Necesidad de agua para los cultivos

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CAPITULO
1
NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS
1.1 INTRODUCCIÓN
Las necesidades hídricas de los cultivos expresan la cantidad de agua que es
necesario aplicar para compensar el déficit de humedad del suelo durante su período
vegetativo.
Las plantas absorben el agua desde el suelo mediante sus raíces. Ambos, suelo y
planta, están sometidos a los efectos de la lluvia, el sol y viento, que generan un mayor
o menor grado de evaporación desde el suelo y transpiración de las plantas. Este
proceso se conoce como evapotranspiración.
Fig. 1.1. Esquema del proceso de evapotranspiración

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Las necesidades de agua se evalúan estableciendo, para un determinado
período, un balance entre las cantidades de agua requeridas para la
evapotranspiración del cultivo y otros usos especiales, todo lo cual se contabiliza como
pérdidas, y las aportaciones naturales efectivas, tales como la precipitación, la
humedad precedente del suelo y cualquier otra contribución hídrica (inundaciones,
agua subterránea).
Los parámetros que intervienen en el balance hídrico son la evapotranspiración
del cultivo (ETc), la precipitación efectiva (Pe) durante su período de permanencia en
el terreno y el agua aportada por el suelo. La diferencia entre el primer parámetro
citado y los dos últimos determinan las necesidades de agua netas de cada cultivo.
Fig. 1.2. La evapotranspiración depende de las condiciones del clima, de los cultivos y de la
humedad del suelo
1.2. FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN
1.2.1 Variables climáticas
Los principales parámetros climáticos que afectan la evapotranspiración son la
radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y la velocidad del viento. Se
han desarrollado varios procedimientos para determinar la evaporación a partir de
estos parámetros. La fuerza evaporativa de la atmósfera puede ser expresada por la
evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo). La evapotranspiración del cultivo de
referencia (ETo) representa la pérdida de agua de una superficie cultivada estándar.

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1.2.2 Factores de cultivo
El tipo de cultivo, la variedad y la etapa de desarrollo deben ser considerados
cuando se evalúa la evapotranspiración de cultivos que se desarrollan en áreas
grandes y bien manejadas. Las diferencias en resistencia a la transpiración, la altura del
cultivo, la rugosidad del cultivo, el reflejo, la cobertura del suelo y las características
radiculares del cultivo dan lugar a diferentes niveles de ET en diversos tipos de cultivos
aunque se encuentren bajo condiciones ambientales idénticas. La evapotranspiración
del cultivo bajo condiciones estándar (ETc) se refiere a la demanda evaporativa de la
atmósfera sobre cultivos que crecen en áreas grandes bajo condiciones óptimas de
agua en el suelo, con características adecuadas tanto de manejo como ambientales, y
que alcanzan la producción potencial bajo las condiciones climáticas dadas.
1.2.3 Manejo y condiciones ambientales
Los factores tales como salinidad o baja fertilidad del suelo, uso limitado de
fertilizantes, presencia de horizontes duros o impenetrables en el suelo, ausencia de
control de enfermedades y de parásitos y el mal manejo del suelo pueden limitar el
desarrollo del cultivo y reducir la evapotranspiración. Otros factores que se deben
considerar al evaluar la ET son la cubierta del suelo, la densidad del cultivo y el
contenido de agua del suelo. El efecto del contenido en agua en el suelo sobre la ET
está determinado primeramente por la magnitud del déficit hídrico y por el tipo de
suelo. Por otra parte, demasiada agua en el suelo dará lugar a la saturación de este lo
cual puede dañar el sistema radicular de la planta y reducir su capacidad de extraer
agua del suelo por la inhibición de la respiración.
Cuando se evalúa la tasa de ET, se debe considerar adicionalmente la gama de
prácticas locales de manejo que actúan sobre los factores climáticos y de cultivo
afectando el proceso de ET. Las prácticas del cultivo y el método de riego pueden
alterar el microclima, afectar las características del cultivo o afectar la capacidad de
absorción de agua del suelo y la superficie de cultivo. Una barrera rompevientos
reduce la velocidad del viento y disminuye la tasa de ET de la zona situada
directamente después de la barrera. El efecto puede ser significativo especialmente en
condiciones ventosas, calientes y secas aunque la evapotranspiración de los mismos

