Uso de Sensores de Humedad para Definir Riego


Introducción

La cantidad de agua que utilizan las plantas depende del clima, del contenido de agua en el suelo y la especie cultivada. La determinación y el monitoreo de la humedad del suelo es primordial para resolver problemas vinculados a las necesidades de riego de los cultivos. La programación del riego debe responder a dos preguntas básicas: ¿Cuándo regar? y ¿Cuánto regar?. La respuesta a la primera pregunta es el intervalo de riegos y tiene la finalidad de optimizar la producción, conservar el agua, minimizar impactos ambientales y ahorrar dinero. La segunda respuesta debe estar orientada a igualar los requerimientos de agua del cultivo y realizar los aportes en cantidades suficientes, buscando evitar: pérdidas excesivas por percolación, incrementos en consumo de energía, costos del agua, y el lavado de los fertilizantes de la zona radicular.

Capacidad del suelo para almacenar agua

Los suelos poseen diferente capacidad para almacenar agua dependiendo de su textura y estructura. El límite superior de almacenamiento de agua se denomina capacidad de campo (CC), mientras que el límite inferior se denomina punto de marchitamiento permanente (PMP). La CC es el contenido de agua en el suelo, después de una lluvia intensa o la aplicación de un riego pesado, cuando la velocidad del drenaje cambia de rápida a lenta. El PMP se define como el contenido de humedad del suelo en el que la planta ya no tiene la capacidad de absorber agua del suelo, haciendo que se marchite y muera sino se le proporciona agua.

La cantidad de agua que puede ser absorbida por el cultivo se denomina “agua disponible para la planta” (ADP), que es la diferencia entre CC y PMP (Figura 1) y regularmente se expresa como porcentaje en volumen.

Otro término muy utilizado es el déficit permitido en el manejo del riego (DPM), que es el contenido de agua en el suelo del cual no se debe permitir bajar. A menudo se expresa en porcentaje. El porcentaje recomendado para la mayoría de los cultivos es cercano a 50 y para cultivos sensibles a sequía de 25 % .

 Relacion general

Figura 1. Relación general entre el agua disponible para la planta (ADP), capacidad de campo, punto de marchitez permanente, agua no disponible y la clase textural del suelo.

Medición del agua en el suelo, ¿Cuándo regar?

Para optimizar el consumo de agua y conseguir mejores rendimientos, es necesario hacer mediciones de la humedad del suelo en tiempo real. Al contar con la información necesaria se pueden regular las cantidades de agua a aplicar y paralelamente se pueden dosificar insumos agrícolas vía riego, lo que permitirá un ahorro económico.

Existen diferentes técnicas para determinar el estado de humedad del suelo basadas en la utilización de sensores de humedad. En función de la manera de indicar el contenido de agua en el suelo hay dos tipos de sensores; los que miden la tensión o succión a la que esta retenida el agua en el suelo, y los que miden el contenido total de humedad en el suelo, expresado en porcentaje volumétrico.

Un parámetro  utilizado para determinar el momento de riego es la tensión de la humedad en suelo. Se emplea para programar el riego en sistemas de aspersión, micro irrigación y goteo. El principio teórico en que se basa: la presión capilar del agua en el suelo indica la fuerza que debe ser ejercida para extraerla  del suelo, por tanto esta medición permite la determinación de un déficit de humedad.

                  1. Sistemas de medida del contenido volumétrico de agua

Equipos TDR:Instrumentos electrónicos con una unidad controladora que almacena las mediciones de humedad. El controlador está conectado a un par de varillas de acero inoxidable que se colocan en el suelo a la profundidad deseada. Mide de manera directa el contenido volumétrico del suelo, entregando valores promedio para el largo de las varillas. Su instalación es sencilla, las mediciones son inmediatas y se pueden realizar de forma simultánea en el mismo punto. Sin embargo, son equipos de alto costo, requieren un contacto perfecto de las varillas con el suelo, no apto para suelos pedregosos, y presenta problemas  en suelos con contenidos altos de sales y materia orgánica.

Sonda de capacitancia, FDR (Frecuencuy Domain Reflectometry): Se compone por tres secciones: a) Unidad controladora: guarda las mediciones de humedad y transmite datos al computador; b) Sonda: Mide la humedad; y, c)   Tubo de acceso: permite introducir la sonda al interior del suelo. Este aparato mide la humedad volumétrica a distintas profundidades. Para realizar la medición, se instala el tubo de acceso, el cual permitirá introducir la sonda, compuesta de varios sensores colocados a diferentes distancias, donde cada anillo registra el contenido de humedad del suelo.

 Medidor

Figura 2. Medidor de humedad del suelo TDR (Time Damain Reflectometry).

Es un equipo que realiza lecturas a distintas distancias en el mismo tubo de acceso. Pero, su instalación no es fácil, ya que es complicado mantener un buen contacto entre el tubo de acceso y el suelo, además de su alto costo y su baja precisión para suelos de textura fina.

