Evaporación y Transpiración

El modelo Hydrus 2D requiere como datos de entrada los valores de transpiración y evaporación potencial horaria. No es fácil obtener ambos parámetros por separado, ya que en agronomía generalmente se trabaja con datos de evapotranspiración en su conjunto.

La evaporación , Ep, se puede calcular mediante la ecuación 5.6, que la relaciona

con la evapotranspiración potencial o de referencia (ETp(t)) mediante el coeficiente de

extinción de radiación (β) y el índice de área foliar (IAF).

(5.6) p

S

h

h

S(

)



(

)

 

 

t

ET

t

e

E





5. DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA LA MEJORA EN EL MANEJO DEL RIEGO

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Según Pachepsky et al. (2004) y Jiang et al. (2010) el coeficiente β adopta un valor de 0,6; sin embargo Jiménez-Martínez (2010) lo sitúa alrededor de 0,4 y Kroes y van Dam (2003) mencionan que dependiendo del tipo de cultivo, el coeficiente puede variar entre 0,4 y 1,1. Los valores de IAF no son valores fáciles de obtener. En el manual de programación del riego de cultivos hortícolas bajo invernadero en el sudeste español de la estación experimental “Las Palmerillas” (Fernández et al., 2001) proponen estimar el IAF en cobertura parcial (IAF<3) en función de datos diarios de temperatura máxima y mínima según el modelo propuesto por Ritchie y Johnson (1990). Este modelo se basa en la relación entre la tasa de aparición de hojas y el tiempo térmico, y la dependencia del área foliar del número de hojas emergidas. El área foliar por planta se calcula en función del tiempo térmico acumulado desde emergencia o trasplante utilizando una función Gompertz (Ritchie y Jhonson, 1990). Por tanto no es fácil obtener valores con un alto grado de precisión por esta vía.

Jiménez-Martínez (2010) en la investigación desarrollada con cultivos anuales concluye que la evaporación y la evapotranspiración se relacionan de acuerdo al estado de desarrollo de la planta, siendo iguales cuando el suelo no cuenta con cobertura vegetal, en la siembra. Cuando la planta alcanza su máximo desarrollo se atribuye el valor cero a la evaporación y se asume que el 100% de la evapotranspiración corresponde a la transpiración. Debido a que el cultivo de fresa se desarrolla en lomos acolchados y dentro de un macrotúnel, podemos considerar que el término de evaporación es nulo y que toda la evapotranspiración se debe a la transpiración de la planta. Aunque esto es una simplificación del modelo, se puede justificar, ya que el cultivo de fresa es un cultivo de invierno, que se planta a mediados de octubre, y en la fase en la que no presenta cobertura completa es la época de menor demanda evaporativa (octubre-enero). A partir de enero la planta se encuentra en plena madurez, entrando en la fase de fructificación y estando el desarrollo foliar muy cerca del 100%, lo que implica que el 100% de la evapotranspiración corresponde al proceso de transpiración de las plantas, más aun considerando que el lomo se encuentra cubierto por plástico.

5. DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA LA MEJORA EN EL MANEJO DEL RIEGO

88 5.2.6. Calibración del modelo

Para calibrar el modelo se ha medido el bulbo húmedo en un ensayo llevado a cabo en laboratorio en una urna de metacrilato. La urna tiene unas dimensiones de 70 cm de largo, 50 cm de alto y 5 cm de ancho (figura 5.1).

Sobre la superficie del suelo que se ensaya en la urna se instala un emisor de 5 l.h-1.m, con 5 goteros de 1 l.h-1 distanciados cada 20 cm. Se ha medido el bulbo húmedo generado por uno de los goteros del emisor, es decir un caudal de 1 l.h-1. El agua se suministra mediante un depósito con bomba y regulador de presión para controlar la presión de trabajo del emisor. Con la misma metodología se ha ensayado un emisor de 3 l.h-1.m, compuesto de cinco goteros de 0,6 l.h-1 cada 20 cm.

Figura 5.1. Urna para la medida de bulbo húmedo y elementos auxiliares para la instalación del gotero

El suelo empleado en la urna proviene de una finca comercial de fresa situada en Almonte-Marismas. Se ha cribado para quitarle restos de materia orgánica seca y se ha introducido en la urna en tongadas de 10 cm de espesor. La textura del suelo se determinó en el correspondiente análisis textural realizado por un laboratorio agronómico comercial resultando un 94% de arena, 4% de limo y 2% de arcilla.

Paralelamente, en el modelo Hydrus se ha modelizado una geometría rectangular idéntica a la urna, de 70 cm de largo por 50 cm de alto para simular el flujo vertical en dos dimensiones en el plano (XZ). El perfil está compuesto de una capa homogénea de suelo arenoso de la misma textura que el ensayado en la urna.

5. DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA LA MEJORA EN EL MANEJO DEL RIEGO

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Se ha generado una malla para discretizar la geometría en aproximadamente 7017 nodos. La malla es más densa alrededor del emisor, donde el gradiente hidráulico es mayor, y se va haciendo menos densa a medida que nos alejamos del emisor. Se asume que las características hidráulicas del perfil del suelo son homogéneas e isotrópicas, es decir que son iguales en todas las direcciones. En el ensayo se asume que la conductividad hidráulica es uniforme a través del perfil del suelo y en todas las direcciones debido a que el suelo se ha considerado homogéneo y uniforme, y no se han contemplado distintas capas de suelo o que cambie la estructura de éste.

Se ha asumido que las condiciones iniciales de humedad son homogéneas en el perfil de suelo, expresadas en términos de contenido de humedad en el suelo. Los valores adoptados corresponden a los contenidos de humedad en condiciones de capacidad de campo de un suelo con alto contenido de arena, habiéndose fijado el valor de 0,20 cm3/cm3 para el suelo del ensayo.

En cuanto a las condiciones de contorno se ha considerado la ausencia de flujo en el límite superior excepto en la superficie de contorno del emisor donde se ha considerado un flujo variable (color púrpura) que representa el flujo de descarga del emisor. Se ha considerado la ausencia de flujo en las paredes laterales de la geometría (color blanco). En el límite inferior se ha considerado que puede drenar libremente (color rojo).

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Aunque Hydrus-2D/3D v.1 no puede simular flujo superficial procedente de un emisor, debido a que el caudal de descarga excede la capacidad de infiltración del suelo, éste se puede simular aplicando un flujo constante en las condiciones de contorno a una superficie fija que representa el área de infiltración que se consigue en régimen estacionario, una vez que el agua se ha expandido por la superficie del suelo (Bǒstan, 2011). El radio de esta superficie se calcula considerando que, con un potencial de presión cero, el flujo de agua es igual a la conductividad hidráulica saturada del suelo (ecuaciones de 5.7 a 5.10).

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

donde Q es el caudal (cm3/h), A es la superficie (cm2), Ks es la conductividad

hidráulica saturada (cm/día), q es el flujo de agua por unidad de área (cm/día), L es la longitud transversal de infiltración y e, el espaciamiento entre goteros.