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metodos de medicion de potencial hidrico, Diapositivas de Fisiología de las Plantas

tecnicas y metodos para poder medir el potencial hidrico en las plantas

Tipo: Diapositivas

2018/2019

Subido el 13/02/2019

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Jornadas sobre "Ambiente y Riegos:
Modernización y Ambientalidad”
Curso 5 - Manejo del riego: uso de instrumentos de medición de agua del suelo y del estado
hídrico de los cultivos, presentación de casos de estudio incluso en riego deficitario
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Jornadas sobre "Ambiente y Riegos:

Modernización y Ambientalidad”

Curso 5 - Manejo del riego: uso de instrumentos de medición de agua del suelo y del estado hídrico de los cultivos, presentación de casos de estudio incluso en riego deficitario

Red Riegos, CYTED y AECID

Manejo del riego: uso de instrumentos de medición de agua del suelo y del

estado hídrico de los cultivos, presentación de casos de estudio incluso en

riego deficitario

Mario García Petillo

Departamento de Suelos y Aguas, Facultad de Agronomía, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. mgarciap@fagro.edu.uy^ ∗

Resumen:

Se presentan los principales equipamientos disponibles actualmente para medir el contenido de agua del suelo y el estado hídrico de los cultivos, haciendo en cada caso una breve introducción de los principios de funcionamiento involucrados, una somera descripción de los aparatos, y un análisis de las ventajas y desventajas que presenta cada uno, buscando en todos los casos hacer un uso más eficiente del riego.

Palabras clave : automatización del riego, contenido de agua en el suelo, estado hídrico de los cultivos, fitomonitoreadores, programación del riego.

1. Introducción

La programación del riego se puede hacer basada en el balance hídrico del suelo realizado a partir de la estimación de la evapotranspiración (ETc) de los cultivos, o a partir de medidas del contenido de agua del suelo y/o del estado hídrico de las plantas. Estrictamente, esas dos metodologías no son contradictorias sino que, por el contrario, para una correcta programación del riego ambas deberían combinarse.

Los métodos para determinar el contenido hídrico de los suelos y los cultivos permiten ajustar tanto las dosis de riego como los momentos de aplicación, logrando de esa manera hacer un uso más eficiente del agua de riego, mejorando la respuesta de los cultivos, ahorrando agua y energía, y como consecuencia de lo anterior, mejorando la rentabilidad de los agricultores y aumentando la sustentabilidad ambiental de las prácticas de riego.

En este artículo se presenta primero una clasificación de las principales metodologías para medir el agua en el suelo y en las plantas. Luego, por cuestiones de extensión del mismo, sólo se desarrollarán aquellas que se considera que son las de mayor utilidad para la programación del riego.

2. Clasificación de las metodologías de monitoreo del agua

i. Medidas en el suelo

i.1. Medidas del contenido de agua a) Método gravimétrico b) Sonda de neutrones

∗ (^) La realización de este trabajo está basada en los seminarios presentados por los estudiantes de los años 2006

y 2008 del curso “Sistemas de Riego”, de la Maestría en Ciencias Agrarias de la Facultad de Agronomía, Uruguay

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Descripción del equipo Está constituido por una fuente radioactiva generalmente de Americio-241:Berilio, un detector de neutrones lentos, un contador electrónico, un sensor que contiene la fuente radioactiva y el detector de neutrones y una batería que abastece de energía al sistema electrónico de la sonda. A su vez se requiere para la utilización de la sonda la instalación de tubos de acceso para bajar el sensor hasta las profundidades de interés para realizar las mediciones. Los tubos de acceso deben estar sellados en el fondo para evitar la entrada de agua y en su extremo superior deben estar protegidos por una tapa. El material más utilizado para los mismos es el aluminio, pero debido a su alto costo, también se utilizan tubos de PVC.

Operación en el campo

  1. Antes de comenzar a tomarse las medidas en el campo siempre se debe hacer una lectura estándar, debido a que la emisión de neutrones puede ser afectada por las condiciones climáticas, principalmente la temperatura. La lectura estándar siempre debe hacerse con el sensor dentro de la carcasa de la sonda y ésta siempre debe estar dentro de la caja protectora o sobre la misma de acuerdo a la indicación del manual.
  2. Una vez realizada la lectura estándar se procede a tomar las medidas de humedad para cada profundidad. Las unidades de medición se pueden modificar según el modelo y marca del aparato.
  3. El tiempo de cada lectura se puede prefijar, en la medida que se utiliza un mayor tiempo la lectura es más precisa. Generalmente tiempos entre 8 a 30 segundos son utilizados en mediciones de rutina.
  4. Se debe verificar previamente a tomar las medidas que el tubo de acceso esté sin agua. De lo contrario se debe evacuar la misma, para evitar dañar el sensor.

