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Gestión del riego: por qué hacerlo bien es más fácil de lo que cree

Hace años, recibimos una llamada sobre gestión del riego de una pareja de científicos, los doctores Bryan Hopkins y Neil Hansen, acerca del césped deportivo que estaban cultivando en colaboración con los gestores certificados de campos deportivos de la Universidad Brigham Young (BYU) y sus programas de investigación y educación sobre césped. Querían optimizar el rendimiento en situaciones difíciles, como el fallo del controlador de riego, entre otras. Juntos, empezamos a examinar intensivamente el agua en la zona radicular.

A medida que íbamos recopilando datos sobre riego y rendimiento, descubrimos nuevas mejores prácticas críticas para gestionar el riego en céspedes y otros cultivos, incluida la medición del "potencial hídrico del suelo". Combinamos los sensores de potencial hídrico del suelo con los sensores tradicionales de contenido hídrico del suelo para reducir el esfuerzo necesario para mantener un alto rendimiento del césped y, al mismo tiempo, ahorrar costes de agua y reducir el potencial de enfermedades y la mala aireación. También redujimos los costes de fertilización al minimizar las pérdidas por lixiviación fuera de la zona radicular debidas al riego excesivo.

Aumente el rendimiento, la calidad y los beneficios de cualquier cultivo con una gestión del riego basada en la humedad del suelo

En este artículo, utilizaremos el césped y las patatas para mostrar cómo combinar los datos de los sensores de potencial hídrico y de contenido de agua, pero estas buenas prácticas son aplicables a cualquier tipo de cultivo cultivado por científicos del riego, agrónomos, consultores de cultivos, cultivadores de exterior o cultivadores de invernadero. Al añadir sensores de potencial hídrico a sus sensores de contenido de agua, un cultivador de patatas de Idaho redujo su consumo de agua en un 38%. Esto redujo su coste de agua (costes de bombeo) por 100 libras de patatas, ahorrándole 13.000 dólares en un año. Pero eso no es lo mejor. Su rendimiento aumentó un 8% y mejoró la calidad de sus cosechas: la podredumbre típica desapareció prácticamente.

¿Qué es el potencial hídrico del suelo?

En términos sencillos, el potencial hídrico del suelo es una medida del estado energético del agua en el suelo. Tiene una definición científica complicada, pero no es necesario entender qué es el potencial hídrico del suelo para utilizarlo eficazmente. Considérelo un tipo de termómetro vegetal que indica el "confort de la planta", igual que un termómetro humano indica el confort (y la salud) de las personas. He aquí una analogía que explica el concepto de potencial hídrico del suelo en términos de optimización del riego.

Tras una tarde de trineo, dos niños regresan a duras penas a una cabaña helada. Se apresuraron a encender un fuego para calentarse y secarse. Añadieron más y más troncos para estar cómodos, pero pronto la cabaña estaba sofocante. En un intento de refrescarse, dejaron que el fuego se apagara y no tardaron en tiritar. Estaba claro que no sabían "la cantidad" de troncos necesaria para estar calientes y cómodos en la cabaña.

Un problema similar tuvo un profesor de Wisconsin llamado Warren S. Johnson a finales del siglo XIX. Encontrar al conserje para que añadiera carbón a una caldera del piso de abajo para mantener cómodos a sus estudiantes era un esfuerzo impreciso y que requería mucho tiempo. Podría haber intentado calcular cuánto calor contenía cada trozo de carbón, el tamaño de la habitación y cuánto calor existía ya. Pero en lugar de eso, inventó un sencillo dispositivo llamado termostato. Este invento utilizaba la temperatura y una campana situada en el sótano para avisar al conserje de que añadiera más carbón cuando la habitación descendiera por debajo del rango de temperatura óptimo para su confort. El termostato se convirtió en el principal producto de Johnson Controls, una empresa que sigue existiendo hoy en día.

