transporte de solutos en el flujo de agua en riego por surcos - Helvia ...

Resumen: El riego por surcos es el sistema de riego por superficie más eficiente, y
sigue siendo usado en la actualidad tanto en países en desarrollo como en países avanzados.
La aplicación de nutrientes al agua de riego es un método de fertilización eficiente y
económico que, además, evita posibles daños cuando el cultivo está establecido, pero
obtener resultados satisfactorios no es sencillo, ya que la eficiencia de la fertilización
depende en gran medida de las variables del riego. En este trabajo se evalúa la influencia de
las características del flujo superficial de agua en el transporte de fertilizante y, por tanto, en
el resultado final de la fertirrigación: rendimiento de aplicación (Ra) y uniformidad de
distribución (UD) final. Para ello, se han realizado una serie de ensayos en campo donde las
variables de diseño fueron el caudal aplicado en cabecera, el momento de aplicación del
fertilizante al flujo de agua y el número de riego en el que se realiza el proceso (primer o
segundo riego). El análisis de estos resultados se realizó programando un modelo numérico
1D que resuelve las ecuaciones de circulación de agua y transporte de sustancias en
superficie, sobre medio poroso (incluyendo la componente de infiltración), utilizando un
coeficiente de dispersión longitudinal (E) uniforme y constante. El modelo se calibró con
los resultados experimentales de los ensayos de campo y se obtuvo una expresión
adimensional entre el valor efectivo de E y las variables de operación del proceso de
fertirriego (condiciones del flujo superficial de agua, tiempos de aplicación del fertilizante) y
el tipo de suelo; esta relación ha sido validada con medidas de ensayos previos. Usando esta
relación para elegir el valor de E correspondiente a cada caso, se efectuaron numerosas
simulaciones numéricas del proceso de fertirriego en surcos, para evaluar la influencia sobre
los resultados de Ra y UD de: las condiciones iniciales del suelo, el momento de la
aplicación de fertilizante y su duración. Los resultados óptimos alcanzados corresponden a
aplicaciones cortas realizadas antes de que el frente de avance del agua alcanzara el final del
surco, disminuyendo Ra y aumentando UD con aplicaciones tardías, ya en condiciones
permanentes del flujo de agua, y viceversa. El modelo acoplado permite generar diagramas
de operación óptima de fertirriego.
Para realizar una primera aproximación del proceso de transporte en condiciones
marcadamente transitorias, se completó el trabajo con un estudio experimental del proceso
de transferencia de sustancias desde el suelo al flujo superficial de agua y su transporte, a
partir de ensayos en un canal hidráulico de pendiente constante que se rellenó de suelo,
utilizando el caudal en cabecera como variable de diseño experimental. En una sección
estrecha (franja estrecha) se colocó suelo con alta concentración de trazador y se midió la
conductividad eléctrica del agua como indicador de su concentración en el flujo superficial
de agua. El modelo numérico 1D anteriormente descrito se utilizó para cuantificar el caudal
en cada punto del canal y, con este, estimar las cargas efectuadas desde el suelo. Los
resultados obtenidos muestran que a mayores caudales de entrada se alcanzan mayores
valores de concentración en el flujo de agua, aunque la duración del proceso de
transferencia disminuye. Asimismo, cuando la longitud del tramo concentrado en sustancia
aumenta, el proceso global de transferencia no aumenta de forma lineal en relación con el
caso de franja estrecha con las mismas condiciones de flujo.