Calibración - La misma debe realizarse cubriendo un amplio rango de humedad, desde el suelo muy seco hasta condiciones de saturación. Se obtiene una relación lineal entre la relación de cuentas medida en la sonda y la humedad del suelo determinada gravimétricamente.

Ventajas

  • Es un método no destructivo en comparación con el método gravimétrico.
  • Se pueden tomar medidas en un mismo punto a lo largo del tiempo.
  • Es un método preciso en la media que sea correctamente calibrado.
  • Permite tomar medidas por horizonte.
  • El volumen de suelo muestreado es mayor en comparación con otros métodos de medición de la humedad.
  • No es afectado por bolsas de aire alrededor de los tubos.
  • Es portátil por lo que se presta para múltiples puntos de medición, abarcando grandes superficies.

Desventajas

♦ Las medidas realizadas a menos de 15 cm de profundidad no son fiables, ya que se produce una fuga de neutrones en la interfase suelo-aire. ♦ Debe ser calibrada para cada suelo y horizonte. ♦ El personal debe estar adecuadamente capacitado para su utilización, ya que se está manipulando material radioactivo. ♦ La lectura es manual. No puede utilizarse para automatizar el riego.

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♦ Alto costo del aparato.

Caso de estudio - García Petillo y Castel (2007) utilizaron la sonda para realizar el Balance Hídrico, definir los patrones de mojado, medir la evapotranspiración y calcular los coeficientes de cultivo (Kc) de un huerto de cítricos.

Métodos basados en la medida de la constante dieléctrica

La constante dieléctrica de un material es una medida de la capacidad (o permeabilidad eléctrica) de un material no conductor de transmitir ondas o pulsos electromagnéticos de alta frecuencia. La constante dieléctrica de un suelo seco varía entre 2 y 5, mientras que la constante dieléctrica de agua es de 80. Cambios relativamente pequeños en la cantidad del agua libre en el suelo tienen grandes efectos sobre las propiedades electromagnéticas del medio suelo-agua. Por lo anterior, la medida de la constante dieléctrica del medio suelo-agua es una medida sensible del contenido de agua del suelo. Dos métodos han sido desarrollados para medir la constante dieléctrica del medio suelo agua y de esta manera el contenido volumétrico de agua. Estos son, reflectometría en el dominio tiempo (TDR) y reflectometría en el dominio de las frecuencias (FDR).

Reflectometría en el dominio del tiempo (TDR)

Principios de funcionamiento - Un sistema TDR consiste en un osciloscopio conectado a dos o tres varillas metálicas que se insertan paralelas en el suelo. Si se aplica una diferencia de potencia a un extremo de las varillas, la energía se trasmite a lo largo de las mismas hasta su extremo, donde son reflejadas hacia el osciloscopio. En el mismo se mide la evolución del potencial a lo largo del tiempo. La velocidad de transmisión de la onda en el viaje de ida y vuelta depende de la constante dieléctrica (K) del suelo que rodea las varillas, a través de la siguiente expresión:

2

2

L

ct K (1)

c: velocidad de la luz t: tiempo de la propagación de la onda L : largo de las varillas

Descripción del equipo - Consta de dos partes principales: la unidad electrónica, y las guías de onda. La unidad electrónica contiene el osciloscopio y el procesador central, el cual controla todas las funciones de medición, visualización, y almacenaje.Las guías de onda pueden ser instaladas en forma horizontal o vertical y quedar permanentemente en el suelo para poder hacer medidas periódicas en la misma localización o utilizarse en forma portátil. Las barras pueden ser 2 o 3 con lo cual registra un mayor volumen de suelo y miden entre 10 cm hasta 2 m, aunque generalmente no pasan de 60-70 cm. El TDR utiliza una serie de tablas de conversión para convertir la constante dieléctrica a un porcentaje de humedad en el suelo. Hay diferentes tablas de conversión para ser usadas con los distintos tipos de guías de onda. No es necesario tener una tabla distinta para los diferentes tipos de suelos ya que la constante dieléctrica depende más de la cantidad de agua que de los otros componentes del suelo. El aparato calcula el valor promedio de la humedad sobre la longitud total de las guías de onda. Permite tomar medidas manuales, utilizando tanto sensores fijos como portátiles, o medidas continuas conectando sensores fijos a un data-logger.

Ventajas

  • Es exacto en estimar el contenido de agua volumétrico (1% a 2% de error).
  • Se pueden hacer medidas manuales o continuas, por lo que permitiría automatizar el riego.

