Riego y Drenaje

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Riego y Drenaje
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Concepto:Los proyectos de riego y drenaje manejan las fuentes de agua a fin de promover la producción agrícola. Hay muchos diferentes tipos de riego, dependiendo de la fuente del agua (superficial o subterránea), su forma de almacenamiento, los sistemas de transporte y distribución, y los métodos de entrega (aplicación en el campo).

Riego y Drenaje Son proyectos que manejan las fuentes de agua a fin de promover la producción agrícola. Hay muchos diferentes tipos de riego, dependiendo de la fuente del agua (superficial o subterránea), su forma de almacenamiento, los sistemas de transporte y distribución, y los métodos de entrega (aplicación en el campo).

Desde hace mucho tiempo, se ha utilizado el agua superficial (principalmente los ríos) para riego, y, en algunos piases, desde hace miles de años; todavía constituye una de las principales inversiones del sector público. Los proyectos de riego en gran escala, que utilizan el agua freática, son un fenómeno reciente, a partir de los últimos treinta años. Se encuentran principalmente en las grandes cuencas aluviales de Paquistán, India y China, donde se utilizan pozos entubados para aprovechar el agua freática, conjuntamente, con los sistemas de riego que emplean el agua superficial.

Contenido

Los métodos más comunes de riego son:

  • Por arroyamiento o surcos.
  • Por inundación o sumersión, generalmente, en bancales o tablones aplanados entre dos caballones.
  • Por Aspersión. -El riego por aspersión rocía el Agua en gotas por la superficie de la tierra, asemejándose al efecto de la lluvia -
  • Por infiltración o canales.
  • Por goteo o Riego localizado. El riego de goteo libera gotas o un chorro fino, a través de los agujeros de una Tubería plástica que se coloca sobre o debajo de la superficie de la tierra.

Por drenaje

El método principal de entrega de agua al campo (para cerca del 95 por ciento de los proyectos en todo el mundo) es el Riego por inundación o de surco. Otros sistemas emplean aspersores y riego de goteo. Aunque sean Técnicas relativamente nuevas, que requieren una inversión inicial más grande y manejo más intensivo que el riego de superficie, el riego por aspersión y el de goteo suponen una mejora importante en la Eficiencia del uso del agua, y reducen los problemas relacionados con el riego. Una manera moderna de regar, es la utilización de los Métodos de riego por goteo y microaspersión (riego localizado), que consiste en la aplicación del agua al Suelo en forma localizada, es decir, sólo se moja una zona restringida del volumen radicular. Estos métodos son apropiados para zonas donde el Agua es escasa, ya que su aplicación se hace en pequeñas dosis y de manera frecuente, consiguiendo con esto un mejor control de la aplicación del agua y algunos otros beneficios agronómicos. El Riego localizado se empezó a ensayar en Alemania en 1860 y en Estados Unidos en 1918, mediante tuberías porosas o perforadas enterradas. El sistema resultó caro por el tipo de tuberías que se empleaban y presentaba problemas de obstrucción, porque las Raíces de las plantas acababan taponando las salidas. Puede afirmarse que el riego localizado tal como se conoce en la actualidad, empezó en Inglaterra, después de La Segunda Guerra Mundial, en invernaderos, semilleros y jardinería, utilizándose microtubos como emisores. Sin embargo, es en la década de los sesenta, en Israel, cuando se inicia su expansión, tras el perfeccionamiento de las técnicas de extrusión e inyección de los plásticos, Medina (1979). Así, Israel fue uno de los países pioneros de la investigación y desarrollo de este tipo de riegos para sus zonas áridas, semiáridas y desérticas.