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árboles podría compensar cualquier reducción en el campo. La evaporación del suelo
de un huerto con árboles jóvenes, en donde los árboles están ampliamente
espaciados, puede ser reducida usando un sistema de riego por goteo bien diseñado.
Los goteros aplican el agua directamente al suelo cerca de los árboles, de modo en que
dejan la mayor parte de la superficie del suelo seca, limitando las pérdidas por
evaporación. El uso de coberturas, especialmente cuando el cultivo es pequeño, es
otra manera de reducir substancialmente la evaporación del suelo. Los anti-
transpirantes, tales como estimulantes del cierre de los estomas, o los materiales que
favorecen el reflejo del suelo, reducen las pérdidas de agua del cultivo y por lo tanto la
tasa de transpiración. Cuando las condiciones de campo difieran de las condiciones
estándar, son necesarios factores de corrección para ajustar ETc (ETc aj). Estos factores
de ajuste reflejan el efecto del ambiente y del manejo cultural de las condiciones de
campo.
Fig. 1.3. Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), bajo condiciones estándar (ETc) y
bajo condiciones no estándar (ETc aj)

5. 1.3. EVAPOTRANSPIRACIÓ
La cantidad de agua que
para su crecimiento y fotosíntesis. La transpiración puede considerarse, por tanto,
como el consumo de agua de la planta. Además, se debe tener en cuenta que hay
pérdidas por evaporación del agua desde
Por lo tanto, se considera que las necesidades de agua de los cultivos están dadas por
la suma de la evaporación directa desde el suelo más la transpiración de las plantas,
que es lo que comúnmente se conoce como evapotranspiració
varía según el clima y el cultivo.
Para medir directamente la evapotranspiración se utiliza el lisímetro, que es un
sistema ideado para tal fin, en el cual se mide el consumo de agua de una porción de
parcela, de medidas concretas,
referencia).
Fig. 1.4. Esquema que representa el proceso de la evapotranspiración, dentro de la relación
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EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETo)
La cantidad de agua que las plantas transpiran es mucho mayor que la que usan
para su crecimiento y fotosíntesis. La transpiración puede considerarse, por tanto,
como el consumo de agua de la planta. Además, se debe tener en cuenta que hay
pérdidas por evaporación del agua desde la superficie del suelo.
Por lo tanto, se considera que las necesidades de agua de los cultivos están dadas por
la suma de la evaporación directa desde el suelo más la transpiración de las plantas,
que es lo que comúnmente se conoce como evapotranspiración y es una cantidad que
varía según el clima y el cultivo.
Para medir directamente la evapotranspiración se utiliza el lisímetro, que es un
sistema ideado para tal fin, en el cual se mide el consumo de agua de una porción de
parcela, de medidas concretas, sembrada de un cultivo determinado (cultivo de
squema que representa el proceso de la evapotranspiración, dentro de la relación
agua, suelo, planta y clima.
las plantas transpiran es mucho mayor que la que usan
para su crecimiento y fotosíntesis. La transpiración puede considerarse, por tanto,
como el consumo de agua de la planta. Además, se debe tener en cuenta que hay
Por lo tanto, se considera que las necesidades de agua de los cultivos están dadas por
la suma de la evaporación directa desde el suelo más la transpiración de las plantas,
n y es una cantidad que
Para medir directamente la evapotranspiración se utiliza el lisímetro, que es un
sistema ideado para tal fin, en el cual se mide el consumo de agua de una porción de
sembrada de un cultivo determinado (cultivo de
squema que representa el proceso de la evapotranspiración, dentro de la relación

