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Uso de la metodología de balance hídrico para programación de riegos en trigo

Publicado el: 6/11/2015
Autor/es: Ignacio Severina, Juan P. Giubergia, Aquiles Salinas, Eduardo Martellotto, Ana I. Arce, Matías Boccardo (Investigadores INTA EEA Manfredi), y José Andriani (Investigador INTA EEA Oliveros). Argentina
1. Balance Hídrico.
Generalidades.
La tecnología del riego es una herramienta que permite complementar la demanda de agua del cultivo durante su ciclo ante posibles deficiencias hídricas. Por tal motivo, es de suma importancia contar con los instrumentos necesarios para realizar un manejo óptimo del agua en los planteos de producción bajo riego. Una de dichas herramientas son los modelos de simulación de balance de agua del suelo (balance hídrico), que permiten realizar una estimación de la demanda y la oferta de agua durante el ciclo del cultivo.
El balance hídrico (BH) representa la variación temporal del contenido de humedad del suelo y permite conocer periódicamente la oferta de agua en el suelo y su relación con el crecimiento del cultivo. El agua que ingresa al sistema puede provenir principalmente de las precipitaciones (Pp), riego (R), napa freática (Nf) o escurrimiento superficial (Es) desde áreas más elevadas a más bajas. Entre los egresos está el consumo de agua por el cultivo o evapotranspiración (ETc), escurrimiento y drenaje (D) por debajo de la zona explorada por las raíces. Las diferencias entre los ingresos y egresos dan como resultado la variación en la cantidad de agua almacenada en el suelo (VAlm). La ecuación 1 muestra los términos del balance hídrico.
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La ETc se determina a partir de la evapotranspiración de referencia (ETo) y el coeficiente de cultivo (Kc), según la ecuación 2.
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La ETo es utilizada para caracterizar la demanda de evapotranspiración de la atmósfera, independientemente de las características del suelo y el cultivo, y se calcula con datos meteorológicos. Los valores de Kc varían en función de las características del cultivo, el clima y del método de determinación de la ETo.
Existen numerosos programas que permiten realizar un balance hídrico, el INTA Oliveros (Santa Fe) creó un modelo de balance hídrico de cultivos extensivos (BAHICU), que se utiliza para la toma de decisión de momento de riego ya que predice los días para llegar a entrar en estrés hídrico. Además, es una herramienta de gran utilidad en investigación y producción de cultivos en secano para conocer el estado hídrico del cultivo, decidir alternativas de técnicas de manejo como fertilización, control de plagas, etc., y estimar el impacto de las deficiencias hídricas en el rendimiento del cultivo. Es conocido su correcto funcionamiento en su región de origen, pero se necesita conocer su funcionamiento en otras zonas productivas del país.
Para lograr esto, se realizó un experimento con el objetivo de validar el uso del BAHICU en el cultivo de trigo, en la región central de Córdoba, comparándolo con una planilla de balance hídrico para riego (PBH) desarrollada por el INTA Manfredi.
 
2. Características del experimento.
El experimento se realizó sobre un cultivo de trigo durante las campañas agrícolas 2010 y 2011 en el Módulo Demostrativo de Riego Suplementario de la EEA INTA Manfredi.
Para validar los diferentes métodos de BH (BAHICU y PBH INTA Manfredi), se compararon valores de agua útil del suelo estimados por cada metodología de balance versus datos obtenidos a campo a partir de mediciones con sonda de neutrones. En el caso de la PBH se realizaron una, dos y tres correcciones del contenido de humedad, con mediciones de sonda de neutrones en distintos momentos del ciclo de los cultivos. Las mediciones se realizaron con una frecuencia de entre 10 y 15 días, hasta los 250 cm de profundidad de suelo.
Los valores medidos a campo con sonda de neutrones fueron relacionados con los resultados de las simulaciones en las mismas fechas y volcados a un gráfico de puntos, donde además, se marcó la relación 1:1 y los desvíos del +10% y -10%. Se estimó, además, la raíz del error cuadrático de la media (RMSE) y el error promedio (Medido-Estimado/Medido) de cada modelo como medidas para comparar entre modelos.