Simultáneamente se investigó en Italia, Inglaterra, Francia y Estados Unidos, llegándose a buenos resultados, saltando de la etapa experimental a la fase de expansión agrícola, Rodríguez (1982). El riego localizado supone una mejora tecnológica importante, que contribuirá por tanto, a una mayor productividad. Implica un cambio profundo dentro de los sistemas de aplicación de agua al suelo que incidirá también en las prácticas culturales a realizar, hasta el punto que puede considerarse como una nueva técnica de Producción agrícola. Sus principales características son: El agua se aplica al suelo desde una fuente que puede considerarse puntual, se infiltra en el terreno y se mueve en dirección horizontal y vertical. En esto difiere sustancialmente del riego tradicional en el que predominan las fuerzas de gravedad y por tanto el movimiento vertical. - No se moja todo el suelo, si no solamente una parte del mismo, que varía con las características del suelo, el caudal del emisor y el tiempo de aplicación. En esta parte húmeda es en la que la planta concentrará sus raíces y de la que se alimentará. El mantenimiento de un nivel óptimo de humedad en el suelo implica una baja tensión de agua en el mismo. El nivel de humedad que se mantiene en el suelo es cercano a la capacidad de campo, lo cual es muy difícil conseguir con otros sistemas de riego, pues habría que regar diariamente y se producirían encharcamientos y asfixia radicular. Requiere un abonado frecuente, pues como consecuencia del movimiento permanente del agua en el bulbo, puede producirse un lavado excesivo de Nutrientes. Utiliza pequeños caudales a baja presión. Se opera con la frecuencia necesaria para lograr un alto contenido de Humedad en el suelo (riego de alta frecuencia).

Los Proyectos de Riego

Los Proyectos de riego y drenaje manejan las fuentes de agua a fin de promover la producción agrícola. Hay muchos diferentes tipos de riego, dependiendo de la fuente del agua (superficial o subterránea), su forma de almacenamiento, los sistemas de Transporte y distribución, y los métodos de entrega (aplicación en el campo). Desde hace mucho tiempo, se ha utilizado el agua superficial (principalmente los ríos) para riego, y, en algunos piases, desde hace miles de años; todavía constituye una de las principales inversiones del Sector público. Los proyectos de riego en gran escala, que utilizan el Agua freática, son un fenómeno reciente, a partir de los últimos treinta años. Se encuentran principalmente en las grandes cuencas aluviales de Paquistán, India y China, donde se utilizan pozos entubados para aprovechar el agua freática, conjuntamente, con los sistemas de riego que emplean el agua superficial. Los proyectos de riego pueden incluir los siguientes equipos e infraestructura:

  1. -Represas, cuencas hidrográficas y reservorios;
  2. -Facilidades de desviación o toma;
  3. -Pozos, Estaciones de bombeo, canales, acequias y paliduchos para transportar el agua (incluyendo el drenaje); y,
  4. -Sistemas de distribución para el riego de goteo y por aspersión.

¿Por qué regar?

Importancia del agua en las plantas El agua es uno de los más importantes componentes de todos los Organismos vivientes. Específicamente en las plantas, es el principal constituyente, ya que representa 80% o más del peso de las plantas herbáceas y alrededor de un 50% de las leñosas. Además de ser una parte fundamental, constituye el medio de transporte de los nutrientes que provienen del suelo y en el proceso fotosintético el agua se combina con el dióxido de carbono para constituir la biomasa, es decir la planta misma. A pesar de que el agua es parte de la planta como ya se ha dicho, el consumo mayor de este elemento no es en la formación de los tejidos vegetales, sino en el proceso de transpiración. Se estima que en la mayoría de los cultivos el agua evapotranspirada durante su desarrollo representa más del 95% del consumo de este elemento. La transpiración de las plantas constituye un importante proceso en su desarrollo, el cual se puede describir brevemente en la siguiente forma: El agua almacenada en el suelo, dentro de la zona de exploración de las raíces de las plantas, penetra a estas por los pelillos absorbentes de la raíz, debido a diferencia de potencial hídrico, o diferencia de presión, la cual generalmente es mayor en el suelo que en la planta.