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La evapotranspiración de referencia (ETo), como el cultivo es siempre el mismo,
variará según las condiciones del clima (radiación, temperatura, humedad, viento, etc.)
y se expresa en mm de lámina de agua por día (mm/día).
Existen muchos métodos empíricos para el cálculo de la evapotranspiración de
referencia, en función de datos climáticos. El método a emplear se determina por el
tipo de datos disponibles y según el nivel de exactitud requerido. Puede usarse el
método del tanque evaporímetro, fórmulas empíricas (Blaney – Criddle, Turc,
Thornthwite) o programas informáticos, como el CROPWAT, de la FAO, basado en la
fórmula de Penman – Monteith.
Los datos proporcionados por los evaporímetros (tanque de evaporación Tipo A)
pueden ser confiables, cuando estén ubicados en condiciones adecuadas, con una
instalación cuidadosa y un registro exacto y periódico de datos.
Al realizar medidas en el tanque tipo A, podemos asimilar la evaporación que se
produce desde una lámina de agua libre al poder evaporante de la atmosfera. Así, el
equipo básico de medida es el tanque de evaporación, recipiente de tamaño
estandarizado (Tanque de "clase A" = 1.20 m de diámetro, 25 cm de profundidad), con
un tornillo micrométrico para medir el nivel del agua con precisión. Lógicamente, al
lado siempre debe existir un pluviómetro (por ejemplo, si en el tanque ha bajado el
nivel 2 mm. y en el mismo periodo han llovido 3 mm., la evaporación ha sido de 5
mm.).
Fig. 1.5. Tanques de evaporación "Clase A", instalados en un invernadero y utilizados para
estimar la evapotranspiración de referencia.
Las medidas de evaporación del tanque se han relacionado con la ETo
(Evapotranspiración de referencia). A partir de los valores de la evaporación del tanque

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(Et), se calcula la evapotranspiración de referencia (ETo), mediante la siguiente
expresión:
ETo = Kp x Et
Dónde: Kp es un coeficiente que depende de las características del tanque, ubicación,
condiciones climáticas, etc.
1.4 COEFICIENTES DE CULTIVO
El coeficiente de cultivo Kc, describe las variaciones de la cantidad de agua que las
plantas extraen del suelo a medida que se van desarrollando, desde la siembra hasta la
cosecha.
En los cultivos anuales normalmente se diferencian 4 etapas o fases de cultivo:
 Inicial: Desde la siembra hasta un 10% de la cobertura del suelo
aproximadamente.
 Desarrollo: Desde el 10% de cobertura y durante el crecimiento activo de la
planta.
 Media: Entre floración y fructificación, correspondiente en la mayoría de los
casos al 70-80% de cobertura máxima de cada cultivo.
 Maduración: Desde madurez hasta la cosecha o recolección.
El Kc presenta valores pequeños al inicio del desarrollo del cultivo y aumenta a medida
que se incrementa la cobertura del suelo. El valor máximo se alcanza durante la
floración, se mantienen durante la fase media y finalmente decrecen durante la
maduración.
Lo mejor es disponer de valores de Kc para cada cultivo obtenidos en la zona y para
distintas fechas de siembra, pero en ausencia de esta información se pueden usar
valores referenciales de Kc, presentados en la bibliografía especializada.