3. Resultados.
En la Tabla 1 se observan los resultados del análisis estadístico. Para el caso de la PBH el contenido de agua útil en el suelo fue simulado por el modelo con un error promedio de un 38%, 16% y 11% respecto a la media de los valores observados, cuando se realizaron una, dos y tres correcciones respectivamente. Si tenemos en cuenta un error promedio de ± 10 % respecto a la línea 1:1 como condición de un buen ajuste del modelo, la utilización de la PBH como herramienta para la determinación del momento óptimo de riego (cuando regar), es apropiada si se realizan correcciones gravimétricas (al menos 3) durante el ciclo del cultivo (Figura 1). Esto es debido a que la planilla tiende a subestimar el contenido de agua en el suelo. Estas correcciones gravimétricas no dejan de ser una actividad extra y necesaria que torna menos práctico el uso de la PBH.
Tabla 1. Resultados del análisis estadístico. RMSE en mm de agua útil, error del modelo en %, R2: coeficiente de determinación de la regresión, N: número de observaciones.
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Los datos de agua en el suelo estimados por BAHICU en el cultivo de trigo, comparados con los medidos por sonda de neutrones, se muestran en la Figura 2. El contenido de agua útil en el suelo fue simulado por el modelo con un RMSE de 11,1 mm y un error promedio del 7% respecto a la media de los valores observados, siendo los valores de error más bajos en comparación a las distintas alternativas de PBH (Tabla 1).
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Figura 1. Relación entre los valores de agua en el suelo estimados por la PBH y los medidos por la sonda de neutrones. La línea entrecortada muestra la relación 1:1. La línea llena indica la recta de regresión obtenida con tres correcciones a la PBH para los años 2010 y 2011 (y = 1,31 x – 50; R2= 0.81; p<0,0001, n= 52).
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Figura 2. Relación entre los valores de agua en el suelo estimados por BAHICU y medidos por sonda de neutrones. La línea entrecortada muestra la relación 1:1. La línea llena indica la recta de regresión obtenida para los años 2010 y 2011 (y = 1,05 x – 0.149; R2= 0.71 p <0,0001; n=74)
En la Figura 3 se muestra una simulación realizada con BAHICU para trigo, durante la campaña 2010. Se puede observar que durante todo el ciclo de cultivo el contenido de agua en el suelo estimado con BAHICU (línea verde) acompañó las reales variaciones de agua medidas con sonda de neutrones (triángulos negros). De estos resultados se desprende que se podría utilizar el método de BAHICU para determinar, de manera confiable, los momentos de riego del cultivo de trigo.  
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Figura 3. Evolución del contenido de agua en el suelo (mm) estimado por BAHICU en la campaña 2010. La línea negra indica el contenido de agua a Capacidad de Campo, la línea entrecortada muestra el umbral de riego (50% del agua útil). Las columnas marrones y azules indican lluvias y riegos, respectivamente.

4. Conclusiones.
De los resultados del presente trabajo se desprende que el programa BAHICU estimó de manera más precisa el contenido de agua en el suelo, y por lo tanto es una herramienta más confiable para determinar los momentos de riego durante el ciclo de un cultivo de trigo. Este comportamiento es debido a que las aproximaciones utilizadas por BAHICU para el cálculo de los diferentes componentes de un balance hídrico como precipitación efectiva, crecimiento de la raíz, Eto, Kc entre otras, son más cercanas a lo que realmente ocurre a campo. Por su parte, la PBH si bien no fue tan precisa en el cálculo del contenido de agua en el suelo utilizando solo una corrección con sonda de neutrones, con tres correcciones a lo largo del ciclo del cultivo su funcionamiento fue apropiado.
La ventaja que presenta la PBH es su fácil manejo, mientras que como desventaja se menciona precisamente, la necesidad de realizar correcciones periódicas del contenido de agua en el suelo. BAHICU presenta la ventaja de ser un software amigable, de carga sencilla y que muestra diariamente los resultados tanto en forma gráfica como numérica.

Nota: El presente artículo es un resumen del Boletín de Divulgación Técnica “Validación de dos métodos de balance hídrico en el cultivo de trigo bajo riego suplementario, en la región central de Córdoba”, editado por INTA EEA Manfredi.
 
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