La gestión del agua del suelo para el crecimiento de las plantas tiene muchos paralelismos con estas historias. A menudo, cuando las personas gestionan el agua de riego, reconocen que una planta tiene dificultades y añaden agua para que vuelva a sentirse cómoda. El problema es que, al igual que los chicos de la cabaña, añaden demasiada agua porque no saben dónde está el límite superior o "cuánta" agua es suficiente. Entonces dejan que el suelo se seque de nuevo hasta un punto en el que está reseco. Este ciclo se repite una y otra vez. En otros casos, tienen tanto miedo a las manchas marrones que mantienen el suelo cerca de la saturación, lo que supone un derroche de agua y es perjudicial para las plantas. Muchos regantes creen que instalar un sensor de contenido de agua en el suelo solucionará este problema, pero se equivocan. Este enfoque tiene problemas similares a los de añadir troncos al fuego.

Un sensor de contenido de agua sólo puede decirle "cuánta" agua hay en el suelo. No puede decirle si esa cantidad es óptima para las plantas. Un sensor del potencial hídrico del suelo le proporcionará esa información. Con el potencial hídrico, se mide un parámetro que, al igual que la temperatura, informa sobre la energía del agua en el suelo o sobre la cantidad de agua disponible para las plantas.

Comprender el potencial hídrico del suelo es más fácil de lo que parece

Todo el mundo está familiarizado con la temperatura. Comprobamos constantemente la temperatura para tomar decisiones, pero al hacerlo rara vez, o nunca, pensamos en su complicada definición como estado energético de un sistema. Simplemente sabemos lo que significa para nuestro confort. Entendemos las unidades (grados) sin saber cómo están ligadas a la tercera ley de la termodinámica.

El potencial hídrico del suelo es un indicador del estrés de las plantas

Dado que a menudo trabajamos con productores de patatas para optimizar la gestión del riego, ilustraremos este punto con datos sobre el riego de la patata, pero los mismos principios se aplican al césped y a otros cultivos. La figura 2 muestra el rendimiento de la patata en seis puntos diferentes de un campo de 40 hectáreas. Es evidente que cuanto más tiempo permanecen las plantas de patata en la zona de estrés (por debajo de -100 kPa), mayor es la pérdida de rendimiento.

Este mismo concepto se aplica a todas las plantas. Obviamente, el objetivo del césped es un campo de juego consistente, robusto y estable que tenga un aspecto estupendo (en lugar de producir rendimiento), pero los conceptos son los mismos. Gestionar el césped dentro de su zona de confort hídrico dará como resultado plantas más sanas al proporcionar el equilibrio adecuado de agua y aire en la zona radicular. También minimiza las enfermedades y conserva los nutrientes. Además, conserva el agua y mejora la calidad de la superficie de juego. Lo mismo ocurre con otros cultivos: mantener las plantas dentro de su zona óptima da como resultado plantas más sanas, lo que significa mayor calidad y rendimiento. Con la difícil situación actual del agua dulce, se trata de herramientas poderosas para ayudar a la conservación.

¿Es difícil medir el potencial hídrico del suelo?

Algunas personas se resisten a utilizar el potencial hídrico del suelo para la gestión del riego porque históricamente ha sido difícil de medir. Pero esto ya no es cierto. A lo largo de los años, se crearon muchos dispositivos para medir el potencial hídrico del suelo, pero en general adolecían de problemas debilitantes como la imprecisión, la escasa repetibilidad y una longevidad decepcionante. Pero, como ocurre con la mayoría de las tecnologías, los avances han superado muchos de estos problemas. Hemos instalado estos sensores de última generación en céspedes y otros cultivos, y hemos aprendido mucho.

¿Se puede controlar el riego utilizando únicamente el potencial hídrico del suelo?

Todas las plantas tienen una estrecha relación entre el potencial hídrico del suelo y su rendimiento o comportamiento. ¿Por qué no medir simplemente el potencial hídrico del suelo para controlar el riego? Se hace lo mismo cuando se ajusta la temperatura del termostato. No te dice cuánta energía hará falta para calentar o enfriar, pero al fijar el umbral de temperatura, sabes que estarás cómodo. ¿Puedes hacer lo mismo en el suelo? Sí, basta con abrir el grifo el tiempo suficiente para que el potencial hídrico vuelva a la parte superior del rango de confort; es lo que se hace habitualmente.

