Gestión del riego basado en la velocidad de infiltración del agua en el suelo mediante lisimetría de pesada

Tesis Doctoral en modalidad de cotutela con la Universidad Autónoma de Zacatecas “Francisco García Salinas", México.

Detalles Bibliográficos
Autor: Ávila Dávila, Laura
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2021
País:España
Institución:Universidad Politécnica de Cartagena(UPCT)
Repositorio:Repositorio Digital UPCT
OAI Identifier:oai:repositorio.upct.es:10317/9347
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10317/9347
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Palabra clave:Riego
Hortalizas
Física del suelo
Humedad del suelo
Ingeniería Agroforestal
3102 Ingeniería Agrícola
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González Trinidad, Julián
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Las herramientas de precisión, como lo son los lisímetros de pesada, proporcionan información en tiempo real, por lo cual, es posible hacer una caracterización y definición del comportamiento de los parámetros involucrados en el movimiento del agua en el suelo, del desarrollo vegetativo del cultivo y el estado hídrico del cultivo. En esta Tesis, dos enfoques para la medición de la velocidad de infiltración del agua en el suelo fueron propuestos a partir de los valores de masa reportados por los dos recipientes de un lisímetro de pesada, datos obtenidos bajo distintas condiciones de lluvia y diferentes contenidos de humedad en el suelo. Además, la evapotranspiración y los coeficientes de desarrollo vegetativo del pimiento (Capsicum annuum L) fueron determinados durante la temporada primavera verano de los años 2019 y 2020. Ambas investigaciones realizadas para ayudar en el uso eficiente del agua en la agricultura en climas semiáridos y con escases de agua generalizada. Usualmente, la infiltración del agua en el suelo es medida en campo mediante pruebas que requieren el uso de los cilindros concéntricos, sin embargo, estos dispositivos son propensos a errores ya que existe unmovimiento lateral del agua bajo el anillo. En las últimas décadas se han desarrollado varias posibilidades para compensar estos errores, que se basan en principios físicos, electrónicos y matemáticos. Así que la primera línea de actuación de esta Tesis fue centrada en el desarrollo de dos enfoques que permitan la determinación de la velocidad de infiltración del agua en un suelo franco limoso, usando los datos de masa reportados por un lisímetro de pesada. Partiendo del hecho de que con el lisímetro de pesada la determinación de los flujos actuantes en el suelo es más precisa, como se han demostrado con la evapotranspiración y el drenaje. Fue asumido un movimiento vertical descendente del agua en el suelo y con ayuda de la ley de conservación de la masa, 12 eventos de lluvia fueron analizados. Se ha monitoreado el comportamiento del contenido de humedad del suelo y se estableció el contenido a capacidad de campo a partir de los valores del lisímetro de pesada en el que ambos enfoques son basados. La velocidad de infiltración de estos eventos mostró una velocidad variable al comienzo de la lluvia hasta alcanzar un máximo, para descender a una velocidad estable o básica. Esta velocidad de infiltración básica fue de 1.49 ±0.36 mm·h-1, una velocidad dentro del rango de los suelos con texturas finas que reportan una baja capacidad de infiltración. Cuatro modelos empíricos o semiempíricos de infiltración de la literatura fueron calibrados con los valores obtenidos con nuestros enfoques, mostrando un mejor ajuste el modelo de Horton. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ofrece coeficientes normalizados de diferentes cultivos para establecer las necesidades de hídricas de los mismos. Sin embargo, estos coeficientes pueden no representar las condiciones climatológicas, edafológicas, prácticas de cultivo del lugar donde se realiza la siembra. Por lo que, en la segunda línea de actuación de esta Tesis, la evapotranspiración ETCLYS y los coeficientes de cultivo KClys del pimiento fueron determinados con un lisímetro de pesada compacto para el clima Mediterráneo español, de la temporada primavera–verano entre los meses de febrero y agosto de los años 2019 y 2020. ETCLYS fue determinada a partir de un balance de agua con los valores de masa del lisímetro y los valores de KClys se determinaron como la relación entre la evapotranspiración del cultivo medida con el lisímetro de pesada y la evapotranspiración de referencia. Los valores medios de KClys para el pimiento para las etapas inicial, media y final fueron 0.57, 1.06 y 0.80, respectivamente. Se obtuvieron modelos de regresión de KC en función de las unidades térmicas fraccionales, logrando una correlación máxima de 0.67 (R2). En general, los valores de KC obtenidos en este trabajo de investigación fueron menores en las etapas inicial y final y mayores en la etapa intermedia, en comparación con los valores de FAO-56 y con los valores de otros países con condiciones semiáridas. El rendimiento del pimiento aumentó un 7.72% en 2019 y un 3.49% en 2020 en comparación con el rendimiento reportado por el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino del Gobierno español en 2019, con pérdidas mínimas de agua por drenaje. Los resultados de este trabajo pueden ayudar a los agricultores a determinar las necesidades de agua de sus cultivos y a mejorar la eficiencia del agua en lugares semiáridos con condiciones similares a las del estudio.