                         2. Sistemas de medida del potencial de agua del suelo

Tensiómetros: Es un dispositivo que responde a cambios de tensión de humedad en el suelo y su funcionamiento se rige por la fuerza de succión del suelo. Consiste en un medidor de vacío y un tubo sellado con una capa de cerámica porosa. La capa de cerámica simula movimiento del agua a través del suelo. Mientras más seco se encuentra el suelo, más alta será la lectura del tensiómetro. La interpretación de la lectura de un tensiómetro varía según el cultivo, el tipo de suelo y curva de humedad correlacionada.  Sin embargo, se puede tomar de referencia que de 0 a 10 centibares (Cb) el suelo está saturado; de 10 a 20 Cb, el suelo está en CC; y, de 30 a 60 Cb, el suelo está seco y debe regarse de inmediato. 

 Tensiometros

Figura 3. Partes de un tensiómetro

Estos aparatos se instalan en la zona de mayor actividad de raíces, sobre el bulbo de humedad que forma el riego, y normalmente se usan en pares, uno se sitúa sobre el bulbo húmedo y otro por debajo de bulbo, para conocer la profundidad del riego. Es un equipo práctico, económico y fácil de instalar. Sin embargo, requiere ser calibrado para cada suelo y al estar expuesto a suelos secos el aire entra al sistema y se puede generar el fenómeno de cavitación, rompiendo la columna del agua a lo largo del tubo y parcialmente dejar de funcionar. También su uso se limita para cultivos con riegos de alta frecuencia, donde no se lleguen a tensiones mayores a 70 Cb, requiere mantenimiento periódico y no funciona bien en suelos de texturas gruesas.

Sensores de resistencia eléctrica (bloque poroso o yeso): Consiste en dos electrodos en paralelo contenidos entre un cubo de material poroso, comúnmente yeso (CaSO4). Los electrodos se unen a un cable, que sale a la superficie del suelo para medir la resistencia entre ambos. Esta medida se realiza con un ohmiómetro portátil. La resistencia cambiara en función del agua contenida entre el bloque, indicando la tensión de agua en el suelo. Cuando el suelo está húmedo, la resistencia es baja. Pero, la desventaja de estos aparatos es que no comienzan a perder agua hasta cerca de los 30 Cb, por las características del bloque.

 Diagrama

Figura 4. Diagrama de los bloques de resistencia. En este ejemplo se muestran tres bloques anclados en el suelo mediante una estaca.

Bloques de matriz granular (GMS): Son una modificación patentada en 1985 de los bloques de yeso, el funcionamiento es prá ando por sus características. 

Factores a considerar en la elección de sensores de humedad

Para elegir un sensor se deben de considerar los siguientes aspectos: Conocer el funcionamiento teórico del aparato; para en el  futuro determinar si el funcionamiento de este es correcto. Conocer cuál es el grado de error inherente que el proveedor establece para el aparato que se pretende elegir; coyuntural para en un futuro poder determinar una adecuada calibración en campo. Determinar presupuesto para adquisición, considerando el número de equipos que se requieren para un monitoreo representativo y los costos de instalación. La manipulación para obtener datos, además de los costos de mantenimiento. Otros factores que se deben tomar en cuenta son las características del perfil  del suelo y el cultivo para el cual se harán las mediciones; de ello dependerá el grado de precisión con la que se requiere medir la humedad.

 interpretacion de tensiones

Figura 5. Interpretación de las tensiones de humedad del suelo. Uso del tensiómetro.

Literatura consultada

Edward, C. M. 2010. Métodos para Medir la Humedad del Suelo para la Programación del Riego. ¿Cuándo?. Arizona Cooperative Extension. University of Arizona. 8 p.

Gil, M. P.; Selles, V. G.; Ferreyra, E. R. 2009. Manual de Riego para Paltos y Cítricos. INIA. Chile. 138 p.

Enciso, J. M.; Porter, D.;Péries, X. 2007. Uso de Sensores de Humedad del Suelo para Eficientar el Riego. Cooperativa de Texas Extensión. Universidad de Texas. 14 p.

Curso Intensivo y Aplicado sobre Fertirrigación de Cultivos

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Comentarios

Anónimo comentó:
Publicado: 2015-12-09 08:50:49
buenas noches necesito informacion del sensor de humedad para definir el suelo
Anónimo comentó:
Publicado: 2016-09-26 13:14:19
Hola, Te envio ,el enlace de una web para que veas y preguntes la informacion que necesites. Un saludo www.tadeus.net
alvaro_bonilla comentó:
Publicado: 2016-09-29 14:03:39
Hola nuestros amigos de Proain podrán atender cualquier duda sobre los medidores de humedad, así mismo si tu deseas adquirirlos ellos te orientaran de la mejor manera. Te dejo su página web, en la cual podrás revisar sus productos y servicios: http://www.proain.com Saludos.