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almacenan para luego transferirse a un procesador de datos. Se utiliza cuando se requiere monitorear mucha superficie y en el caso de brindar servicios a regantes.

Calibración - Se requiere la calibración de la sonda para cada suelo y horizonte para su uso en la programación del riego. El volumen de suelo medido no es dependiente del tipo de suelo o del contenido de agua y se aproxima a un cilindro 10 cm de alto con un diámetro de cerca de 25 cm, asumiendo que no hay espacios con aire. Correctamente calibrada y con una instalación cuidadosa del tubo del acceso, la exactitud de la sonda es buena.

Ventajas

  • En las sondas fijas, medidas continuas y tiempos de respuesta rápida, lo que permite automatizar el riego.
  • Repetibles en las mismas localizaciones y profundidades
  • Medición de todo un volumen de suelo alrededor de cada sensor y no sólo del que esta en contacto con el sensor.
  • Medidas a diferentes profundidades
  • Permite monitorear la humedad del suelo, conocer patrones de consumo, zonas de mayor extracción radicular.
  • Resistentes, estables y requieren poco mantenimiento.
  • No son radiactivos, no requiere permiso de utilización
  • Permite lecturas de horizontes superficiales

Desventajas

♦ Alto costo ♦ Dificultosa instalación del tubo de acceso de la sonda. ♦ Presencia de materiales extraños, piedras o grietas en el suelo dificultan las medidas ♦ Requieren calibración para cada suelo y horizonte.

Caso de estudio - Díez et al. (2005) utilizaron sondas FDR para optimizar el manejo del riego en un cultivo de maíz y disminuir la lixiviación de nitratos al acuífero.

Tensiómetros

Descripción del equipo y principios de funcionamiento - Consiste de una cápsula de cerámica porosa, en su extremo inferior, conectada a través de un tubo rígido, con un vacuómetro (manómetro de vacío). Todos estos componentes deben estar llenos con agua. La cápsula actúa como una membrana permeable al flujo del agua y los solutos y es construida generalmente de cerámica. El cuerpo del tubo es normalmente transparente lo que permite observar fácilmente las condiciones en las que se encuentra el agua dentro del tensiómetro. El registro de las lecturas de potencial del agua en el suelo pueden realizarse mediante vacuómetros en los tensiómetros manuales o mediante transductores de presión, en los tensiómetros electrónicos, que envían la señal a un data-logger en el cual las lecturas quedan almacenadas cada intervalos de tiempo definidos. Al instalar el tensiómetro en el campo, la cápsula (saturada de agua) debe quedar en contacto firme con el suelo a la profundidad a la que se desea obtener la medida, garantizando un buen contacto hidráulico entre la cápsula y el suelo. Si el suelo no está saturado, el menor potencial del suelo provocará una succión del agua situada en el cuerpo del tensiómetro, generando un vacío dentro del aparato, el cual es detectado en el vacuómetro. Cuando ese vacío producido se equilibra a la succión del suelo, el agua deja de fluir y el vacuómetro registra una medida directa de la fuerza requerida para remover el agua del suelo, o sea de la energía que debería ser ejercida por la planta para

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extraer el agua desde el suelo. Si el suelo se seca más, más agua se moverá hacia afuera hasta que se alcance un nivel de vacío más alto. Si se humedece el suelo, se da el proceso opuesto. El agua es devuelta al tensiómetro a través de los poros de la punta de cerámica reduciendo el vacío hasta llegar al equilibrio, en este punto el movimiento de agua se detiene. Si el suelo llega a estar extremadamente seco, el aire entra al sistema provocando “cavitación” de la columna de agua en el tubo y el instrumento deja de funcionar. Este hecho se produce a tensiones de 70 – 80 kPa.

Instalación - Previo a la instalación, cada tensiómetro debe ser testeado para asegurar un funcionamiento correcto. Deben llenarse con agua limpia y permitir que permanezcan en posición vertical en un recipiente con agua algunas horas para que la copa de cerámica se sature. Se deben eliminar las burbujas de aire, pudiéndose utilizar para ello una bomba de vacío manual. La instalación en el campo requiere realizar perforaciones en el suelo hasta la profundidad deseada y de un diámetro similar al del cuerpo del tensiómetro. El vacuómetro debe quedar de 5 a 7 cm por encima de la superficie del terreno. El suelo alrededor del instrumento debe ser apisonado en la superficie para sellar el mismo, evitando el contacto del aire con la cápsula porosa y prevenir que el agua superficial escurra por los alrededores del tubo. Las lecturas deberán ser corregidas en función del largo del tensiómetro, restándole 1 kPa cada 10 cm de longitud.