Posteriormente se mueve por el xilema de la planta, también por diferencia de potencial, hasta llegar a las hojas y sale por los estomas (pequeños orificios que abundan principalmente en el envés) , de donde se evapora por efecto de la energía radiante. Parte del agua almacenada en el suelo, se evapora directamente de este, principalmente cuando la cubierta vegetal no lo tapa en su totalidad, por esta razón se dice que los cultivos evapotranspiran. La cantidad de agua que evapotranspira un cultivo depende de varios factores, como se explicará con más detalle en el siguiente capítulo; sin embargo, se puede adelantar que el flujo de agua del suelo a la atmósfera depende de la demanda, que por una parte establecen los factores atmosféricos, como son la radiación solar, la temperatura del aire, su contenido de vapor de agua y la velocidad del viento, y por otra, de la oferta de agua que depende del contenido de humedad en el suelo, de sus características físicas y de las características morfológicas y fisiológicas de las plantas. Es conveniente señalar que cuando la velocidad de salida del agua por las hojas supera a la de entrada por la raíz, la planta toma agua de sus tejidos y empieza a mostrar signos de marchitamiento, el cual puede ser irreversible si continua este desbalance; sin embargo, como defensa a esta situación adversa, reduce la apertura estomatal, con lo cual se reduce la velocidad de salida del líquido. Cuando sucede esta situación, se dice que la planta sufre de un déficit de humedad, porque la demanda de agua supera al abastecimiento. Se ha visto que hay una íntima relación entre el agua que transpiran las plantas y la cantidad de biomasa que se fotosintetiza. Según una teoría establecida por el profesor Holandés De Wit (citado por Feddes et al, 1978), la cantidad de bióxido de carbono que entra a la planta depende de la apertura estomatal, de la cual también depende el agua que sale de la planta en el proceso de transpiración, de tal manera que hay una relación lineal entre la cantidad de agua transpirada y la biomasa generada; es decir, a más transpiración más producción de biomasa o de materia seca de las plantas. Esta teoría se ha comprobado experimentalmente, así en un experimento con frijol, llevado a cabo en el Colegio de Posgraduados por J. Cumpa, E. Palacios y A. Exebio, (1988) se muestra claramente que hay una relación lineal entre la cantidad de agua evapotranspirada por este cultivo y la cantidad de biomasa generada. Para hacer más generalizada esta relación, se consideran valores relativos de agua evapotranspirada y biomasa generada (expresada como materia seca), en relación a los valores máximos observados. Experimentos de diferentes niveles de complejidad que se han llevado a cabo en muchos lugares del mundo, demuestran que hay una relación muy íntima entre los rendimientos de los cultivos y la cantidad de agua que disponen principalmente para satisfacer la demanda evapotranspirativa; además, se ha demostrado que en algunas etapas de su desarrollo vegetativo, las plantas son más o menos sensibles a déficit de agua. En general se puede asegurar que conforme las plantas sufren más déficit de agua, menores serán sus rendimientos y si este déficit se presenta en etapas críticas de desarrollo, como lo es el inicio de la floración, los abatimientos en los rendimientos son más significativos. Resumiendo, el desarrollo y finalmente el rendimiento de los cultivos depende, no sólo de la cantidad de agua que reciben, sino de como se distribuye. Como se verá más adelante, esta forma de distribución depende de las características físicas de los suelos donde se encuentren dichos cultivos y de como reciben el agua los mencionados suelos.

Cuándo, dónde y por qué es necesario el riego

En el párrafo anterior se ha informado del efecto que tiene en los cultivos los déficits de agua en las diferentes etapas de su desarrollo, por lo que si la precipitación pluvial en una determinada zona agrícola es insuficiente, o se encuentra mal distribuida en el tiempo y en el espacio, se presentarán déficits de humedad, que afectarán el desarrollo y por lo mismo el rendimiento de los cultivos agrícolas. Para evitar estos déficits, generalmente debe complementarse el agua de lluvia que reciben los cultivos, con agua suministrada mediante el riego. Se observa que uno de los factores de riesgo más significativos en la agricultura es el clima y como componente importante de éste, la lluvia que suministra el agua necesaria para el desarrollo de los cultivos. Raramente la cantidad de agua que la lluvia aporta a los cultivos, es adecuada para un buen desarrollo; aún en las zonas húmedas, es común que durante uno o más períodos de la época de crecimiento de dichos cultivos, el agua precipitada sea insuficiente para satisfacer su demanda. Particularmente, en México la distribución de la lluvia en el tiempo y en el espacio, es inadecuada para lograr cosechas económicamente viables. En efecto, la mayor parte de los estudios climatológicos concuerdan en el hecho de que tres cuartas partes del país se considera árido o semiárido; así, en un 42% del territorio la precipitación pluvial anual es menor de 500 mm, con el agravante de que en el 80% del área, la lluvia se concentra en cinco meses durante el verano, y además es común que se presente un período importante de sequía estival en agosto.