[ENG] Agriculture is the biggest consumer of the global water supplies, competing for the resource with the growing demand for public and industrial use. It is essential to implement technologies that help the better water management in irrigation; this gained relevance in arid and semi-arid regions where water is scarce, such as the southeast of Spain. Precision tools, such as weighing lysimeters, provide real time information for the characterization and definition of the behavior of the parameters involved in the vegetative development, the water status of crops and water movement in the soil, making efficient use of the vital liquid. In this Thesis, two approaches were proposed to measure the water infiltration rate of the soil using the mass values reported by the two lysimeter vessels under different rain conditions and different soil moisture contents. In addition, the evapotranspiration and vegetative development coefficients of bell pepper (Capsicum annuum L) were determined during the spring-summer season of 2019 and 2020, Both investigations were conducted in the southeast of Spain in the regions of Murcia and Albacete, to contribute to the water efficiency in agriculture in semi-arid climates and widespread shortages of water. Usually, the infiltration estimation is made by tests with the concentric cylinders, which are prone to errors due to the lateral movement under the ring. Several possibilities have been developed over the last decades to compensate these errors, which are based on physical, electronic and mathematical principles. So, the first action line of this Thesis was focused on the development of two approaches to determine the infiltration rate/speed in a silt loam soil by means mass values reported by a weighing lysimeter. Because with the lysimeter it is possible to determine acting soil flows very precisely; then with the help of mass conservation and assuming a downward vertical movement, 12 rain events were analyzed. In addition, it was possible to monitor the behavior of soil moisture and to establish the content at field capacity from the values of the weighing lysimeter, from which both approaches are based. The infiltration rate of these events showed a variable rate at the beginning of the rainfall until reaching a maximum, to descend to a stable or basic rate. This basic infiltration rate was of 1.49 ±0.36 mm·h-1, this is because soils with fine textures have reported low infiltration capacity. Four empirical or semi-empirical models of infiltration were calibrated with the values obtained with our approaches, showing a better fit with the Horton's model. The Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) offers standardized crop coefficients to establish the water requirement of crops. However, these coefficients can change due to different conditions, such as climatic variations and cultivation practices. So, in the second action line of this Thesis, the actual evapotranspiration (ETClys) and crop coefficients (KClys) of bell pepper were determined with a compact removable weighing lysimeter between February and August for two crop seasons 2019 and 2020 for the Spanish Mediterranean. ETClys was determined from the water balance, and the KClys values were determined as the ratio of the actual evapotranspiration, measured on the removable weighing lysimeter, and the reference evapotranspiration. The average values of KClys for the bell pepper for the initial, middle, and final stages were 0.57, 1.06, and 0.80, respectively. KC regression models were obtained as a function of the fraction thermal units, achieving a maximum correlation of 0.67 (R2). In general, the KC values obtained in this research work were lower in the initial and end stages and larger in the middle stage compared to the FAO-56 values and to values in other countries with semiarid conditions. The bell pepper yield increased by 7.72% in 2019 and by 3.49% in 2020 compared to the yield reported by the Ministry of the Environment and Rural and Marine Areas of the Spanish Government in 2019 and with minimal water loss through drainage. The results in this work can help farmers to determine the crop water requirements and to improve system efficiency in semiarid locations with conditions like those of the study.Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y AlimentarioMolina Martínez, José MiguelBautista Capetillo, Carlos FrancisoGonzález Trinidad, JuliánIngeniería AgronómicaUniversidad Autónoma de Zacatecas “Francisco García Salinas"2021202120212021info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10317/9347reponame:Repositorio Digital UPCTinstname:Universidad Politécnica de Cartagena(UPCT)EspañolAtribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Españahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:repositorio.upct.es:10317/93472026-05-15T06:39:02Z
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