarera con alta heterogeneidad espacial de l suelo requieren de un manejo del riego que atienda a las particularidades de cada zona. Tanto las sub-parcelas regadas según el criterio del agricultor como aquellas que fueron deliber adamente sometidas a periodos de déficit hídrico mostraron patrones de respuesta hídrica diferentes en función del tipo de suelo. La producción de remolacha en las zonas con limitación de riego fue inferior a la o btenida en las zonas sin alteració n del riego, siendo la re ducción más acusada en la zon a con textura arenosa. Estos resultados confirman la necesidad de establecer programas de riego adaptados a la variabilidad espacial del terreno en las parcelas de remolacha altamente heterogéneas, especialmente bajo condicione s de riego deficitarias donde las mermas productivas pueden ser más acusad as en unas zonas que en otras. 5.- Bibliografía Bellvert, J., Zarco-Tejada, P.J., Girona, J., Fereres, E. (2014). Mappin g crop water stress index in a ‘Pinot-noir’ vineyard: comparing ground measurements with termal remote sensing imagery from an unmanned aerial vehicle. 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Agr.Water Mgt.., 97, 1898- 1904. 32 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-05 ¿ES POSIBLE MEJORAR LA EFICIE NCIA EN EL USO DEL AGUA DE UN VIÑEDO MEDIANTE UN ACOL CHADO ORGÁNICO DEL SUELO? López-Urrea, R. (1) , Montoro, A. (2) , Martínez, L. (3) , Mañas, F. (4) , Sánchez, J.M. (5) , Intrigliolo, D.S. (6) 1 Director, ITAP-FUNDESCAM, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. [email protected] 2 Investigadora, ITAP, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. meli [email protected] 3 Técnica, FUNDESCAM, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. lmm [email protected] 4 Técnico, ITAP, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. fmj [email protected] 5 Profesor, UCLM, Dpto. Física Aplicada, EPC, 16071 Cuenca, [email protected] 6 Científico Titular, CEBAS-CSIS, Campus Universitario de Espinardo. Espinardo, Murcia. E- 30100, [email protected] Resumen El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que un acolchado orgánico del suelo (restos de poda) puede tener sobre la evapotranspiración del cultivo (ET c ) de la vid con el fin de mejorar la eficiencia en el uso del agua. El estudio se realizó durante la campaña de 2015 en la finca “Las Tiesas”, Alba cete (España). Las medidas se llevaron a cabo en un lisímetro monolítico de pesada ubicado en el centro de una parcela de vid ( Vitis vinífera L., cv. Tempranillo) de 1 ha de superficie, y con cepas plantadas a un marco de 3 x 1,5 m y conducción en espaldera. Se llevaron a cabo tres ciclo s de medidas, cada uno consistió en mantener el suelo desnudo durante los do s primeros días, los dos sig uientes se cubrió la superficie del lisímetro con un aco lchado orgánico (restos de poda de la vid) y los dos últimos días se cubrió el lisímetro con u n acolchado inorgánico (lo na de plástico). Los resultados indican que para la misma demanda evaporativa y fracción de cubierta vegetal, el acolchado orgánico redujo la ET c de la vid algo más de un 17%, mientras que el plástico la redujo un 25%. Los resultados ob tenidos indican que con el acolchado orgánico sigue produciéndose una cierta evaporación de agua desd e el suelo, pero se reduce considerablemente la ET c pudiéndose mejorar la eficiencia en el uso de l agua. 1- Introducción, Objetivos El cultivo de la vid ocupa grandes superficies de terreno en la cuenca Mediterránea, así como en otras regiones bajo condiciones clim áticas áridas y semiáridas, en las cuales la evapotranspiración de este cu ltivo es una componente importante del ciclo hidrológico ( Trambouze y Voltz, 2001 ). Castilla-La Mancha es la región que tiene una mayor superficie de viñedo para vinificación en el mundo con 437.072 ha en 2012 ( MA GRAMA, 2013 ), representando algo más del 6% de la superficie mundial cosechada ( FAOSTAT, 2012 ). Esta región produce 2,75 millones de toneladas de uva y la industria utiliza una parte muy importante de la mano de obra dedicada al sector agrícola en la región. 33 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 En zonas con esta limitación, la prioridad para la agricultura es hacer un uso sostenible del agua, teniendo en cuenta una se rie de consideraciones medioambientales, la viabilidad económica, así como ciertos aspectos tecnoló gicos y sociales ( Guerra et al., 2015 ). Además, la actual escasez de recursos hídricos de muchas zonas de todo el mundo parece puede agravarse en el futuro debido fundamentalmente al cambio climático y la tendencia actual a cambios en la d emanda de agua ( Skura y Psaltopoulos, 2012 ). El manejo del agua en el cultivo de la vid se considera un a herramienta importante para mejorar el desarrollo de la planta y la calidad de la u va, así como para conseguir la estabilidad en la producción ( Williams y Matthews, 1990 ). En aquellas zonas donde los recursos hídricos no son un limitante , se puede realizar una programación de riegos basada en producir un cierto estrés dura nte determinados periodos de tiempo para controlar el desarrollo vegetativo e incrementar la calidad de la uva ( Schultz y Matthews, 1993; Jackso n y Lombard, 1993) . Sin embargo, en zonas árida s y semiáridas donde el agua es un recurso escaso y de gran valor, los viñedos están sometidos frecuen temente a un estrés hídrico muy severo, por lo que se hace necesario un manejo del riego preciso para conseguir una producción sostenible q ue resulte en una actividad económicamente rentable. Estudios recientes llevados a cabo en La Mancha Oriental ( López-Urrea et al., 2012; Sánchez et al., 2015 ) indican que la evapotranspiración del cultivo (ET c ) de la vid, sin restricción hídrica, medida en un lisímetro d e pesada o mediante medidas térmicas y balance de energía se sitúa entre 500 y 550 mm anuales, siendo la componente evaporativa del balance de agua un 20-30% del total de la ET c de la vid. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que un acolchado orgánico del suelo (restos de poda) puede tener sobre la evapotranspiración del cult ivo de la vid con el fin d e mejorar la eficiencia en el uso del agua. 2- Materiales y métodos El estudio se realizó durante la campaña agrícola de 2015 en la finca “Las Tiesas”, Albacete (España). Sus coordenadas geográficas son: 2º 5’ longitud Oeste, 39º 3’ latitud Norte, y 695 m sobre el nivel del mar. El clima e s semiárido, Mediterráneo templado con una precipitación media anual de unos 320 mm, concentrada principalmente en primavera y otoño. Las temperaturas medias, máximas y mínimas son 13,7, 24,0 y 4,5 ºC, respectivamente. Para una descripción más detallada del clima de la zona ver López-Ur rea et al. (2006) . El suelo de la parcela donde se realizó el e studio se cataloga como Petrocalcic Calcixerepts ( Soil Survey Staff, 2006 ). La profundidad media del suelo de la parcela experimental es de 40 cm limitado por el desarrollo del horizonte petrocálcico que se encuentra más o menos fragmentado. La textura es franco-arcillo-limosa, con un 13 % de arena, un 49 % de limo y un 38 % de arcilla, con un pH básico. El suelo es pobre en materia orgánica y en nitrógeno, y tiene un alto contenido en caliza activa y potasio. Las medidas se llevaron a cabo en un lisímetro monolítico de pesada ubicado en el centro de una parcela de viñedo ( Vitis vinífera L., cv. Tempranillo) de 100 x 100 m. La vid fue injertada en 1999 sobre patrón 110 Richter, co n un marco de 3 x 1,5 m y conducción en espaldera. Las dimensiones del recipiente del lisímetro son de 3 x 3 m de lado y 1,7 m de profundidad, con un peso total aproximado de 18,5 t. El tanque del lisímetro se apoya sobre un sistema de vigas y un contrapeso que contr arresta la carga muerta del suelo y el tanque del lisímetro, y reduce la carga en la báscula, con un factor de desmultiplicación de 1000:1. Un célula de carga (modelo SB2, Epelsa Ind., S.L., España) está conectada a la báscula. El sistema permite medidas de la evapotranspiración (ET c ) e n el lisímetro con una resolución de 250 g, lo que equivale a 0,03 mm de agua. En el interior del lisímetro se planta ron dos vides, ocupando cada una de ellas 4,5 m 2 , al igual que el resto de plantas de la parcela de protección, proporcionando una medida represe ntativa de la ET c de la vid. Las variables meteorológicas fueron medidas durante el experimento con una estación agrometeorológica automática, situada sobre una cubierta de césped y localizada a menos de 100 m del lisímetro de vid. Los sensores estaban situados entre 1,25 y 2 m de 34 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 altura por encima de la cubierta de césped y se generaron registros cada quince minutos, horarios y diarios. Las variables medidas fuer on: temperatura y humedad relativa del aire (MP100, Campbell Scientific Instrument, Logan, UT, USA), velocidad del viento (A100R, Vector Instruments Ltd., UK), radiaciones de onda corta (CM14, Kipp & Zonen Delft, Holland), radiaciones de onda larga (CG2, Kipp & Zonen Delft, Holland) y lluvia (ARG100, Campbell Scientific Instrument, Logan, UT, USA). Toldos los datos registrados se almacenaron en dos dataloggers (CR10X, Campbell Scient ific Instrument, Logan, UT, USA). La evapotranspiración de referencia (ET o ) se calculó utilizando la ecuación de Penman- Monteith FAO56 (P-M FAO56) ( Allen et al., 1998 ). Los valores de coeficiente de cultivo (K c ) se obtuvieron dividiendo la ET c medida en el lisí metro entre la ET o calculada por el método de P-M FAO56. Se llevaron a cabo tres ciclo s de medidas en las siguientes fechas: del 12 al 17 de julio, del 26 al 31 de julio y del 9 al 14 de agosto. Cada ciclo consistió en mantener el suelo desnudo durante los dos primeros días, los dos siguientes se cubr ió la superficie del lisímetro con un acolchado orgánico (restos de poda de la vid) y los dos últimos días se cubrió el lisímetro con un acolchado inorgáni co (lona de plástico impermeable). Al inicio de cada periodo de 2 días se aplicó u n riego de 3 horas (unos 5 mm) a las 8:00h am (hora local).  De esta forma, se pudo analizar la reducción que se produce en la evaporación (E) con el acolchado orgánico, así como evaluar si con los rest os de poda se sigue produciendo algo de evaporación al compararlo con la lona de plástico (evaporación nula). En la Fig. 1 se presentan dos imágenes del lisímetro con los dos tipos de acolchado u tilizado. Los valores de ET c de la vid se determinaron a partir de las pérdidas de masa en el lisímetro (por evaporación y transpiración) dividido por el área del lisímetro (9 m 2 ). Los registros en que se produjeron ganancias de peso en el lisímetro (por riego), se eliminaron de los cálculos. En total se obtuvieron 462 registros de valores de ET c cada quince minutos para cada uno de los ciclos de medida y tipo de suelo (desnudo, r estos de poda y plástico). Figura 1. Suelo del lisímetro con restos de poda (izq.) y con u na lona de plástico (drcha.). Durante cada ciclo de medidas se llevaron a cabo una serie de determinaciones en el suelo y las plantas del lisímetro. Se midió de manera continua el conten ido de humedad del suelo a 10, 40, 70 y 100 cm mediante sondas FDR (Frecuence Domain Reflectometry) (EnviroSCANTM, Sentek Pty Ltd., South Australia); los potenciales hídricos de hoja ( Ψ h )  y tallo ( Ψ t ) se midieron el primer día de cada uno de los tipos de cobertura del suelo (desnudo, restos de poda y plástico) durante los tres ciclos estudiados y a dos horas distintas (11:00 y 13:30 hora local), para lo que se utilizó una cámara de presión tipo Scholander (modelo 600, PMS Instrument Company, Albany, OR, US A); la fracción de suelo cubierta por vegetación (f c ) se determinó diariamente a partir de la metodología clásica desarrollada por Cihlar et al. (1987) , usando la técnica de la clasificación su pervisada de imágenes con el algoritmo de máxima probabilidad, con el fin de asignar las diferentes clases de vegetación verde presentes en la imagen; la conductancia estomática (g s ) se midió con un porómetro (modelo SC-1, Decagon Devices Inc., Pullman, WA, USA) los días indicados para las medidas de potencial hídrico y se llevó a cabo un seguimiento del estado fenológico del cultivo durante cada ciclo de medidas utilizando el código BBCH (Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt and CHemical industry) ( Meier, 2001 ). 35 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 3- Resultados y discusión 3.1 Medidas de suelo y planta En la Fig. 2 se presenta la evolución del contenido de humedad del suelo a diferentes profundidades durante un ciclo de medidas (12-18 julio). Se observa como la sonda más superficial (10 cm) responde positivamente a cada uno de los riegos, obteniéndose un contenido de agua en el suelo similar durante todo el periodo estudiado, al igual que en los otros dos ciclos de medidas. Figura 2. Evolución del contenido d e humedad en el suelo a distintas profundidade s durante el ciclo del 12 al 18 de julio. En la Tabla 1 se presenta un resumen de los valores medios de lo s parámetros medidos en las planta s del lisímetro durante los ciclos estudiados. Los valore s de los potenciales hídricos de tallo y hoja a las 13:30h (hora local) indican que las vides en general no padecían de un estrés hídrico acusado en ninguna de las tres condiciones de manejo del suelo. Existe una tendencia a menores valores de potencial hídrico en los días en los que el suelo se cubrió en part icular con lona de plástico segur amente debido a la menor ET c (resultados mostrados a continuación) y por lo tanto mayor disponibilidad de agua en el suelo. Los resultados de potencial hídrico además sugieren que tanto la lona de plástico como la aplicación de restos de poda posiblemente no variaron notablemente el mi cro-clima de las cepas dado que los potenciales hídrico s no se vieron afectados negativamente por la aplicación de las técnicas de manejo del suelo. La fracción de cubierta vegetal verde fue la misma en los tres ciclos de medidas, indicando que las plantas se enco ntraban en el mimo estado de desarrollo. Tabla 1. Valores medios de potenciales de hoja ( Ψ h )  y  tallo  ( Ψ t ),  conductancia  estomática  (g s ),  fracción  de  cubierta  vegetal  verde  (f c )  y  fenología  del  cultivo.  36 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 3.2 Medidas de evapotranspiración En la Fig. 3a se presenta la evolución de la ET c de la vid los días 9 de agosto (suelo desnudo), 11 de agosto (restos de poda) y 30 de julio (plá stico) después de un riego (5 mm), teniendo el cultivo un desarrollo vegetativo similar (f c = 0,32) y la misma demanda evaporativa en los distintos días de medida (ET o ~ 5 mm día -1 ). En la Fig . 3b se presenta la ET c acumulada durante los tres ciclos de medidas para cada uno de los tipos de cubierta de suelo analizados. En ambas figuras se puede observar como los valores de ET c son superiores en condicion es de suelo desnudo. Figura 3. a) Evolución de la evapotranspiración del cultivo (ET c ) cada quince minutos después de un riego; y b) ET c acumulada para cada tipo de cubierta de suelo durante el periodo experimental. En la Tabla 2 se presentan los valor es diarios y el total acum ulado de ET c y ET o para los tre s tipos de tipo de cubierta. Los resultados indican que para la misma demanda evaporativa y fracción de cubierta vegetal el acolchado orgánico redujo la ET c de la vid algo más de un 17%, mientras que el plástico la redujo un 25%. Tabla 2. Valores de evapotranspiración de referencia (ET o ) y de cultivo (ET c ), así como sus correspondientes coeficientes de cultivo durante los tres ciclos estudiados. Ti p o  c ubi e rt a Fe c ha Ψ h  (M Pa ) Ψ t  (M Pa ) g s  (m m o l  m ‐ 2  s ‐ 1 )f c Fe nol ogí a Sue l o  de snudo 1 3 ‐ Jul i o ‐ 1. 62 ‐ 1. 03 343 0. 32 C i e r r e  de  raci mo s Re s to s  poda 1 5 ‐ Jul i o ‐ 1. 55 ‐ 1. 03 365 0. 32 C i e r r e  de  raci mo s Pl á st i c o 1 7 ‐ Jul i o ‐ 1. 50 ‐ 0. 93 269 0. 32 C i e r r e  de  raci mo s Sue l o  de snudo 2 7 ‐ Jul i o ‐ 1. 61 ‐ 0. 94 366 0. 32 E n v e r o Re s to s  poda 2 9 ‐ Jul i o ‐ 1. 64 ‐ 0. 96 316 0. 32 E n v e r o Pl á st i c o 3 1 ‐ Jul i o ‐ 1. 32 ‐ 0. 86 446 0. 32 E n v e r o Sue l o  de snudo 1 0 ‐ ago s t o ‐ 1. 66 ‐ 1. 00 568 0. 32 M a d u r a c i ó n Re s to s  poda 1 2 ‐ ago s t o ‐ 1. 6 6 ‐ 0. 84 557 0. 32 Ma d u r a c i ó n Pl á st i c o 1 4 ‐ ago s t o ‐ 1. 5 6 ‐ 0. 80 375 0. 32 Ma d u r a c i ó n 37 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 4- Conclusiones y recomendaciones En conclusión, los resultados obtenidos indican que a pesar de seguir o bservándose una cierta evaporación de agua desde el suelo con un acolchado orgánico (alrededor de un 25% de la E obtenida con un suelo desnudo), se con sigue una reducción d e la ET c pudiéndose alcanzar una mejora importante en la eficien cia en el uso del agua (entorno al 20%). Se trata de resultados preliminares basados en un año de estudio , por lo que creemos necesario añadir más campañas experimentales al trabajo para obtener re sultados más robustos y cuantificar con más solidez el efecto del acolchado sobr e la ET c del viñedo. 5.- Agradecimientos Los autores agradecen la financiación obtenida del Ministerio de Economía y Competitividad a través de los proyectos con co-financiación FEDER AGL2014-54201-C4-4- R, RTA 2011-00100-C05-04 y RTA 2014-00049-C05-03 6.- Bibliografía Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. Smith, M., 1998. Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage, paper nº. 56, FAO, Rome. Cihlar, J., Dobson, M.C., Sc hmugge, T., Hoogeboom, P., Janse, A.R.P., Baret, F., Guyot, G., Le Toan, T., Pampaloni, P., 1987. Procedures for the description of agricultural crops and soils in optical and m icrowave remote sensing studies. Int. J. Remote Sens. 8, 427-439. FAOSTAT, 2012. 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Ti p o  c ubi e rt a Fe c ha E T c  (m m  dí a ‐ 1 )E T o  (m m  dí a ‐ 1 )C o e f i c i e n t e  de  c u lt ivo Sue l o 1 2 ‐ Juli o 2 .7 7 5 .7 1 0 .4 9 de snudo 1 3 ‐ Juli o 2 .8 4 6 .0 0 0 .4 7 26 ‐ Juli o 2 .6 6 5 .5 5 0 .4 8 27 ‐ Juli o 2 .6 2 7 .5 2 0 .3 5 9 ‐ A g o s t o 3. 46 4 . 78 0. 72 10 ‐ A g o s t o 3. 93 6. 95 0. 57 T o t a l 18. 28 36. 51 0. 50 Re st os  de 1 4 ‐ Juli o 2 .5 3 6 .0 0 0 .4 2 poda 1 5 ‐ Juli o 2 .8 1 7 .0 9 0 .4 0 28 ‐ Juli o 2 .0 1 5 .9 8 0 .3 4 29 ‐ Juli o 2 .4 5 7 .5 3 0 .3 3 11 ‐ A g o s t o 2. 61 5. 05 0. 52 12 ‐ A g o s t o 3. 62 7. 05 0. 51 T o t a l 16. 03 38. 70 0. 41 Plást i c o 1 6 ‐ Juli o 2 .1 6 4 .6 9 0 .4 6 17 ‐ Juli o 2 .6 7 6 .7 6 0 .3 9 30 ‐ Juli o 1 .5 6 5 .1 4 0 .3 0 31 ‐ Juli o 1 .9 7 5 .3 9 0 .3 7 13 ‐ A g o s t o 2. 02 6. 35 0. 32 14 ‐ A g o s t o 2. 31 5. 38 0. 43 T o t a l 12. 69 33. 71 0. 38 38 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Jackson, D., Lombard, P., 1993. Environmental and management practices affect ing grape composition and wine quality. A review. Am. J. Enol. Vitic. 44, 409-430. López-Urrea, R., Martín de Santa Olalla, F., Fabeiro, C. and Moratalla, A. 2006. Testing evapotranspiration equations using lysimeter observations in a semiarid climate. Agric. Water Manage. 85:15-26. López-Urrea, R., Montoro, A., Mañas, F., López-Fuster, P., Fereres, E., 2012. Evapotranspiration and crop coeffi cients from lysimeter measurements of mature “Tempranillo” wine grapes. Agricultural Water Management 112, 13-20. MAGRAMA, 2013. Anuario de Estadística Agraria (on line ). Consulta: 1 de abril de 2016. http://www.magrama.gob.es/estadistica/pags/anuario/2013/AE_2013_13_11_03_01.p df Meier, 2001. Growth stages of mono-and dicotyledonous plants. BBCH Monograph. Federal Biological Research Centre for Agriculture and Forestry, 158 pp. Sánchez, J.M., López-Urrea, R., Cuxart, J., Montoro, A., Caselles, V., De la Cruz, F., Doña, C., Martínez, L., 2015. 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ASA-CSSA-SSSA, Madison, pp 1019–1055 39 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-06 UMBRALES SOSTENIBLES DE EST RÉS HÍDRICO DURANTE EL ENDURECIMIENTO DEL HUESO EN LA PRODUCCI ÓN DE ACEITUNA DE MESA Corell, M (1), Martín-Palomo, MJ (2), Girón, I (3), Torrecillas, A (4), Pérez-López, D (5), Moreno, F (6), Moriana, A (7) 1 Profesora, Universidad de Sevilla, Departamento de Ciencias Agroforestales, [email protected] 2 Profesora, Universidad de Sevilla, Departamento de Ciencias Agroforestales, [email protected] 3 Técnico superior, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, IRNAS, [email protected] 4 Profesor de Investigación,Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CEBAS, [email protected] 5 Profesor, Universidad Politécnica de Madrid, Departamento de Producción Vegetal:Fitotecnia, [email protected] 6 Profesor de Investigación,Consejo Superior de Investigaciones Científicas, IRNAS, [email protected] 7 Profesor, Universidad de Sevilla, Departamento de Ciencias Agr oforestales, [email protected] Resumen La programación del riego deficitario controlado (RDC) es una necesidad derivada de la escasez de agua disponible para el riego. La resistencia al estrés hídrico de los diferentes estados fenológicos en olivar está bastante bien documentada pero no así los niveles de estrés hídrico. El objetivo de este trabajo es sugerir en base a experimentos realizados en los últimos 7 años los niveles de estrés hídrico para el manejo del RDC en olivar.Los experimentos descritos en la presente comunicación se han desarrollado en la finca “La Hampa” propiedad del IRNAS (CSIC) en Coria del Río (Sevilla), en un olivar de 37 años cv “Manzanillo” y a un marco de 7*5m. Los experimentos se establecieron con diferentes tratamientos de riego, aplicando condiciones de estrés híd rico durante endurecimiento de hueso y unas semanas antes de cosecha. Se discute los diferentes u mbrales detectados y su efecto en cosecha, cantidad y calidad, y en la fisiología de la planta en el años en curso en el ciclo bianual del olivo. 1.- Introducción El olivar es uno de los cultivos leñosos que ha sufrido un mayor cambio en las últimas dos décadas. Este cultivo ha pasado de ser tradicional de secano con una baja inversión, a un cultivo en el que aproximadamente un 20% de su superficie está en regadío (400.000 ha, Magrama, 2016) y con un aumento considerable en el número de árboles por hectárea y en la inversión realizada. Esta transformación supuso la aparición de un nuevo consumidor de agua sin apenas trabajos de inve stigación que permitan una optimización del riego.La programación de riego deficitario c ontrolado (RDC) especialmente en cultivos leñosos es una necesidad derivada de la esca sez de agua disponible para el riego. En el caso del olivar es aún más importante por la escasa do tación de agua y por su gran capacidad de resistencia al estrés hídrico. La resistencia al estrés hídrico de lo s diferentes estados fenológicos está bastante bien documentada en la mayor parte de los cultivos y el olivo no es una excepción (Goldhamer, 1999). Sin embargo, aunque en base a esta información se sugieren manejos, incluso para las nuevas plantacione s 40 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 hídrico se redujo en el año 2014 al último periodo previo a cosecha no hubo diferencias entre tratamientos aunque los niveles de estrés hídrico en el tratamiento de RDC 4s estuvieron ligeramente por debajo de -2.0 MPa. Finalmente lo que se ha obtenido es un ahorro de agua considerable respecto a los árboles Control. Las dotaciones de los tratamientos RDC estuvieron alrededor de las permitidas por las confederaciones hidrográficas para este cultivo, incluso en algunos años claramente por debajo. Es de destacar que la cantidad de agua empleada en los RDC fue muy variable y estuvo ligada al manejo del agua en función de los umbrales de estrés hídrico marcados. 4.- Conclusiones y recomendaciones Un nivel de estrés hídrico superior a -2.0 MPa de potencial hídrico de tronco medido al mediodía durante la fase de endurecimiento del hueso no supuso una alteración de la cosecha del año en curso. Valores inferiores ha sta niveles alrededor de -3.0 MPa afectaron al crecimiento del fruto pero el periodo de re hidratación fue suficiente para no detectar pérdidas significativas en el tamaño del fruto. E stos niveles de estrés hídrico, tras 7 años d e experimentos, tampoco afectaron a la cosecha a medio plazo. Solamente se det ectó una tenencia a perder cosecha en tratamientos en los que se restringió el riego durante cuajado por efecto, probablemente, de un menor tamaño de árboles. Sin embargo, es probable que el manejo de la poda en la explota ción compense esta disminución. Estos do s umbrales de estrés pueden ser valores muy útiles para el manejo del r iego deficitario en olivar de mesa que aseguren un uso sostenibles d e los recursos con niveles de cosech a adecuados para el agricultor. 5.- Agradecimientos Los datos presentados en este trab ajo han sido financiados por sucesivos proyectos del MINNECO (AGL2007-66279-C03-00; AGL2010-19201-CO4-03; AGL2013-45922-C2-1- R).Los autores agradecen la colaboración de tod os los alumnos proyecto fin de carreara que han colaborado en este periodo y las ayudas de D. Antonio Montero y Pepe Rodriguez, técnicos del CSIC por su inestimable ayuda. Este trabajo se ha desarrollado gracias a la Unidad Asociada CSIC-US “Uso sostenible de suelo y agua en la agricultura”. 6.- Referencias Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith. M., (1998).Crop evaportranspiration.Guideline for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper nº 56. Roma. FAO. Cherbiy-Hoffmann, S.U., Searles, P.S., Hall, A.J., Rousseaux, M.C. (2012). Influence of light environment on yield determinants and components in large olive hedgerows following mechanical pruning in the subtropics of Southern Hemisphere. ScientiaHorticulturae 137, 36-42. Fernández, J. E. (2014). Understanding olive adaptation to abiotic stresses as a tool to increase crop performance.Environ.Exp. Bot. 103:158-179. Fernández, J. E., Díaz-Espejo, A., Infante, J. M., Duran, P., Palomo, M. J., Chamorro, V., Giron, I. F., Villagarcía, L., (2006). Water relations and gas exchange in olive trees under regulated deficit irrigation and partial root zone drying. Plant Soil 284, 273-291. Girón, I.F., Corell, M., Martín-Palomo, M.J., Galindo, A., Torrecillas, A., Moreno, F., Moriana, A. (2015). Feasibility of trunk diameter fluctuations in the scheduling of regulated deficit irrigation for table olive tree s without references trees. 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Annals Applied Biology 163, 200-208. 48 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-07 DESARROLLO DE UN ALGORITMO DE SOLUCIÓN DIRECTA PARA EL CÁLCULO DE DISTRIBUCIONES ÓPTIMAS DE CULTIVOS BAJO RIEGO DEFICITARIO CONTROLADO López-Mata, E. 1 (P), Orengo-Valverde, J.J. 2 , Tarjuelo, J.M. 1 , Martínez-Romero, A. 1 y Domínguez, A. 1 1 Investigador, Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), Universidad de Castilla-La Mancha, Ctra. de Las Peñas, km 3.2 , 02071 Albacete (Spain), [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ; [email protected] 2 Profesor, Departamento de Matemáticas, Área de Matemática Aplicada, Universidad de Castilla-La Mancha, Campus Universitario, s/n,02071, Albacete, (Spain ), [email protected] Resumen La adecuada gestión de un recurso natural cada vez más escaso, como es el agua, implica maximizar la eficiencia en su uso. Desde el punto de vista de una explotación agraria, es de la máxima importancia encontrar la distribución óptima de cultivos que maximice el margen bruto obtenido con el agua de riego disponible . Actualmente, los métodos de opti mización disponibles para resolver este pro blema no lineal, recurren a métodos de optimización heurísticos de propósit o general mucho más lentos y menos eficientes de lo que sería un algoritmo de optimización de solución directa, donde se conocen los mecanismos involucrados y las sinergias existentes entre los cultivos para la obtención de la solución óptima del problema. El objetivo del presente trabajo es desarrollar un a lgoritmo de solución directa capaz de determinar la distribución óp tima de cultivos que sea compatible con el modelo MOPECO (Modelo de Optimización Económica del agua de riego). La solución óptima se consigue con sólo uno o dos cultivos, pero esta solución no es la más ad ecuada desde el punto de vista agronómico (p.e. rotación de cultivos, PAC, etc.), por lo que ha sido necesario adaptar el algoritmo desarrollado para manejar este tipo de situaciones. Para una hipotética explotación de 100 ha, considerando 10 cultivos diferentes y 11 escenarios de volumen de agua total disponible, se h an comparado los resultados del algoritmo desarrollado con las soluciones ofr ecidas por el software de optimización LINGO y los algoritmos genéticos. El algoritmo desarrollado consigue márgenes brutos un 0,5% in feriores a los de LINGO, y un 1,1% mayores que los al goritmos genéticos, reduciendo el tiempo de cálculo entre 50-100 y 2000 veces, respectivamente. 