Ventajas

  • Precio reducido (es relativo dado que c/u cuesta más de U$S 100 y se necesitan varios para que las medidas sean representativas)
  • Medida directa del potencial del agua en el suelo con buena exactitud en el rango de alta humedad en el suelo. (0 – 80 kPa)
  • No son afectados por el potencial osmótico de la solución del suelo.
  • Su lectura se puede automatizar con transductores de presión y un equipo registrador.
  • Fácil instalación

Desventajas

♦ Mantenimiento frecuente: reposición del agua luego de períodos secos, control de crecimiento de algas, controlar funcionamiento de los vacuómetros, etc ♦ Los vacuómetros no son muy precisos, sí lo son los transductores de presión ♦ Dan una lectura de potencial, no del contenido de humedad. Para tener esa información se debe construir la curva tensión-humedad del suelo. ♦ El fenómeno de histéresis puede producir errores en las lecturas según se hagan durante el secado o mojado del suelo. ♦ Trabajan sólo en el rango de 0-80 kPa, por lo que su uso se restringe a sistemas de riego de media a alta frecuencia.

Bloques de yeso

Descripción del equipo y principios de funcionamiento - Consiste en dos electrodos paralelos o concéntricos introducidos en un bloque de material poroso, generalmente yeso (CaSO 4 ) u otro material, por ej. fibra de vidrio. Cada electrodo está unido a un cable, cuyo extremo se deja por encima de la superficie del suelo. La resistencia entre los electrodos se mide con un ohmiómetro portátil. Ésta variará con el contenido de agua en el bloque de yeso, la cual dependerá directamente de la tensión de agua del suelo. El agua en los poros del bloque disuelve algo del yeso (suficiente para hacer una solución saturada de sulfato de calcio) lo que provee un ambiente fijo para los electrodos, independiente de la salinidad del suelo en el cual

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la cámara, un manómetro para hacer las lecturas y llave para despresurizar la cámara luego de realizada la medición. El valor del potencial hídrico foliar depende del balance entre las tasas de ganancia y pérdida de agua a través de la transpiración. El potencial se puede determinar antes del amanecer (pre dawn), y entonces este valor representa el equilibrio de la planta con el contenido de agua del suelo.También se puede determinar durante el día, y en este caso el potencial depende además del contenido hídrico del suelo, de los factores ambientales que regulan la transpiración.Otra técnica es determinar no el potencial foliar sino el potencial xilemático. Para ello se cubre la hoja con un film impermeable para evitar la transpiración, y por encima del mismo se envuelve con papel de aluminio, para reflejar la radiación solar. Se corta la hoja y se mide en forma similar, sin quitarle las dos envolturas. En este caso se mide el potencial en el xilema del brote y no en el xilema de la hoja. Por ello, estas determinaciones tienen menos variabilidad.

Procedimiento a campo

  1. Se debe desprender la hoja de la planta a evaluar, una vez extraída la hoja se corta en forma recta el pecíolo con un instrumento muy filoso.
  2. El pecíolo con su extremo cortado se inserta a través de la empaquetadura (tapón de goma), que está ubicado en el centro de la tapa de la cámara. El extremo del pecíolo debe quedar sobresaliendo unos pocos mm en el exterior de la tapa de la cámara, quedando el resto de la hoja en el interior de la cámara.
  3. Se debe ajustar la empaquetadura (tapón de goma) cuidadosamente a efectos de evitar perdidas de gas.
  4. Una vez colocada la tapa con la muestra dentro de la cámara se procede a inyectar lentamente gas al interior de la misma. Se continúa hasta observar en el extremo del pecíolo una gota de agua, este momento corresponde al llamado “punto final”. La lectura registrada en ese momento en el manómetro corresponde al potencial hídrico de la hoja. Es conveniente utilizar una lupa para observar la muestra.
  5. Una vez obtenida la lectura se debe despresurizar la cámara para continuar con una nueva medición y repetir nuevamente el procedimiento.

Una vez que se extrae la hoja de la planta inmediatamente debe ser preparada y determinado su potencial, a efectos de evitar una deshidratación de la muestra y subestimar el valor de potencial hídrico. Nunca se debe recolectar todas las muestras de las plantas a evaluar y posteriormente determinar su potencial hídrico.

Ventajas

  • Se tiene una medida del estado hídrico de la planta y no del suelo.
  • Puede utilizarse para el monitoreo y manejo de riego.
  • Es muy útil cuando se manejan estrategias de Riego Deficitario Controlado
  • El equipamiento es muy robusto, exento de problemas de calibración o similares.