Por otra parte, la demanda evapotranspirativa en México es de las más altas del mundo, con un promedio superior a los 1500 mm anuales, poco más del doble de la lluvia promedio. De lo anterior se infiere que en la mayor parte del territorio nacional el riego es necesario. Orive de Alba (1970), indica que en un 62.8% del país el riego es indispensable, en el 31.2% necesario y aún en el 6% restante, puede ser conveniente. La decisión de regar o no regar, en las zonas donde no es indispensable, dependerá de un estudio económico, que permita analizar la rentabilidad de la inversión en la infraestructura para el riego. En la actualidad este estudio debe llevarse a cabo en los nuevos proyectos agrícolas, dado que el agua es un recurso escaso en gran parte del territorio y el costo de la infraestructura para regar y su posterior operación, representan un importante porcentaje en el costo total del proyecto, cuya recuperación dependerá del valor de la producción, de la facilidad para su comercialización y de los costos de producción.

Cuál es el efecto del riego en la producción agrícola

En general, la agricultura de riego es más productiva que la de temporal o secano. De acuerdo a las estadísticas agrícolas nacionales, la productividad media de la tierra en las zonas de riego es 2.8 veces mayor que en las de temporal o secano. La razón de esta diferencia es que en las zonas regadas se obtienen mejores rendimientos en las cosechas y los productos generalmente son de mejor calidad. Esta situación no prevalece solamente en México, en los Estados Unidos de América, también se notan incrementos substanciales en los rendimientos, en promedio las áreas con riego son 3.5 veces más productivas que las de temporal, diferencia mayor que la observada en México; así, en una encuesta realizada en 22 estados de este país, se observan aumentos hasta de más de 400% en los cultivos regados (Turner y Anderson, 1980). Las razones por la que los rendimientos aumentan cuando los cultivos se riegan apropiadamente son varias, entre las que destacan al menos cuatro; (1) seguridad de un buen desarrollo de los cultivos sin déficits hídricos, pueden crecer más plantas por hectárea, un uso más eficiente de los fertilizantes, y (4) pueden utilizarse mejores variedades, las cuales se han desarrollado para la agricultura de riego. En relación a la primera razón, ya se informó anteriormente la importancia de que las plantas no padezcan de déficits; adicionalmente, la nacencia de las plantas se asegura cuando se siembra en un terreno con la humedad apropiada, sin el temor de que por falta de humedad se pierda la semilla. Respecto a las mayores densidades de semilla que pueden sembrarse en la agricultura de riego, en el mismo estudio de Turner y Anderson (1980), se muestra el efecto en varias localidades de los E.U.A. de las densidades de siembra bajo condiciones de riego y de temporal. El mejor aprovechamiento de los fertilizantes en la agricultura de riego es obvio, ya que estos pasan a las plantas diluidos en el agua que entra por las raíces. Pero en la agricultura intensiva que utiliza riego presurizado, el fertilizante se proporciona a los cultivos mediante el sistema de riego, en las cantidades y con la frecuencia apropiada a las necesidades de los cultivos. Esta práctica, reduce la pérdida de nutrientes de mucha movilidad como lo es el nitrógeno. Posteriormente se hará referencia a esta forma de proporcionar los fertilizantes a las plantas, que se le ha denominado quimigación. Gran parte de la investigación agrícola se lleva a cabo en condiciones de riego y por esta razón, muchas de las nuevas variedades de semillas de cultivos, están adaptadas para este tipo de agricultura. Finalmente, debe agregarse que además de esperarse mayores rendimientos en la agricultura de riego, también se espera una mejora considerable en la calidad y uniformidad de sus productos. Los resultados de muchas investigaciones muestran como puede mejorarse la calidad de los productos agrícolas con el riego; así, el algodón tiene una fibra más larga, las nueces llenan mejor, la papa logra mayor tamaño y uniformidad, etc. Otros beneficios del riego que deben mencionarse, es el control de algunas plagas, la reducción del peligro de heladas, control de la fecha de cosecha y en fechas relativamente recientes la aplicación de diferentes agroquímicos mediante los sistemas de riego presurizados, que permiten reducir su desperdicio y consecuentemente mitigan la contaminación ambiental.