1- Introducción El agua es un recurso escaso que debe ser gestionado de forma eficiente. Desde mediados del siglo X X se han desarrollado modelos complejos como Aquacrop, ISAREG, CROPSYS o WOFOST , que permiten simular el comportamiento de los cultivos bajo un amplio rango de condicionantes. MOPECO (Ortega et al., 2004) ha sido concebido para la optimización del margen bruto (MB) de las explotaciones de riego, en especial en zonas con escasos recursos hídricos y/o con altos costes de cultivo. Bajo condiciones reales, el sector productivo requiere de una herramienta que les asesore sobre cual es la superficie y el volumen de agua de riego, normalmente deficitario, que debe asignar a cada cult ivo para maximizar la rentabilidad. Los datos requeridos para realizar esta tarea de optimización son las relaciones entre el margen bruto y la lámina de riego. Estas relaciones no son lineales, 49 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 por lo que se deben de utilizar té cnicas de optimización no lineal durante el proceso de optimización. En la actualidad MOPECO utiliza los algoritmos genéticos para resolver este problema de optimización. Esta metodología presenta dos problemas. Por una parte, el resultado obtenido no es el óptimo absoluto. Y, por otro lado, el tiempo de cálculo requerido es muy elevado, lo que limita la posibilidad de g enerar una versión on-line del modelo para su utilización por los regantes y gestores de amplias zonas regables con un elevado número de usuarios. El objetivo principal del presente trabajo es desarrollar una metodología capaz de determinar la distribución de cultivos que maximiza el margen bruto de una explotación, conocida la superficie regable y la cantidad de agua disponible, así como las funciones margen bruto vs. lámina de riego de cada cultivo, con ba jos requerimientos de tiempo de cálculo. Los objetivos específicos son: i) Desar rollar un algoritmo de solución directa para el cálculo de distribuciones óptimas de cultivos bajo riego compatible con MOPECO; ii) Mejorar la eficiencia y velocidad en la resolución de problemas de distribución óptimas de cultivos respecto a los algoritmos genéticos; iii) Analizar los mecanismos y sinergias entre los cultivos para obtener la solución ó ptima. 2- Materiales y métodos 2.1- Formulación del problema El problema de optimización de la distribución de cultivos en una explotación agraria bajo condiciones de estrés hídrico se puede formular de la siguiente m anera: A partir de una parcela de superf icie (S total ), una dotación de volumen de agua de riego (V total ), unos cultiv os de los que se conocen sus fun ciones margen bruto frente a la lámina de riego aplicada, se desean encontrar los valores de superficie (S i ) y volumen de agua de riego (Vi) que maximicen el margen bruto de la ex plotación (MB total ), expresión (1). Siendo: n el número total de cultivos a tener en cuenta en el problema y f la func ión que representa el margen bruto obtenido con respe cto a la lámina aplicada (función MB/lam). La ecuación (1) está sujeta a las restricciones (2), ( 3), (4), (5) y (6):           n 1 = i i i i i total S V f S = MB (1)   n 1 = i i total S S (2)   n 1 = i i total V V (3) 0 i S  (4) 0 i V  (5) ima x i lam lam  (6) 2.2- “Funciones margen bruto / lámina” Las funciones MB/Lam dependen de las condiciones particulares de cada temporada (climatología, precio de venta de la cosecha, costes de cultivo, etc.). Siendo las mismas diferentes para cada año. Además, otros factores, como la aplicación de un adecuado 50 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 calendario de riegos durante la et apa de crecimiento lo que afecta al MB final para una misma cantidad de agua aplicada al cultivo. López-Mata et al. (2010) simuló 146410 calendarios de riego del cultivo maíz modificando el déficit hídrico y la eficiencia del sistema de riego de forma aleatoria. Una línea de puntos denominada “Frontera de Pareto” (Darshana et al., 2011) representa el máximo MB posible por cada lámina suministrada al cultivo (Figura 1) . En ésta línea, es imposible mejorar la variable MB sin perjudicar a la variable lámina de riego. a B Figura. 1 . a) Simulación de 146.410 calendarios de riego par a el cultivo maíz. b) Algoritmo de recubrimiento. Es inaceptable, en términos de tiempo de cálculo, simular una gran cantidad de calendarios de riego para obten er la frontera de Pareto del cultivo. Por ese motivo, MOPECO utiliza la metodología de riego deficitario controlado (ORDI) para determinar el calendario de riegos ópti mo para una determinada cantidad de agua de riego (Domínguez et al., 2012a) . La serie d e datos climáticos utilizada por MOPECO es el año mete orológico típico (TMY) de la zona (Domínguez et al., 2013) , consiguiendo de ésta forma una única función (MB/lam) por cultivo, teniendo en cuenta el valor medio de ciertos parámetros económicos. 2.3- Algoritmo de optimización Se ha determinado matemáticamente que el óptimo margen bruto de la ecuación (1) con un solo cultivo con una funció n (MB/lam) positiva, creciente y cóncava (Figura 2a) , denominada ideal en el presente trabajo, se obtiene cuando todo el volumen de agua es aplicado a toda la superficie disponible de la parcela ( total total opt /S V lam  ). Si se dispusiera de un volumen de agua superior a MBmax total lam S  , la solución óptima sería total S S  y MBmax total lam S V   , regando con MBmax lam lam  . En los siguientes apartados, se de sarrollarán una serie de transformaciones factibles donde se convertirá un problema con cualquier número de cultivos, con cualquier forma MB/lam en una única función MB/lam ideal, con una respuesta de margen bruto mejor y cuyo óptimo ya se ha determinado anteriormente. 2.4 Consideraciones sobre el reparto de agua Una misma dotación de agua se puede aplicar uniformemente a la totalidad de la parcela o se puede dividir en dos zonas de riego con diferentes láminas de agua aplicada, siendo el margen bruto medio por hectárea diferente. 51 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 La figura (2b) muestra 3 funcione s MB/lam que pasan todas ellas por dos puntos P 1 y P 2. Una misma lámina lam opt obtendrá el valor más alto de margen bruto por hectárea con la función cóncava. Con la función convexa, la parcela puede ser dividida en dos superficies de riego diferentes con el mismo cultivo, una regada con la lámina lam 1 (punto P 1 ) y la otra regada con la lámina lam 2 (punto P 2 ) elegidas de tal forma que la lámina media coincida con la lámina lam opt . De esta manera, el margen bruto por hectárea obtenido por la función convexa es igual al obtenido por la función line al. Obteniendo las siguientes expresiones            1 2 1 opt total 2 lam lam lam lam S S = (7) 2 2 2 lam S = V  (8) 2 total 1 V V = V  (9) 2 total 1 S S = S  (10) a b Figura 2. a) Función MB/lam “ideal”; b) Comparaciones entre funciones MB/lam cóncava, lineal y convexa que pasen por los mismos dos puntos. 2.5 Transformación de funciones MB/Lam no cóncavas ni crecientes Si la función MB/Lam no es creciente y/o cóncava, la función se pu ede transformar detectando estas partes de la misma (p.e., la parte comprendida entre los puntos P 1 y P 2 de la figura 3a ) y trazando una línea que una ambos puntos (Apartado 2.4) . Esta línea será utilizada como nueva función MB/lam entre los puntos P 1 y P 2 y es tá definida por las ecuaciones (7), (8), (9), y (10). 2.6 Transformación de funci ones MB/lam no siempre positivas Estas funciones pueden ser transformada de la misma forma que en la transformación anterior añadiendo un cultivo virt ual con una función MB/lam constit uida por solo un punto (lam = 0 m 3 ha -1 y MB = 0 € ha -1 ) (Figura 3b) . 2.7 Transformación de n funciones MB/lam en una sola función Para el caso de dos cultivos (Figura 4a) , el cultivo 1 respon de mejor con láminas de riego bajas, mientras que el cultivo 2 responde mejor a láminas altas. Por lo tanto, la nueva función MB/lam estará formada, desde la lámina lam=0 hasta lam 1 por la función MB/lam del 52 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 cultivo 1, entre lam 1 y lam 2 por una línea tangente a las funciones de ambos cultivos, y desde lam 2 la función MB/lam del cultivo 2. El procedimiento para encontrar el ópt imo para cualquier número de cultivos es simplemente una generalización del procedimiento para dos cultivos (Figura 4b) . a b Figura 3. a) Transformación de una función MB/Lam no cóncava y no creciente; b) Transformación de una función MB/lam no siempre positiva. a b Figura 4. a) Transformación de las curvas MB/lam de dos cultivos en una sola curva MB/lam; b) Transformación de las funciones M B/lam de 5 cultivos en una sola función. 2.8 Algoritmo de recubrimiento Para seleccionar únicamente los puntos pertenecientes a la “frontera de Pareto” de los cultivos y aplicar todas las transformaciones explicadas se ha desarrollado un algoritmo de recubrimiento, que lo procesa todo a la vez. El algoritmo ha sido diseñado para trabajar con listas de puntos. Como primer punto de referencia se elige el primer punto de la lista ordenada de puntos, a continuación, se calculan las pendient es de los puntos que lo siguen con respecto al punto de referencia, eligiendo como segundo punto de referencia el punto de mayor pendiente positiva. Los puntos entre ambos p untos de referencia son eliminado s. Este proceso es repetido sucesivamente hasta llegar al final de la lista, obteniendo una función cóncava (Figura 1b) . 53 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 2.9 El proceso de optimización El proceso de optimización con sta de dos procesos d iferentes. El primer proceso determina la “Frontera de Pareto” de cada uno de los cultivos, y el segundo proceso determina la distribución óptima en términos de superficie y el volumen de agua para el conjunto de los cultivo s considerados, siguiendo la metodología de scrita en los puntos anteriores. 2.10 Adaptación del algoritmo a la gest ión real de explotaciones agrarias. Se ha demostrado, hasta este punto, que la solución ó ptima del problema de distribución de cultivos es o bien uno o dos cultivos. En la gestión de explotaciones agrarias reales, hay numerosos argumentos en favor de limitar la superficie máxima de un cultivo individual y adoptar la rotación de cultivos. Co nsecuentemente, la implementación de ésta metodología en el modelo MOPECO requiere que los usuarios puedan limitar la superficie máxima de cada cultivo. La manera de resolver éste problema es la siguiente: Paso 1. Realizar la optimización siguiendo los p asos descritos en el apartado 2.9. Paso 2. Si la superficie asignada para cua lquiera de los cult ivos de la solución obtenida es mayor a la máxima permitida por el usuario, el exceso de superficie y su correspondiente volumen de agua serán utilizados en una nueva optimización en la cual las funciones MB/lam de los cultivos q ue han alcanzado la superficie máxima son eliminadas. Este proceso debe ser repetido hasta que sea p osible. Paso 3. Es posible que una cierta cantidad de agua quede disponib le al final de la última optimización. Éste volumen de agua es asignado al cultivo con el mayor incremento de margen bruto por unidad de agua suministrada (la función MB/lam con mayor pendiente positiva para la lámina determinada), pudiendo incluso ser a signado a varios cultivos. 2.11 Evaluación de la metodología desarrollada. Se han utilizado diez cultivos ficticios para evaluar la distribución de cultivos que maximice el beneficio de una explotación agraria con el algoritmo desarrollado bajo dos escenarios: sin restricción de superficie a los cultivos (sin rotación), y siguiendo la metodología descrita en el apartado 2.10 considerando restricciones de superficie en los cultivos (rotación). En éste último caso, se ha considerado que la máxima superficie para cada cultivo sea 1/3 de la superficie total de la explotación. Las funcion es MB/lam utilizadas son funciones polinómicas, tal y como sugieren diferente s autores (English et al., 2002; Domínguez et al., 2012b,c) (Figura 5) . Para este ejemplo, la superficie de riego total ha sido de 100 ha, y se han considerado 11 volúmenes de agua de riego. Los resultados con limitación de superficie en cultivos has sido comparados con los obtenidos por los algoritmos genéticos y el software de optimiza ción LINGO (LINDO, 20 15) . 0 200 400 600 800 1000 1200 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 10200 10800 11400 12000 12600 13200 13800 14400 15000 Margen bruto (€ ha -1 ) Lámina de riego (m 3 ha -1 ) Cultivo 1 Cultivo 2 Cultivo 3 Cultivo 4 Cultivo 5 Cultivo 6 Cultivo 7 Cultivo 8 Cultivo 9 Cultivo 10 54 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 5. Funciones “MB/lam” de 10 cultivos ficticios. 3 Resultados y discusión La principal diferencia entre las metodologías de optimiza ción ha sido el tiempo de cálculo (Tabla 1) . El alg oritmo propuesto (AP) ha sido capaz de obtener los resultados 2000 veces más rápido que los algoritmos genéticos (AG), y entre 10-100 veces respecto a LINGO. Éste hecho es particularmente relevante para el desarrollo futuro de una versión online del modelo MOPECO para su utilización por agricultores. El margen bruto alcanzado por el " AP (rotación)" es siempre más bajo que el margen bruto alcanzado por el "AP (sin rotación)" (disminución media igual a 7,1%), mientras que los requisito s de tiempo de cálculo fueron similares (Tabla 1) . Tabla 1. Resumen de los resultados de la comparación de los diferentes algoritmos. AP (sin rotación) AP (rotación) AG (rotación) LINGO (rotación) Agua (m 3 ) MB (€) t (s) MB (€) t (s) MB (€) t (s) MB (€) t (s) 0 25000,0 0,02035 18428,4 0,02165 18428,4 26,21 18428,4 1 130000 43436,0 0,02044 41703,4 0,02041 40698,8 41,56 41819,7 1 260000 61871,9 0,02048 58050,5 0,02015 57903,9 52,72 58105,6 2 390000 80173,8 0,02036 72909,2 0,02032 72005,7 44,41 73274,9 1 520000 92287,3 0,02045 85939,2 0,02025 86106,5 46,53 86145,1 2 650000 102002,4 0,02066 98331,0 0,02052 97142,4 46,53 99009,7 1 780000 110976,4 0,02047 107491,8 0,02020 104185,6 40,78 108224,0 2 910000 116422,7 0,02024 110264,0 0,02018 109601,1 43,26 111118,0 2 1040000 121752,5 0,02026 112204,3 0,02018 110926,9 51,11 112632,4 2 1170000 124165,0 0,02014 113054,3 0,02029 111036,7 45,99 113059,6 <1 1300000 124165,0 0,02029 113054,3 0,02025 111709,9 53,07 113059,6 <1 Donde: MB: margen bruto; t: tiempo Figura 7. “Frontera de Pareto” y puntos de referencia obtenidos por el algoritmo desarrollado. Los resultados del algoritmo propuesto con las restricciones de superficie "AP (Rotación)" se han comparado con los generados por "LINGO (Rotación)" y "AG (Rotación)", también con límites de superficie . En términos generales, las distribuciones d e cultivos propuestas por las tres metodologías fueron muy similares en términos de cultivos seleccionados en la mayoría de los escenarios, difir iendo ligeramente en los valores de superficie y lámina asignados. Las diferencias en el uso de agua disponible aumentaron con 55 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 la disponibilidad de agua, donde los AG dejaban recursos sin utilizar en cuatro escenarios. En todos los casos, se ha utilizado toda la superficie, mientras que en los dos últimos escenarios se ha dejado agua sin utilizar. LINGO ha sido la metodología que ha ob tenido los valores más altos de margen bruto en todos los escenarios, aunque las diferencias entre ellos son pequeñas (inf eriores a 3,9% para los AG y 2,2% para el AP, siendo la diferencia media del 1,5% y 0,5%, respectivamente). Es necesario destacar que la adaptación d el algoritmo propuesto para la gestión de una explotación con restricciones de superficie de cultivos puede no ser la óptima, lo que permite a los AG y LINGO lograr mejores resultados en algunos escenarios (Tabla 1) . Por el contrario, el algorit mo sin restricciones de superficie (sin rotación) siempre obtiene la solución óp tima global. En consecuencia, el algoritmo desarrollado genera resultados que son similares a los obtenidos por los otros dos métodos anteriormente probados. AG es la metodología con los más altos requerimientos de tiempo de cálculo. Otro resultado relevante es que, para cada cultivo, el algoritmo determina láminas de riego inferiores a la lámina de máximo margen bruto (Figura 7) , excepto en los dos últimos escenarios debido a una alta disponibilidad de agua de riego. Este hecho pone de manifiesto la importancia del riego deficitario controlado e n la gestión económica de las explotaciones de regadío con baja disponibilidad de agua, según lo recomendado por otros autores (English et al., 2002; Ortega et al., 2004; Georgiou and Papamichail, 20 08) . La combinación del algoritmo de optimización propuesto con ORDI en el modelo MOPECO puede ayudar a los agricultores a mejorar la eficiencia del uso del agua y la rentabilidad de sus explotaciones. Este modelo también puede ayudar a los mismos a determinar distribución de cultivos más rentable y a aplicar estrategias de riego deficitario controlado a gran escala. 4 Conclusiones y recomendaciones El algoritmo propuesto determina la superficie y la lámina de riego para un conjunto de cultivos seleccionados que maximiza el margen bruto de la explotación. La determinación precisa de estas funciones es crucial para obtener resultado s fiables en condiciones reales. En comparación con LINGO y con lo s algoritmos genéticos, el tiempo de cálculo y los recursos computacionales requeridos por e l algoritmo desarrollado para la obtención de los resultados de los escenarios analizados son entre 50-100 y alrededor de 2000 menor, respectivamente. Si no se limita la superficie máxima cultivable para cada uno de los cultivos, la solución óptima al problema de optimización es uno o dos cultivos. Tres o más cultivos nunca obtendrán el máximo margen bruto absoluto. Sin embargo, bajo condiciones d e manejo para explotaciones de regadío, hay much os argumentos a favor de la limitación de la superficie máxima ocupada por un cultivo individual. La adaptación de la metodología propuesta para resolver esta limitación obtien e resultados adecuados, consiguien do unos márgenes brutos alrededor del 0,5 % inferior a LINGO, y un 1,1 % más alto que los algoritmos genéticos para los casos de este estu dio. La mayor parte de los resultados obtenidos por el algoritmo proponen el manejo de los cultivos en condiciones de riego deficitario. La velocidad de cálculo del algoritmo de optimización propuesto permite utilizarlo como parte de algoritmos de optimización m ás complejos que tengan en cuenta otros factores. Aún más importante que este hecho en la búsqueda de la distribución óptima de cultivos es la de sacar a la luz los mecanismos involucrados y cuáles son las sinergias entre los diferentes cultivos para la consecución de la solución óptima, permitiendo su conocimiento a los agricultores y técnicos desa rrollar mejores estrategias de riego. En este sentido, el funcionamiento del alg oritmo es fácil de ent ender y replicar, siendo posible hacerlo de forma manual. Esta metodología nace de la necesidad de optimización de la distribución de cultivos, pero es razo nable pensar que puede ser aplicada en otros campos. 5 Agradecimientos 56 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Tabla 2. Resultados de los análisis de calidad fí sico-química de los frutos de la primera recolección. Momento de análisis Cosecha (t 0 ) Frigoconserv ación (t 1 ) Comercialización (t 2 ) Parámetro  unid ad  CTRL RDC A GR CT RL RDC AGR CTRL RDC AGR Saturación croma 30,7 29,04 29,73 29,27 29,61 29,85 19,18 b 20,09 b 22,68 a Matiz áng hue 25,89 a b 26,81 a 25,49 b 22,72 22,68 21,39 18,13 17,01 17,17 Diám. Ecuat. mm 29,59 29,13 29,95 29,52 29, 22 30,00 29,43 29,25 29,25 Volumen (cm3) 10,54 10,03 10,85 10,54 10, 36 10,97 10,56 10,46 10,31 Pérdida peso (%) 0,70 0,44 0,81 2,23 1,50 2,41 Firm. Compr. (N mm - 1 ) 12,21 12,23 12,23 9,25 9,22 10,13 8,76 8,84 8,96 Firm. Rotura (N mm - 1 ) 4,82 4,63 5,10 4,02 4,13 4,41 3,74 3,59 3,79 SST (ºBrix) 18,51 18,7 18,46 18,72 19, 12 19,23 19,15 20,54 19,89 AT (g L - 1 ) 9,34 a b 9,83 a 9,13 b 7,97 7,97 8,35 6,81 b 7,28 a 6,52 b IM 19,88 19,07 20,24 23,57 24,06 23,84 28,13 28,21 30,54 Valores medios segui dos de letras diferentes en la misma fila indican diferenci as significativas entre tratamientos para ese parámetro d e acuerdo con el test de Duncan (P>0,05). L a ausencia de letras indica que no es significati vo. Crisosto et al. (2003) indicaron que las tres características principales de aceptación de la cereza eran el color, los sólid os solubles totales y la acidez titula ble. El poder contar con una relación que englobe a los tres factores puede ser interesante de cara a estimar su comportamiento de mercado. En “Prime Giant” se encontró una relación polinómica entre el matiz, color de la piel de las cerezas, y la concentración d e sólidos solubles totales y a su vez con la acidez titulable, siendo éstas de sentido opuesto (Figura 3). Estas relaciones, muy similares a las descritas por Yommi et al. (2012) para las variedades Lapins y Sweetheart, pueden resultar de interés para determinar el momento adecuado de la cosecha, así como la evolución de SST y AT en refrigeración, en función del color de las cerezas. Matiz (ángulo hue) 16 18 20 22 24 26 28 Acidez titu lable (g L -1 ) 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 Matiz (ángulo hue) 16 18 20 22 24 26 Sólidos soluble totales (º Brix) 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 R 2 = 0,79 6 R 2 = 0,926 CTRL RDC AGR CTRL RDC AGR Figura 3. Relación entre el matiz (ángulo hue) y los sólidos soluble totales (ºBrix) y la acidez titulable (g L -1 ). 4- Conclusiones y recomendaciones El déficit hídrico ligero aplicado en precosecha no afectó negativamente a la calidad en ninguno de los tres momentos de evaluación: cosecha, frigo-conservación y comercialización. Incluso, en el momento de cosecha se d ieron valores más altos de acide z 63 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 titulable y matiz en RDC que en AGR. Independientemente de la inexistencia de diferencias significativas en volumen de fruto y firmeza, se observó una alta correlación entre ellas y el agua aplicada. Tanto los sólidos solubles totales como la acidez titulable presentaron buenas correlaciones con el matiz, las que pueden ser de interés de cara a determinar el momento de cosecha. Las pérdidas de peso durante la conservación no dieron lugar a diferencias entre tratamientos. Sin embargo, RDC presentó una tendencia a menores pérdidas de peso, cara cterística que por su int erés deberá ser comprobada en sucesivas cosechas. Ahorros de agua precosecha en RDC del 17% y 35% respecto a CTRL y AGR, respectivamente no afectaron a la producción de ninguna de las dos r ecolecciones ni a la total (15,5 t ha -1 ). Teniendo en cuenta que son los pr imeros resultados obtenidos tras un único año d e aplicación del déficit hídrico liger o en precosecha de “Prime Giant”, es pronto par a recomendar su aplicación a nivel comercial, de ahí el interés de poder validarlos en las siguientes campañas. 5.- Agradecimientos Este trabajo fue financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y está encuadrado en el proyecto: 'Evaluación de la automatización del riego deficitario en frutales. Mejora de la gestión del agua para asegurar la productividad y sostenibilidad'. Referencia: AGL2013-49047-C2-1R. 6- Bibliografía Conesa, M.R., De la Rosa, J.M., Artés-Hernández, F., Dodd, I.C., Domingo, R., Pérez-Pastor A. 2014. Long-term impact of deficit irrigation on the physical qualit y of berries in ‘Crimson Seedless’ table grapes. J. Sci. Food Agric. 95 (12), 2510-2520. Crisosto, C.H., Crisosto, G.M., Ritenour M.A. (2002) Testing the rel iability of skin colour as an indicator of quality for early season Brooks (Prunus avium L.) cherry. Postharvest Biology & Technology, 24, 147–154. Crisosto, C. H., Crisosto, G. M., Metheney, P. (2003) Consumer acceptance of “Brooks” and “Bing” cherries is mainly dependent on fruit SSC and visual skin color. Postharvest Biology & Technology, 28, 159-167. De la Rosa, J.M., Domingo, R., Gómez-Montiel, J., Pérez-Pastor, A. (2015). Implementing deficit irrigation scheduling through plant water stress ind icators in early nectarine trees. Agricultural Water Management. 152, 207–216. 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Acta horticulturae, 934, 1055-1061. 65 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-09 DESARROLLO DE UN SERVICI O EXPERIMENTAL DE TELEDETECCIÓN EN LOS RIEGOS DEL PORMA (LEÓN) PARA EL CÁLCULO AJUSTADO DE NECESIDADES HÍDRI CAS Y MEJORA EN LA GESTIÓN DEL REGADÍO Valdés Mora, I (1); Escudero Barbero, R (2); Rubio Melón, A (3); Fernández Pesado, P (4); Checa Alonso, MJ (5); Sanchez Hernández, B (6); Iglesias Gómez, S (7). 1 Responsable Técnico de Proyecto OPTIREG1316, Gerencia de Ingeniería y Edificación (Tragsatec), Julián Camarillo 6, 28037 Madrid, [email protected] 2 Jefe de Departamento de Teledetección, Gerencia de Sist emas de Información Geográfica (Tragsatec), Julián Camarillo 6, 28037 Madrid, reb@tragsa. es 3 Coordinador de Obras (Tragsa), Cruz Roja de León 26 A. 24008 León, [email protected] 4 Analista (Tragsa), Cruz Roja de León 26 A. 24008 León, [email protected] 5 Jefe de Grupo de Actuaciones y Proyectos, Dpto de Teledetección, Ger encia de Sistemas de Información Geográfica (Tragsatec), Julián Camarillo 6, 28037 Madrid, [email protected] 6 Jefe de Actuaciones y Proyectos, Dpto de Teledetección, Gerencia de Sistemas de Información Geográfica (Tragsatec), Julián Camarillo 6, 28037 Madrid, [email protected] 7 Responsable de apoyo y supervisión de proyecto OPTIREG1316. Subdirección de I+D+i (Tragsa), Conde Peñalver 84, Madrid, [email protected] ) Resumen El proyecto de innovación tecnológica OPTI REG Eficiencia Hídrica, impulsado por el Grupo Tragsa, tiene entre sus objetivos princip ales introducir el uso de la teledet ección, como tecnología de apoyo a la gestión hídrica. Para ello se está desarr ollando un servicio web gis experimental que servirá de repositorio único de imágenes y de sus productos derivados y que facilitará, tanto a los regantes, como a los gestores del riego, el seguimiento de los cultivos y de sus necesidade s hídricas. Diversos estudios científicos han d emostrado la buena relación lineal existente entre el índice de vegetación normalizado (NDVI), derivado de las imágenes de satélite, y el coeficiente de cultivo, K c (Torres, 2010), utilizado en el cálculo de la ev apotranspiración y las necesidades hídricas. Una primera evaluació n de los resultados obtenidos en la campaña 2015 para los principales cultivos en regadío e n la zona de estudio del Porma (León), indica que el K c calculado a partir del NDVI, se ajusta mejor que el de FAO. Por ello, se considera un sistema muy válido como referencia para ajustar no sólo la cantidad de agua, sino también para determinar el momento más adecuado de riego, que redundará en una mayor eficiencia hídrica. 1) Introducción y objetivos Los planes de modernización de regadíos han sido el mecanismo más importante para la mejora de la gestión y el uso del agua, habiendo conseguido tanto una reducción del consumo como un aumento de la eficiencia en su uso. La Teledetección es una de la s tecnologías que hoy en día ofrecen m ayor potencial de desarrollo para integrarse en los sistemas de telecontrol de riego, contribuyendo a conseguir una mayor eficiencia hídrica. Se trata de una tecnología que en los últimos años se ha beneficiado de las grandes inversiones realizadas en las misiones espaciales de 66 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 observación de la Tierra, como es el caso en Europa, del Programa Copernicus y su constelación de satélite s Sentinel. El proyecto de innovación tecnológica OPTI REG Eficiencia Hídrica, impulsado por el Grupo Tragsa, tiene como uno de los objetivos principales introducir el uso de la teledetección como tecnología de apoyo en el ámbito de la gestión hí drica. Este proyecto está desarrollando un servicio de teledetección experimental, casi en tiempo real, que cubre de momento unas 17.000 ha de regadío pertenecientes a varias comunidades de regantes gestionadas por Tragsa en el Porma (León). Distintos trabajos experimentales han derivado el coeficiente de cultivo (K c ) a partir de índices de vegetación obtenidos con imágenes de satélite, como el de Calera et al, 2014. Con este estudio se pretende conseguir, un mayor ajuste de la curva de K c a lo largo del periodo de desarrollo fenológico, que el ofrecido en las tablas de cultivo del estudio de la FAO 56 de riegos y drenajes, empleadas tradicionalmente para el cálculo de la evapotranspiración del cultivo (ET c ) y las necesidades hídricas. 2) Materiales y métodos 2.1. Imágenes multiespectrales obtenidas por satélite Los sensores de observación de la Tierra han sufrido un enorme avance en los últi mos años, optimizando sus característi cas de:  Resolución espacial, compitiendo en capacidad de captura y resolución espacia l con las cámaras fotogramétricas, alcanzando lo s 50 cm de tamaño de pixel.  Resolución espectral y radiométrica de algunos sensores, con mayor número de bandas espectrales y mayor sensibilidad (10 – 12 bits).  