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Tabla 1.1. Valores de Kc Según etapas de desarrollo para algunos cultivos
Cultivos
Inicial Desarrollo Media Maduración
días Kc días Kc días Kc días Kc
Algodón 30-30 0.45 50-50 0.75 55-65 1.15 45-50 0.75
Avena 15-15 0.35 25-30 0.75 50-65 1.15 30-40 0.45
Berenjena 30-30 0.45 40-40 0.75 40-45 1.15 20-25 0.80
Cacahuete 25-30 0.45 35-40 0.75 45-45 1.05 25-25 0.70
Calabaza 20-25 0.45 30-35 0.70 30-35 0.90 15-25 0.75
Cebada 15-15 0.35 25-30 0.75 50-65 1.15 30-40 0.45
Cebolla verde 25-25 0.50 30-40 0.70 10-20 1.00 5-10 1.00
Cebolla seca 15-20 0.50 25-35 0.75 70-110 1.05 40-45 0.85
Col 20-25 0.45 25-30 0.75 60-65 1.05 15-20 0.90
Espinaca 20-20 0.45 20-30 0.60 15-40 1.00 5-10 0.90
Girasol 20-25 0.35 35-35 0.75 45-45 1.15 25-25 0.55
Guisante 15-20 0.45 25-30 0.8 35-35 1.15 15-15 1.05
Judía verde 15-20 0.35 25-30 0.7 25-30 1.10 10-10 0.90
Judía seca 15-20 0.35 25-30 0.7 25-30 1.10 20-20 0.30
Lechuga 20-35 0.45 30-50 0.6 30-50 1.00 10-10 0.90
Lenteja 20-25 0.45 30-35 0.75 30-35 1.10 40-40 0.50
Lino 30-30 0.45 50-50 0.75 50-50 1.15 45-50 0.75
Maíz dulce 20-20 0.40 35-30 0.80 25-30 1.15 10-10 1.00
Maíz grano 20-30 0.40 35-50 0.80 35-50 1.15 30-40 0.70
Melón 25-30 0.45 35-45 0.75 35-45 1.00 20-20 0.75
Mijo 15-20 0.35 25-30 0.70 25-30 1.10 25-35 0.65
Patata 25-30 0.45 30-35 0.75 30-35 1.15 20-30 0.85
Pepino 20-25 0.45 30-35 0.70 30-35 0.90 15-20 0.75
Pequeñas semillas 20-25 0.35 30-35 0.75 30-35 1.10 40-40 0.65
Pimiento 25-30 0.35 35-40 0.70 35-40 1.05 20-30 0.90
Rábano 5-10 0.45 10-10 0.60 10-10 0.90 5-5 0.90
Remolacha azucarera 25-45 0.45 35-65 0.80 35-65 1.15 40-40 0.80
Soja 20-20 0.35 30-30 0.75 30-30 1.10 25-30 0.60
Sorgo 20-20 0.35 30-35 0.75 30-35 1.10 30-30 0.65
Tomate 30-35 0.45 40-45 0.75 40-45 1.15 25-30 0.80
Trigo 15-15 0.35 25-30 0.75 25-30 1.15 30-40 0.45
Zanahoria 20-25 0.45 30-35 0.75 30-35 1.05 20-20 0.90
Debido a las variaciones en las características propias del cultivo en las diferentes
etapas de crecimiento, Kc cambia desde la siembra hasta la cosecha. En la siguiente
figura se presenta en formas esquemática, dichos cambios.

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Fig. 1.6. Curva generaliza del coeficiente de cultivo Kc,
Fuente: Estudio FAO Riego y Drenaje 56
1.5 EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO
Cuando la evapotranspiración se produce sin ninguna restricción de agua en el suelo se
conoce como evapotranspiración del cultivo (ETc) y corresponde a la cantidad de agua
que debe ser aportada al suelo estacionalmente mediante lluvia y/o riego.
La evapotranspiración del cultivo se calcula mediante la ecuación:
KcxEToETc 
Donde:
ETc = Evapotranspiración del cultivo, en mm/día
ETo = Evapotranspiración de referencia, en mm/día
Kc = Coeficiente de cultivo (adimensional)
1.6 PRECIPITACION EFECTIVA
Además de la evapotranspiración del cultivo, debe tenerse en cuenta la
precipitación efectiva (Pe) en la estimación de las necesidades del agua para el riego.