Potenciales Impactos Ambientales

Los potenciales impactos ambientales negativos de la mayoría de los grandes proyectos de riego incluyen: la saturación y salinización de los suelos; la mayor incidencia de las enfermedades transmitidas o relacionadas con el agua; el reasentamiento o cambios en los estilos de vida de las poblaciones locales; el aumento en la cantidad de plagas y enfermedades agrícolas, debido a la eliminación de la mortandad que ocurre durante la temporada seca; y la creación de un microclima más húmedo.

La expansión e intensificación de la agricultura que facilita el riego, puede causar mayor erosión; contaminar el agua superficial y freática con los biocidas agrícolas; reducir la calidad del agua; y, aumentar los niveles de alimentos en el agua de riego y drenaje, produciendo el florecimiento de las algas, la proliferación de las malezas acuáticas y la eutroficación de los canales de riego y vías acuáticas, aguas abajo. Usualmente, se requieren mayores cantidades de químicos agrícolas para compensar, para controlar los crecientes números de plagas y enfermedades de los cultivos.

Los grandes proyectos de riego que represan o desvían las aguas de los ríos, tienen el potencial de causar importantes trastornos ambientales como resultado de los cambios en la hidrología limnología de las cuencas de los ríos.

Al reducir el caudal del río, se cambia el uso de la tierra y la ecología de la zona aluvial; se trastorna la pesca en el río y en el estero; y se permite la invasión del agua salada al río y al agua freática de las tierras aledañas. El desvío y pérdida de agua debido al riego reduce el caudal que llega a los usuarios, aguas abajo, incluyendo las municipalidades, las industrias y los agricultores.

La reducción del flujo básico del río disminuye también la dilución de las aguas servidas municipales e industriales que se introducen, aguas abajo, causando contaminación y peligros para la salud.

El deterioro en la calidad del agua, debido a un proyecto de riego, puede volverla inservible para los otros usuarios, perjudicar las especies acuáticas, y, debido a su alto contenido de alimentos, provocar el crecimiento de malezas acuáticas que obstruirán las vías fluviales, con consecuencias ambientales para la salud y la navegación.

Los potenciales impactos ambientales negativos directos del uso del agua freática para riego surgen del uso excesivo de estas fuertes (retirando cantidades mayores que la tasa de recuperación). Esto baja el nivel del agua freática, causa hundimiento de la tierra, disminuye la calidad del agua y permite la intrusión del agua salada (en las áreas costaneras).

Hay algunos factores ambientales externos que influyen en los proyectos de riego. El uso de la tierra, aguas arriba, afectará la calidad del agua que ingresa al área de riego, especialmente su contenido de sedimento (erosión causada por la agricultura) y composición química, (contaminantes agrícolas e industriales). Al utilizar el agua que deposita el sedimento en los terrenos, durante el tiempo, o, simplemente, al utilizar el agua que trae un alto contenido de sedimento, se puede alzar el nivel de la tierra a tal punto que se impida el riego.

Los beneficios obvios del riego provienen de la mayor producción de alimentos. Además, la concentración e intensificación de la producción en un área más pequeña puede proteger los bosques y tierras silvestres, para que no se conviertan en terrenos agrícolas. Si existe una cobertura vegetal mayor durante la mayor parte del año, o si se prepara la tierra (p.ej. nivelar y contornarla), se reduce la erosión de los suelos. Hay algunos beneficios para la salud, debido a la mejor higiene y la reducción en la incidencia de ciertas enfermedades. Los proyectos de riego pueden moderar las inundaciones, aguas abajo.