Resolución temporal, con periodos de revisita cada vez más cortos, g racias a la existencia de constelaciones de satélites, como son el caso de las misiones Spot 6-7 o Pléiades 1A-1B, empleadas en este proyecto. Estas innovaciones tecnológicas, junto con la apertura de los archivos de imágenes de las agencias espaciales de NASA ( http://earthexplorer.usgs.gov/) y ESA ( https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home ), que ofrecen imágenes de libre distribución y media resolución espacial (30 metros de tamaño de pixel para Landsat y 10 metros para Sentinel2), al día siguiente de su captura, están dando un enorme impulso a las aplicaciones de la teledetección. Además de las capacidades comentadas, la característica más importante de las imágenes multiespectrales obtenidas por satélite es que, gracias a su calibración radiométrica, es posible realizar conversiones a valores físicos de ref lectividad, dotándolas de una homogeneidad que las hace perfect amente comparables entre sí en estudios multitemporales. Es decir, son susceptibles de ser pr ocesadas mediante técnicas de teledetección para obtener parámetros biofí sicos, a partir de los cuales se ca lculan índices de vegetación, como el NDVI (Normalized Differ ence Vegetation Index). Éste es un indicador probado de la actividad fotosintética de la planta y del que es posible derivar el coeficiente de cultivo (K c ), utilizado en el ajuste de las ne cesidades hídricas de los cultivos dentro del modelo FAO56 (Allen et al, 1998). En la campaña de 2015 se utilizaron imágenes Landsat8 OLI de libre distribu ción, combinadas con una programación específica de imágenes Pléiades y Spot, con el propósito tanto de trabajar con imágenes de mayor resolución espacial (50 cm y 1.5 m, en la banda pancromática respectivamente), como de disponer de una imagen semanal, frecuencia que se ajusta de forma óptima a la programación automatizada del rieg o en el 67 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Porma. Los productos derivados y entregados en un periodo generalmente inferior a la semana son: imágenes RGB, NDVI y sus variables derivadas, K cb (coefic iente de culti vo basal) y K c (coeficiente de cultivo). En la campaña 2016 se ha incorporado al servicio de imág enes las del nuevo satélite de la ESA Sentinel2 que cuenta con unas capacid ades espaciales y espectrales mejores que las de Landsat8. Las principales características té cnicas de los tres tipos de imágenes a emplear en la campaña de teledetección OPTIREG 2016 se muestran en la Tabla 1. Tabla 1 . Principales características técnicas de los sensores empleados en OPTIREG. Satélite  y  sensor  An cho  de  pasa da  (Swath)  en  Km  Resolución  espectral  (nº  de  bandas  y  rango  espectral)  Resolución  espacial  de  las  bandas  Ms  y  Pan  Resolución  temporal  LANDSAT  8  OLI  185  10  bandas:  Visible,  IRC,  IRM  30  m  Ms  15  m  Pan  16  días  (8  en  zon a  de  solape)  SENTINEL  2A  MSI  290  13  bandas:  Visible,  Borde  del  Rojo,  IRC,  IRM  10  a  60  m  Ms  10  días  PLÉIADES  20  4  band as:  Visible,  IRC  2  m  Ms  0.5  m  Pan  Programadas  6  imágenes  entre  Mayo  y  Septiembre  Dadas las características de las im ágenes empleadas, la prioridad para seleccionarlas será: Pléiades, Séntinel y Landsat, por este orden. 2.2. Metodología aplicada para el cálculo de K c La metodología aplicada en OPTIREG para el cálculo del K c a partir de l as imágenes de satélite, es la seguida en la Universidad de Albacete y descrita en d iversas publicaciones (Calera et al, 2014). Según esta m etodología el coeficiente de cultivo (K c ) se det ermina de forma directa a partir del NDVI derivado de las imágenes de satélite. El NDVI ( Normalized Difference Vegetation Index ) es un índice de vegetación con significado biofísico que informa sobre la actividad vegetativa de las plantas. Este índice se calcula a partir de las bandas roja (R) e infrarrojo cercano (IRC) del espectro electromagnético, donde las diferencias en los valores de reflectividad para la vegetación sana son mayores. NDVI = (IR – R) / (IR + R) Sus valores varían entre -1 y 1, donde los valores más altos indican mayor actividad vegetativa. En el cálculo del coeficiente de cultivo, K c , se pueden distinguir dos componentes que reflejan la evaporación directa del suelo y la transpiración d e la planta (Wright, 1982). K c = K cb * K s + K e 68 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Donde: K cb , es el coeficiente de cultivo basal. K s , es el coeficiente de estrés. Éste varía entre 0 y 1, tomando valores de 1 en ausencia de estrés, como ocurriría en los cultivos en regadío. K e , es el coeficiente evaporativo del suelo y expresa la reducción de tr anspiración que se produce en las plantas como consecuencia del déficit de agu a en el suelo. Para el cálculo de K c es necesario modelizar la componente evaporativa de la fracción de suelo desnudo, que está relacionada con la superficie efectivamente mojada, el sistem a de riego y la frecuencia, las caracterí sticas del suelo, etcétera. En la metodología propuesta por Calera et al, 2014, la ecuación lineal que relaciona el K c y el NDVI es: K c = 1.25 * NDVI + 0.1 Según los autores, está simplificación de la ecuación, conlleva una serie de limitaciones que es importante tener en cuenta a la hora de aplicarla para el cálculo de la ET c y las necesidades hídricas de los cu ltivos de estudio. De manera que sólo se considera válida para cultivos herbáceos en regadío (con sistemas de riego tipo pivot o aspersión) que en su fase de máximo desarrollo alcanzan una cobertura completa del sue lo. En la fase de nascencia o en el caso de cultivos como los ajos, cebollas, etcétera, donde en su fase de máximo desarrollo no alcanzan una cobertura completa del suelo, la componente evaporativa del suelo puede ser muy alta, y por lo tanto, este método tenderá a infraestimar el valor del K c . 2.3 Procesado de imágenes de satélite y generación de productos derivados El procesado de imágenes incluye los siguien tes pasos: • Selección y adquisición de las imágenes, conforme a la prioridad establecid a: Pléiades (6 fechas programadas entre mayo y septiembre), Sentinel2 (cada 10 días) y Landsat8 (cada 16 días). El objetivo es dispo ner de una imagen semanal libre de nubes. • Procesado de las imágenes de satélite. El procesado estándar de las imágen es consiste en una corrección geométrica y radiométrica de las imágenes que asegure la perfecta superposición de la s mismas y las haga radiométricamente comparables entre sí, minimizando las diferencias derivadas de las distintas condiciones de iluminación durante la captura y las vinculadas al sensor. Las imágenes Landsat8 y Sentinel2 se suministran ya georreferenciadas y en valores de reflectividad al techo de la atmósfera (TOA, Top Of Atmosphera). En el caso de las imágenes Pleiades y Spot6/7 es necesario realizar su ortorrectifica ción (usando puntos de control sobre el terreno y un modelo digital del terr eno) y su transformación a valores de reflectividad TOA. Además, con el fin de asegurar la congruencia de los valores de NDVI derivados de los distintos de sensores de la serie de imágenes de la campaña, se realiza u n intercalibrado entre ellas, tomando como referencia el NDVI procedente de Landsat. • Generación de la máscara de nubes y sombras, con el fin de eliminar éstas de la s imágenes. Para crear la máscara de nubes se usa la banda de calidad de los 69 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 sensores y las sombras se eliminan a partir de los v alores de las bandas del rojo e infrarrojo cercano y medio. • Elaboración de productos RGB para fotointerpr etación. Para cada fecha de image n se elaboran dos compuestos RGB, uno en falso color infrarrojo creado a partir de las bandas, verde, infrarrojo cercano y rojo y otro en color natural, utilizando las bandas, rojo, verde y azul, cuyos ejemplos se muestran en la Figura 1 . Figura 1 . Compuesto RGB de una imagen Landsat8 en falso Falso Color infrarrojo (izquierda) y en color natural (derecha). Para las imágenes que cuentan con banda pancromática, Landsat 8 y Pléiades, los compuestos RGB se generan empleando un algoritmo de Pansharpening que produce una imagen de fusión en color de máxima resolución espacial, conforme a las características de su banda pancromática (15 m en el caso de Lan dsat8 y 50 cm en el caso de Pléiades). Estas imágenes son óptimas para la fotointerpretación y el seguimiento de las explotaciones agrícolas por parte de los regantes. • Generación del NDVI, a partir de las imágenes en valores de reflectividad TOA, y de los parámetros K cb y K c , aplicando la fórmula de Calera et al, 2014, explica da anteriormente a la resolución espacial origina l de las bandas multiespectrales de cada sensor. • Carga de imágenes y productos derivados en el servicio web de imágenes. • Obtención de las curvas de K c por cultivo para cada unidad de riego y análisis de resultados. Contraste de los valores del K c derivado de teledetección y análisis de la evolución del NDVI- K c a partir de los datos de referencia disponibles, detección de anomalías, estudio de heterogeneidades, etcétera. La Figura 2 muestra un flujograma con el proto colo de análisis de imágenes y prod uctos de teledetección obtenidos. 70 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 2: Protocolo de análisis de imágenes y generación de productos de valor añadido 3) Resultados y discusión 3.1 Resultados y comparativa de coeficiente de cultivo El método de cálculo del coeficiente de cult ivo más extendido es el de FAO56 (Allen et al 1998). En éste se fijan tres valores de K c para las cuatro fases de de sarrollo del cultivo: inicial (desde la siembra al 10% de suelo sombreado), desarrollo (hasta el 70-80% de suelo sombreado), media (hasta el comienzo de la senescencia de las hojas) y final (hasta la maduración o recolección). Estos valores se fijan en función de cada cultivo, considerando la duración de cada etapa de crecimie nto y la fecha de siembra. El problema principal del método FAO es determinar correctamente la duración de las distintas fases de cultivo (condicion ada por las variedades y las condiciones climáticas de cada región) y el K c que le corresponde a cada etapa. La tabla adjunta describ e las fechas de siembra y recolección de los principales cultivos de la zona, facilitados por las comunidades de r egantes del Porma implicadas. Tabla 2: Fechas de siembra y recogida de los cultivos prin cipales. GRUPOS DE CULTIVOS SIEMBRA RECOGIDA Cereal Noviembre Juni o-julio Girasol Mayo-ju nio Septiembre Maíz Abril-mayo Octubre Remo lacha Abri l O ctubre 71 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A partir de estas fechas se elaboró la curva K c según FAO 56 (Allen et al, 1998), atendiendo a la duración de las eta pas de crecimiento establecidas en dicha publicación. Por otro lado, se han obtenido las curvas K c derivadas por teledetección. Observándose que los valores del K c derivados de las imágene s, a lo largo del periodo de desarrollo de los cultivos, reproducen con mayor fidelidad la evolución de éste a lo largo de su ciclo fenológico. En la figura 3A a 3D están representadas las curvas del K c obtenidos por los dos métodos anteriormente citados, FAO y teledetección. Figura 3: Comparativa de las curvas del K c obtenida por teledetección y curva FAO para cereal (A), girasol (B), maíz (C) y remolacha (D). • Cereal. Los datos suministrados por la comunidad de regantes solo in cluyen datos a partir de mediados de julio, con d os poblaciones, una con valores de K c muy altos (próximos a 1) y otra con valores muy bajos (próximos a 0,25). Los valores de K c derivados de las imágenes de satélite presentan una evolución acorde con el ciclo fenológico de los cereales de invierno, presentando valores máximos desde principio de abril a principio de junio, coincidiendo con la fase de máximo desarrollo. Los valores a partir de julio corresponderían al cultivo ya cosecha do. • Cultivos de verano: girasol, maíz y remolacha. La evolución del K c derivado de las imágenes de satélite es congruente con su ciclo fenológico y con los valo res de K c de referencia para las fases de desarrollo y máxima cobertura. Aunque la teledetección 72 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 4 bibliografía existente (Hans on y Bendixen, 2004; Allen et al. , 1998). El tratamiento T2_1.2 5T1 y el tratamie nto T3_1.5T1 aplic aron un 25% y un 50% más q ue T1 respectivamente. Campaña 2 013/2014 Conocer la i nfluencia del siste ma y la programaci ón del riego en la producción final d e fresa fue el objetivo del segundo año de ensayos. Las características principales del sistema de riego son: el tipo d e gotero, el caudal de la cinta d e riego, la presión de trabajo, l a topografía y el tamaño de la unidad de riego . Por otro lado, la p rogramación d el riego en cultivos hortícolas y suel os muy arenosos se ve condicio nada en gran medida por la duraci ón del pulso de riego, pues la duración del pulso de riego afecta a la uniformidad de d istribución del agua y a la frecue ncia de aplicaci ón del riego (Loza no et al. , 2014). Para conocer la infl uencia del cau dal de la cinta de riego en la producción de fresa se realizó un ensa yo en la finca ‘Ála mo’ con la vari edad Antill a . El ensayo tuvo tres tratami entos con cuatro repeticiones cada uno. Cada trat amiento se regó con una cinta d e riego de diferente caudal. El primer tratamiento (T1 _2.5lhm) se regó con un a cinta de riego de 2.5 l h -1 m -1 , mientras que en el segundo (T2 _3.8lhm) y tercer tratam iento (T3_5lh m) se usaron cintas de 3.8 y 5 l h -1 m -1 , respecti vamente. Para conocer la influencia de la duración del p ulso de riego sob re la producción, s e plantearon d os ensayos. Los trata mientos T1_5mi n, T2_10mi n y T3_15mi n regaro n con pulsos de riego de 5, 10 y 15 minutos res pectivamente. Todos l os trata mientos aplicaron la mis ma dosis diaria de riego. La dosis de rie go se calculó midiendo la cobertura del cultivo y utilizando la relación entre cobe rtura y coeficiente de cul tivo obtenida el año anterior (Loz ano et al. , 2016). Las eficiencias de aplicación utilizadas garantizaron que el riego no fuera deficitario. Además, en la finca ‘Álamo’ se realizaron eval uaciones de la uniformi dad de distribución del agua d e riego. La m etodología emplead a para la realización de la e valuación está descrita en Lozano et al. (2014). El indicador utiliz ado fue la uniformidad de di stribución del menor cuarto, (Merrian y Keller, 1978): (1) donde: V 25% : media del volu men recogido en la cuarta parte d e los goteros que aplican menos agua : media del volumen recogido en todos los goteros e valuados Campaña 2 014/2015 Durante la campaña 2014/2015 se re alizaron dos ensa yos de producción para evaluar la programación del rie go con pronóstico mete orológico en base semanal. Un ensayo tu vo lugar en la finca ‘Álamo ’ y otro en la finca ‘ C uínes’. En la finca ‘Álamo ’ se ensayaron tres tratamientos para pro bar la efectivid ad del gel H-3 HIDROMAX©. En los tratami entos T1_Gel60 y T2_Gel40 s e aplicó al suelo el gel H-3 HIDROMAX© en concentraciones d e 60 y 40 kg ha -1 respecti vamente. En el tratamiento T3 _SinGel no s e aplicó gel. En la finca ‘Cuínes’ se ensayaron tres tratamie ntos con diferentes d osis de fertilización basadas en conductividad eléctrica ( CE ). El prim er tratam iento tuv o la mi sma CE que la finca (T1_CEfinca), el segundo tratamiento tuvo un 25% más CE que la finca (T2_1.25 T1) y el tercer trata miento tuvo un 50% más CE que la finc a (T3_1.5T1). Igualmente, durante la c ampaña 2014/20 15, se realizó un ensayo de prod ucción de fresa para evaluar el p ronóstico meteorológico en base se manal frente a otras opc iones de programaci ón del riego. El primer tratamiento tu vo una programación del riego con p ronóstico meteorológi co en base s emanal (T1_Se manal), el segundo tratamiento tuvo una progra mación del riego co n pronóstico mete orológico en bas e diaria (T2_Diario) y el tercer tratamiento aplico un 90% del agua progra mada para T1 (T3_0.9T1). 79 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 5 Productivida d del riego La productividad del ri ego de los veinticuatro trata mientos planificados en los och o ensayos de prod ucción se evalúo utili zando el siguiente indic ador (Pereira et al. , 2 012): 3. Resultados y discusión 3.1 Campaña 2012/2013 Los ensayos realiza dos durante la campaña 2012/2013 p ermitieron la dete rminación de las necesidades de riego d e la fresa de Huelva c on mayor precisión . En primer lugar, se probó con éxi to la metodología pa ra el cálculo de la ET o bajo plásti co desarrollada por Fernández et al. (2010) para l os invernaderos de Almería. En segund o lugar, se obtuvie ron coeficientes de culti vo adaptados a las condiciones de Huel va, con valores máximos, 1.1 , notablemente superio res a los descritos en la bibliografía a fe cha del ensayo, 0.7 (Hanson y Bendixen, 2004), 0.85 (Allen et al. , 1998). Así mismo, se calculó la ET c para las variedades Sabrina , 441 mm, y Antilla , 352 mm, en una campaña de 240 días util izando lisímetros de drenaje. Por últi mo, se establec ió una relación entre el K c y el porcentaje de co bertura que permite el cálculo del c oeficiente de cultivo en futuras campañas i ndependientemente de la fecha de siembra o la variedad cultivada (Figura 2). Figura 2. Relación entre el coeficie nte de cultivo ( K c ) y el po rcentaje de cobertura ( f c ) obtenido por Lozano et al. (2016), Allen y Pereira (2009) y Grattan et al. (1 998). Los resultados de l os ensayos indican que el exceso de riego aplicado en los tratamientos T2_1.2 5T1 y T3_1.5 T1 no tuvo ning ún beneficio en términ os de aumento de la producción (Figura 3 a,b). De hecho, las producciones de todos los tratamient os de la campaña 2012/2013 alcanzaron el p otencial de producci ón de la finca. La variedad Sa brina en la finca ‘Co rralizas’ alcanzó prod ucciones de 78 t ha -1 (Figura 3a). La variedad Ant illa en la finca ‘La Antena’ alcanzó producciones de 50 t h a -1 (Figura 3b). Las diferencias d e producción entre los dos ensayos fueron consecuenci a, principalmente, de la dife rente variedad empleada. Aunque la co secha comenzó a media dos de enero, la durac ión de la campaña fue de 240 días (Tabl a 2). Esta ma yor duración hizo que l os valores de pro ducción máximos de Sabrina y Antilla se alcanzara n en la campañ a 2012/2013. 80 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 6 Figura 3. Riego (R) y producción (P) en b ase quincenal de l os ocho ensayos realizados durante las campañas 2012/2013 (a,b), 2013/2014 (c,d ,e) y 2014/2015 (f,g,h) 81 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 7 3.2 Campaña 2013/2014 Los ensayos de producción de la campaña 2 013/2014 se caracterizaro n por emplear menores dosis de riego que en 2012/2013 . Aunque la duraci ón de la campaña 2013/2014 fue sensiblemente menor a la 2012/201 3 (Tabla 2), la men or dosis de riego empleada en todos los tratamientos (Figuras 3c ,d,e), se debió fundamental mente a una mejora en la programación del riego fruto del cono cimiento adquirid o durante la camp aña anterior. Sin embargo, estas menores dos is de riego alcanz aron los val ores de producc ión potencia l de las fincas en la campaña 2013/20 14. La variedad Sabrina en la fi nca ‘Corralizas’ alcanzó producciones de 70 t ha -1 (Figura 3c). La variedad Antilla en la finca ‘Ala mo’ alcanzó produ cciones de 41 t ha -1 (Figura 3d). La varied ad Sabrin a en ‘La Antena’ alcanzó pro ducciones de 64 t ha -1 (Figura 3e). Igualmente, las diferencias de producciones e ntre ensayos se debieron a las difere ntes variedades y densidades de plantación (Tabla 2). Sabrin a tuvo en a mbas fincas producciones en torno a los 1000 g planta 1 . Sin e mbargo, la me nor densidad de plan tación en la finca ‘La Antena’ respecto a la fi nca ‘Corralizas’, hizo q ue en términos de producción po r superficie plantada se alcanzarán mayores producciones en la fi nca ‘Corralizas’. Por otro la do, los ensayos realiza dos durante la campaña 2013 /2014 permitiero n determ inar la infl uencia de la du ración del pulso del ri ego y del caud al de las cintas de r iego sobre la producción de fresas. La duración del pulso de riego ópti mo en las c ondiciones de producción de Huel va está condicionada por los diferentes valores de uniformidad de distribución del ag ua de riego. A igu aldad del resto de factores (presión, ta maño de la unid ad de riego, topografía ), cada cinta de riego tiene asociada un a uniformidad de distri bución del agua en función de la duración del pulso de rie go. Esto es debid o, fundamental mente, a la influencia de los tie mpos de llenad o y vaciado de las tuberías. A menor duración d el pulso de riego menor es la uniformid ad de distribución, tal y como se ve en la Fi gura 4. Figura 4. Uniformidad d e distribución, UD (%), e n función de la du ración del pulso d e riego (min) para ci ntas de riego con c audales de 2.5, 3.8 y 5 l h -1 m -1 La evaluación de la UD en el ensayo de la variedad Antilla en la finca ‘Álamo’ durante campaña 2013/2014, ha permitido generar una herramienta de evaluación de la duración óptima del pulso del riego. La UD para un sistema de riego localizado se considera excelente si es superior al 95% y buena si está en el rango del 85% al 95%, no siendo aceptables valores inferiores al 85 %. En todos los casos, un aumento del tiempo de riego supuso un incremento de la UD (Figura 4). Un tiempo de riego igual o superior a 10 minutos 82 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 8 fue el umbral mínimo requerido para los tres tipos de cint as ( UD > 85%). Valores de UD superiores al 90% se obtuvieron cuando la duración mínima de los riegos para las cintas de 5, 3.8 y 2.5 l h -1 m -1 fue de 15, 13 y 20 minutos respectivamente. Para tiempos de riego inferiores a 5 minutos, la UD descendió notablemente. A la vista de los resultados de la Figura 4, no parece razonable regar con pulsos de riego inferiores a 10 minutos, siendo recomendable una duración del pulso del riego en torno a 15 minutos. Una mayor duración del pulso de riego tiene poca o nula ventaja en términos de UD para cualquier tipo de cinta de riego y, sin embargo, aumenta notablemente el riesgo de drenaje de agua y fertilizante, especialmente en suelos arenosos como los de las fincas donde se realizaron los ensayos (Tabla 1). Los valores medios de producción de los dos e nsayos con tratamientos de diferente duración del pulso del riego, parecen confirmar la idoneidad del pulso de 15 minutos frente a menores duraciones. El ensayo de la variedad Sabrina en la finca ‘Corralizas’ tuvo pérdidas de producción, respecto al riego de 15 minutos, del 7% y 3% para los riegos de pulsos con duración de 5 y 10 minutos (Figura 3c). El ensayo de la variedad Sabrina en la finca ‘La Antena’ tuvo pérdidas de producción, respecto al riego de 15 minutos, del 2% y 3% para los riegos de pulsos de riego de 5 y 10 minutos respectivamente (Figura 3e). Las pérdidas de producción corresponden a valores medios obtenidos por tra tamiento. El ensayo de producción con cintas de riego de diferente caudal parece confirm ar que la cinta de 5 l h -1 m -1 , la más usada en Huelva, es la mejor opción, al menos, en suelos muy arenosos. El ensayo con cintas de d iferente caudal se llevó a cabo con la variedad Antilla en la finca ‘Álamo’. Los volúmenes suministrados a cada tratamiento no fueron todo lo similares que hubiéramos deseado (Figura 3d). El tratamiento que menos agua recib ió fue el de la cinta de 5 l h -1 m -1 . Sin embarg o, fue este tratamiento el que alcanzó un mayor valor de producción final media (Figura 3d). El incremento en producción media respecto al tratamiento regado con cintas de 2.5 l h -1 m -1 fue de un 11%, mientras que respecto al regado con la cinta de 3.8 l h -1 m -1 fue de un 5%. Aunque en este trabajo no se presenta un análisis estadístico de significació n, un descenso en la producción de más de un 10% habiendo aplicado una mayor dosis de riego, parece desaconsejar el uso de este tipo de cintas en, al menos, suelos muy arenosos, como es el ca so de la finca ‘Álamo’ (Tabla 1). 3.3 Campaña 2014/2015 En esta campaña el objetivo principal fue validar un nu evo modelo de ge stión del agua de riego de la fresa e n la provincia de Huelva. Al c onocimiento adquirido so bre el desarrollo de la fresa (Lozano et al . , 2016) y el comporta miento del sistema de riego en func ión de la duración del pulso d el riego, se le su mó en esta campaña un método de pronóstico meteorológ ico de los valores d e ET o basado en los trabajos de Gavilán et a l. (2015). Los datos necesarios para la real ización del p ronóstico meteorológ ico de ET o se obtuvie ron de la página web de la AEMET ( http://www.aemet .es ). Los tres ensayos de producción d e la campaña 2014/2015 validaron la progra mación del riego basada en es te nuevo modelo de gestión . Los dos ensayos que util izaron la programaci ón del riego con pronóstic o meteoroló gico en base sema nal, alcanzaron los valores potenciales de prod ucción de la finca en la camp aña 2014/2015. La variedad Victory en la finca ‘Álamo ’ alcanzó producciones de 72 t ha -1 (Figura 3f). La va riedad Fortuna en la finca ‘Cuínes’ alcanzó producciones de 75 t ha -1 (Figura 3g). En el ensayo de la variedad Victo ry se demostró que el gel H-3 HIDROMAX©, con supues tas propieda des de aumento d e la capacidad de retenci ón de la humed ad en el suelo, n o tuvo efecto algu no sobre la producció n de fresas a dosis de riego d e 4.500 m 3 ha -1 (Figura 3f). Igual mente, en el ensa yo con la variedad Fortu na , el incremen to de la dosis de fertilizan te no tuvo ningún efecto sobre la producción (Figura 3g). Finalmente, el ensa yo de la variedad Victory en la finc a ´Corralizas´ mos tró vari os resultados interesantes. En pri mer lugar, el riego aplicad o en el tra tamiento qu e usó el pronóstico meteo rológico en base semanal (T1_Sem anal) fue superio r en 150 m 3 ha -1 (un 3.5%) al ri ego aplicado en el tratamiento c on pronóstic o meteorológico en ba se diaria 83 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 9 (T2_Diario), tenien do ambos producc iones similares en torno a las 70 t ha -1 (Figura 3 h). Por tanto, para s u aplicación en finca, l a mayor dificul tad en la progra mación y aplicación d el agua de riego co n pronóstico meteo rológico en base diaria, pa rece no compe nsar el volu men de ahorro de agua. En segundo luga r, mostró el buen ajuste de los parámetros del modelo d e programaci ón del riego, pues el tratamie nto deficitario que apl icó un 90% de la dosis de riego del tratamiento T 1_Semanal (T3_ 0.9T1), sufrió u na pérdida de producci ón del 6% respecto a dicho tratamiento (Fig ura 3h). Esta caída e n el rendimiento demu estra que el riesgo d e incurrir en pérdidas de producción cua ndo disminui mos la dosis de riego por d ebajo de los cálculos realizados con el nuevo modelo de gestión es alto. 3.4 Evolución del agua de riego apli cada Los volúmenes de rieg o aplicados en los en sayos se han ido ajustando a las necesidades reales de agua de la fresa a lo la rgo de los tres años de ens ayos. Bien es verdad que el valor final del volumen de riego aplica do está condicionado en buena pa rte por la duración de la campaña de rie go. No es igual te rminar la ca mpaña el 15 de mayo que el 1 5 de junio, pudiendo estos 30 días significar un incremento d el riego de unos 1500 m 3 ha -1 . Si n embargo, un indicador certe ro de esta evolució n lo podemos encontrar en el riego aplicado hasta medi ados de febrero. Hasta esa fecha, las necesida des del cultivo son bajas y mu y parecidas, indepe ndientemente de la campañ a y de la variedad de fresa. A fec ha 15 de febrero, en la campa ña 2012/2013 el agua aplic ada en los ensa yos fue de 1733 y 1955 m 3 ha 1 , en la campaña 2013/2014 el agua aplicada en los ensay os fue de 1363, 1751 y 1825 m 3 ha -1 y en la campaña 2014/2015 , con el mo delo de progra mación ajus tado en todos sus parámetros, el riego aplicado a fech a 15 de febrero fue de 8 88, 1131 y 1141 m 3 ha -1 , lo que refleja una n otable evolución en términos de ahorro d el agua de riego aplicada. Otro indicador que muestra la evol ución de la gestión del riego hacia un uso má s eficiente del agua es la producti vidad del riego. El valor d e productivi dad del riego se ha incrementado ca mpaña a campaña i ndependientemente de la vari edad de fresa, si bien Antilla tiene un menor potencial producti vo que Sabrina , Fortuna y Vi ctory (Figura 5). Figura 5. Productividad del riego (kg m -3 ) en l as campañas 2012/2 013, 2013/2014 y 2014/2015 en las va riedades de fresa Sabrina , Antilla , Victory y Fortuna . 84 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 10 4. Conclusiones Los ensayos de producción del IFAPA en fincas comerciales han permitid o desarrollar un nuevo modelo de gestión del riego de la fres a en la provi ncia de Huel va. Estos en sayos de producción han permiti do conocer los valores de los coeficientes de culti vo de la fresa adaptados a las condiciones de Huel va, proponi endo una rela ción entre el grado de cobertura del cultivo y el valor del coeficiente de culti vo. Igualmen te, la evaluaci ón de la uniformid ad de distribución del agua de riego en unidades de riego de fincas co merciales, así como la posterior validación de su efecto en ensa yos de producción, ha p ermitido recomendar duraciones de pulso de riego en torno a 15 minutos. El ensayo de cintas de riego con distintos caudales parece con firmar que la elección mayori taria de los agricul tores, cintas de 5 l h -1 m -1 es acertada. Los ensayos de produc ción de la última campaña, 201 4/2015, han des cartado tanto la influencia d el Gel H-3 HIDROMAX© en el aume nto de la produc ción de fresas, co mo la necesida d de aumentar la c oncentración de nutrientes e n el fertirriego co n respecto a lo tradicionalmente a portado por los agricul tores de la zona. Finalme nte, estos trabajos han incluido en l a programación del rieg o todo el conoci miento generado e n las dos campañas anteriores y, además , han validado un modelo de pronóstico de la evapotranspi ración de referencia p ara el cálculo de las necesidad es de riego de la fresa. El IFAPA realiza actualmente labores d e transferencia del conocimiento g enerado. Igualme nte se encuentra en fase de experi mentación de este nuevo mo delo de gestión del ri ego a escala de fi nca comercial en varias explotaciones de l a provincia de Huel va. Agradecim ientos Estos trabajos h an sido financiados por los proyectos TRANSFORMA PP.TRA.TRA2010.1 (Siste ma de Asistencia al Regante), PP.T RA.TRA2013.1 (CONECTA- SAR), cofinanciados con fondos FEDER y po r el proyecto P09-RNM5069 financia do por la Consejería de Inno vación, Cie ncia y Empresa de la Junta de Andalucía. L os autores agradecen la colaboraci ón de las empresas Frutas Bo rja SL y Surexport Compañía Ag raria SL. 5. Bibliografía Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration- Guidelines for computing crop wate r requirements. FAO Irrigation and drainage pa per 56. FAO, Rome, Italy. 