Desventajas ♦ La medida obtenida no es de interpretación directa, por representar un balance ♦ No permite la automatización del riego

Caso de estudio - García Petillo y Castel (2004) utilizaron la Cámara para evaluar la respuesta de naranjos “Valencia”a diferentes tratamientos de riego.

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Temperatura del cultivo: termómetro infrarrojo

Principios de funcionamiento - En el balance energético diurno de los cultivos, las ganancias de energía están dadas por la radiación procedente del sol y otros cuerpos cercanos, mientras que las pérdidas de energía se dan a través de la transpiración (λE), convección (G y H) y radiación por parte de la hoja, lo que se puede describir con la siguiente ecuación:

Rn = G + H + λE + Rh (3)

Donde:

Rn: radiación neta (W m–2^ ) G: flujo de calor bajo la canopia (W m–2^ ) H: flujo de calor sensible desde la canopia hacia el aire (W m–2^ ) λE: flujo de calor latente (W m–2^ ) Rh: energía radiada por la hoja ( W m-2^ )

La radiación emitida por la hoja se caracteriza por estar compuesta principalmente por la parte infrarroja del espectro, y su magnitud depende de la temperatura de la hoja. Esto se expresa en la ley de Stefan-Boltzmann, la cual postula que la cantidad de energía emitida por un cuerpo es función de la cuarta potencia de su temperatura absoluta:

Q = e σ T^4 (4)

Donde:

Q : cantidad de energía radiada (cal) e : emisividad (e=1, para un cuerpo negro; e = 0.95-0.98 para una superficievegetal verde) σ : constante de Stefan-Boltzmann (cal cm-2^ min-1^ °K-4^ ) T : temperatura absoluta (°K)

Es decir, cuando la temperatura de una hoja expuesta a la luz solar se eleva, la energía radiante que emite también se incrementa, pero en una mayor magnitud. La escasez de agua en el suelo, causa que las plantas transpiren a una tasa menor que la demanda evaporativa de la atmósfera, generando un calentamiento de la hoja, debido a que disminuye el efecto refrigerante de la transpiración. Basados en la ley de Stefan-Boltzmann, se desarrollaron sensores capaces de determinar a distancia la temperatura de los cuerpos, midiendo la cantidad de radiación infrarroja proveniente de ellos. El desarrollo de estos instrumentos de teledetección térmica llamados termómetros infrarrojos, permitió mejorar y fomentar el estudio de las relaciones temperatura foliar-estrés hídrico.

Descripción del equipo - La óptica del instrumento recoge la muestra de radiación infrarroja desde el objeto caliente a ser medido, la focaliza en el pequeño sensor de radiación infrarroja que la convierte en una señal eléctrica proporcional análoga a la radiación infrarroja entrante (por lo tanto de la temperatura del objeto). Esta señal es amplificada y linearizada cambiando la relación T4-radiación en una relación perfectamente lineal voltaje-temperatura. La temperatura aparece en el display. Los termómetros infrarrojos son precisos, la temperatura del aire no afecta las medidas y tienen un amplio rango de acción (de –30º C a +100º C). Existen distintas relaciones distancia/tamaño del objeto de medición (ej 50:1; 60:1;12:1). En las mediciones con largas distancias se estará midiendo una superficie mayor. Esto es algo que a veces no se desea, de ahí que se prefiera una relación distancia/tamaño lo más alta posible. En algunos catálogos esta característica se expresa como campo de visión (FOV) y se mide con el ángulo del cono cuyo vértice coincide con el sensor Los ángulos de campo de visión varían entre 0.1º y 50º para los distintos modelos. Para mediciones en plantas se usan

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  • Se debe establecer la distancia y el ángulo al que se sostiene el sensor con respecto al objetivo, de manera de no medir parte del suelo, el horizonte u otro cultivo.
  • Es recomendable tratar de medir hojas expuestas directamente al sol.

Ventajas

  • Bajo costo
  • Portátil y lecturas rápidas

Desventajas ♦ La medida obtenida no es de interpretación directa, debe calcularse el CWSI. ♦ No permite la automatización del riego

Porómetro

Principios de funcionamiento - El principio general de la porometría consiste en medir la resistencia que genera una superficie porosa al pasaje de gases. En este caso se trata de medir la resistencia que efectúan los estomas (a través de su grado de apertura) a la difusión de vapor de agua hacia la atmósfera. Cuanto mayor es la resistencia estomática, menor va a ser la conductividad, lo cual implica en todos los casos una relación inversa como forma de cálculo de la conductividad en términos absolutos.