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Desde el punto de vista agrícola, la precipitación efectiva es aquélla parte de la lluvia
que se almacena en el volumen de suelo a la profundidad radicular y es consumida por
la planta en el proceso de evapotranspiración.
1.7 DEMANDA DE AGUA
Con los parámetros definidos anteriormente, el balance hídrico mensual será:
)( aportadaAguaPeKcxEToDa 
El agua aportada considera los excedentes de la precipitación durante las épocas de
lluvia, que quedan almacenados en el suelo y que posteriormente pueden ser
aprovechados por los cultivos pero, para efectos de planificación de proyectos de
riego, se considera cero dado que el objetivo es conocer la demanda de agua total del
proyecto.
Por lo tanto la demanda de agua será:
PeKcxEToDa 
1.7.1 Demanda de agua del proyecto
Además de las necesidades de agua de los cultivos hay otras cantidades
adicionales de agua que son necesarias para compensar las pérdidas por las
condiciones en que se desarrolla el cultivo. Estas pérdidas se producen por:
 Percolación profunda, por debajo de la zona de raíces.
 Uniformidad de distribución del agua en la parcela de riego.
 Requerimientos de lavado de sales del suelo.
Todas las pérdidas de agua se cuantifican en un término denominado eficiencia de
riego (Er), el cual es el resultado del producto de las eficiencias ocasionadas en la
conducción (Ec), en la distribución (Ed) y en la aplicación del agua (Ea).
EaEdEcEr **
Las necesidades totales del proyecto vienen dadas, entonces, por la relación:
Er
Da
Nt 

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Cuando se utiliza agua salinas se deben aportar una cantidad adicional para lixiviar
(desplazar fuera de la zona radicular) las sales que pudieran acumularse en el suelo por
efecto de la evapotranspiración. La lixiviación de las sales es una práctica obligada en
el control de la salinidad del suelo, a nivel de la zona radicular.
Para conocer las cantidades de agua necesarias de lixiviación, se parte de la condición
que la salinidad del agua de riego actúa como único factor de influencia en la eficiencia
de aplicación.
Ejemplo 1.1
Para una zona determinada, donde la ETo es de 5 mm/día, durante el mes de
noviembre, se desea saber cuál es la ETc del cultivo de maíz, que se encuentra en la
fase media.
Utilizando las tablas 1.1 correspondientes para el cultivo de maiz, se obtiene un Kc de
1.15, en la fase media del cultivo. Así la ETc diaria será:
ETc = ETo x Kc
ETc= 5 x 1.15
ETc= 5.75 mm/día
Ejemplo 1.2
En un proyecto de irrigación, del total de área que se tiene planeado sembrar, 300 ha
corresponden al cultivo de papa. La fecha de siembra es el mes de setiembre y el
periodo vegetativo del cultivo es de cinco meses.
Se pide calcular la demanda de agua mensual requerida para este cultivo en el punto
de captación de la fuente de agua del proyecto y la demanda total de agua por
hectárea. Considerar una eficiencia de riego (Er) para el proyecto de 40%.
Tabla 1.2. Datos del ejemplo 1.2
Set. Oct. Nov. Dic. Ene.
ETo (mm/mes)
Pe (mm/mes)
121,4
18,0
141,5
39,0
145,6
39,0
139,0
57,7
125,2
73,2
La ETc (mm/mes) se calcula con la relación : ETc = ETo x Kc
La demanda de agua (mm/mes) : Da = ETc – Pe
La demanda total del proyecto (m3
/ha) : Nt = Da/Er x 10

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Tabla 1.3. Resultados del ejemplo 1.2
Req. Agua Cultivo Set. Oct. Nov. Dic. Ene.
ETo (mm/mes)
Pe (mm/mes)
Kc
ETc (mm/mes)
Da (mm/mes)
Nt (m3
/ha)
121,4
18,0
0,5
60,7
42,7
1067,5
141,5
39,0
0,8
113,2
74,2
1855,0
145,6
39,0
1,17
170,4
131,4
3285,0
139,0
57,7
1,16
161,2
103,5
2587,5
125,2
73,2
0,88
110,2
37,0
925,0