300(9), D05109. Allen, R.G., Pereira, L.S. (2009). Estimating crop coefficients from fraction of groundcover and height. Irrigation Science , 28, 17–34 Doorenbos, J., Pruitt, W.O. 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[email protected] 3 Técnico, ITAP, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. fmj [email protected] 4 Técnica, FUNDESCAM, Polígono Campollano, Avda. 2ª-42 B, 02007 Albacete. lmm [email protected] 5 Profesor, UCLM, Dpto. Física Aplicada, E.U. Politécnica de Cuenca, 16071 Cuenca, [email protected] Resumen Se presentan las medidas de transpiración media cada quince minutos, de la vid ( Vitis vinifera cv. Tempranillo), en tr es periodos fenológicos del cultivo: cerrado de racimo, envero y maduración. El estudio se realizó en dos plantas de 16 años de edad, a un marco de plantación de 3 m x 1,5 m, re gadas mediante goteo y plantadas en un lisímetro de pesada continua monolítico de 9 m 2 de superficie. Con la finalidad de poder medir la transpiración, la superficie del lisímetro fue cu bierta con una lona impermeable, para evitar la pérdida de agua por evaporación, dejándose únicamente al aire libre el cultivo; de esta manera, las medidas registradas de pérdida de peso se debieron únicamente al efecto de la transpiración. Los resultados indicaron transpir ación antes y después de la salida del sol, oscilando los valores de un 7% a un 16%, con respecto a la transpiración total del día. 1- Introducción y objetivos La transpiración (T) determina el estado hídrico de la planta. Este proceso comprende la evaporación del agua desde las célula s superficiales en el int erior de los espacios intercelulares y su difusión fuera del tejido vegetal. Esta difusión la realizan principalmente a través de los estomas, los cuales se abren para captar CO 2 y en ese proceso se produce la pérdida de vapor de agua, debido en part e a su menor peso molecular (18 g/mol de la molécula de agua, frente a 44 g/ mol del anhídrido carbónico) y en gran medida al fuerte gradiente de diferencia de presión de vapor (DPV) entre el aire y la hoja. Por tanto, los estomas ejercen el mayor control a corto plazo en las relacio nes hídricas de una planta (Squeo y Leon, 2007). La conductancia estomática y la T se ven afectadas por los factores externos medioambientales que determinan la demanda evaporativa de la atmósfera, entre los que destacan la temperatura, radiación solar, velocidad de viento y humedad relativa del aire. Junto a estos factores, el contenido de humedad del suelo y su mayor o menor facilidad para ponerla a disposición de la planta son determinantes en el proceso de T. En tercer lugar, un complejo y gran número de variables biológicas intervendrán en el proceso de la T: respuestas hormonales a nivel radicular, señales de conductividad hidráulica del xilema (Sperry et al., 1998) y control estomático. Por último, todo lo referente a la arquitectu ra de la planta (altura del cultivo, cantidad y estructura fo liar), determinará el proceso transpirativo. Los mecanismos que subyacen en la apertura estomática y por tanto en la T, no están totalmente aclarados, pues aunque usualmente la apertura de los estomas ocurre en presencia de luz, Sharkey y Raschke (1981) demostraron que a niveles bajos de radiación, 87 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 la concentración de CO 2 sería el principal factor regulador de la apertura estomática. Actualmente hay una controversia acerca de la apertura est omática nocturna y por tanto de la transpiración durante la noche en plantas C3 y C4. El objetivo de este trabajo fue medir la transpiración diurna y nocturna en el cultivo de la vid, utilizando un lisímetro de pesa da continua. 2- Materiales y métodos El estudio se realizó en 2015, en la finca experimental “Las Tiesas” (Albacete, España), cuyas coordenadas geográficas son: 2º 5’ longitud Oeste, 39º 3’ latitud Norte, y 695 m sobre el nivel del mar. Las medidas se llevaron a cabo en vid ( Vitis vinifera L., cv. Tempranillo), en dos cepas de 16 años de a ntigüedad plantadas en u n lisímetro monolítico de pesada continua conducidas en espaldera, poda doble cordón y marco de p lantación 3 x 1,5 m. El riego se aplicó por goteo, mediante una lí nea portagoteros con goteros autocompensantes de 4 l/h y 2 gote ros por planta (López- Urrea et al., 2012) y de día. Las dimensiones del recipiente del lisímetro son de 3 x 3 m de lado y 1,7 m de pro fundidad, conteniendo el cultivo en las mismas condiciones de desar rollo que el resto de la parcela de protección para que los datos sean representativos. El suelo del lisímetro se cubrió con una lona impermeable, con la finalidad de evit ar el proceso evaporativo y po der medir directamente la T del cultivo cada 15 minutos. La T se calculó como la diferencia de las pérdidas de masa consecutivas registradas del lisímetro y repartidas entre toda la superficie del mismo (9 m 2 ). Con la finalidad de parametrizar el cultivo, se realizaron medidas a nivel de planta , éstas fueron la conductancia estomática ( g s ) y el potencial hídrico de hoja ( Ψ l ). Estas medidas se hicieron sobre hojas ad ultas elegidas del tercio medio de los pámpanos y a las 12 horas solares, la primera de ellas en las plantas del lisímetro y la segunda en vides de la parcela de protección, con la finalidad de no alterar las p lantas del lisímetro, al ser el método de medida destructivo. La g s se midió con un porómetro modelo SC-1 (Decagon Devices Inc., Pullman, WA, USA) y el Ψ l , con una cámara Scholander (PMS Instrument Company, Albany, Oregon, USA). El desarrollo vegetativo del cultivo nos lo determinó el porcentaje de fracción de cubierta vegetal verde (f c ). Para ello se inst aló una cámara de vídeo en una estructura metálica de 4 metros de alta, anclada en los laterales exteriores del lisímetro. Se tomaron fotogramas diarios y posteriormente se clasifica ron utilizando la técnica del algorit mo de máxima probabilidad con ayuda del programa informático ENVI®, obteniendo el porcentaje de cubierta vegetal verde y del suelo (Montoro, 2008). El contenido de humedad del suelo fue medido de manera continua a 10, 40, 70 y 100 cm mediante sondas FDR (Frecuence Domain Reflectometry) (EnviroSCANTM, Sentek Pty Ltd., South Australia). Las medidas atmosféricas se midieron en una estación meteorológica con medias de quince minutos, sincro nizados estos con el r eloj del lisímetro. Las medidas f ueron de radiación solar (sensor piranómetro modelo CM14, Kipp & Zonen Delft, Holland), velocidad del viento (anemómetro modelo A100R, Vector Instruments Ltd., UK), temperatura y humedad del aire (sensor PRT 100 Ohm e higrómetro C-80, respecti vamente, ambas del modelo MP100, Campbell Scientific Instrument, Logan, UT, USA). La evapotranspiración de referencia (ET o ) se calculó utilizando la ecua ción de Penman-Monteith FAO56 (P-M FAO56) (Allen et al., 1998). 3- Resultados y discusión La tabla 1 muestra los valores de evapotranspiración de referencia (ET o ), riego aplicado y transpiración diurna y nocturna en los días que el lisímetro estuvo tapado con una lona impermeable, durante los estados fenológicos d e cierre del racimo, envero y maduración, cuya fracción de cubierta vegetal verde era de 0.32. En todos los días 88 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 frente a altura de plantas y altura de plantas frente a DDE, fueron sometidos a un análisis estadístico descriptivo. Las ecuaciones y gráficas que mejor se ajusta ron a los modelos fueron estimadas utilizando el software MATLAB R2013b. 3 – Resultados y discusión Los resultados estadísticos indican que la MS frente a DDE (Figura 1) presentó mejor ajuste en el modelo logístico, con un R 2 de 0,96 y RMSE= 248,6 g m -2 . Eso indica que el cultivo del maíz tiene una producción de MS lenta en la etapa I (1 a 47 DDE), aumentando su crecimiento en la etapa II (48 a 75 DDE), hasta que alcanza su máxima producción de MS en la etapa III (76 a 154 DDE), alcanzando una producción máxima puntual de MS total de hasta 31.200 kg ha -1 en una de las zonas de muestreo. A partir de entonces hay una pequeña reducción no relevante en la MS en la etapa IV (a partir de 155 DDE), debido al proceso de senescencia del cultivo. Figura 1. MS frente a DDE en maíz. Resultado similar fue encontrado por Junior et al., (2014), que, estudian do el maíz en condiciones semiáridas en Alagoas, Brasil, describió cómo el maíz, en el inicio del ciclo, prioriza la acumulación de fotoasimilados para el crecimien to de sus hojas y tallo, y que, llegando a la etapa III, dirige su reserva para el desarrollo de la mazorca y posterior llenado de granos. Singer, Meek, Sauer, P rueger, & Hatfield (2011), estudiando la produ cción de biomasa en maíz, encontraron valores de MS similares a los de este estudio, con el crecimiento inicial un p oco más lento, una rápida producción de biomasa en la etapa de crecimiento y alcanzando su máxima MS media en la etapa productiva, con valores menores que los de este estudio (2.300 g m -2 frente a 3.00 0 g m -2 de este estudio). La MS frente a GDA (Figura 2) presentó un mejor ajuste con el modelo logístico, con R 2 = 0,96 y RMSE= 247,6 g m -2 . En esa gráfica se puede ver que la MS, cuando rela cionada con los GDA, presenta un crecimiento más lento en la primera etapa (hasta 562,12 GDA), en la etapa II presenta crecimiento exponencial (562,13 a 1. 015,84 GDA), luego estabiliza el crecimiento en la etapa III, alcanzando su mayor desarrollo (1.015,85 a 2.262,85 GDA) y empieza la senescencia y disminuye un poco su MS en la etapa IV (desde 2.262,86 GDA). 95 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 2. MS frente a GDA en maíz. En relación al IAF, se nota el mismo comportamiento en la s dos metodologías (DDE y GDA) (Figuras 3 y 4), ya que ambos presentaron mejor ajuste en el modelo polinomial cuadrático, con R 2 = 0,85 y 0,88, y RMSE= 0,88 m 2 planta m -2 suelo y 0,78 m 2 planta m -2 suelo, respectivamente. Figura 3. IAF frente a DDE en maíz. Eso indica que el IAF aumenta de acuerdo con el desarrollo de la planta de ma íz, alcanzando su máximo valor en el final de la etapa II, manteniendo los valores similares hasta el final de la etapa III, cuando empieza a decaer, debido a la senescencia del cultivo. 96 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 4. IAF frente a GDA en maíz. Autores como Zegada-Lizarazu, Zatta, & Monti (2012), encontraron valores de IAF en maíz semejantes a los encontrados en este estudio, ya que el valor de IAF estuvo cerca de 6 m 2 planta m -2 suelo, en la etapa III del ciclo del maíz, reduciendo su valor al final de esta etapa, coincidiendo con el inicio de la senescencia del maíz. Lo mismo ocurrió en el trabajo de Quanqi, Yuhai, Xunbo, Songlie, & Changch eng (2012), que obtuvo un comportamiento del IAF en el ciclo del maíz muy similar al de este estudio, obteniendo valores cercanos a lo s 6 m 2 planta m -2 suelo en la etapa III, y luego disminuyendo los valores en la fase final del ciclo del maíz. La MS frente a altura de plantas (Figura 5) pr esentó mejor ajuste en el modelo de Gompertz, con valores de R 2 = 0,87 y RMSE= 434 g m -2 . A partir del modelo se nota que, en el cultivo del maíz, a medida en que aumenta la altura de las plantas, el cultivo aumenta su producción de MS. Normalmente, las plantas más altas pr oducen más MS, debido a que sus tallos almacenan sus reservas. Otra razón es que plantas más altas interceptan más radiación solar, posibilitando así un mejor desarrollo de la mazorca. 97 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 5. MS frente a Altura de plantas de maíz. Schittenhelm & Schroetter (2014), comparando la MS de plantas de maíz con su altura, encontraron que las plantas con altura media de 280 cm tenía n una producción de MS de 1.910 g m -2 , en cuanto que en este estu dio, las plantas con altura media de 280 cm tuvieron una producción de MS de 3.279,37 g m -2 . En relación a la a ltura de plantas frente a DDE (Figura 6), se observa que la altura de las plantas tiene un aumento muy lento en la etapa I, aumenta exponencialmente en la etapa II, alcanza su máximo en la etapa III, y se mantiene constante hasta el fin del ciclo. El modelo que mejor se ajustó a ese parámetro fue el logístico, con R 2 = 0,97 y RMSE= 17,01cm. Figura 6. Altura de plantas frente a DDE en maíz. 98 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Autores como Liu, Chen, Liu, Wen, & Liao (2016), obtuvieron valores de altura de planta muy similares a los de este estudio durante todo su ciclo, con alturas medias en la etapa III cerca de los 250 cm. 4 – Conclusiones y recomendaciones Con los valores de los GDA calculados, fue posible definir la duración de cada etapa del desarrollo fisiológico del maíz, lo que permite hacer una planificación del ciclo del cultivo, en lo que corresponde a la aplicación de agua, fertilizantes y operaciones culturales en el cultivo de maíz. La MS y el IAF presentan comportamientos distintos en el cultivo del maíz, ya qu e el cultivo sólo alcanza su máxima MS al final de la etapa III, en cuanto el IAF máximo se da en el final de la etapa II y se mantiene hasta el fin de la etapa III. En relación al final del ciclo, la MS decrece muy poco en relación a su máximo valor alcanzado, en cuanto que el IAF se reduce mucho en la última etapa. 5 – Agradecimientos Agradezco al Proyecto IBrasil – Erasmus Mundus por financiar mis estudios de doctorado en la Universidad de Castilla-La Mancha. 6 – Referencias Akmal, M., Asim, M., & Gilbert, M. (2014). Influence of seasonal variation on radiation use efficiency and crop growth of maize planted at various densities and nitrogen rates. Pakistan Journal of Agricultural Science, 51(4), 835–846. Allen, J. C. (1976). A modified sine wave method for calculating degree days. Environmental Entomology, 5(3), 388–396. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Manual FAO-56. Food and Agriculture Organization (FAO). Rome. Ballesteros, R. (2014). 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Ctra de Valldemossa km 7.5 07122 Palma, [email protected] 2 PDI, Departament d’Estadistica i Investigació Operativa, Universitat Politècnica de Valencia (UPV). Camí de Vera s/n 46022 València, [email protected] 3 PDI, Universitat Politècnica de València (UPV), Centre Valencià d’Estudis sobre el Reg (CVER). Camí de Vera s/n 46022 València, [email protected] 4 PDI, Universitat Politècnica de València (UPV), Departament d’Enginyeria Rural i Agroalimentària, Camí de Vera s/n 46022 València, [email protected] Resumen El modelo de Hargreaves (HG) para estimar evapotranspiración de referencia (ET o ) es una alternativa interesante a la ecuación de Penman Monteith (PM), propues ta como método estándar por la FAO, pero que no es aplicable en muchas situaciones porque requiere muchas variables climáticas que no suelen estar disponibles o cuyos valores medidos no son fiables. Para la aplicación de esta ecuació n se recomienda una calibración local preliminar del llamado coeficiente de Hargreaves (AHC). Sin embargo, la obtención de valores concretos de AHC tiene un uso limitado, dado que se requieren valores locales de PM, que se aplicará realmente para determinar la ET o de l a estación. Asimismo los valores de AHC no pueden extrapolarse. Por ello es preciso proponer y estudiar modelos para estimar el AHC, dado que en las condiciones en las que la ecuación de HG pretende ser út il no habrá posibilidad de calibración previa mediante valores de PM. Este estudio analiza si está n justificadas las parametrizaciones mensuales o estacionales del AHC. Para ello se compararon tres escalas temporales en el desarrollo de los modelos de AHC: la anual, la mensual y la estacional. Los resultados sugieren que el desarrollo de modelos mensuales podría reducir el error relativo alrededor del 2% para AHC diarios y alrededor de 1% para AHC medios mensuales, es decir, un único modelo anual de AHC podría ser insuficiente para recoger toda la variabilidad anual de AHC. Por ello, la aplicación de modelos mensuales (o estacionales) podría estar justifica do para una correcta estimación de los AHC. Asimismo, los resultados muestran que la estimación mensual del AHC fue más ajustada de ma yo a septiembre que de octubre a abril, y, particularmente, que de noviembre a enero. 1- Introducción La estimación precisa de la evapotranspiración (ET) puede contribuir a mejorar el diseño y gestión de instalaciones de riego. La ET es un parámetro crucial del ciclo hidrológico en agricultura, particula rmente en sistemas de regadío. Jensen (1968) introdujo la metodología ampliamente extendida de estimar la ET como el producto de la evapotranspiración de referencia (ET o ), i.e. la ET de una superficie de referencia, y un coeficiente de cultivo, r epresentativo de prácticas culturales, tipo de cultivo y desarrollo de l mismo. 101 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 La ecuación de Penman-Monteith (FAO56 PM), (Allen et al. 1998), es el método de referencia propuesto por la FAO para determinar la ET o y validar otras ecuaciones, pero en muchas situaciones no es ap licable porque requiere muchas variables climáticas (temperatura, humedad relativa, radiación solar y velocidad del viento) que no suelen estar disponibles o cuya medida puede no ser fiable. Este hecho ha dado lugar al desarrollo de ecuaciones más sencillas que r equieren menos variables climáticas de entrada. La estimación de la ET o con métodos empíricos se hace necesaria a escala local para l a gestión de recursos hídricos y del r iego en particular, debid o a que no es posible obtener valores experimentales de ET o o aplicar otros modelos más complejos. Sin embargo, la validez de muchos de estos modelos e mpíricos depende de los rangos climáticos para los que fueron calibrados. Por otra parte, la aplicación de la ecuación FAO56 PM adoptando valores estimados de los inputs en lugar de valores medidos puede acarrear también errores. El estudio de modelos térmicos de ET o está justificado por diversas razones. En primer lugar, la temperatura y la radiación solar explican al menos el 80% de la variabilidad de la ET o (Sa mani 2000). En segundo lugar, d iversos estudios indican que el rango térmico diario puede relacionarse con la humedad relativa y la nubo sidad (Di Stefano and Ferro 1997). En tercer lugar, la advección depende de la interacción entre temperatura, humedad relativa, presión de vapor y velocidad del viento, y estas variables pueden relacionarse con el rango térmico (Vanderlinden et al. 2004). Finalmente, la temperatura constituye la variable más amplia mente disponible en las estaciones climáticas de entre las que se necesitan para el cálculo de la ET o (Mendicino and Senatore 2013). La ecuación de Hargreaves, HG, (Hargreaves y Samani 1985) sólo requiere datos medidos de temperatura media del aire y rango térmico, al margen de valores calculados de radiación extraterrestre. Jensen et al. (1997) recomendó la ecuación de HG como una de las más simples y exactas de entre las ecuaciones empíricas para estimar ET o . Según Allen et al. (1998), la ecuación de HG proporciona estimaciones razonables de ET o con va lidez global. A pesar de que se han constatado aplicaciones de HG a escala diaria con bajos errores (Di Stefano and Ferro 1997), Hargreaves y Allen (2003) sugirieron que las estimaciones más precisas serían de esperar a partir de periodos de cinco días o superiores, debido a que las estim aciones diarias están sujetas a un a mayor variabilidad, causada por el movimiento de frentes, la fluctuación de la velocidad del viento y la nubosidad. Sin embargo, numerosas aplicaciones agrícola s e hidrológicas requieren datos diarios de ET o . Según Maestre-Valero et al. (2013), la valide z de la ecuación original de HG se ve fuertemente influenciada por las condiciones climáticas locales bajo las que se calibró. Según Samani (2000), la ecuación de HG no debería extrapolarse sin ser previamente calibrada a escala local. Esta calibración puede llevarse a cabo usand o valores experimentales de ET o (e.g. Jensen et al. 1997; López Urrea et al. 2006) o, como es má s habitual en la práctica , mediante valores calculados de la ecua ción FAO56 PM (e.g. Vanderlinden et al. 200 4; Gavilán et al. 2006; Mendicino y Senatore 2013). El proceso de calibración da lugar a valores ajustados del co eficiente de Hargreaves (AHC). Sin embargo, las ecuaciones calibradas de HG tienen sólo validez local y no pueden ser extrapoladas a otros lugares donde no existen valores de referencia de ET o para efectuar una calibración local. De hecho, en las estacio nes donde se puede calibrar la ecuación de HG porque hay variables suficientes para calcular los valores de referencia requeridos de ET o FAO56 PM, se utilizaría directamente ésta última como método para calcular la ET o , dejando relegado el método de HG para casos de fallo del sistema de medida. Por ello, además de la calibración local de los AHCs, diferentes aut ores han sugerido la ca libración paramétrica de AHC, es decir, la modelización de AHC a partir de diferentes inputs, como rango térmico (Samani 2000; Mendicino y Senatore 2013; Maestre-Valero et al. 2013), el cociente temperatura media-rango térmico ( T media / Δ T) (Vanderlinden et al. 2004; Lee 2010; 102 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Thepadia y Martínez 2012; Mendicino y Senatore 2013; Maestre-Valero et al. 2013; Martí et al. 2015), velocidad del viento (Jensen et al. 1997; Martínez-Cob y Tejero-Just e 2004), humedad relativa (Hargreaves y Allen 2003), precipitación (Droogers y Allen 2002), y altitud (Ravazzani et al. 2012). Shahidian e t al. (20 13) llevaron a cabo un análisis en profun didad de los siete parámetros más prometedores para efectuar la calibración de HG testando diferentes modelos bajo condiciones climáticas uniformes y no uniformes. Como co nclusión, sugirieron que la velocidad del viento aparecía como el parámetro más importante para mejorar las estimaciones de HG. Sin embargo, los valores de velocida d del viento no suelen estar disponibles en los casos en los que la ecuación de HG puede ser út il. Hasta hoy los estudios sobre modelización del AHC han propue sto fundamentalmente modelos que calculan un único valor de AHC por estación, excepto en algún caso donde se han propuesto modelos mensuales (e.g. Maestre-Valero et al. 2013). Sin embargo, no se han encontrado análisis comparativos entre ambos procedimientos. El trabajo actual pretende evaluar si la obtención de modelos mensuales de AHC podría estar justificada frente a la metodología de obtener un único AHC por estación. Para ello se compararán modelos mensuales y anuales de AHC en 30 estaciones de la Comunidad Valenciana. 2- Métodos 2.1. Datos considerados En este estudio se han utilizado datos diarios d e temperatura máxima ( T max ), mínima ( T min ) y media ( T m ) del aire, humedad relativa (HR), radiación solar ( R s ) y velocidad del viento a 2 m de altura ( u 2 ) obtenidos en 30 estacion es de la Comunidad Valenciana durante el periodo 2000-2007. Los datos fueron suministrados por el S ervicio de Tecnología del Riego del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias ( http://estaciones.ivia.es ). Para obtener más información sobre las estaciones y las condiciones climáticas del área de estudio puede consultarse Martí y Zarzo (2012). 2.2. Métodos para estimar ET o 2.2.1. Ecuación FAO56 Penman Monteith Debido a la ausencia de lisímetro u otros instru mentos para medir experimentalmente la ET, se aplicó la ecuación FAO56-PM para validar las estimaciones y para calibrar la ecuación de HG. Esta práctica es muy habitual en ausencia de datos experimentales y está recomendada por la FAO (Allen et al. 1998). Así, la E T o de calculó en mm/día con la expresión ) 34 . 0 1 ( ) ( 273 900 ) ( 408 . 0 2 2 u e e u T G R ET a s n PM o            , (1) donde R n es la radiació n neta en la superficie del cult ivo (MJ/m 2 /día); G es la den sidad de flujo de calor del suelo (M J/m 2 /día); T es la temperatura diaria media del aire a 2 m d e altura (ºC); γ es la constante psicrométrica (kPa/ºC); Δ es la pendiente de la curva de presión de vapor (kPa/ºC); e s es la presión de saturación de vapor (kPa); e a es la presión de vapor real (kPa); y u 2 es la velocidad del viento a 2 m de altura (m/s). Todos los parámetros se calcularon según las ec uaciones propuestas por Allen et al. (1998). G se supuso 0 para cálculos diarios, mientras que para cálculos mensuales se a plició la expresión ) ( 07 . 0 1 1     i mes i mes i me s T T G (2) 103 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 donde G mes i es el flujo de calor del suelo en el mes i , T mes i+ 1 es la temperatura media en el mes i +1, mientras que T mes i -1 es la temperatura media en el mes i -1. Figura 1 . Localización de las estacio nes estudiadas (Martí et al. 2015). ‘c’ indica estación costera, ‘i’ indica estación interior 2.2.2. Ecuación de Hargreaves La ecuación de HG para estimar evapotranspiración de referencia (ET o HG , mm/día) e s según Hargreaves y Samani (1985) T T R AHC ET a HG o    ) 8 . 17 ( (3) donde R a es el equivalente en mm de agua de la radiación extraterrestre (mm/día); ∆ T es el rango térmico diario (ºC); T es la temperatura media diaria (ºC), AHC es el coeficiente ajustado de Hargreaves, igual a 0.0023 en la ecu ación original. La evolución histórica de la e cuación de HG puede encontrarse en Hargreaves y Allen (2003), donde se detalla la evolución de los valores de AHC. Vanderlinden et al. (2004) sugiere que AHC parece aumentar en áreas costeras, donde ∆ T disminuye debido al efecto del mar, y parece disminuir en zon as montañosas, donde el movimiento de las masas de aire eleva el rango térmico. Vanderlinden et al. (2004) propusieron la siguiente expresión para estimar AHC basándose en el análisis de 16 estaciones en Andalucía durante un periodo de 38 años 104 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Thepadia, M. & Martínez, C.J. (2012). Regional calibration of solar radiation and reference evapotranspiration estimates with minimal data in Florida. J. Irrig. Drain. Eng., 138(2),111-119. Vanderlinden, K., Giráldez, J. V., and Van Meirvenne, M. (2004). Assessing reference evapotranspiration by the Hargreaves method in Southern Spain. J. Irrig. Drain. Eng., 130(3), 184–191. 111 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-14 GESTIÓN ECONÓMICAM ENTE OPTIMIZADA DEL AGUA DE RIEGO EN UNA EXPLOTACIÓN AGRÍCO LA MEDIANTE EL MODELO “MOPECO” Martínez, A.(1)(P), Martínez-Romero, A.(2), López-Mata, E.(2), Tarjuelo, J.M.(2), Pardo, J.J. (1), Domínguez, A.