Descripción del equipo - En general constan de un procesador, la memoria para almacenar los datos, la batería, la bomba de aire y la pinza con sensores que se prende a la hoja. Existen varios sistemas para medir la resistencia estomática dependiendo de la tecnología utilizada por el fabricante:

Cíclico o Dinámico (Delta-T AP4) - Este instrumento funciona midiendo el tiempo que le toma a la hoja en liberar suficiente vapor de agua para elevar el contenido de humedad relativo (a valores predeterminados) dentro de una cámara donde fue inyectado aire seco. Esta cámara o copa posee sensores de humedad y temperatura. Las mediciones de este instrumento son muy afectadas por las diferencias de temperatura que pueden existir entre la cámara y la superficie de la hoja, que a su vez puede ser modificada por la propia colocación del instrumento sobre la hoja en relación a su estado imperturbado.

Flujo continuo (PP Systems PMR-5; Li-Cor LI-1600) - Este equipo consiste en un sistema abierto para medir la transpiración de las hojas. Para ello la mordaza consta de una cámara donde ingresa un flujo de aire continuo cuya humedad relativa puede ser graduada a valores ambientales. A su vez la temperatura de la hoja dentro de la cámara puede ser equiparada también a valores ambientales ya que consta de ventiladores, fuente de calor y ventanilla para radiación solar. Sensores de humedad y temperatura miden estos parámetros en el aire que entra y sale de la cámara. A través de esta información, calcula y archiva los valores de conductancia estomática.

Flujo masal (CSIRO-Thermoline) - Este tipo de porómetro consiste en una mordaza con una cámara de un lado hacia donde se inyecta una cantidad fija de aire, a una presión prefijada, a un reservorio ubicado en dicha cámara. Luego al dar una orden este aire es liberado hacia la zona que encierra la superficie de la hoja y es medido el tiempo en que la presión cae entre dos valores predeterminados. De esta forma, la conductancia estomática sería inversamente proporcional al tiempo de caída de presión. Este método supone la difusión de aire a través de la hoja, lo cual lo hace mayormente adecuado para especies en las cuales la frecuencia estomática es similar en ambas caras de la hoja. Se destaca por su rápida operación.

Calibración - Se debe realizar la utilizando la placa de calibración que viene con el equipo, utilizando un papel de filtro humedecido. La placa tiene seis posiciones, cada una de ellas

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consiste en orificios con resistencia conocida. Se mide en cada posición la resistencia y el equipo compara los valores obtenidos con los esperados, y realiza un análisis estadístico para determinar el error de la curva obtenida. Frente a un error mayor al 10% se debe volver a realizar la calibración. También se deberá calibrar nuevamente el equipo cada vez que existan cambios importantes en la presión atmosférica y de temperatura ambiente.

Ventajas

  • Método muy práctico para el uso en el campo y de rápida operación.
  • Su utilización aparece mayoritariamente dirigida a programas de investigación donde se evalúa el impacto de diferentes condiciones de stress hídrico.

Desventajas ♦ Alto costo del aparato ♦ Presenta dudas acerca de la veracidad de los datos obtenidos debido a cuestiones tecnológicas que pueden no estar reflejando el verdadero valor de la apertura estomática. ♦ Sus medidas no son de utilización directa para tomar decisiones acerca del riego ♦ No permite la automatización del riego

Dendrómetros

Principios de funcionamiento - Durante el día, cuando la transpiración supera la capacidad de las raíces de proporcionar agua a la planta, los tejidos se deshidratan y el tallo de las plantas se encoge. Durante la noche al cesar la transpiración se produce un gradual aumento del diámetro del tallo hasta que se alcanza un grado de hidratación máximo al amanecer. Estas variaciones son de tamaño micrométrico. Puesto que el diámetro de estos órganos depende de dos componentes, el propio crecimiento de éstos y la pérdida de agua, existen variaciones continuas a lo largo del día, encontrándonos cada 24 horas con un máximo y un mínimo de grosor. A esta variación se le llama contracción, y las contracciones anormales nos indican un estrés del árbol. A medida que disminuye la disponibilidad de agua del suelo como consecuencia de la extracción de la planta, la amplitud de la contracción diurna aumenta y la expansión nocturna decrece pudiendo llegar a ser nulo e incluso negativo. La utilización de dendrómetros para determinar el momento a partir del cual regar no utiliza un valor umbral definido. El diámetro del tronco oscila en ciclos de 24 h, alcanzando valores máximos (MXDT) antes del alba y mínimos (MNDT) durante la tarde. La diferencia entre estos valores extremos se conoce como máxima contracción diaria (MXC). La evolución de los valores del MXDT y MNDT también suministra información de utilidad. Concretamente, la diferencia entre dos valores consecutivos del MXDT informa de la tasa diaria de crecimiento del tronco (CMXDT), y la consideración de los valores del MXDT en un determinado período informa del crecimiento acumulado. El MNDT refleja el efecto combinado del suministro de agua desde el suelo y la demanda evaporativa sobre la máxima contracción, mientras que el MXDT resulta afectado por los procesos de rehidratación, los cuales dependen esencialmente del suministro de agua desde el suelo y sólo de manera indirecta de la demanda evaporativa del día precedente.