Temas Sociales

El trastorno social es inevitable en los grandes proyectos de riego que cubren áreas vastas. La gente local, que el proyecto de riego desplaza, enfrenta el problema clásico del reasentamiento: se reduce el nivel de vida, se producen mayores problemas de la salud, conflictos sociales, y deterioro de los recursos naturales del área de reasentamiento. La gente que permanece en el área, probablemente, tendrá que cambiar sus prácticas de uso de la tierra y modelos agrícolas. Las personas que se trasladan al área, también tendrán que adaptarse a las nuevas condiciones. A menudo, la gente local encuentra que tiene menor acceso a los recursos de agua, tierra y vegetación, como resultado del proyecto. Las demandas contradictorias, con respecto a los recursos acuáticos, y las desigualdades en su distribución pueden ocurrir, fácilmente, tanto en el área del proyecto, como aguas abajo. Todos estos factores – las prácticas agrícolas cambiantes, y la mayor densidad de la población – pueden tener un efecto profundo en cuanto a los modelos sociales tradicionales. A menudo, con la introducción del riego se asocia un aumento, a veces extraordinario, en las enfermedades relacionadas con el agua. Las enfermedades que se vinculan, más frecuentemente, con el riego son esquistosomiasis, malaria y oncocerciasis, cuyos vectores proliferan en las aguas de riego. Otros riesgos para la salud que se relacionan con el riego incluyen los que están vinculados al mayor uso de agroquímicos, el deterioro de la calidad del agua, y la mayor presión de la población en el área. La reutilización de aguas negras para riego puede transmitir las enfermedades contagiosas (principalmente las hermínticas y, en un grado menor, las bacterianas y virales). Los grupos que están expuestos al riego son los trabajadores agrícolas, los consumidores de los vegetales (y la carne) de los campos regados con aguas servidas, y los aledaños. El riego por aspersión representa un riesgo adicional, debido a la difusión de los patógenos por el aire. Los riesgos varían, según el grado de tratamiento que han recibido las aguas servidas, antes de ser reutilizadas.

Eficiencia del riego y mejoramiento de los sistemas existentes

El uso ineficaz del agua (es decir, el riego excesivo) no solamente desperdicia el recurso que podría servir para otros usos y ayudar a evitar los impactos ambientales, aguas abajo, sino que también causa el deterioro, mediante saturación, salinización y lixiviación, y reduce la productividad de los cultivos. La optimización del uso del agua, por tanto, debe ser la preocupación principal de todo proyecto de riego. Como se dijo anteriormente, hay grandes áreas de tierra bajo riego que han dejado de producir debido al deterioro del suelo. Puede ser conveniente, y, por supuesto, beneficioso para el medio ambiente, invertir en la restauración de estas tierras, antes que aumentar el área de bajo riego.

Alternativas de los proyectos

Algunas alternativas para un proyecto de riego, su diseño y su manejo son:

  • Mejorar la eficiencia de los proyectos existentes y restaurar las tierras degradadas, antes que establecer un proyecto de riego nuevo.
  • Desarrollar sistemas de riego de pequeña escala, de propiedad individual, como alternativas para los grandes programas públicos.
  • Desarrollar sistemas de riego que utilicen las aguas freáticas, porque tienen menos probabilidad de causar daños ambientales que los sistemas que utilizan las aguas superficiales.
  • Desarrollar, donde sea posible, los sistemas de riego que emplean, conjuntamente, las aguas superficiales y freáticas, para aumentar la flexibilidad del suministro de agua y reducir los impactos hidrológicos negativos.
  • Usar riego por aspersión o goteo, como alternativas para el riego superficial, a fin de reducir el riesgo de saturación, salinización, erosión y uso ineficaz del agua.
  • Ubicar el proyecto de riego de tal manera que se reduzcan los impactos sociales y ambientales.
  • Utilizar las aguas servidas tratadas, donde sea apropiado, a fin de dejar una mayor cantidad de agua para los otros usuarios. O reducir los impactos ambientales del retiro del agua de las fuentes superficiales y freáticas.

Fuentes