(2) 1 Ingeniero Agrónomo, Doctorando, Universidad de Castilla-La Mancha. [email protected] 2 Investigador, Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), Universidad de Castilla-La Mancha, Ctra. de Las Peñas, km 3.2 , 02071 A lbacete (Spain), [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ; [email protected] 1- Introducción y Objetivos Es un hecho que los recursos hídricos para la agricultura e n Castilla-La Mancha son escasos y el coste de utilización de éstos cada vez más elevado, por lo que los márgenes brutos obtenidos por los agricultores están llegando a los límites de la via bilidad económica. Desde hace varios años se viene desarrollando en el CREA el modelo MOPE CO (modelo de optimización económica del agua de riego) (Ortega et al., 20 04), cuya finalidad es maximizar el margen bruto de beneficio de las explotaciones de regadío mediante una mayor eficiencia en el uso del agua de riego. Para una superficie regable y una cantidad de agua de riego disponible limitada, este modelo determina la superficie y la cantidad de agua de riego a aplicar a cada cultivo, estableciendo estrategias de riego deficitario optimizado por etapas (ORDI) (Domínguez et al., 2012) que maximizan la eficiencia en el us o del agua de riego en términos de kilogramo de cosecha por mm de agua aplicada. En explotaciones que disponen de una cantidad limitada d e agua de riego, parte de la explotación puede quedar sin cultivar (salvo con cultivos de secano) si se introducen en la rotación cultivos de altas nece sidades, por lo que la a plicación de técnicas de riego deficitario permitiría incrementar el porcentaje de superficie regable cultiva da de la explotación, pudiendo incrementar el margen bruto total obte nido. El objetivo de este trabajo es aplicar MOPECO en una explotación de regadío real, y comparar los resultados económicos obtenidos con el manejo tradicional del riego de la misma, es decir, aplicando a los cultivos la cantidad de agua suficiente para cubrir sus necesidades, para una distribución de tres cultivos: cebada, cebolla y maíz. 2- Materiales y métodos El trabajo de campo se ha realizado en una explotación de regadío ubicada en la provincia de Albacete. L os cultivos a introducir en la distrib ución que se pretende optimizar son: maíz C700, cebolla grano y cebada. En todos los cultivos se han realizado dos tipos diferentes de estrategias de riego (No deficitario y ORDI) con cuatro repeticion es durante la campaña 2015. En el No deficitario se ha tratado de cubrir el 100% de las necesidades hídricas de los cultivos, 112 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 calculadas según la metodología FAO (Allen et al., 1998) y en el se gundo tratamiento el modelo MOPECO ha determinado el nivel de déficit global y por etap a a aplicar a cada cultivo, así como el calendario de riegos deficitarios, basado en la metodología ORDI, capaz de lograr los objetivos de déficit. La metodología ORDI (optimized regulated deficit irrigation) determina los niveles de déficit óptimos a aplicar (rela ción ETa/ETm) en cada etapa de desarrollo de los cultivos herbáce os en función del nivel de déficit global que se dese e alcanzar. Para el control efectivo del contenido de humedad del suelo, se han utilizado sensores de tipo tensiómetro (Watermark) y vo lumétrico (Enviroscan), cuyas lecturas se han comparado con las estimadas por el modelo MOPECO. Los datos climáticos u tilizados pertenecen a la estación “El Sanchón” (Casas de Fernando Alonso, Cuenca), situada próxima a la explotación y perteneciente a la red de estaciones SIAR. Una vez obtenidos los valores de cosecha de los cultivos para ambos tratamientos, se han calculado y comparado los márgenes brutos reales obtenidos con las dos estrategias para un escenario económico (Tabla 1). Así, se ha considerado una explotación de 100 ha regables con una dotación de 5.000 m 3 /ha. Con el fin de lograr una distribución de cultivos lo más realista posible en términos de cumplimiento de la nor mativa establecida por la PAC, así como los condicionantes agron ómicos que recomiendan realizar una adecuad a rotación de cultivos, se ha establecido que la superficie mínima que se debe dedicar a cad a cultivo es de 20 ha. Tabla 1 . Precios de venta, costes de cultivo y coste del agua de riego. Coste del agua (€/m 3 ): 0,12 € Precio venta cosecha (€/ K g) Paja (€/Kg) Coste cultivo (€/ha Cebada 0,16 0,04 580,20 Cebolla 0,11 2.924,90 Maíz 0,17 0,02 1.751,00 3- Resultados y discusión. Mopeco determinó como niveles globales de déficit: 70% de la ETm para cebada, y 90% de la ETm para cebolla y maíz. Los niveles de déficit (entendidos como relaciones ETa/ETm) a aplicar en cada una de las etapas de desarrollo de estos tres cultivos según ORDI aparecen recogidos en la Tabla 2. Bajo condiciones reales de cu ltivo, en ocasiones no es posible alcanzar las relaciones ETa/ETm objetivo como consecuencia de la distribución de las lluvias y los condicionantes que afectan al manejo de los sistemas de riego (T abla 2). Tabla 2 . Relaciones ETa/ETm objetivo por etapas y reales alcanzadas. TRATAMIENTOS SIN DÉFICIT Cebada Cebolla Maíz Etapas fenológicas ETa/ETm real ETa/ETm objetivo ETa/ETm real ETa/ETm objetivo ETa/ETm real ETa/ETm objetivo Establecimiento 1,00 1,00 0,99 1,00 1,00 1,00 Desarroll o vegetativo 1,00 1,00 0,95 1,00 1,00 1,00 Floración 0,97 1,00 --- --- 0,99 1,00 Desarrollo de l grano /bulbificación 0,95 1,00 0,95 1,00 1,00 1,00 Maduración 0,96 1,00 0,94 1,00 0,99 1,00 113 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Total 0,97 1,00 0,96 1,00 1,00 1,00 TRATAMIENTOS ORDI Cebada Cebolla Maíz Etapas fenológicas ETa/Etm real ETa/Etm objetivo ETa/Etm real ETa/Etm objetivo ETa/Etm real ETa/Etm objetivo Establecimiento 1,00 0,80 0,96 0,88 1,00 0,80 Desarroll o vegetativo 0,75 0,55 0,89 0,92 0,67 0,70 Floración 0,74 0,80 --- --- 0,98 1,00 Desarrollo de l grano /bulbifica ción 0,54 0,79 0,95 1,00 1,00 0,99 Maduración 0,55 0,54 0,68 0,65 0,85 0,94 Total 0,70 0,70 0,90 0,90 0,92 0,90 Las figuras 1 y 2 muestran, a modo de ejemplo para el maíz, la evolución del contenido de humedad del suelo teórico según el modelo y la distribución de los riegos. En el caso de los tratamientos no d eficitarios (Fig. 1) el objetivo fue que el contenido de humedad del suelo (línea negra), se mantuviera por encima del nivel de agotamiento disponible (línea gris), con el fin de que el cultivo no entrara en estrés. La Figura 2, muestra como durante las etapas de desarrollo vegetativo y maduración, el contenido de humedad del suelo estuvo por debajo del niv el de agotamiento disponible hasta alcanzar la relación ETa/ETm objetivo de estas etapas (línea negra rayada) (Tabla 2). Las líneas verticales indican el momento en el que se produce el cam bio de etapa. Figura 1. Evolución del agua en el suelo en Maíz Sin Déficit. 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 20-abr. 25-abr. 30-abr. 5-may. 10-may. 15-may. 20-may. 25-may. 30-may. 4-jun. 9-jun. 14-jun. 19-jun. 24-jun. 29-jun. 4-jul. 9-jul. 14-jul. 19-jul. 24-jul. 29-jul. 3-ago. 8-ago. 13-ago. 18-ago. 23-ago. 28-ago. 2-sep. 7-sep. 12-sep. 17-sep. 22-sep. 27-sep. 2-oct. 7-oct. 12-oct. Net water (mm) Parts pe r unit Day of year Daily progr ession AW 1-p Accumulated ETa/ E Tm per stage Da ily ETa/ETm Pe (mm) Net ir rigation (m m) 114 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 2 . Evolución del agua en el suelo en Maíz ORDI. Las figuras 3 y 4 muestran la evolución del contenido de humedad del suelo registrado por los senso res volumétricos a 3 profundidades para el caso del maíz. Figura 3 . Lectura sonda Enviroscan en Maíz Sin Déficit. 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 20-abr. 25-abr. 30-abr. 5-may. 10-may. 15-may. 20-may. 25-may. 30-may. 4-jun. 9-jun. 14-jun. 19-jun. 24-jun. 29-jun. 4-jul. 9-jul. 14-jul. 19-jul. 24-jul. 29-jul. 3-ago. 8-ago. 13-ago. 18-ago. 23-ago. 28-ago. 2-sep. 7-sep. 12-sep. 17-sep. 22-sep. 27-sep. 2-oct. 7-oct. 12-oct. Net water (mm) Parts pe r unit Day of year Daily pr ogre ssion AW 1-p Accumulated ETa/ ETm per stage Daily ETa/ETm Pe (mm) Net irrigation (mm ) 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 35 40 11/05/ 2014 21/05/ 2014 31/05/201 4 10/06/2014 20/06/ 2014 30/06/201 4 10/07/2014 20/0 7/2014 30/0 7/2014 09/08/201 4 19/08/2014 R+P  (mm) H  volumétrica  (m3  m ‐ 3) T ubo  10  cm 20  cm 30  cm 40  cm R+P 115 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 4 . Lecturas sonda Enviroscan en Maíz ORDI. El modelo MOPECO asignó menores restricciones de agua a los cultivos más rentables como el maíz o la cebolla, es decir, propuso un menor déficit (máximo 10%). En consecuencia se encontraron menores diferencias de rendimiento neto entre los tratamientos sin restricciones (metodología FAO) y los tratamientos ORDI en esto s cultivos (cebolla y maíz) que entre los dos tratamientos de la cebada (Tabla 3). La princip al diferencia entre las estrategias es que los tratamientos deficitarios o btuvieron una mayor eficiencia en el uso del agua tanto en términos de rendimiento (EUAY) como en el de margen bruto obtenido (EUAMB) por unidad de volumen de agua de riego aplicada. Tabla 3 . Rendimientos y eficiencias en el uso del agua. Rendimiento (kg/ha) A gua de riego (m 3 / ha) EUA Y (kg/m 3 ) EUAMB ( € /m 3 ) Cultivo ORDI No déficit Diferencia (%) ORDI No déficit Diferencia (%) ORDI No déficit ORDI No déficit Ceba da 74 79 9441 26,2 2184 32 20 47,4 3,42 2,93 0,30 0,29 Cebolla 91583 95646 4,4 7382 79 81 8,1 12,41 11,98 0,85 0,83 Maíz 14852 17360 16,9 4716 5572 18,2 3,15 3,12 0,17 0,16 La mejora en la eficiencia en el uso del agua permite conseguir una distribución d e cultivos que mejora la rentabilidad global de la explotación, en este caso hasta un 11,4% (Tabla 4). Como era d e esperar, el optimizador dedica a los cultivos menos rentables la superficie mínima establecida como restricci ón. El agua ah orrada con el maíz y la cebada permiten incrementar la superficie de cebolla (también por aplicar a ésta una menor cantidad de agua de riego), pasando de 33,9 ha a 41,8 ha, siendo esta la principa l causa de la mejora en la rentabilidad de la explotación. 0 5 10 15 20 25 30 ‐ 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 11/05 /2014 31/ 05/2014 20/ 06/2014 10/ 07/2014 3 0/07/20 14 19/08/20 14 08/09/2 014 28/09 /2014 18/ 10/2014 R+P  (mm) H  volumétrica  (m3  m ‐ 3) T ubo 10  cm 20  cm 30  cm 116 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Tabla 4. Comparativa económica entre tr atamiento sin déficit y ORDI. Escenario A (Riego sin déficit) Escenario B (Tratamiento ORDI) Comparativ a Margen Bruto Sup. Mínima por cultivo : 20 ha. Sup. Mínima por cultivo : 20 ha. Sup. Total : 100 ha. Sup. Total : 100 ha. Cultivo Superficie (ha) Beneficio (€) Cultivo Superficie(ha) Beneficio (€) Beneficio (€/% ) Cebada 20,0 18.432 Cebada 20,0 13.070 -5.362 Cebolla 33,9 225.070 Cebolla 41,8 261.692 +36.622 Maíz 20,0 17.575 Maíz 20,0 16.053 -1.522 Total 73,9 261.077 Total 81,8 290.815 +29.737 4- Conclusiones y recomendaciones. La combinación de técnicas de riego deficita rio optimizado con una adecuad a distribución de cultivos, permitiría incrementar el beneficio de las explotaciones para una misma dotación de riego y superficie regable. Por lo tanto, para una cantidad anual limitada de agua de riego y de superficie cultivable, reducir la aplicación de a gua en los cultivos con menor margen bruto para dotar de una mayor superficie y una mayor disponibilidad de agua a los cultivos con mayor margen bruto, hace posible incrementar la rentabilidad económica de las explotacio nes de regadío y realizar un uso más eficiente y sostenible de los recursos disponibles, reduciendo adicionalmente la huella hídrica de los productos agrícola s. 5- Bibliografía. Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M., 1998. Crop Evapotranspiration: Guide- lines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Italy. Domínguez A., de Juan J.A., Ta rjuelo J.M., Martínez R.S., Martínez-Romero A., 2012. Determination of optimal regulated deficit irrigation strategies for maize in a semi-arid environment. Agric. Water Manage., 110, 67-77. Ortega J.F., de Juan J.A., Martínez-Romero A., Tarjuelo J.M., Ló pez-Mata E., 2004. MOPECO: an economic optimization model for irrigati on water management. Irrigation Science 23(2), 61-75. 117 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-15 DISTRIBUCIÓN OPTIMIZADA DE VOLÚMENES LIMITADOS DE AGUA DE RIEGO Y SU EFECTO SOBRE EL RENDIMIENTO Y LA CALIDAD DE LA CE BADA CERVECERA Pardo, J.J. 1 (P), Léllis, B .C. 2 , Martínez-Ro mero, A. 3 , Tarjuelo, J.M. 4 , Domínguez, A. 5 1 Ingeniero Agrónomo, Investigador; Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), UCLM, Ctra. de Las Peñas km. 3.2, 02071 Albacete; josejesus. [email protected] 2 Ingeniero Agrónomo, Investigador; Centro Regional de Estudios del Agua (CREA), UCLM, Ctra. de Las Peñas km. 3.2, 02071 Albacete; [email protected] 3 Dr. Ingeniero Agrónomo, Profesor Asociado; E IIAB, Departamento de Mecánica Aplicada e Ingeniera de Proyectos, UCLM; [email protected] 3 Dr. Ingeniero Agrónomo, Catedrático de Universidad; Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria, UCLM; [email protected] 5 Dr. Ingeniero Agrónomo, Profesor Contratado Doctor; Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria, UCLM; [email protected] Resumen En Castilla-La Mancha (C-LM), la cebada es un cultivo con bajas necesidades de agua de riego (lámina neta, In=2.500 m 3 ha -1 ) y con una gran diferencia de rendimiento entre secano y regadío. Sin embargo, por la escasez de recursos hídricos, las dotaciones limitadas de agua, y el alto coste de la energía, los agricultores se están planteando aplicar riego deficitario a este cultivo. El objetivo de este trabajo es deter minar, para las condiciones de C-LM, las estrategias de riego deficitario contr olado que, con volúmenes limitados de agua de riego, maximizan el rendimiento de la cebada cervecera sin que la calidad del producto se vea afectada. Se han desarrollado ensayos de campo considerado 5 volúmenes de agua disponible (Ilimitada, 1 I n, 0.9 In, 0.8 In, y 0.7 In), optimizando los ca lendarios de riegos combinando las metodologías “año meteorológico típico” (Tipical Meteorological Ye ar,TMY) y “riego deficitario optimizado por etapas” (Optimized Regulated Deficit Irrigation, ORDI) con el modelo MOPECO. Se ha conseguido una buena distribución del agua disponible a lo largo de la campaña, sin alcanzar un estrés severo global en ninguna de las etapas de desarrollo, logrando un alto rendimiento sin decremento de la calidad, pese a desconocer las condiciones climáticas en las que se iba a desarrollar el cultivo. Los rendimientos obtenidos fueron similares a los estimados al inicio de la campaña y los parámetros de calidad medidos, excelentes en todos los tratamientos. 1- Introducción, objetivos Castilla-La Mancha (C-LM) es el segundo productor de cebada en España con un a producción de 2.784.281 Tm (28% nacional). E n dicha comunidad se cultivan 857.267 ha, de las que 97.383 ha son en re gadío (MAGRAMA, 2016). Pese a ser una región con escasez de recursos hídricos, la gran diferencia de rendimiento entre secano y regadío (hasta 3 veces mayor) junto con las bajas necesidades de agua riego de este cultivo (unos 2.500 m 3 ha -1 ), justifican la implantación de este cultivo en regadí o. Sin embargo, el incremento de los costes de producción, especialmente de la energía eléctrica necesaria para el bombeo del agua subterránea y el funcionamiento de los sistemas de rieg o presurizados (Moreno et al., 2010), así como el tener d otaciones limitadas de agua por 118 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 campaña de riego, está ocasionando que los agricultores se planteen la posibilidad de aplicar riego deficitario a este cultivo. Si el grano de la cebada alcanza unos determinados índices de calidad, como ciertos calibres y especialmente determinado contenido en proteína, éste pued e ser empleado en la fabricación de malta para cerveza. La empresa Intermalta España, situada en Albacete, que se dedica al malteado de cebada para la elaboración de cerveza, fija el contenido de proteína del grano en torno al 9-12.5% siendo el óptimo 11.5-12%. El objetivo principal de este trabajo es determinar, para las condiciones de C-LM, las estrategias de riego deficitario controlado que, con volúmenes limitados de agua de riego, maximizan el rendimiento de la cebada cervecera sin que la calidad del producto se vea afectada. Para ello se han combinado las metodologías del “año meteorológico típico” (Tipical Meteorological Year, TMY) (Domínguez et al., 2013), que dete rmina las características típicas ambientales de una zona, y del “riego deficit ario optimizado por etapas” (Optimized Regulated Deficit Irrigation, ORDI) (Domínguez et al., 2012), que determina mediante optimizaciones sucesivas a lo largo de la campaña la distribución de una cantidad limitada de agua en cada una de las fases de desarrollo del cultivo en función de las condiciones ambientales previstas por el TMY y la disponibilidad de agua de riego. Ambas metodologías se han implementado en el modelo MOPECO y se han validado con ensayos de campo durante la campaña 2015. 2- Materiales y métodos Durante la campaña 2015 se realizaron ensayos de campo en los que se analizó el efecto de 5 tratamientos de riego sobre el rendimiento y los parámetros de calidad de la cosecha. Los tratamientos planteados fueron: uno sin déficit, y los otros cuatro con distintos volúmenes máximos de agua de riego disponible, correspondientes al 100 (T100), 90 (T90), 80 (T80), y 70% (T70) de las necesidades netas de riego en cebada para las co ndiciones climáticas de un año meteorológico típico (TMY) intermedio (fijadas en 2500 m 3 /ha = T100). Este valor se obtuvo tras la calibración de los datos requeridos por el modelo MOPECO para la cebada en las condiciones de C-LM, aplicando la metodología TMY como se explicará más adelante. Los ensayos tuvieron lugar en la finca experimental del Centro Integrado de F ormación Profesional situado en Aguas Nuevas (Albacet e), que consistieron en cuatro repeticiones de cada tratamiento en parcelas de 2.5 x 18 m. distribuidas al azar (Figura 1), salvo en los tratamientos sin déficit y T100, que tuvieron 3. Figura 1 . Esquema del ensayo El agua se aplicó mediante un sistem a de riego localizado por goteo de marco cuadrado (0.5 x 0.5 m de separación entre ramales y emisores) dotado de emisores autocompensantes 119 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 con un caudal nominal de 3.8 L/h. En cada sector de riego, que corresponde con un tratamiento, se instaló un caudalímetro de pulsos de precisión para controlar el volumen de agua aplicada en cada riego. Además se realizaron evaluaciones de la uniformidad de aplicación de agua del sistema de r iego antes de la siembra y periódicamente a lo largo del ciclo de cultiv o. 2.1- Calibración del modelo MOPECO. Esta blecimiento de las necesidades de riego netas. MOPECO utiliza la ecuación propuesta por Stew art et al. (1977) para estimar el rendimiento del cultivo que relaciona la evapotranspiración real y la máxima (ET a /ET m ) en las diferentes etapas de crecimiento. Doorenbos y Kassam (1979) consideran cuatro etapas de crecimiento de acuerdo a la distinta sensibi lid ad de los cultivos a déficit hídrico (desarrollo vegetativo, floración, formación de rendimiento y período de maduración). El factor de respuesta del rendimiento del cultivo, Ky, expr esa lo sensible que es el cultivo al déficit hídrico en cada etapa de crecimiento. Cuando ET a <ET m , la planta sufre estrés por déficit de agua, lo que puede causar una pérdida en el rendimiento [rendimiento real (Y a ) <máximo rendimiento (Y m )]. donde Y a e Y m , son el rendimiento real y máximo del cultivo (kg ha -1 ); k, es etapa de crecimiento real; K yk , es el factor de respuesta del rendimiento por et apa de crecimiento [desarrollo vegetativo (i), que incluye el establecimiento (Domínguez et al., 2012); (ii) la floración, (iii) formación de rendimiento; y (iv) periodo de maduración]; ET a y ET m , indican las evapotranspiraciones acumuladas real y máxima en cada etapa de crecimiento Ky (mm). La ET m diaria se calcula multiplicando el Kc d iario por la evapotranspiración de referencia (ET o ) diaria (Allen et al., 1998). ET a diaria requiere un balance diario del conten ido de agua en el suelo para su estimación, el balance de agua en el suelo diario se calcula como la diferencia entre las entradas (precip itaciones y riego) y salidas (ET a y percolación profunda) (Domínguez et al., 2011). Para la simulación de la cebada también se necesita la duración de las etapas de Kc y Ky en grados día acumulados (GDD). MOPECO utiliza el método de doble triangulación, que requiere dos parámetros para el cálculo GDD (Sevacherian et al., 1977): TL (temperatura umbral mínima para el desarrollo) y TU (temperatura umb ral máxima a la que la tasa de desarrollo comienza a disminuir). Para establecer los valores de TL y TU en el área de estudio, se han analizado y comparado con los valores propuestos p or otros autores en áreas similares (Canadá; Etiopia, Italia, Siria, EE.UU.). TL puede variar de 0 a 10ºC, y TU de 20 a 38ºC (Kirby et al., 1982; López-Bellido, 1991; Juskiw et al., 2001; Araya et al., 2010; Abrha et al., 2012). Se seleccionó la combinación de valores con la menor desviación estándar (SD) y menor coeficiente de variación (CV) en función de los datos de ca mpo. Para determinar la duración de cada etapa Kc y Ky en términos de GDD, se utilizaron los resultados de los ensayos de campo realizad os durante las campañas 2002, 2004, 2011, 2012 y 2013 en la finca experimental de Las Tiesas, perteneciente al Instituto Técnico Agronómico Provincial de Albacete (ITAP) complementados con 28 seguimientos fenológicos de cultivo de cebada lle vados a cabo por el Servicio Integral de Asesoramiento al Regante (SIAR), perteneciente al CREA, durante los años 2002-2010 por toda C-LM. La escala fenológica utilizada en ambos casos fue Biologische Bundesanstalt , Bundessortenamt y la Industria Química (BBCH) (Bleiholder et al., 2001) . Una vez calibrado MOPECO y con la ayuda de la metodología TMY, se determinaron las necesidades de agua de riego típicas del cultivo (lámina neta, In). En base a estas necesidades, se plantearon los cuatro tratamientos de riego con volumen limitado de agua citados anteriormente (100, 90, 80, y 70% de In). A partir de los datos climáticos ambientales registrados por la estación agroclimática completa ubicada en el campo de ensayos, de los registros de los sensores de humedad en el suelo, y de la combinación de MOPECO con las 120 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 La combinación de las metodologías ha permitido distribuir un volumen de agua limitado para cada tratamiento sin alcanzar un estrés severo global en ninguna de las etapas de desarrollo, logrando garantizar un alto rendimiento sin decremento de la calidad, pese a desconocer la evolución climática de la campaña de riegos. Debido a la distribución de las lluvias y los parámetros climáticos reales, en algunas etapas, el déficit real ha sido dist into del objetivo previsto en un principio. Los rendimientos reales han sido simila res a los simulados por el modelo para cada tratamiento y a los esperados al inicio de la campaña. Se han encontrado diferencias significativas entre todos los tratamientos salvo entre el T90 y T80. El porcentaje de proteína ha estado en el rango óptimo establecido por Intermalta. 5- Bibliografía Abrha, B., Delbecques, N., Raes, D., Tsegay, A., Todorovic, M., Heng, L., Vanutrecht, E., Geerts, S., García-Vila, M., Deckers, S. (2012). Sowing strategies for barley (Hordeum vulgare L.) based on modelled yield response to water with AquaCrop. Expl. Agric., doi:10.1017/S0014479711001190. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M. (1998). Crop Evapotranspiration: Guide- lines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Italy. 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Domínguez, A., Martínez-Romero, A., Leite, K.N., Tarjuelo, J.M., de Juan, J.A., López-Urrea, R. (2013). Combination of typical meteorological year with regulated deficit irrigation to improve the profitability of garlic in central Spain. Agric.Wate r Manage. 130, 154–167. Doorenbos, J., Kassam, A.H. (1979). Yield response to water. Irrigation and Drainage Paper No. 33. FAO, Italy. Farahani, H.J., Izzi, G., Oweis, T.Y. (2009). Parame terization and evaluation of the AquaCrop model for full and deficit irrigated cotton. Agron. J. 101 (3), 469-476. Heng L.K., Hsiao, T., Evett, S., Ho well, T., Steduto, P. (2009). Validating the FAO AquaCrop model for irrigated and water deficient field maize. Agron. J., 101, 3, 488-498. Juskiw, P.E., Jame, Y.W. & Kryzanowski, L. (2001). Phenological de velopment of spring barley in a short-season growing area. Agronomy Journal, 93, 370-379. Kirby, E., Appleyard, M., & Fellowes, M. (1982). 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Ingeniería Rural, [email protected] 5 Doctora en Ingeniería Agrícola, Dpto. de Ingeniería Agrícola, UFC, Fortaleza – Ceará, [email protected] Resumen El objetivo de este estudio fue evaluar la calidad de la fruta de los tomates para diferentes frecuencias de riego en dos años de cultivo en la región costera del nordeste brasileño. El experimento fue conducido durante el período de agosto a diciembre de 2011 y 2012 en el área experimental de la Estación Meteorológica de la Universidad Federal del Ceará, situada en la ciudad Fortaleza, nordeste brasileño. El sistema de riego utilizado fue localizado con goteros integrados de caudal nominal 4 L h -1 . El diseño experimental fue con bloques al azar factorial de 6x4. Los tratamientos adoptados fueron: F2 (dosis de riego cada dos días), F3 (dosis de r iego cada tres días), F4 (dosis de riego cada cu atro días), F5 (dosis de riego cada cinco dí as), F6 (dosis de riego cada seis días) y F7 (dosis de r iego a cada siete días). La dosis de riego diaria se estimó mediante un balance de agua entre evapotranspiración del cultivo y precipitaciones efectivas en la zona de estudio. Esta dosis aplicada será acumulativa en función de la frecuencia de riego de cada prueba experimental. Al final del experimento, las variables analizadas fueron: la firmeza de la fruta (FF), los sólidos solubles (SS), la acidez titulable (AT), el pH y la relación SS / AT. El manejo del riego aplicado al cultivo del tomate ha demostrado ser beneficio so por sus efectos positivos en la mejora de la calidad de los frutos para la industria de transformación. Los resultados que comparan diferentes frecuencias de riego dieron información útil sobre la posibilidad de mejorar su calidad nutricional. El intervalo de riego de 7 días proporcionó frutos de mejor calidad para el procesamiento industrial, y un intervalo de riego menor proporcio nó frutos con características óptimas para su consumo en fresco. 1- Introducción y objetivos Pocas son las hortalizas que a nivel mundial presentan una demanda tan alta como el tomate. Del grupo de las hortalizas, el tomate es la espe cie más importante, tanto desde una perspectiva social como desde un punt o de vista económico, por el volumen de producción y de creación de empleos. Según los datos de FAOSTAT (Food and Agriculture Organization of the United Nations), la producción mundial de tomates en 2013 fue de 163 millones de toneladas. Brasil es uno de los mayores productores, ocupan do el octavo lugar seguido por España. La producción brasileña fue de cerca de 4 millones de toneladas en una superficie de 129 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 60.000 hectáreas. Aproximadamente el 24% de la producción nacional se destina a la industria de transformación y el resto para consumo en fresco. La frecuencia de riego requerida por un cultivo en un clima específico depende del agua que se puede almacenar en un determinado suelo después de un riego, de la profundidad efectiva del sistema radicular, del porcentaje de superf icie cubierta y de la precipitación de la zona. En las regiones semiáridas, en general, las plantas requieren más agua por ciclo (Andrade y Borges Junior, 2008). Dentro de las hortalizas, el tomate es uno de losmás exigentes en agua con un consumo superior a la media. En el fruto maduro del tomate, el c ontenido en agua es cercano al 93% e su constitución (Santana et al. , 2011). Las necesidades totales de agua a l año, después de trasplantar el cultivo de tomate son de 400-600 mm, dependiendo del clima (Silva et al., 2000). Según Oliveira et al. (2011) un exceso o deficit d e agua es uno de los factores más limitantes para la obtención de altos rendimientos. La influencia de las prácticas de riego sobre la calida d de los frutos de tomate no ha sido suficientemente estudiada. En particular, existen numerosos estudios sobre los efectos de la cantidad de riego en el cultivo del tomate que consideran la calidad de los frutos sólo en términos de sólidos solubles y de rendimiento (Hanson & May, 2004; Hanson e t al., 2006; Machado et al., 2005; Zegbe-Dominguez et al., 2003). Sin embargo, hay poca literatura sobre la influencia de la frecuencia de riego en el valor nutricional de tomate (Mahajan y Singh, 2006). Siendo así, el objetivo de este trabajo fue identificar la frecuencia de riego que puede proporcionar una mayor productividad y una mejor calidad en los fruto s de tomate para su procesamiento en la industria en las condiciones agroclimáticas de la región costera del nordeste brasileño. 2- Materiales y métodos El experimento fue conducido durante el período de agosto a diciembre de 2011 y 2012, en el área experimental de la Estación Meteorológica de la Un iversidad Federal del Ceará, situada en la ciudad Fortaleza, nordeste brasileño, a 3º44’ de latitud sur, 38º33’ de longitud oeste y a 19,5 m de altitud. En esta región, el clima es tropical lluvioso, con precipitaciones importantes en el verano-ot oño. Los dat os mensuales de las variables climáticas recogidas durante los experimentos se muestran en la Tabla 1. Tabla 1 . Los datos mensuales de la s variables climáticas durante la realización de experimentos, Fortaleza, Ceará, 2011 y 2012. Mes Temperatura del aire (ºC) Precipitación (mm) Humedad Relativa (%) 2011 2012 2011 2012 2011 2012 Agosto 26,6 28,7 51,0 0,0 71,0 73,3 Septiembre 27,0 28,8 0,0 0,0 67,0 73,2 Octubre 27,1 28,9 23,8 2,3 72 72,9 Noviembre 27,4 29,3 7,3 0,5 73 73,3 Diciembre 27,7 29,7 6,7 1,8 71 74,1 Fuente: Estación agrometeorológica de la Universidad Fede ral de Ceará. El sistema de riego utilizado fue localizado con goteros integrados de caudal nomina l 4 L h -1 . El diseño experimental fue de bloques al azar factorial de 6x4. Los tratamientos 130 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 adoptados fueron: F2 (dosis de rieg o cada dos días), F3 (dosis de rieg o cada tres días), F4 (dosis de riego cada cuatro días), F5 (dosis de riego cada cinco dí as), F6 (dosis de riego cada seis días) y F7 (dosis de riego a cada siete días). Para los experimentos, se utilizó el tomate caqui ( Lycopersicon esculentum, Mill), híbrido F1 de la empresa Topseed, que tiene for ma de crecimiento indeterminado. La dosis de riego diaria se estimó mediante un balance de agua entre evapotranspiración del cultivo y precipitaciones efectivas en la zona de estudio. Esta dosis aplicada será acumulativa en función de la frecuencia de riego de cada prueba experimental. El tiempo de riego empleado en el experimento se determinó de acuerdo con la ecuación 1.  (1) Ti – tiempo de riego (h); Di – Dosis de riego (mm d -1 ); El – espaciamiento entre las fila s (m); Eg – espaciamiento entre goteros (m); Fc – factor de cobertura del suelo ( sin dimensiones); Ei – eficiencia de riego (sin dimensio nes); q g – caudal del gotero (L h -1 ). La dosis del riego (Di) se estimó por ETo de Penman-Monteith, obtenida con los datos de una estación meteorológica automatizada equipados con sensores y accesorio s necesarios para calcularla por el método de Penman-Monteith (Allen et al., 1998). La siembra se realizó manualmente en bandejas de 128 celdas el de 15 julio 2011 y el 17 de julio de 2012, después de 26 días de la siembra se realizó el trasplante e n campo con espacios de 1,0 y 0,5 m entre plantas de la misma fila. En el vigésimo día después del trasplante (DDT), cuando las plantas ya se habían aclimatado en el campo, se iniciaron los tratamientos. En la fertilización de las plantas se utilizó urea y cloruro de potasio, correspondient e a 11,2 g por planta; lo que corresponde a las dosis de 300 y 400 kg ha -1 de N y K 2 O 2 , respectivamente. El fósforo se ap licó todo de una vez con una dosis correspondie nte a 200 kg ha -1 de P 2 O 5 , los 2/ 3 restantes de N y 11 aplicaciones parceladas de K 2 O a través de fertirrigación. La cosecha se realizó del 70 al 9 0 DDT, donde se recogieron manualmente los frutos. Después de cose char los frutos se colocaron en bolsas de plástico en cajas y fueron transportadas al Laboratorio de Fisiología y Tecnología de Postcosecha en EMBRAPA, las variables analizadas fueron: la firmeza de la fruta (FF), los sólidos solu bles (SS), la acidez titulable (AT), el pH y la relación SS / AT. Los resultados fueron sometidos a un análisis de reg resión con un nivel de significación del 5% probando modelos: lineal, logarítmico, exponencial y polinómial cuadrático. 131 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 La ecuación que mejor resultados proporcionó, se seleccionó como base en el análisis de los parámetros de regresión. Los análisis estadísticos se re alizaron con la ayuda de las aplicaciones de Microsoft Office Excel (2007), y por medio de software ASSISTAT 7.6. 3- Resultados y discusión De acuerdo al análisis de varianza, presentado en la tabla 2, las diferentes frecuencias de riego aplicadas influyen significativamente en la firmeza de la fruta (FF), los sólidos solubles (SS), la acidez tit ulable (AT), y la relación SS / AT en los dos años de experimentos, el nivel de significación del 1 y 5% en la prueba F. Sólo el pH no mostró diferencias significativas. Tabla 2. Resumen del análisis de varianza para firmeza media del fruto (FMF), sólidos solubles (SS), pH, acidez tit ulable (AT) y relación SS/AT, en plantas de tomate con diferentes frecuencias de riego. Fuente de variación GL Promedio Agosto-Diciembre, 2011 FMF SS pH AT SS/AT Tratamientos 5 25.89* 0.074* 0.023 ns 0.011** 21.13** Bloques 3 4.99 ns 0.002 ns 0.046* 0.00043 ns 3.41 ns Residuo 15 6.45 0.018 0.012 0.00108 2.74 CV(%) - 17.26 3.26 2.26 9.09 13.36 Promedio Agosto-Diciembre, 2012 Tratamientos 5 21.77** 1.153** 0.020 ns 0.012** 45.54** Bloques 3 0.562 ns 0.223 ns 0.018 ns 0.00106 ns 1.65 ns Residuo 15 0.86 0.109 0.048 0.00150 4.25 CV(%) - 6.23 6.37 4.51 10.52 14.11 FV= Fuente de variación, GL= grado de libertad, CV= coeficiente de variación; T= Testigo, ** = Significativo a 1%, * Significativo a 5% y ns = no significativo. Para la variable firmeza de la fruta (Figura 1), el gráfico presenta una tendencia creciente lineal con el aumento de frecuencias de riego. La firmeza y la cantidad de agua son los principales atributos que determinan la calidad del almacenamiento de los frutos de tomate (Batu, 2004.; Dorais et al, 2001.; Viskelis et al., 2008). Cuanto mayor es la firmeza de la fruta mayor es suduración en el estante, deb ido a que la fruta es menos susceptible a los daños mecánicos durante el transporte. 132 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 1. Firmeza media de los frutos de tomate en función de la frecuencia de riego, Fortaleza, Ceará, ( ) 2011 y ( ) 2012. **Sig nificativo con un test t de Student, a 1% de probabilidad. Las frecuencias de rieg o afectan significat ivamente a los sólidos solubles (SS) entre los años 2011 y 2012 (Figura 2). El valor medio de SS en los dos años fue de 4,0 y 4,5 ° Brix, respectivamente, en la prueba con menor frecuencia (F2) y de 4,8 y 6,1 ° Brix para la frecuencia más amplia de aplicación de agua (F7). Estas diferencias entre los valores de sólidos solubles entre los años de estudiofue debida a lamayor precipitación durante 2011 en comparación con 2012, lo que puede haber causado menor cantidad de SS tanto para la frecuencia más baja como para la mayor, puesto que en el año de mayor precipit ación las plantas sufrieron un estrés hídrico m enor (Hanson & Mai, 2004.; Hanson et al, 2006). Figura 2. Sólidos solubles del fruto del tomate em función de la frecuencia de riego, Fortaleza, Ceará, ( ) 2011 y ( ) 2012. **Significativo con un test t de Student, a 1% de probabilidad. Para la acidez titulable (Figura 3), los valores f ueron de 0,451% y 0,456% para la mayor frecuencia de riego y de 0,320% y 0,31 9% para la menor frecuencia de riego, en los años 2011 y 2012, respectivamente. La acidez titulab le de tomate para transformación industrial es por lo general cercana al 0,35% (Garcia & Barret, 2006).En nuestro estudio, lo s 133 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 tomates con la frecuencia más baja de riego han producido frutos con un valor d e acidez adecuado para la transformación industrial. En particular, el aumento de intervalo de riego originó un incremento en la acidez titulable en ambos años. La verdad es que los valores de acidez titulable disminuyen y aumentan con la disponibilidad de agua. Algunos autores consideran que las concentraciones más altas de ácido en la fruta son resultado de un déficit de agua (Mitchell et al 1991; Tuzel et al., 1994). Figura 3. Acidez titulable de frutos de tomate en función de la frecuencia de riego, Fortaleza, Ceará, ( ) 2011 e ( ) 2012. **Significativo con un test t de Student, a 1% de probabilidad. Para la relación sólidos solubles y acidez t ilulable (Figura 4) se mostr ó un aumento lineal de esta relación con el aumento en el intervalo de riego, como se ha visto antes, esto se debe al aumento en sólidos solubles ocasionado por el estrés hídrico, mientras que la acidez titulable se reduce. Figura 4. Relación entre sólidos so lubles y acidez titulable en frutos de tomate en función de la frecuencia de riego, Fortaleza, C eará, ( ) 2011 e ( ) 2012. **Significativo con un test t de Student, a 1% de probabilidad. 134 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Los valores medios más altos fueron de 15 y 19,2, mientras que los mínimos fueron 9 y 9,9 obtenidos con el máxi mo y mínimo intervalo de riego en el año 2011 y 2012. El valor alto en esta relación indica una excelente combinación de azúcar y ácido que se correlaciona con un sabor suave, mientras que los valores bajos dan un sabor ácido al fruto. Se observa que los valores encontrados en el año 2011 son menores que en 2012 y esa diferencia puede atribuirse a la variable climática de precipitación como se ha comentado anteriormente. 4- Conclusiones El manejo del riego aplicado al cultivo del tomate ha demostrado ser beneficioso por sus efectos positivos en la mejora de la calidad de los frutos p ara la industria de transformación. Los resultados que comparan diferentes frecuencias de rie go dieron información útil sobre la posibilidad de mejorar su calidad nutricional. E l intervalo de riego de 7 días proporcionó frutos de mejor calidad para el procesamiento industrial, y un intervalo de riego menor proporcionó frutos con características ópt imas para su consumo en fresco. 5- Agradecimientos Agradezco al Universidad Federal de Ceará – Brasil, por permitir el des arrollo de la investigación y el CNPq por la financiación. 6- Bibliografia Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration - Gu idelines for computing crop water requirements. Rome: FAO, FAO Irrigation and Drainage. Paper 56. 319p. Andrade, c. L. T.; Borges Júnior, j. C. F. (2008). Uso e mane jo de irrigação. 1ed. Brasília: Ed. EMBRAPA, 528p. Batu, A. (2004). Determination of acceptable firmness and colour values of tomatoes. Journal of Food Engineering, 61, 471–475. Dorais, M.; Papadopoulos, A.; Gosselin, A. (2001). Greenhouse tomato fruit quality. Horticultural Reviews, 26, 239-319. Garcia E., and D.M. Barrett. Feb. 2006. Evaluation of Processing Tomatoes from Two Consecutive Growing Seasons: Quality Attribut es, Peelability and Yield. Journal of Food Processing and Preservation, 30(1), 20-36. Hanson, B.R.; May, D. M. (2004). Effect of subsurface drip irrigation on processing tomato yield, water table depth, soil salinity, and profitability. Agric. Water Manage, 68, 1–6. Hanson, B. R.; Hutmacher, R. B.; May, D. M. (2006). Drip irrigation of tomato and cotton under shallow saline ground water conditions. Irr ig. Drain. Sys. 20, 155–175. 135 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Oliveira, E. C.; Carvalho, J. A.; Rezende, F. C.; Freitas, W. A. (2011). Viabilidade técnica e econômica da produção de ervilha ( Pisum sativum L.) cultivada sob d iferentes lâminas de irrigação. Engenharia Agrícola, 31 (2), 324-333. Machado, R. M. A.; Rosário, M.; Oliveira, G. (2005). Tomato root distribution, yield and fruit quality under different subsurface drip irrigation regimes and depths. Irrig. Sci. 24, 15–24. Mahajan, G.; Singh, K.G. (2006 ). Response of greenhouse tomato to irrigation and fertigation. Agric. Water Manage. 84, 202–206. Mitchell, J.P., Shennan, C., Grattan, S.R. (1991). Developmental changes in t omato fruit composition in response to water deficit and salinity. Plant Physiol. 83, 177-185. Santana, M. J; Pereira, U. C; Beirigo, J. D. C; Souza, S. S; Campos, T. M; Vieira, T. A. (2011). Coeficientes de cultura para o tomateiro irrigado. Revista irriga, Botucatu, 16 (1) 11- 20. Silva, J. B. C.; Giordano, L. B. (2000). Tomate para pr ocessamento industrial. Brasília: Embrapa Comunicação para Transferência de Tecnologia – Embrapa Hortaliças, 168p. Tuzel, I.H., Ul, M.A., Tuzel, Y. (1994). Effects of different irrigation intervals and rates on spring season glasshouse tomato production. II. Fruit quality. Acta Hort. 366, 389–396. Viskelis, P.; Jankauskiene, J.; Bobinaite, R. (2008). Content of carotenoids and physical properties of tomatoes harvested at different ripening stages. In: FOODBALT, 166–170. 136 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Las aportaciones de riego efectuadas por el usuario, para que puedan ser tenidas en cuenta por el sistema en el cálculo de la s necesidades hídricas del cultivo, que sigue las recomendaciones FAO-56 (Allen et al ., 2006), se pueden introducir de tres maneras (ver imagen central de la figura 8): hasta cubrir necesidades (es decir, el riego se correspo ndería con las necesidades hídricas del cultivo calculadas por la aplicación SIAR), introduciendo el tiempo que efectivamente se ha regado o indicando el volumen aportado. Para ello hay que haber configurado el riego previamente, de forma que sepamos, para leñosos, el caudal por gotero o microaspersor y el número de ellos, siendo necesario para herbáceos determinar el caudal y la superficie de riego. En la última pantalla de la figura 8 se muestra el resumen de las aportaciones que ha recibido el cultivo, siendo posible eliminar riegos que han sido introducidos erróneamente o con el objetivo de realizar una simulación. Figura 8 . Configuración del riego, aportaciones de riego y consulta acumulada En la figura 9, se muestran los tres tipos de grá ficos que se generan para cada uno de los cultivos: el gráfico de est ado del suelo, en el que se represent a el contenido de humedad del suelo, el límite de estrés y el punto de marchitez del cultivo (primera imagen), el gráfico de aportaciones de agua, que muestra tanto la p recipitación efectiva como el riego efectuado (imagen central) y el gráfico de balance hídrico, en el que observa la evolución del déficit de agua en el suelo junto con la precipitación efectiva y el riego ap ortado (imagen de la derecha). 143 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 9 . Gráficos de estado del suelo, aportacio nes hídricas y balance hídrico La aplicación SIAR dispone de un widget (ver figura 10), que se puede tener siempre visible en la pantalla del dispositivo móvil, para consultar de una manera rápida y sencilla el estado de los cultivos del usuario, pudiendo navegar mediante las fechas por los distintos cultivos dados de alta, mostrándose el estado de la parcela y el riesgo de estrés. Figura 10 . Widget de la aplicación SIAR 5- Pruebas de la aplicación SIAR Antes de poner a disposición de la ciud adanía la aplicación (comienzo de la campaña de riego del año 2016), se ha efectuado un proceso de prueba de la versión preliminar durante la campaña de riego del año 2015, en colaboración con la Sociedad Estatal de Infraestructuras Agrarias, SEIASA, que ha implicado a 41 participantes, entre técnicos de SEIASA y usuarios, en las comunidades de regantes que se recogen en la tabla 1, las cuales representan una superficie de 200.000 ha de regadío repartida entre las comunidades autónomas de: Andalucía, Aragón, Castilla y León, Cataluña y Comunidad Valenciana. 144 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Tabla 1 . Comunidades de regantes participantes en las pru ebas de la aplicación SIAR Comunidad de Regantes (C.R.) Comunidad autónoma C.R. de las Vegas Altas del Guadalquivir Sector II (Jaén) Andalucía C.R. de las Vegas Altas del Guadalquivir Sector IV (Jaén) C.R. de las Vegas Altas del Guadalquivir Sector V (Jaén) C.R. del Canal del Flumen Sector VII (Huesca) Aragón C.R. del Canal del Flumen Sector XI (Huesca) C.R. Collarada 2ª sección-Montesusín (Huesca) C.R. El Puntal (Huesca) C.R. La Campaña (Huesca) C.R. Lalueza (Huesca) C.R. Molinar del Flumen (Huesca) C.R. Montesnegros (Zaragoza) C.R. de Poleñino (Huesca) C.R. San Pedro de Castelflorite (Huesca) C.R. Canal de Babilafuente (Salamanca) Castilla y León C.R. Canal de Guma (Burgos) C.R. Canal del Duero (Valladolid)  C.R. Canal de la Maya (Salamanca) C.R. Canal del Páramo (León) C.R. Canal de Pisuerga (Burgos y Palencia) C.R. Canal de Riaza (Burgos y Valladolid) C.R. de Tordesillas (Valladolid) C.R. Canal de Toro (Valladolid y Zamora) C.R. Pantano de Águeda (Salamanca) C.R. Simancas-Gería (Valladolid) C.R. Villagonzalo (Salamanca) C.G.R. Canal de Aragón y Cataluña-Soses (Lleida) Cataluña C.R. Canales de Urgel (Lleida) C.R. Pantá de Ruidecanyes (Tarragona) C.R. Presa de Colomers (Girona) C.R. del Rec del Molí de Pals (Girona) C.R. Valls (Tarragona) C.R. Acequia Común de Carlet (Valencia) Comunidad Valenciana C.R. Alcudia (Valencia) Comunidad General de Usuarios del Alto Vinalopó (Alicante) C.R. Azuebar (Castellón) C.R. Benimodo (Valencia) C.R. del Canal Júcar Turia Sector 4 (Valencia) C.R. del Canal Júcar Turia (Valencia) Sector X C.R. del Canal Júcar Turia (Valencia) Sector XI Real Acequia de Carcaixent (Valencia) C.R. Río Alcoy (Valencia) C.R. Tollos (Valencia) Junta Central de Regantes de Turis (Valencia) C.R. Villareal (Castellón) 145 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Las personas que han colaborado durante esta fase de prueba son los propio s técnicos de SEIASA y, por parte de las comunidades de regantes, tanto técnicos como regantes, siendo en algunas ocasiones los propios presid entes de las mismas los que han contribuido con su experiencia y tiempo al buen desarrollo de la prueba de la aplicación. La valoración de la utilidad de la aplicación SIAR ha sido muy favorable. 6- Conclusiones - El papel del SIAR es destacable e n lo que se refiere a la optimización del uso del agua que realiza el regadío español. - La aplicación SIAR desarrollada para disp ositivos móviles (Android e iOS) ha sido valorada positivamente por los colaboradores de SEIASA y de las comunidades de regantes durante la fase de prueba en la campaña de riego del año 2015 en u na superficie de riego repr esentativa. - Gracias a la versatilidad de la aplicación, se prevé que pueda ser utilizada por un a amplia tipología de usuarios. 7.- Agradecimientos En lo que se refiere al desarrollo de las pruebas de la ap licación para dispositivos móviles del SIAR, se agradece el tiempo y dedicación de los propios técnicos de SEIASA, de los técnicos y usuarios de las comunidades de regantes participante s así como de Javier Almorox Alonso, profesor titular del Departamento de Producción Agraria de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agr ónomos de la Universidad Politécnica de Madrid, quiene s han participado desinteresadamente en las mismas. En lo relativo al propio funcionamiento y gestión del SIAR, destacar la contribució n del equipo de Tragsatec que pre sta el servicio de asistencia técnica a la Subdirección General de Regadíos y Economía del Agua del Ministerio de Agricultura Alimentación y Medio Ambiente, y de las comunidades autónomas participantes en el SIAR. 9- Bibliografía Allen, R.G.; Pereira, L.S.; Raes, D.; Smith, M. (2 006). Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los req uerimientos de agua de los cult ivos. Estudio FAO Riego y Drenaje nº 56. Roma: FAO. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/009/x0490s/x0490s00.htm 146 147 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A-18 COMP ARACIÓN DE LA GESTIÓN DEL RIEGO AUT OMA TIZADO CON TENSIOMETROS FRENTE A LA ESTIMACIÓN DE LA EV APOTRANSPIRACIÓN EN CUL T IVOS HORTICOLAS BAJ O INVERNADERO Alonso López, F ., Contreras París, J.I., Baeza Cano, R. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera de Andalucía (IF AP A), Centro La Mojonera, Camino San Nicolás, nº1, 04745 La Mojonera, Almería. rafaelj.baeza@junt adeandalucia.es Resumen La sostenibilidad del uso del agua en la agr ic ultura se ha convertido en una prioridad y la adopción de estrategias de riego que permit an un uso eficiente de la misma manteniendo niveles de producción satisfactorios, en una necesidad. E n particular , en áreas que present an escasez de recursos hídricos, como la Mediterránea, result a imprescindible maximizar la eficiencia en el uso del agua y la productividad de la misma. En este trabajo se comp ara la gestión del riego automatizado empleando tensiómetros electrónicos con la estimación de las necesidades hídricas en un cultivo de calabacín en invernadero. La comp aración entre los consumos de agua de los tres tratamientos de riego ensayados y la ET c estimada a p artir de datos reales de clima (ET c-r ) muestra que el tratamiento T2 con una consigna de potencial matricial de -25 kPa y una dot ación de 2 L m -2 tu vo un consumo igual al calculado mediante la ET c-r (315 Lm -2 ). Este trat amiento ju nto con el T3 ( -40 kPa y 3 L m -2 ) present aron los mejores resultados en cuanto a eficiencia e n el uso del agua. Sin e mbargo, el T3 redujo significativamente la cosecha en un 16%. Por tanto, la activación automática del riego con la consigna del T2 fue la que mejores resultados arrojó aunando eficiencia y productividad. 1- Introducción y objetivos El uso eficiente del agua se ha convertido en uno de los mayores desafí os mundiales y , la agricultura, en este contexto, constituye un factor clave en la mejor a de la gestión del agua por ser el princip al consumidor de este recurso (75% del consumo total). En p articular , en áreas que present an escasez de recursos hídricos, como la cuenca Mediterránea, resulta imprescindible maximizar la eficiencia en el u so del agua y la productividad de la misma. En este sentido, los cultivos hortícolas en invernadero son un modelo a seguir . La productividad del agua obtenida con este sistema productivo es considerablemente más elevada que la de los cultivos al aire libre (Gallardo et al. 2007). No obst ante, todavía existe un margen de mejora que es necesario abordar p ara asegurar la sostenibilidad del sistema. La program ación del riego perm ite decidir cuándo re gar y qué cantidad ap licar , pero está sujet a a la correcta definición de los parámetros que la definen: dot ación y frecuencia. La dot ación debe ir asociada al tipo de suelo, considerando textura y estructura, así como profundidad del mismo. La frecuencia irá asociada a las necesidades hídricas de l cultivo, ET C , a lo largo de su ciclo de desarrollo. Su determinación puede est ar basada en medidas climáticas, de hidrat ación de los cultivos o de humedad de suelo. En base a medidas climáticas se ha determinado la ET c de la mayoría de los cultivos hortícolas bajo 148 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 invernadero en el sureste peninsular (Fernández et al. 2001). Para optimizar la gestión de l riego las investigaciones más recientes se centran en la medida del estado hídrico de la plant a o en la medida direct a de agua en el suelo (Butt aro et al. 2015, Létourneau et al. 2015). La medida del est ado hídrico de la planta todavía present a muchas dificultades teóricas y prácticas (Jones 2004). Sin embargo, la medida direct a del agua en el suelo, ya sea el contenido de a gua o el potencial matricial de l suelo, es más factible por ser relativamente fácil de medir y automatizar (V a n Iersel et al. 2013). Los tensiómetros, que determinan el potencial matricial del suelo, se prefieren a menudo fr ente a otro tipo de sensores de humedad de suelo debido a la precisión y rapidez de la medición, su bajo coste y simplicidad de uso y a que las medidas no están influenciadas por la temperatura o el potencial osmótico del suelo. No menos import ante es la posibilidad que ofrecen d e adquirir electrónicamente datos a través de transductores de pre sión diferencial (Thalheimer 2003) permitiendo la automatización de la fertirrigación. El éxito de la gestión del riego empleando tensiómetros electrónicos para la activación automática del riego depende del est ablecimiento del valor del potencial matricial de suelo adecuado p ara cada cultivo y condiciones de desarrollo que optimice la producción y la eficiencia en el uso del agua (EUA) y los nutrientes como demuestran Buttaro et al. (2015) y Létourneau et al. (2015). El objetivo de este trabajo ha sido comparar la gestión del riego automatizado con tensiómetros, con diferentes consignas d e activación, frente a la estimación de la evapotranspiración del cultivo. 2- Materiales y métodos El ensayo se ha desarrollado en un invernadero tipo Alme ría de “raspa y amagado” situado en el Centro IF AP A La Mojonera (Almería), construido sobre un suelo enarenado artificial, característico d e los cultivos hortícolas intensivos del sureste peninsular . El suelo present aba los siguientes perfiles: cap a superior de arena de granulometría 1-5 mm y 6-8 cm de espesor , cap a de tierra de cañada aport ada de textura franco-limosa y 20-30 cm de espesor y cap a de suelo fértil original de textura franco arenosa, elevada pedregosidad y 20- 30 cm de espesor . El material vegetal implant ado fue un cultivo de calabacín ( Cucurbita pepo L.var . Casiopee). El trasplante se realizó el 13 de e nero de 2015 a un marco de 1 plant a m -2 y el ciclo finalizó el 1 de junio (Figur a 1). El riego se aplicó mediante un sistema de riego localizado con emisores autocompensantes y antidrenantes de 3 L h -1 y un marco de riego de 2 emisores m -2 . El invernadero cuenta con 12 lisímetros de drenaje de 1 m -2 de superficie, inst alados a 50 cm de profundidad (Figura 3). Se establecieron tres trat amientos de riego. Al trat amiento T1 se le asignó una co nsigna de potencial matr icial de suelo de -10 kPa y dot ación de 1,5 L m -2 , al T2 una consigna de -25 kPa y 2 L m -2 y al T3 una con signa de -40 kPa y 3 L m -2 . La dotación de rie go se estableció, consid erado la curva de retención de humedad del suelo, al objeto de no alcanzar niveles de humedad en suelo que generasen drenaje. En cada trat amiento se instalaron cu atro tensiómetros electrónicos (Irrometer Co, inc. Riverside, CA, USA) inst alados a 15 cm de profundidad por debajo de la cap a de arena (zona radicular) y a 15 cm de la plant a y del gotero. T odos los tensiómetros est aban acoplados a un transductor electrónico que transfería lo s datos a un equipo de control (Sistema Red Himarcan®) (Figura 2). Cada tratamiento de riego era activado con un único tensiómetro electrónico, el resto se empleaban p ara registrar medidas del potencial matricial del suelo. 149 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figuras 1 y 2. Invernadero experimental de calabacín. T ensiómetro electrónico inst alado. Figura 3. Perfil del suelo y lisímetro Se realizaron determinaciones del volumen de agua aplicada y volumen de drenaje (L m -2 ), de la producción comercial (kg m -2 ), del área foliar (cm 2 ) y de la biomasa tot al, expresada en g m -2 de materia seca. Además, se estimó la evapotranspiración del cultivo (ET c ) usando el sof tware de riegos PrHo v 2.0 © 2008 (Fundación Cajamar) p ara cultivo de calabacín en invernadero. La ET c se estima con un modelo que está basado en el modelo propuesto por F AO y que ha sido adapt ado p ara su uso en los cultivos hortícolas en invernadero, de manera que la ET c puede ser estimada con precisión a partir de valores medidos de radiación solar exterior y la temperat ura dentro de invernadero (Fernández et a l. 2001). La estimación de la ET c se ha realizado a p artir de datos reales (ET c-r ) y t a mbién a p artir de datos climáticos medios (ET c-m ). Para la obtención de datos medios, se utilizaron 150 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 dos series de datos históricas, una p ara la temperatura interior del invernadero (perteneciente a la Est ación Experimental Las Palmerillas, 15 años de registros) y otra p ara la radiación solar exterior (perteneciente a la est ación de La Mojonera de la Red de Información Agroclimática de Andalucía, 10 años de registros). 3- Result ados y discusión Los trat amientos han present ado consumos de agua muy diferentes entre sí. El T3 ha recibido la menor cantidad, 272 L m -2 . En el otro extremo estaba el T1 que ha recibido un 46% más que el T3. Por su p arte, el tratamiento T2 con la consigna intermedia ha generado un consumo de agua de 315 L m -2 , un 16% más respecto al T3 (Figura 4 y T abla 1). La evolución de los consumos de agu a a lo largo del ciclo de cultivo muestra curvas p aralelas p ara los tres tratamientos (Figura 4). Por otro lado, la ET c estimada a partir de datos climáticos medios, ET c-m , ha arrojado un valor de 264 L m -2 qu e ha sido superado en un 16% cuan do la estimación se ha r ealizado a p artir de datos reales de camp aña, ET c-r = 315 L m -2 . La diferencia entre a mbas ET c calculadas son el resu lt ado de una camp aña con una radiación y temperaturas diaria s superiores a la media en buena p arte del ciclo de cultivo. De estos resultados se de sprende que la utilización de series climáticas medias p ara la estimación de la ET C es válida, siempre y cuando los valores de evapotranspiración estimados no se alejen de los reales (Bonachela et al. 2009). La comp aración de los consumos de agua de los tratamientos de rieg o ensayados con la ET c-m y la ET c-r muestra que el trat amiento T3 presentó un consumo similar al obtenido con la ET c-m (272 vs . 264 L m -2 ) y el trat amiento T2 tuvo un consumo igual al calculado mediante la ET c-r . Las cur vas de evolución de los consumos de agua a lo largo del ciclo de cult ivo muestran que estas similitude s ent re trat amientos de riego aplicados y las necesidades hídricas calculadas a p artir de la ET c se producen a lo largo de todo el ciclo d e cultivo (Figura 4). La curva del T3 se superpone con la correspondiente a la de la ET c-m y la del T2 se superpone a la de la ET c-r ( Figura 4). Figura 4. V olúmenes de agua aplicados por trat amiento de riego y volúmenes de agua estimados mediante la ET c con datos año medio y la ET c con datos reales de la ca mpaña. DDT : días desde traspla nte. Cabe dest acar , que durante la campaña de cult ivo no se produjo drenaje en ninguno de los trat amientos. Previamente al trasplante y al finalizar el cultivo se realizaron dos riego s 151 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 de hidrat ación hasta superar el p unto de saturación del suelo recogiendo un volumen significativo de drenaje en todos los lisímetros. Los trat amientos tuvieron un claro efecto sobre la producción. Lo s result ados muestran un efecto gradual en función del p otencial matricial del suelo, de manera que cuanto menor fue la tensión matricial del suelo menor fue la producción (T abla 1). El trat amiento que activaba el riego a -40 kPa (T3) redujo la producción en un 23% con respecto al que activaba el riego a -10 kPa (T1) y en un 14% con respecto al que activaba el riego a -25 kPa (T2). Las diferencias entre los trat amientos T1 y T2 fueron del 10% (T abla 1). T anto las diferencias en producción, como las de consumo de agua entre trat amientos están asociadas al desarrollo de las plant as. La activación del riego a mayor tensión matricial ha derivado en un menor desarrollo de las plantas. La biomasa tot al en el trat amiento T1 es un 33 % superior a la obtenida en el trat amiento T3 (T abla 2). El trat amiento T3 junto al T2 fueron los que present aron una mayor eficiencia en el uso del agua (T abla 1). T eniendo en cuent a que el T2 en términos productivos tuvo una cosecha comercial significativamente superior a la del T3, en las condiciones de este ensayo y que además generó un consumo de agua igual al est imado con la ET c a partir d e datos climáticos reales, se puede concluir que el T2 con una consigna de -25 kPa y y una dot ación de 2 L m -2 fue el que arrojó los mejo res result ados. T abla 1. Producción comercial, consumo de agua y eficie ncia en el uso del agua (EUA) por trat amiento. T rat amiento Producción comercial (Kgm -2 ) Consumo agua (Lm -2 ) EUA (Kgm -3 ) T1 16,6 a 390 42,6 b T2 14,9 b 315 47,3 a T3 12,8 c 272 47,1 a Letras diferentes en la misma columna indican diferencias significativas ( p ≤ 0.05). T abla 2. Área foliar , biomasa tot al (expresada en g m -2 de materia seca) y porcent aje de la biomasa destinada a fruto por trat amiento T rat amiento Área foliar (cm 2 ) Biomasa tot al (g m -2 ) Porcent aje de biomasa tot a destinada a fruto T1 59910 a 1402 a 66 a T2 46924 b 121 1 b 65 a T3 32554 c 1054 c 67 a Letras diferentes en la misma columna indican diferencias significativas ( p ≤ 0.05). 