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F M es la fracción ocupada por madera F L es la fracción ocupada por agua.

El factor k = 0.441 está relacionado a las propiedades térmicas de la matriz de la madera con respecto al agua.

Instalación - Para instalar correctamente este equipo se deben tomar una serie de precauciones: determinar la profundidad del tejido de conducción para instalarlo en el xilema y no en la corteza, alinear bien las sondas, antes de insertarlas cubrirlas con fungicida, cambiarlas de lugar periódicamente por el efecto que puedan causar las heridas provocadas en las mediciones. No ubicarlas en madera muerta o nudos. Se deben instalar a primera hora, con flujo débil, para evitar embolias. Previo a la instalación testear las sondas de calor en un tronco seco (sin flujo de savia) y desechar las que dan resultados con diferencia mayor a 1, % del promedio.

Método de calor constante

Principios de funcionamiento y descripción del equipo - Se insertan dos sensores, cada uno con una resistencia y un termopar. Éstos se conectan en serie, por lo que se mide diferencia de temperatura entre ellos. Sólo se calienta la sonda superior, a potencia constante. Cuanto menor es la diferencia de temperatura entre ambas sondas, mayor es el flujo de savia.

Instalación - Se deben tomar las mismas precauciones que para el método anterior.

Método del balance de calor

Principios de funcionamiento y descripción del equipo - Este método fue propuesto para medir el flujo de savia en plantas herbáceas y se conoce como balance de calor del tallo (stem heat balance - SHB). Está basado en el balance de energía de un segmento del tallo al cual se le suministra energía calórica regulada por un calentador anular externo. El método SHB es más conocido por el nombre de la marca comercial "Dynagage". Éste consiste en un calentador flexible, un termopar que mide la pérdida de calor radial y pares de termocuplas que miden las diferencias axiales de temperatura. Los sensores y el calentador están montados sobre un substrato de corcho y ubicados dentro de un anillo de material aislante blanco. Una vez que el sensor es ubicado en la superficie del tallo, tanto el sensor como los sectores del tallo arriba y debajo del sensor se cubren con material aislante para minimizar la interferencia térmica que podría causar el ambiente. Se suministra constantemente energía al calefactor desde una fuente. Se mide la energía que entra y la que sale de una sección de tronco para determinar la cantidad de calor transportado por convección por el flujo ascendente de savia. El flujo de savia se calcula en base al transporte de calor radial y convectivo en el xilema y a la temperatura de la savia. Se trata pues, de un método absoluto que proporciona el flujo de savia en el xilema en términos de masa por unidad de tiempo. El sistema se conecta a un microprocesador digital que convierte automáticamente las señales de microvoltaje en medidas calibradas de flujo de savia. El microprocesador integrado guarda en la memoria la información para la calibración específica: tipo de tallo, tamaño, resistencia al calentamiento, frecuencia de medición y suministra un voltaje regulado al Dynagage. Se venden comercialmente sistemas para distintos diámetros de tallo.

Ventajas

  • Las medidas se toman automáticamente y permitirían la automatización del riego
  • Aunque no se conozcan los coeficientes para la especie se pude programar el riego a partir de variaciones en la velocidad del flujo de savia.

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  • Cuando se conocen los coeficientes de corrección de las lecturas de velocidad para la especie estudiada, se puede obtener directamente el valor del volumen de agua evapotranspirado por las plantas.

Desventajas ♦ El tejido conductor de la especie tiene que ser homogéneo para que los datos sean precisos. ♦ Deben conocerse los parámetros de la especie vegetal en cuanto a coeficientes de corrección de la velocidad ♦ Para los métodos de T-máx y compensación debe conocerse el tiempo de interferencia de las heridas provocadas por la inserción de sondas en el tejido de la planta en las medidas, para saber cuándo es necesario cambiar las sondas de lugar. ♦ La velocidad del flujo de savia no debe ser muy baja, pero tampoco mayor a 3 mL/h. ♦ En plantas leñosas, para conocer el radio del cambium y el radio de la zona no activa del xilema es necesario cortar un árbol, y hay variabilidad entre árboles. ♦ La cantidad de plantas monitoreadas es acotada a la cantidad de sondas disponibles.