4- Conclusiones y recomendaciones El riego automatizado con tensiómetros se present a como una opción viable teniendo en cuent a su aproximación a las necesidades hí dricas del cultivo calculadas mediante la estimación de la ET c . 152 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 C-04 DISEÑO DE UNA NUEVA CREPINA PARA REDUCIR LA CAÍDA DE PRESIÓN EN FILTROS DE ARENA Bové, J. (1)(P); Puig-Bargués, J. (2); Arbat, G. (3); Duran-Ros, M. (4); Pujol, T. (5); Pujol, J. (6); Ramírez de Cartagena, F. (7) 1 Investigador en formación, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] 2 Profesor Titular de Universidad, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] 3 Profesor Agregado Interino, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] 4 Profesor Agregado Interino, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] 5 Profesor Agregado, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Mecánica y de la Construcción Industrial, [email protected] 6 Profesor Agregado, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] 7 Profesor Titular de Universidad, Universidad de Girona, Departamento de Ingeniería Química, Agraria y Tecnología Agroalimentaria, [email protected] Resumen La filtración es nece saria para evitar la obtu ración de lo s emisores, que es el principal problema del riego por goteo. Sin embargo, los filtros necesitan presiones elevadas que están relacionadas con un mayor consumo energético. Estudios anteriores han mostrado que la caída de presión en los filtros de arena, considerados como los estándares en riego por goteo, se localiza principalmente en el drenaje. El principal objetivo del trabajo fue diseñar un nuevo modelo de crepina que redujera la caída de presión en el filtro. Esta nueva crepina tiene mayores pasajes a la salida del drenaje, está rodeada con un medio granular de mayor conductividad hidráulica y modifica la curvatura del flujo por encima de la crepina. La nueva crepina fue construida y ensayada en condiciones de filtrado y contralavado, con y sin medio filtrante, en un filtro de laboratorio escalado a partir de un filtro comercial. Est a nueva crepina redujo considerablemente la caída de presión con respecto el diseño comercial. Se desarrolló también un modelo CFD para analizar con detalle las zon as donde se consigue la reducción observada. Abstract Filtration is mandatory for preventing emitter clogging, which is the main drawback of microirrigation. However, microirrigation filters have high pressure requirements, which in turn are related to higher energy consumption. Previous studies have shown that pressure loss in sand media filters, which are usually con sidered the standard for microirrigation, are mainly located in the filter underdrain. The main objective was to design a new underdrain that could reduce sand media filter pressure dr op. The new underdrain has wider passages to the underdrain outlet, is surrounded with a granular medium with higher hydraulic conductivity and it modifies the flow curvature above the underdrain. The new un derdrain was built and tested under filtration and backwashing conditions and with and without filter bed using a laboratory filter which was scaled from a commercial filter . The new underdrain considerably reduced pressure loss compared with a commercial filter. A CFD model was 255 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 developed for further study those filter areas where the underdrain achieved a higher reduction of pressure drop. 1. Introducción. Obje tivo del trabajo El riego por goteo es el sistema de riego más extendido en España, puesto que se utiliza en el 49% de la superficie agr ícola de regadío (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, 2015). La adopción de sistemas de rieg o presurizados como el riego por goteo y por aspersión que se ha producido en los últimos años dentro del progr ama de modernización de regadíos españoles, ha permitido reducir el uso de agua por hectárea en un 15% entre 1990 y 2007 pero, en cambio, ha incrementado el consumo de energía por m 3 en un 69% en el mismo periodo (Corominas, 2010). La filtración es necesaria para evitar la obturación de los emisores en las instalaciones de riego por goteo y garantizar así un correcto funcionamiento de las mismas (Ayars et al, 2007). Los filtros de arena son uno de los filtros más utilizados en rie go puesto que son los más indicados cuando se utilizan aguas de peor calidad puesto que suelen conseguir mayores reducciones de los sólidos potencialmente obturadores de los goteros (Duran-Ros et al., 2009). Sin embargo, estos filtros presentan unos requisitos de presión que son muy superiores a los de los emisores (Burt, 2010), por lo que inciden muy directamente en el consumo energético de la s instalaciones de riego por goteo. Por lo tanto, si se quiere reducir el consumo energético en estos sistem as de riego, disminuyendo a la vez el coste eléctrico para el agricultor, uno de los principa les puntos de actuación sería desarrollar filtro s que necesitasen menor presión. Diversos autores (Burt, 2010; Arbat et al., 2013; Bové et al., 2015c) han analizado la caída de presión en los distin tos elementos de los filtros d e arena, comprobando que es en los drenajes o crepinas del fondo de los mismos donde se produce una mayor reducción de la presión, por lo que es el primer punto dónde incidir. La caída de presión en el drenaje de salida se incrementa co n la velocidad superficial de filtración, como señalaron diversos autores (Bové et al., 2015c; Burt, 2010; Mesquita et al., 2 012) que estudiaron diferentes diseños de drenaje. Mediante el uso de la técnica de dinámica de fluidos computacional (CFD), Arbat et al. (2011) hallaron que la caída de presión en el drenaje del filtro se debía a la aceleración del fluido al atravesar el drenaje y a la curvatura del flujo hidráulico dentro del medio de filtración al aproximarse al drenaje. Bové et al. (2015c), utilizando esta misma técnica, señalaron diversos puntos en los que se podía intervenir para reducir la caída de presión en el drenaje. El objetivo del presente trabajo ha sido el de diseñar, construir y verificar experimentalmente un nuevo modelo de crepina para filtros de arena que permita reducir la caída de presión. 2. Material y métodos Se diseñó y construyó un nuevo modelo de crepina (Figura 1) para un filtro d e laboratorio escalado a partir de uno comercial (Arbat et al., 2013) considerando las sugerencias de Bové et al. (2015c). En concreto, se in crementó la sección de sa lida del drenaje, se recubrió el drenaje co n vidrio reciclado triturado previamente tamizado a un tamaño de partícula entre 0,85 y 1,50 mm para que tuviese mayor conductividad hidráulica que el resto del medio filtrante formado por arena silícea, tamizada entre 0,63 y 0,75 mm, y se modificó la disposición de las aperturas en el drenaje para no afectar tanto las líneas d e flujo hidráulico. Las características físicas e hid ráulicas de ambos medios y granulometrías 256 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 se determinaron en un trabajo anterior (Bové et al., 2015b) . Para retener el vidrio triturado dentro de la crepina las aperturas d e esta se recubrieron con malla de acero in oxidable de 1,25x1,25 mm de luz. Para poder determinar la caída de presión a lo largo del filtro experimental, se dispusieron manómetros digitales (Figura 1) con una precisión de ± 0,01 kPa en 5 posiciones distintas: en la tubería de entrada, en 3 alturas del medio filtrante y en la tubería de salida. El filtro operó con agua de red procedente de un depósito a partir del cual se bombeó con una bomba centrífuga (Figura 2), a la salida de la cual se ubicó un caudalímetro electromagnético de ± 0,05 m 3 /h de precisión p ara determinar el caudal circulante y poder calcular la velocidad superficial de filtración. Aguas abajo, se dispuso una válvula de compuerta para ajustar el caudal y 2 válvulas de bola, ubicadas a la entrada y salida del filtro, respectivamente, para regular la presión. Figura 1 . Filtro de laboratorio escalado con el n uevo diseño de crepina y su vista isométrica (B). Dimensiones en mm. En la instalación experimental (Figura 2) se realizaron pruebas en régimen de filtración y de contralavado, sin medio filtrante y con medio filtrante de 300 mm de altura. Cada experimento se repitió 3 veces. En cada repetición, se evaluó el funcionamiento del filtro trabajando a 12 velocidades de filtración distintas entre los 0,003 y los 0,030 m/s. Con la intención de mejorar la com prensión del funcionamiento de la nueva crepin a, se desarrolló un modelo tridimensional mediante CFD. Este modelo se comparó con otro 257 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 desarrollado con anterio ridad (Bové et al., 2015c) para la crepina comercial del filtro que se utilizó para escalar el filtro de laboratorio. Figura 2 . Esquema de la instalación experimental. Se utilizaron los códigos ANSYS ICEMCFD para dibujar y mallar el modelo y ANSYS Fluent para resolverlo. El modelo desarrollado constaba d e una malla tridimensional que representaba un cuarto del filtro con un plano de simetría XY y otro en el plano YZ (Figura 3), lo que permitió disminuir el número total de elementos del modelo y reducir así el tiempo de cálculo. La malla estaba formada por 1.391.082 elementos y, como tenía los 2 planos de simetría, la geometría del filtro se discretizó en 5.564.328 elementos. Para una correcta caracterización del nuevo diseño, las aperturas internas de la nueva crepina se discretizaron en celdas de una longitud máxima de 0,50 mm. El resto del dominio del drenaje se discretizó con celdas de, como máximo, 1 mm de longitud. En cambio, para el área más ancha del cuerpo del filtro, fue suficiente utilizar celdas de una longitud máxima de 5 mm. Para verificar la idoneidad de la malla definida, el modelo fue ejecutado con otras 2 mallas con un grosor que se incrementó con un factor d e 2,2 con respecto la malla definida anteriormente para analizar la robustez del modelo. Para un valor determinado de velocidad, las ca ídas de presión obtenidas con las 3 mallas se diferenciaron en menos del 1%, por lo que se consideró que la malla descrita cu mplía satisfactoriamente. Se simularon dos condiciones operacionales del filtro para comparar el funcionamiento hidráulico del nuevo diseño de crepina con el diseño comercial d e referencia. En la primera, se consideró un régimen de filtración sin medio filtrante , mientras que la segunda consistió en un régimen de filtración con un medio filtrante de 300 mm de altura (posición del manómetro 2 de la Figura 1) formado por arena silícea de un tamaño de partícula entre 0,63 y 0,75 mm. La operación de contralavado sólo se simuló en co ndiciones de ausencia de medio filtrante, porque la expansión del lecho filtrante no se consiguió modelar con precisión en el modelo desarrollado . El modelo desarrollado se ejecutó con el código ANSYS-Fluent, el cual dispone de distintos modelos para representar la turbulencia. En este caso, se utilizó el modelo k- ε con valores de la constante C ε 2 = 1,9, un número efectivo de Prandtl para el transport e de la energía cinética turbulenta TKE-Prandtl = 1,0, un número efectivo de Prandtl para el transporte del nivel de disipación de la turbulencia TDR-Prandtl = 1,2, una intensidad de turbulencia = 5% y un valor del cociente entre la viscosidad turbulenta y la viscosidad molecular igual a 10 en la entrada del filtro. 7 4 1. DEPÓSITO 2. BOMB A CENTRÍFUGA 3. VÁ LVULA D E COMP UERT A 4. CAUDALÍ METRO 5. VÁLVUL A DE BOLA 6. FILTR O A ESCALA 7. MANÓ METRO 8. VÁLV ULA DE BOLA 9. FI LTRO DE M ALLA 7 2 7 Q 9 6 8 3 7 7 1 5 258 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 3 . Dominio de flujo simulado (un cuarto de la sección del filtro; izquierda) y malla del elemento de drenaje (derecha superior, con detalle en la derecha inferior). Los factores de viscosidad y de inercia de cada medio granular se definieron de acuerdo con la Guía del Usuario de ANSYS-Fluent (ANSYS, 2009). La ecuación (1) es la que utiliza ANSYS Fluent para calcular la caída de presión en un medio poroso. La ecuación (1) es equivalente a la ecuación de Ergun, que ha mostrado un buen nivel de predicción d e la caída de presión en distintos tipos de medios filtrantes (Bové et al., 2015a). [ 1 ] Siendo Δ p/ Δ L la caída de presión p or unidad de longitud del medio filtr ante (Pa/m); 1/ α es el factor viscoso del medio filtrante (1/m²); μ es la viscosidad del fluido (Pa·s); v es la velocidad de filtración superficial (m/s); C 2 es el factor inercial del medio (1/m); y ρ es la densidad del fluido (kg/m³). Los valores utilizados en la modelización se indican en la Tabla 1, los valores para el vidrio reciclado incorporan la malla para retener el medio filtrante. Tabla 1 . Valores de los parámetros utilizados en la modeliza ción de cada medio. Parámetro Medio Arena silícea Vidrio reciclado Porosidad (%) 42,2 42,7 C 2 (1/m) 67.809 49.944 1/ α (1/m 2 ) 1.426.866.416 794.666.385 Las condiciones de contorno para la modelación fueron un caudal de 0,5 l/s (que se corresponde con una velocidad superficial de filtración de 0,016 m/s) y una presión a la salida del filtro de 50 kPa. De esta f orma, se aseguraba que no se generaban zonas con una presión excesivamente baja en los puntos donde el agua alcanzaba mayor velocidad. 259 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Además, se realizaron 12 simulaciones para cada diseño de crepina (comercial y nueva) con el mismo rango de velocidad superficial de filtra ción (0,003 – 0,030 m/s) en el que se realizaron los experimentos de laboratorio descr itos anteriormente. Al proceder de esta forma, se pudieron comparar los resultados modelados con los simulados utilizando el coeficiente de eficien cia de Nash y Sutcliffe (1970): [ 2 ] Siendo NSE el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (adimensional); Oi el valor experimental de la caída de presión (Pa); Pi el valor predich o de la caída de presión (Pa); O la caída de presión experimental media (Pa); y N el número de observaciones. 3. Resultados y discusión La caída de presión con respecto la velocidad de filtración superficial del nuevo diseño de crepina en comparación con el diseño comercial en las condiciones de filtrado y contralavado sin medio filtrante, se muestra en la Figura 4. La caída de presión que se produjo con el nuevo diseño de la crepina se redujo, con respecto al filtro con el diseño comercial de crepina, e n un 50% para las menores velocidades superficiale s de filtración (<0,01 m/s) y en más de l 80% para las mayores velocidades superficiales de filtración (>0,02 m/s). Las mismas magnitudes de reducción de la caída de presión se observ aron en condiciones de contralavado sin medio filtrante. Figura 4 . Caída de presión en el conjunto del filtro con la crepina comercial y el nuevo diseño de crepina en condiciones de filtración conven cional y contralavado sin medio filtrante. 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0.000 0.005 0.010 0.015 0.0 20 0.025 Δ p  (kPa) Velocid ad  superficial  (m/s) Filtración;  crepina comercial Filtración;  nue va crepina Contra lavado; crepina  com ercial Contra lavado; nueva  cr epi na 260 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Cuando se introdujo un medio filtrante de arena silícea de tamaño de partícula entre 0,63 y 0,75 mm y 300 mm de altura, la caída de presión producida con el nuevo diseño de crepina fue también inferior a la observada con el drenaje comercial (Figura 5). En este caso, las reducciones d e caída de presión fuer on del 20% para velocidades superfi ciales de filtración inferiores a 0,01 m/s y del 45% para las que superaron los 0,02 m/s. Estas disminuciones de caída de presión f ueron inferiores a las observadas cuando no se dispuso medio filtrante. En condiciones de contralavado, la caída de presión en el filtro fue prácticamente la misma que sin medio filtrante: 50% y 80% para las velocidades superficiales de filtración más pequeñas y mayores, respe ctivamente. Si se comparan las caídas de presión producidas con e l nuevo diseño con datos disponibles en la bibliog rafía de distintos filtros de arena (Burt, 2010; Mesquita et al., 2012), éstas también son menores con el nuevo diseño. Figura 5 . Caída de presión en el conjunto del filtro con la crepina comercial y el nuevo diseño de crepina en condiciones de filtración conven cional y contralavado con una columna de 300 mm de medio filtrante. En la Tabla 2 se muestran los valores del coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) obtenidos usando la ecuación (2) con los datos experimentales y con los resultados del modelo CFD para la crepina co mercial y el nuevo modelo de crepina. Como el NSE fue mayor de 0,9, la capacitad predictiva del modelo fue muy buena, de acuerdo con Ritter y Muñoz-Carpena (2013). Por lo tanto, el modelo desarrollado describe con precisión la caída de presión producida en el filtro. 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 0.000 0.0 05 0.0 10 0.015 0.0 20 0.025 Δ p  (kPa) Velocidad  super ficial  (m/s) Filtración;  crepin a comerc ial Filtración;  nu e va crep ina Contralavado; crep ina  comer cial Contralavado;  nue va crep ina 261 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Tabla 2 . Coeficientes de eficiencia de Nash-Suttclife para los datos experimentales y modelados con CFD para los distintos escenar ios considerados. Escenario Drenaje comercial Nuevo dren aje Filtración sin medio filtrante 0,993 0,963 Filtración con medio filtr ante de 300 mm de altura con arena silícea de tamaño de partícula entre 0,63 y 0,75 mm. 0,998 0,997 Una vez validada la cap acidad predictiva del modelo desarrollado, é ste se utilizó para analizar el perfil de caída de presión a lo largo del filtro. En la Figura 6 se compara la caíd a de presión a lo largo d el filtro en régimen de f iltración con un lecho filtrante de 30 0 mm de altura y un caudal de 0,50 l/s (es d ecir, con una velocidad superficia l de filtración de 0,016 m/s). Se puede observar que la principal caída de presión se produce en la zona del drenaje. El nuevo diseño redujo un 42% la caída de presión con respecto a la crepina comercial. Esta disminución llegó hasta el 80% cuando no se dispuso medio filtrante. La menor caída de presión obtenida con el nuevo d iseño se debe a la reducción de la velocidad de paso entre el medio filtrante y la cámara de salida del filtro. En la Figura 7 se muestra la diferencia entre los contornos de velocidad y presión de los dos diseños de crepina comparados. Figura 6 . Comparación entre la caída de presión a lo largo del filtro de ar ena con una crepina comercial y el nuevo diseño de crepina en régimen de filtració n con medio filtrante. ‐ 0.9 ‐ 0.8 ‐ 0.7 ‐ 0.6 ‐ 0.5 ‐ 0.4 ‐ 0.3 ‐ 0.2 ‐ 0.1 0 45.0 55 .0 65.0 75.0 Y  (m) Presión  (kPa) Dis eño  comerc ia l  de  crep ina Nuevo  di se ño  de  crepina 262 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 7 . Contornos de velocidad y presión en la crepina comercial (A) y en el nuevo diseño de crepina (B) operando en filtración con una columna de arena silícea de 0,63 a 0,75 mm de granulometría con una velocidad superficia l de 0,016 m/s y una presión a la salida de 50 kPa. 4. Conclusiones Se ha diseñado y construido un nuevo modelo de crepina para reducir la caída de presión en los filtros arena y, de esta forma, disminuir los re quisitos de presión y el consumo energético asociado a estos filtro s ampliamente utilizados en riego por goteo. Las pruebas de laboratorio han confirmado que el nuevo diseño reduce claramente la caída de presión con respecto a un diseño comercial de referencia. Un modelo utilizando la dinámica de fluidos computacional fue desarrollado y validado con los datos experimentales para identificar las zonas donde el nu evo diseño ejerce su mejora. En concreto, el nuevo diseño redujo la velocidad de paso a la salida del drenaje y redujo también la curvatura del flujo en la zona de aproxima ción a la crepina. En esta misma zona, al disponer de un medio de ma yor conductividad hidráulica, se redujo también la caída de presión por roce en el medio. Este nuevo diseño de crepina h a sido registrado como el modelo de utilida d U201530629 (Bové et al., 2015b). Con este nuevo drenaje se podría mejorar el funcionamiento de los filtros de arena utilizados en instalaciones de riego por goteo, consiguiendo por tanto una mayor eficiencia en el uso del agua y de la energía. 263 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 5. Agradecimientos Los autores quieren agradecer al Ministerio de Economía y Competitividad la concesión de la ayuda para la realización del proyecto de investigación referencia CGL2012- 31180. 9. Bibliografía ANSYS (2009). ANSYS Fluent User’s Guide. Canonsburg, PA: ANSYS. Arbat, G., Pujol, T., Puig-Bargués, J., Duran-Ros, M., Barragán, J., Montoro, L., Ramírez De Cartagena, F. (2011). Using computational fluid dynamics to predict head losses in t he auxiliary elements of a microirrigation sand filter. Transactions of the ASABE 54, 1367– 1376. 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Los datos de significación estadística entre medias son me nores, una de las posibles causas es la influen cia de la exposición solar de los árboles de la periferia en los bordes inferior e izquierdo de la parcela al estar orientadas las filas e n la dirección Este-Oeste Por tanto, la orientación de las filas en marco rectangular af ectan a la producción y es decisivo en el diseño de la plantación es que debería de estar orientadas en la dirección Norte-Sur. Si atendemos al rendimiento peso con cascara y pepita, mostrado en la figura 8, existe una variación sustancial entre los resultados de una campaña y los de la siguiente al igual que en producción. La figura siguiente recoge los valores obte nidos para cada tratamiento. 4- Conclusiones. - En general existe una mayor producción en los tratamientos de riego de menor déficit de agua. Los datos son corrob orados por las medias de producción y por existir diferencias significativas entre los tratamientos T1 y T2 frente al T 3. - Siempre que la dotación de agua sea un factor limitante, es conveniente un riego deficitario controlado (RDC) con el menor déficit posible, frente al riego deficitario sostenido (RDS). La poca diferencia entre producción media y la ausencia de significación estadística entre los tratamientos T3 y T6, confirma la conveniencia del RDC. En el RDC asegura la mejor formación de los fruto, al atender las necesidades en el momento de floración y cuajado del fruto, minimizando la caída de flores y abortos, mientras que en el riego deficitario sostenido aplica más agua en el engorde del f ruto final de primavera y verano. Todo ello con mayor consumo de agua en el RDS frente al RDC en cualquier año pluviométrico. 25% 30% 35% 40% 45% T1 T2 T3 T4 T5 T6 Ren d im iento p o r ce n t u a l  de  pe pi t a/cás c ara Tr a t a m i e n t o s R EN DIM IEN TO  DE  PEPIT A  DEL  AÑO  2013  Y  20 14 Rto .  me dio  2013 Rto .  me dio  2014 271 XXXIV C ongreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 - Frente a un diseño de riego de un ramal por fila de árboles a dos (Tratamiento T6 frente al T5), en una plant ación adulta y suelos franco arcilloso la distribución horizontal del agua es adecuada, sólo parece haber un ligerísimo aumento de la producción media para el segundo caso y para un suelo franco arcilloso, pero no es cor roborado estadísticamente. - A pesar de lo anter ior, incluso en suelo franco arcilloso, como es el caso ensayado, la superficie mojada y los puntos de emisión deben ser suficientes. Los tratamientos T4, T5 y T6 son RDS, el tratamiento T4 es un RDS con un 60% de déficit sobre las necesidades máximas con 4 puntos de goteo por árbol, mientras que T5 y T6 tienen 37% de déficit y con 10 puntos de goteo. Todos ellos tienen valores medios de producción similares y sin ninguna significación estadística en las producciones, lo que denota que el incremento de agua no se ha visto reflejado por un incremento de producción. - Un sistema de seguimiento de la humedad del suelo en tiempo real y a distintas profundidades, como el empleado en este ensayo, es muy útil para adecuar las dosis calculadas, además de, ser una herramienta importante para el caso de gestionar un RDC. - En un marco rectangular de una plantación de almendros es muy importante que las filas estén orientadas en la dirección Norte-Sur para obtener la mayor producción, permitiendo una insolación más homogénea de la plantación. En caso de ser un marco cuadrado ha de ser lo suficientemente amplio para buena iluminación y aireación. 5- Bibliografía. - Girona, J. 2006. La respuesta del cultivo del almendro al riego. Revista Vida rural, Nº 234, págs. 12-16. - Maña, F., López, R., L ópez, P., Girona, J. 2008. Respuesta del almendro a diferentes programas de riego deficitario controlado. XX VI Congreso Nacional de Riegos. Huesca, 24-26 de junio de 2008,, págs. 37-38. - Fernández, J.L., Oliva, A., Gallego, J.C., Navarro, C., Navarro, A., Arquero, O. 2002. El cultivo del almendro en Andalucía. Revista Fruticultura Profesional 126: 5-14. - Lorite, I., Arquero, O. 2008. El almendro y el ri ego deficitario como alternativa a los cultivos tradicionales de regadío en Andalucía. IFAPA. Boletín Trimestral de Asesoramiento al Regante nº 8, Julio-Septiembre: 9-10.. - Salvatierra, B. 2014. Resultados de experimentación de riego en almendros. IFAPA. Boletín Trimestral de Asesoramiento al Regante n º 25. Enero-Marzo: 19-26. 272 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 C-06 LA PRÁCTICA DE RIEGOS ANCESTRALES ANDINOS: EL RIEGO PO R KANIS Moreno-Pérez, M.F (1) , Roldán-Cañas, J. (2) (P), Chipana Rivera, R. (3) 1 Profesora Contratada Doctora, Universidad de Córdoba, Dpto. Agronomía (Área Ingeniería Hidráulica), Edif. Leonardo Da Vinci (Campus Rabanales), 1 4071 Córdoba, [email protected] 2 Catedrático, Universidad de Córdoba, Dpto. Agronomía (Área Ingeniería Hidráulica), Edif. Leonardo Da Vinci (Campus Rabanales), 14071 Córdoba, [email protected] 3 Profesor, Universidad Mayor de San Andrés, Facultad de Agronomía, Héroes del Acre, 1850, La Paz, Bolivia, [email protected] Resumen El riego es una técnica agrícola ancestral desarrollada por las culturas tradicionales andinas, en armonía con las características ambientales y productivas de la zona. La práctica de riego tuvo q ue ser adaptada a las g randes pendientes dando lugar a t écnicas muy particulares que aún hoy día se practican. Los valles int erandinos del Departamento de La Paz, Bolivia, es un lugar privilegiado para el estudio de sistemas de riego tradicionales. E l trabajo experimental se llevó a cabo en la comunidad de Jatichulaya, localizada en el pueblo de Charazani, Bolivia, a una altitud de 3250 msnm con una precipitació n anual media de 450 mm. El sistema de riego tradicional en ella practicado e s el llamado riego por kanis . La palabra kanis es un vocablo quechua que hace alusión a la apertura de surcos para la conducción del agua. El sistema de riego no causa erosión del suelo y a que el manejo del agua se hace siguiendo las curvas de nivel. Sin embargo, las necesidades de mano de obra son muy elevadas. La persona a cargo de la distribución del agua y de su entrega a los regantes es el llamado Agente de Aguas . Abstract Irrigation is an ancient agricultural technique developed by the Andean traditional cultures in harmony with environmental and productive characteristics of the area. Irrigation practice had to be adapted to the steep slopes leading to v ery specific techniques that are practiced even today In Bolivia, the interandean valleys of La P az’s Department are privileged places for the study of tr aditional irrigation systems. The experimental work was carried out in the peasant community of Jatichulaya, located in Charazani, at an alt itude of 3,250 meters above sea level, with an average annual rainfall of about 450 mm. The traditional irrigation system practiced there is called the ka nis’s method. The word kanis is a quechua word that refers to furrow irrigation opening for water conveyance. This irrigation system avoids soil erosion because it foll ows contour lines. Thereby, soil is protected but manpower required in the irrigation practice wa s excessive. The person in charge of water distribution and delivery to irrigators is called Agente de Aguas (Water’s officer). 1- Introducción y Objetivos En Bolivia la superficie total bajo ri ego es de unas 303000 ha, el 65% de las cuales se localiza en el Altiplano y en los valles interandinos, entre los 150 0 y los 4200 msnm (Ministerio de Medio Ambiente y Agua, 2013). En estas zonas la pluviosidad anual se sitúa entre los 350 y los 600 mm que cae, principalmente, entre los meses d e diciembre y marzo. 273 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 A pesar de las grandes pendientes y del accidentado terreno, el riego mayoritario es por superficie, y el 70% de los regantes poseen menos de 1 ha. En los valles mesotermales existentes en las cordilleras andinas se desarrollaron culturas prehispánicas muy florecientes, como la cultura Mollo (Ponce Sanginés, 1957, Arellano López, 1978) que transfor maron la abrupta geografía para poder cultiva rla. Los mollos desarrollaron técnicas para construir terr azas, tanques de almacenamiento de agua en rocas, canales para conducir agua de formas trapezoidales y triangulares y estructura s de captación de agua (Chipana et al. , 2011). El riego es una técnica agrícola ancestral desarrollada por las cu lturas tradicionales andinas, en armonía con las caract erísticas ambientales y productivas de la zona. La práctica de riego tuvo que ser adaptada a las grandes pendientes dando lugar a técnicas muy particulare s, como el riego por ka nis o los surcos corrugados en zigzag (Roldán-Cañas et al. , 2014), que aún hoy día se efectúan en zonas próximas a la ciudad de La Paz, Boliv ia. Los campesinos lograron, durante siglos, aprovechar las aguas de los ríos, lagunas y manantiales para complementar o suplir el régimen de precipitaciones pluviales, caracterizado por su irregular distribución en una corta estación de lluvias. La palabra kanis es un vocablo quechua que hace alusión a la apertura de surcos para la conducción del agua.El riego por kanis consta de unos canales principales de distribución llamados mama kanis , cuya longitud y número dependen del tamaño de la parcela a regar. A continuación, se encuentran los canale s secundarios o juchuy kanis que van en dirección opuesta a los ma ma ka nis . De los juchuy kanis parten los surcos de riego de corta longitud. El riego se empieza en el extr emo más alejado y se va desplazando hacia atrás. La particularidad de este rieg o radica en la forma en que se practica pues los canales y surcos se abren conforme el agua va entrando en la parcela. Ello supone, por un lado, un tamaño de parcelas relativamente pequeño y, por otro lado, un alto requerimiento de mano de obra. Por el contrario, cabe esperar una uniformidad muy alta, dad a la pequeña longitud de los surcos de riego, y un mayor control en la distribución del agua evitando pérdidas (Chipana Rivera et al. , 2015). Es curioso comprobar que este sistema presenta grandes similitudes con los sistem as de riego árabes en forma de peine tal y como son descritos por del Pino et al. (2011). El objetivo principal de este traba jo es analizar el funcionamiento, eficiencia y sostenibilidad del riego por kanis . 2- El valle de Charazani y la comunidad de Jatichulay a Charazani -o Villa Juan José Pérez-, capital del valle al que da nombre, se encuentra situado a una altitud de 3250 msnm, en la Pr ovincia Bautista de Saavedra, Departamento de La Paz, Bolivia (ver figura 1). Abarca una superficie de 2524 km 2 y está constituid a por dos secciones municipales, Charazani y Curva, y 14 ca ntones. Conforma el espacio sociogeográfico más significativo pa ra el estudio del riego tradicional y a que el agua en la zona es un recurso escaso del q ue dependen las actividades agrícolas que realiza e l campesinado. En efecto, la precipitación media anual oscila alrededor de los 450 mm distribuidos principalmente entre los meses de diciembre a marzo. Aquí vive, entre otras, la comunidad campesina de Jatichulaya, situ ada entre los paralelos de 15º8' y 15º12'de Latitud Sur, y los meridianos de 68º57' y 68º59' de Longitud Oeste, y una altitud entre los 2900 a 3250 m.s.n.m (ver figura 2). En la actualidad, posee una superficie aproximada de 202 ha, de las qu e 45.5, 22.5%, cuentan con riego siendo el resto tierras de secano. La zona presenta una topografía acciden tada, con laderas de pendientes empinadas y terrazas angostas. Los suelos son de tipo coluvial, variando la textura entre franco arcilloso y franco arenoso. 274 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 1 . Ubicación del municipio d e Charazani dentro del Departamento de La Paz. Figura 2 . Ubicación de la comunidad de Jatichulaya. Las fuentes de agua son las precipitaciones pluviales y las aguas superficia les, producto del deshielo de la cordille ra de Apolobamba, que dan origen al Río Calaya y a parte del Río Charazani. El Río Charazani es una de las f uentes de agua de importancia para la zona de estudio y tiene su origen en las pequeñas vertientes y en los llamados ojos Zo na de Riego Valle Ch arazani 275 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 de agua (aguas subterráneas). Ta mbién existen pequeñas vertientes situadas al sureste de la comunidad de Charazani, que forman el Río Wasawayqho, con caudales reducidos en épocas de estiaje, de mayo a julio, que aumentan en la época de lluvias. Existe otro ojo de agua en la parte baja de la comunidad de Inca Roca, situado al Sur d e la comunidad de Jatichulaya (Quebrada del Inca), originando de esta manera la tercera fuente de agua para la comunidad. 3- Organización del riego El manejo del agua está de acuerdo a los ciclos agrícolas qu e se practican en el valle de Charazani. La distribución del agua de riego varía a lo largo del año. Desde agosto hasta enero o febrero, se hace bajo un control e stricto del llamado Agente de Aguas y el establecimiento de un turno específico cuya trasgresión e s sancionada por el mismo. El Agente de Aguas es elegido anualmente y dentro de sus funciones, que hace mediante visitas periódicas, están, además, el mantenimiento y cuidado de todas las obras hidráulica s que posee el sistema, es decir, las obras de to ma, canales de conducción y de distribución (Céspedes, 1995). El sistema de distribución consiste en programar el uso del agua de riego de acuerdo a los pedidos que hagan los usuarios en un período dado. El agua se entrega de acuerdo al turno programado por el Agente de Aguas y el usuario tiene que ajustarse a dicho turno. La adopció n de la distribución por t urnos comienza en el m es de agosto con la siembra de papa-milli (papa temprana), cult ivo que requiere de riego. El Agente d e Aguas lo hace en forma equitativa sin dar preferencia a n adie. Por el contrario, en la época donde no existe mucha demanda de agua de riego ya que los cultivos satisfacen, en gran manera, su requerimiento hídrico con las precipitaciones pluviales, esto es, desde febrero hasta julio, el uso del agua no es por turnos sino a la demanda y las personas que deseen regar piden permiso, o bien dan aviso al Agente de Aguas, y van ellos mismos hasta la toma conveniente a soltar el agua. Los campesinos organizan las asambleas, presididas por el Agente de Aguas, donde planifican y se estable cen las fechas fijas para los trabajos comunales de reparación y limpieza de canales. Los trabajos de limpieza incluyen también la reparación de los caminos de herradura usados para el mane jo del agua. Estos caminos van paralelos al recorrido de los canales. Las fechas de los trabajos de limpieza generalmente son antes del inicio de la siembra grande, normalmente en el mes de agosto. 4- La práctica del riego El riego comienza con la construcción de un canal de re parto de agua dentro de la parcela. Los principales indicadores para la construcción de dicho canal son, por un lado, la entrada del agua desde el canal de distribución a la parcela y, por otro lado, la pendiente de la misma. Una vez que se tienen lo s dos parámetros, se traza una lín ea imaginaria hasta el otro extremo superior de la parcela de modo q ue tenga una pendiente descendente del 2 al 3%. Una vez trazada dicha línea imaginaria se procede a la apertura del canal con la ayuda de una Laukana (ver figura 3), de abajo hacia arriba hast a llegar al extremo inicial o parte superior del canal. El canal tiene la f orma de un surco amplio y es de tierra. La longitud y el número de canales principales o mama ka ni s es variado y está en función del tamaño de la parcela a regar lo que const ituye el tercer parámetro para la construcción de los canales. Generalmente, como mínimo, se construyen 2 o 3 canales. La separación entre los canales construidos es de 8 a 10 m. Cuando el terreno es accidentado, o con una topografía irregular, el campesino consigue trazar los canales principales sin dificultad em pleando todo el conocimiento ancestral heredado de su s padres y abuelos. La construcción de los mama kanis dentro de la parcela es similar sea cua l fuere el cultivo. 276 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 3 . Laukana o instrumento utilizado para abrir o cerrar los surcos de riego. La orientación de las parcelas es importante, ya que las que se encuentran orientadas al sur no tienen muro de contención, y además se riegan, mientras que la s orientadas al norte tienen muro de contención y no hay que regarlas. Se observa como las parcelas orientadas al norte son más verdes que las orientadas al sur q ue son más secas. Para evaluar la práctica actual de riego, se realizó un ensayo en una parcela previamente preparada y desbrozada, situada a 3065 msnm, en la que la comunidad de Jatichulaya hizo una demostración de las práct icas de riego habituale s en la zona. Esta parcela tiene una extensión aproximada de 150 m 2 y una pendiente que oscila entre 15 y el 45%. Según estimaciones de la propia Comunidad, el canal de abastecimiento de agua o kani suele llevar entre 4 y 5 l/s, y el tiempo que se invierte en regarla es de unos 15 min. En la parcela trabajada por los campesinos, el mama kani divide el terreno en dos. En este caso, se procede al riego de la mitad inferior. El campesino inicia la apertura de un ma ma k an is para que el agua procedente de un kanis entre a la parcela y la inunde (ver figuras 4a y b). Para la construcción de los canales secundarios o juchuy kanis dentro de la parcela se toma al canal principal, como referencia. Los juchuy kanis generalmente van en dirección opuesta a los mama ka nis , son paralelos entre si y tienen también inclinaciones que están entre el 2 y el 3 %. La longitud de los juchuy kanis es menor con relación a la de los mama kanis y tienen, como pro medio, de 6 a 8 m. En cambio, el número de los juchu y kanis es mayor, superior a 6 canale s habitualmente. La separación entre juchuy kanis es de 4 a 4.5 m. como promedio y son también surcos aunque más angost os que los canales prin cipales. Una de las funciones de los juchuy kanis es la de unir los mama kanis , cuando el usuario está conduciendo el agua hacia la parte baja de la parcela. Figura 4 . a) Campesino iniciando la apertura de un mama ka ni s . b) Esquematización de 4a. 277 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Cuando el agua llega al final del mama kani, se van abrie ndo juchuy kanis desde el final del mama ka ni hacia atrás, para que el agua humedezca la margen derecha d el ma ma kani (ver figura 5). Mientras el agua va empapando el suelo de la parte final de la parcela, con cuidado de que no rebose y ca iga a la parcela que hay por debajo, se abre un nuevo surco que parte desde el mama ka ni por su parte central, y que será otro ma ma ka ni , para que cuando los juchuy kanis llegue n a éste, se derive todo el agua hacia el nuevo mama kani . El sistema funcion a apropiadamente, acomodándose a las condiciones topogr áficas de la zona y eliminando la erosión hídr ica debido a que el manejo del agua, dentro y fuera de la parcela, está dado por un conocimiento ancestral de los campesinos de acuerdo a las curvas a nivel, lo que permite la protección del suelo sin provocar erosión. Figura 5 . Apertura de juchuy kanis desde el fin al del mam a k an i. Cuando los juchuy kanis han llegado hasta el segundo mam a k an i () , que parte desde el primer mam a k ani () , se abre el paso de agua hacia este quedándose sin agua el trozo del primer mama kani situado aguas abajo ( ) (ver figuras 6a y b). Figura 6 . a) Al abrir un nuevo mama kani , los juchuy kanis aguas arriba se quedan sin agua. b) Esquematización de la figura 6a. Cuando el agua ha llegado al final del segundo mama kani se empiezan a abrir juchuy kanis desde el final y con pendiente descendente ( ver figuras7a y 7b). 278 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Figura 7 . a) Apertura de los juchuy kanis desde el final del segu ndo ma ma ka ni y con pendiente descendente. b) Esquematización de la figura 7a. Finalmente, la mitad de la parcela quedó regada (ver figuras 8a y b). El tiempo invertido fue de unos 40 minutos, muy superior al manifestado previamente por la Comunidad. Figura 8 . a) Fase final del riego. b) Esquematización de la f igura 8a. Una vez que se terminó el riego de la parcela, se midió el caudal que lleva el canal de riego, utilizando el método del flotador con una hoja seca. La medida se realizó repetidas veces tomándose la media de los valores obtenidos: L = 2.5 m; t = 7 s. Teniendo en cuenta la geometría de la sección transversal del canal rectangular( B = 0.25 m; y = 0.036 m)) el caudal circulante resulta ser de: seg l m m seg m v Q 2 . 3 036 . 0 25 . 0 7 5 . 2        valor parecido al que los campesinos comentaron previamente. No se ha aplicado un coeficiente reductor en e l cálculo del caudal dado el escaso calado de la corriente. Conocido el tiempo invertido (40 minutos) y la superficie regada (75 m 2 ), se pueden calcular las característ icas agronómicas del riego: Volumen aplicado: 3.2 l/s x 40 x 60 s = 7680 litros Dosis por riego = 7680 litros/75 m 2 = 102.4 l/m 2 ≈ 1000 m 3 /ha Dado que en una campaña normal de riegos se aplican 4 riegos, el volumen total aplicado es de 4000 m 3 /ha, bien aju stado a las característ icas de la zona. No obstante, la mano de obra requerida se aleja del óptimo, ya que se necesitó del concurso de 3 personas. Posiblemente, nuestra presencia y la necesidad de explicar a la misma vez el procedimiento de riego aumentaron tanto el tiempo de riego como la mano de obra utilizada. 279 XXXIV Co ngreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 5- Conclusiones En Bolivia, los valles interandinos de La Paz co nstituyen lugares privilegiados para el estudio de sistemas de riego tradicionales, por el importante legado de los campesinos andinos, que durante siglos, lograron aprovechar las aguas de los ríos, lagunas y manantiales para satisfacer sus ne cesidades, dentro de la cosmovisión holíst ica del mundo que construyeron, en la que el agua tenía un pap el fundamental. En este estudio se ha tratado de describir y comprender los sistemas tradicionales de riego, mediante la descripción de infr aestructuras y la caracterización de la organización en la distribución de las aguas. El trabajo de ca mpo se desarrolló en la Provincia Bautista Saavedra del Departamento de La Paz dond e se analizó el sistema de riego tradicional practicado por comunidades campesinas pertene cientes a la municipalidad de Charazani en áreas de dominio de las comunidades de Jatichulaya, donde el riego está condicio nado al método de kanis . Este método consiste en un riego superficia l, ampliamente desarrollado por las culturas tradicionales andinas de l país, completamente adecuado y en equilibrio con las características ecológicas y productivas de la zona. No obstante, se pudo evidenciar un elevado uso de mano de obra en la práctica del riego quizás derivado de nuestra presencia y de la necesidad de explicarnos a la vez el procedimiento de trabajo. 6- Agradecimientos Este trabajo se desarrolló en el marco de proyectos de sarrollados entre 2008 y 2009 y financiados por la Agencia Esp añola de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID), a quién se agradece su colaboración, y en el que participaron profesores de las Universidades de Córdoba, Córdoba, España, y Mayor de San Andrés, La Paz, Bolivia. 7- Bibliografía Arellano López, J. (1978). La cultur a Mollo: ensayo de síntesis arqueológico. INAR, La Paz, 81 p. Céspedes, R., (1995). Descripción y Análisis del Siste ma de riego Tradicional en la Comunidad de Jatichulaya de la provincia Bautista Saavedra.Tesis de Grado Universidad Mayor de San Andrés – La Paz, 140 p. Chipana, R., Bosque, H., Del Pino, J.L., Roldán-Cañas, J. & More no-Pérez, M.F.(2011).Sistemas de riego prehispánicos en Bolivia. En: Roldán-Cañas, J. & Chipana, R. (coords.), 2011. Sistemas ancestrales de riego a ambos lados del Atlántico. Universidad de Córdoba, España, pp. 1–61. Chipana Rivera, R., Moreno-Pérez, M.F., Choque Velasco, R.& Rold án-Cañas, J. (2015). Performance of pre-hispanic irrigation systems in the Andean región of Bolivia. Agricultural Water Management,Published online 27/11/2015,DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2015.11.010. Del Pino, J.L., Roldán-Cañas, J. & Moreno-Pérez, M.F.(2011). El agua y el riego en laPenínsula Ibérica. En: Roldán-Cañas, J. & Chipana, R. (coords.), 2011. Sistemasancestrales de riego a ambos lados d el Atlántico. Universidad de Córdoba, España, pp. 63–232. 280 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 completan una serie de datos generales (como superficie y caudal del hidrante) y se les asigna una parcela y un uso. Estos datos asignados de forma automática pueden editarse y modificarse manualmente. En la Figura 1b se muestra un ejemplo de la visualización espacial de los resultad os obtenidos en cuanto a producció n media por hidrante. Si se hace un clic sobre una parcela salen lo s datos y resultados numéricos de dicha parcela. Figura 1. Ejemplo de datos de entrada (a) y de salida (b) de la herramienta CINTEGRAL. 3.2 La zona de estudio La evapotranspiración de referencia (ET 0 ) presentó una media anual de 1205 mm año -1 con un CV de 3,8%, un máximo de 1286 mm año -1 , registrado en el año 2012, y un mínimo de 1119 mm año -1 , en el año 2008. L a ET 0 mensual máxima fue de 198 mm, que se produce todos los años en el mes de julio. La ET 0 más baja fue de 25 mm, que se produce en todos los años en el mes de diciembre. Figura 2 . Ingresos netos y factura eléctrica en *10 3 € por año, GRD. Se analizó el efecto de la variabilidad interanual de la meteorología sobre el funcionamiento de la red de riego a la demanda asegurando una presión de 300kPa en boquilla. La alternativa de cultivos presentada en la Ta bla 1 y la serie meteorológica disponible se utilizaron para optimizar la potencia a contratar en cad a uno de los tramos tarifarios y años meteorológicos. Para ello se utilizó el módulo de opti mización descrito en la herramienta CINTEGRAL. Los resultados de ingresos netos y factura elé ctrica para la serie meteorológica analizada se presentan en la Figura 2. La media interanual de los ingresos netos fue de 2,342 M€, con un CV de 2,6%. El coste de la factura eléctrica medio fue de 287 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 0,692 M€, con un CV de 6,2%. El año de menor coste fue 2008 (0,592 M€) y el de mayor coste (0,760 M€) fue 2005. En el año 2008 se obtuvieron los mayores ingresos netos de la serie analizada (1,850 M€), mientras que en el 2005 se obtuvieron los menores ingresos netos (1,545 M€). Parte de la diferencia se debe a los costes de la factura eléctrica, que en 2008 fueron los más bajos y en 2005 los más elevados de la serie estudiada. La meteorología tiene mucho que decir sobre estos resultados, ya que 2008 fue un año de precipitaciones por encima de la media (especialmente en los meses de verano), y además la ET 0 fue de las más bajas de la serie. Por otro lado, 2005 fue un año poco lluvioso en los meses de mayores necesidades de riego. La variabilidad meteorológica y sobre todo las necesidades de riego de los meses de verano determinan los costes eléctricos que afectan a la productividad global de la zona. En la Figura 3 se muestran para toda la zona y a escala de parcela: la distribución e spacial de los suelos (Figura 3a), la distribu ción de cultivos utilizada para el análisis (Figura 3b), la producción media en porcentaje sobre el máximo rendimiento (Figura 3c) y dos par ámetros de calidad del riego, eficiencia (Figura 3d) y uniformidad de reparto (Figura 3e). Los resultados de producción y calidad del riego corresponden a la campaña 2014. Figura 3 . Suelos (a), alternativa de cultivo (b) en la zona de estudio, producción m edia % (c) Eficiencia % (d) y uniformidad % (e), año 2014. Se identificaron 9 tipos de suelos según su profundidad y CRA (Figura 3a). Los más abundantes, el 33% de superficie de la zona, son suelos muy profundos con una CRA muy alta, los suelos pobres desde el punt o de vista hidráulico (poco profundos y CRA muy baja) aparecen en un 15% de la superf icie total de la CR. La distribución de los cultivos se realizó de forma aleatoria y se conservó esta misma di stribución en todos los análisis realizados en este estudio. En la Figura 4 se presenta la media por cultivo del co nsumo de agua (Figura 4a), la producción (Figura 4b), la eficiencia estacion al del riego (Figura 4c) y la uniformidad estacional (Figura 4d) para el año 2 014. En cuanto al consumo de agua de riego, el consumo medio de la alfalfa fue de 8333 m 3 ha -1 , con un CV entre parcelas del 5%. El consumo del maíz fue de 6478 m 3 ha -1 con un CV del 5%, el d e la cebada 4069 m 3 ha -1 , con un CV del 11% y el del trigo , 4509 m 3 ha -1 y un CV del 9%. En 2014 la producción media de alfalfa fue del 98% con un CV de 2,6%, la del maíz del 91% con mayor variabilidad entre parcelas, CV de 10,5%, la de la cebada de 97% con un CV de 3,4% y la del trigo del 95% con un CV de 4,6%. L os valores de producción media 288 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 tanto de alfalfa como de cebada fueron elevados, indicando que los cultivos se regaron adecuadamente y también que, si en algún momento se retrasó la aplicación del riego a estos cultivos, la producción no se vio afectada. Sin embargo, la producción media del maíz fue menor y su variabilidad entre parcelas más elevada. Esto se debe a que los problemas que originaron retrasos en la aplica ción del riego en maíz sí que afec taron al desarrollo y producción del mismo, pues se trata de un cultivo muy sensible al estrés hídrico. La distribución espacial de las pro ducciones (Figura 3c) está muy relacionad a con la distribución de suelos (Figura 3a) y con la de cultivos (Figura 3b). Las parcelas que presentan producciones más bajas, se correspo nden con el cultivo de maíz y se localizan en suelos con baja calidad para el riego (suelos poco profundos y con un a CRA muy baja). El riego de suelos de baja calidad hidráulica exige un manejo muy cuidadoso, como aplicar riegos ligeros con mayor frecuencia. Este manejo a veces no es posible en mome ntos de máxima demanda hídrica, ya que la disponibilidad de la red no permite aplicar el r iego con la frecuencia que estos suelos requier en. Cuando estos suelos se combinan con cultivos de alta sensibilidad al estrés hídrico como el maíz, la producción de dichas parcelas se resiente (parcelas de colores más oscuros e n la Figura 3c). Figura 4 . Consumo de agua (a) en m 3 ha -1 , producción media % (b), eficiencia % (c) y uniformidad % (d) por cultivo, resu ltados del 2014. Las barras indican la variabilidad entre las parcelas del mism o cultivo. La eficiencia del riego media global durante la campaña 20 14 fue del 84%. La distribución espacial de dicha eficiencia (Figura 3d) ind ica que las parcelas que presentan menores eficiencias de riego se corresponde n con las de los suelos más pobres desde el punto de vista hidráulico (poco profundos y CRA muy baja o baja). En estos suelos las pérdidas por percolación profunda fu eron más importantes. El CU medio global en la campaña 2014 fue del 91%. El análisis espacial de la uniformidad (Figura 3e) muestra parcelas con uniformidades inferiores al 90% que en la mayoría de los casos están cultivadas de cebada y de trigo. La baja uniformidad se justifica por el periodo de riego de estos cultivos que coinciden con los meses más ventosos del año, abril y mayo. La uniformidad del riego por aspersión se ve gravemente afectada por la velocidad del viento. 289 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 3.3 Análisis de alternativas de gestión y diseño de la zona regable En la Figura 5 se presenta la comparación entre las 4 alternativas d e gestión y diseño analizadas en la zona: GRD, GRT DO, GRT DM y GR2R en términos de consumo de agua (Figura 5a), ingresos brutos (Figura 5b), factura eléctrica (Figura 5c) e ingresos netos (Figura 5d). El consumo medio de agua en la gestión en turnos de presió n (GRT DO y GRT DM ) fue inferior (entre un 3 y un 3,5%) al consumo en una gestión a la demanda tanto en una red (GRD) o en dos redes (GR2R). Pero este menor consumo afectó de forma importante a la producción media de los cult ivos y a sus ingresos brutos (Figura 5b). Las modifica ciones en el diseño de la red para adaptarla a una gestión por turnos mejoraron los ingresos brutos respecto a los resultados de aplicar esta gestión en la red original, sin embargo, no se alcanzaron los ingresos brutos de la GRD. En cuanto a la GR2R, los ingresos brutos resultaron en valores medios muy similares a los de la GRD, y con menos variabilidad interanual ya que el CV no supera el 1,5%. Figura 5 . Ingresos brutos (*10 3 € por año), factura eléctrica (*10 3 € por año), ingresos netos (*10 3 € por año) y consu mo de agua (m 3 ha -1 ) para las 4 alte rnativas: GRD, GRT DO , GRT DM y GR2R. Las barras representan la variabilidad entre los años de estudio. Como era de esperar (ya que el volumen de riego aplica do en notablemente inferior), la factura eléctrica del riego a turnos en sus dos modalidades (GRT DO y GRT DM ) fue inferior (aproximadamente un 22%) a la del riego a la demanda, especialmente el de toda la red GRD. Sin embargo, los valores medios de los ingresos ne tos (Figura 5d) en la g estión a turnos, GRT DO (1,649 M € por año) y GRT DM (1,677 M€ por año), son muy similares a los obtenidos en la GRD (1,650 M€ por año), lo que indica que lo que se ahorra en electricidad y se pierde en producción. La conclu sión es que en esta red de riego el cambio de la gestión de riego a la demanda a riego organizado en turnos necesita un cambio importante de la red y que las mejoras en productividad global no son muy relevantes. La división de la zona en dos redes de riego a la demanda independientes (GR2R) mantiene los ingreso s brutos respecto a la GRD y permite un ahorro en la factura eléctrica (20%), lo que se traduce en una mejora de los ingresos netos d el 9% (1,797 *M € por año) comparando a la G RD. Esta división de la red permite, también, una amortiguación del efect o de la variabilidad meteorológica interanual sobre les ingresos netos ya que el CV es de 4,2% en la GR2R frente a 5,6% en la GRD, 7,4% en la GRT DO y 7,2% en la GRT DM . 290 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 Para analizar la disminución de los ingresos brutos de la GRT frente a la GRD se analizaron los resultad os de las producciones medias por parcela (Figura 6) para el año 2014. En la Figura 6a se presentan los suelos, en la Figura 6b los cultivos, en la Figura 6c la producción en % de la GRD, en la Figura 6d la producción en % de la GRTDM y en la Figura 6d la producción en % de la GR2R. En general las parcelas con menores producciones (colores más oscuros) en la gestión a la demanda también resultan en producciones menores en la gestión a turnos. Sin embargo en la gestión a turnos el número de parcelas con problemas de producción es mayor, y los valores de producción son en general inferiores. En la mayoría de los casos se trata d e parcelas que o bien tienen un suelo pobre (poco profundo y CRA baja o muy baja, colores verde oscuros en la Figura 6a), o/y presentan un número elevado de sectores/posturas de rieg o, o/y pertenecen a la subzona (turno) alta o/y están cultivadas de maíz, un cultivo sensible al estrés hídrico Figura 6. Producción media (%) de los hidrantes para las alternativas: GRD, GRT DM y GR2R, año 2014. 4. Conclusiones Este estudio presenta una aplicación de la herramienta de simulación CINTEGRAL que permite analizar el diseño y la gestión de una zona regable adaptándose a las redes (colectivas y parcelarias), los suelos, la meteorología, la agronomía, así como a los precios de cosecha y de los insumos de pr oducción (entre ellos el agua y la e nergía). Este enfoque permite realizar un análisis global que incorpora la realidad agraria local de la zona regable. Los resultados obtenidos en una gestión a la demanda muestran el efecto de la variabilidad meteorológica interanual sobre los ingresos br utos, ingresos netos y la factura eléctrica. Las produccio nes mínimas se registran en suelos más pobr es desde el punto de vista hidráulico (poco profundos y CRA muy baja o baja) y para cultivos más sensibles al estrés hídrico (maíz). La comparación de las 4 alternativas, gestión a la demanda de la zona global, gestión en 2 turnos de riego adaptados a zonas de presión homogénea (sin y con cambios en el diseño) y gestión en 2 redes independientes, muestra que la división de la zona en dos redes permite reducir la factura eléctrica en 20% sin afectar a la producción, lo que arroja un incremento del 9% de los ingresos netos. Sin embargo, la gestión a turnos reduce la factura eléctrica pero también produce notables mermas de producción que r educen los ingresos brutos, resultando en un incremento de los ingr esos netos en un escaso 2% respecto a la gestión a la demanda. 291 XXXIV Congreso Nacional de Riegos, Sevilla 2016 5. Referencias Alexandratos, N. and Bruinsma, J., (2012), World Agricultur e: Toward 2030/2050, The 2012 Revision. Publicación FAO: 12-03. Carrillo Cobo, M.T., Rodríguez Díaz, J.A., Montesinos, P., López Luque, R., C amacho Poyato, E., (2011). Low energy consumption seasonal calendar for sectoring operation in pressurized irrigation networks. Irrig Sci 29:157–169. Dechmi, F., Playán, E., Cavero, J., Martinez-Cob, A., Faci, J.M., (2004a). Coupled crop and solid-set sprinkler simulation model. I: Model development. J Irrig Drain Eng ASCE 130(6):499–510. Fernández García, I., Moreno, M.A., Rodríguez Díaz, J.A., (2014). 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