Caso de estudio - Moreno et al. (2006) han medido la evapotranspiración en olivos utilizando medidas del flujo de savia, y han desarrollado un primer prototipo de controlador automático del riego basado en dichas medidas, que actualmente se encuentra en fase de prueba.

4. Conclusiones

La somera descripción de equipos y metodologías realizada permite tener una visión del futuro más o menos cercano, con sensores monitoreando permanentemente el estado hídrico de los cultivos y el nivel de humedad de los suelos, enviando la información recogida a un ordenador que la procesa y que le indica al equipo de riego cuándo regar cada sector y durante cuánto tiempo, de forma de lograr la respuesta óptima de los cultivos, ahorrando agua y energía, y conservando el ambiente libre de contaminación.

Sin embargo para que esta visión se concrete, aún faltan etapas que cumplir y dificultades que superar. Las lecturas de los sensores no son de utilización directa, sino que generalmente se precisa interpretarlas, y para hacerlo correctamente es que es necesario profundizar las investigaciones en estos temas. Otro problema es que los sensores en sí mismos son generalmente muy caros para estar al alcance de la mayoría de los agricultores, y que aún no tienen muchos de ellos la robustez necesaria para funcionar correctamente en situaciones de producción. Finalmente, existe el problema de la variabilidad espacial, tanto entre diferentes plantas como entre diferentes puntos del suelo, lo que obligaría a una multiplicación del número de sensores para tener medidas realmente representativas de toda la plantación.

5. Bibliografía Carlesso, R, Michelon, CJ, Petry, MT, Spohr, RB, Dalla Santa, C, De David, G, 2007. Perdas de água por evaporação no sistema de cultivo plantio direto com diferentes níveis de palha. III Congreso Internacional de Riego y Drenaje Cuba-Riego 2007. Creighton, J, Sleeper, D, Hubbard, C, 1989. Tensiometers for irrigation scheduling in a Florida Citrus Grove. Proc. Fla. State Hort. Soc. 102:69- Daozhi Gong, Shaozhong Kang, Lu Zhang, Taisheng Du, Limin Yao, 2006. A two-dimensional model of root water uptake for single apple trees and its verification with sap flow and soil water content measurements. Agricultural Water Management 83:119–129. Díez, JA, Arauzo, M, Hernáiz, P, 2005. Optimización del riego mediante sondas de capacitancia y su efecto sobre la lixiviación de nitrato. Estudios de la Zona No Saturada del Suelo, Vol. VII pp 9- 14.

Red Riegos, CYTED y AECID

Rius García, X, 1996. La sonda de neutrones en la programación de riegos y el manejo de cultivos: Una experiencia australiana. Fruticultura Profesional N° 76. Robinson DA, Jones, SB, Wraith, JM, Or, D, Friedman, SP, 2003. A review of advances in dielectric and electrical conductivity measurements in soils using time domain reflectometry. Vadose Zone Journal 2:444-475. Sánchez, R, Pezzola, N, 1996. Correlación entre las lecturas de humedad volumétrica del suelo utilizando tubos de acceso de aluminio y policloruro de vinilo, con sonda de neutrones. XV Congreso Argentino de la ciencia del suelo. Selles van Schouwen, G, Ferreira, R, Ahumada, R, 2008. Riego en uva de mesa. Redagrícola Edición N° 6. Smajstrla, AG, Koo, RC, 1986. Use of tensiometers for scheduling of citrus trickle irrigation. Proc. Fla. State Hort. Soc. 99:51-56. Tapias Pantebre, JC, Salgot de Marçay, M, Casas Ponsati, A, 2001. Utilidad de la técnica TDR para la medida de la variación espacial y temporal de la humedad del suelo en campos de golf. Edafología, Vol. 8(3), pp. 1-10. Topp GC, Reynolds, WD, 1998. Time domain reflectometry: a seminal technique for measuring mass and energy in soil. Soil Tillage Research 47:125-132. Topp GC, Davis JL, 1985. Time–Domain Reflectometry (TDR) and its application to irrigation scheduling. Advances in Irrigation, volume 3:107-127. Vélez Sánchez, J, 2004. Programación de riego en cítricos en base a sensores de medida del estado hídrico del suelo y de la planta. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Valencia. Wanjura DF, Upchurc DR, Mahan JR, 1992. Automated Irrigation Based on Threshold Canopy Temperature. A Compilation of Published Articles from Applied Engineering in Agriculture and Transactions of the ASAE 1985-1994.