Sin embargo, existen algunos problemas potenciales. En primer lugar, es posible que no desee regar en el momento exacto en que el sensor determina que lo necesita (como en pleno juego o cuando las condiciones de evaporación son altas). En segundo lugar, algunos suelos pueden experimentar un desfase entre el momento en que se aplica el agua y el momento en que el potencial hídrico vuelve a ser "confortable", por lo que sería útil saber cuánta agua se está utilizando para saber cuánta aplicar. Por eso es necesario medir el contenido de agua además del potencial hídrico para una gestión óptima del riego.

¿Por qué el contenido de agua no indica por sí solo cuándo regar?

Como el contenido de agua es más fácil de medir en el suelo, muchos lo utilizan para programar el riego, pero a veces puede dejarles a oscuras. Para ver por qué, veamos algunos datos recogidos en el campo. No se preocupe si los gráficos parecen complicados. Le explicaremos en qué es importante fijarse.

Considere las tendencias del contenido de agua del suelo en la Figura 5 bajo riego por aspersión regular. Dado que el contenido de agua desciende sólo un 3% durante todo el verano, se podría concluir que las plantas cultivadas en el suelo no estaban sometidas a estrés. Incluso podría justificar esta conclusión observando lo elevado que es el contenido de agua (casi un 30% o más). Pero recuerda que, al igual que no puedes saber cuántos troncos hacen falta para mantenerte caliente, tampoco puedes saber "cuánta" agua necesitan las plantas para estar cómodas sin más información.

Observe el potencial hídrico del suelo en la figura 6. Se trata de mediciones en el mismo lugar. Algunos de los lugares permanecen en el intervalo de estrés durante la mayor parte del verano. En este caso concreto, el gestor no era consciente del problema e incluso sugirió (sin ver el lugar) que podía haber un problema con los sensores. Visitamos el lugar y comprobamos que los sensores eran correctos. Ahora tiene instalados varios sensores del potencial hídrico del suelo y confía en ellos antes que en cualquier otra medición para optimizar la gestión del riego.

El potencial hídrico del suelo es una medida de la tensión con la que el suelo retiene el agua. Si el potencial hídrico (o tensión) es demasiado fuerte, el agua no estará disponible para las plantas. Aunque es fácil ver las condiciones de tensión en la Figura 6, no es evidente en el contenido de agua (Figura 5).

Cómo combinar el contenido de agua y el potencial hídrico del suelo para una gestión precisa del riego

Mientras que el gestor del último ejemplo sólo utilizaba eventualmente el potencial hídrico para la gestión del riego, también se permitía el lujo de trabajar un suelo pesado. Veamos otro ejemplo. Instalamos sensores dentro y debajo de la zona radicular de un césped de alto rendimiento cultivado en un campo deportivo de arena con especificaciones ASTM (F2396 - 11). Nos dio la oportunidad de ver cómo nos iba con el riego basado en el calendario frente al riego controlado por sensores.

Dividimos la evaluación en tres periodos (mostrados en la Fig. 7) a lo largo de todo un verano: riego estándar basado en el calendario, periodos de secado fijos (basados en el potencial hídrico del suelo) y, por último, un periodo de secado extremo. En las tres figuras siguientes se muestran los datos detallados de cada una de estas pruebas.

La zona radicular de este césped en particular era de aproximadamente 15 cm, por lo que instalamos sensores de contenido de agua y de tensión a 6 y 15 cm, respectivamente, con un único sensor de contenido de agua a 25 cm para ver qué agua se lavaba más allá de las raíces y se desperdiciaba.

Utilice el contenido de agua para determinar su punto "lleno

Cuando empezamos a revisar los datos mostrados en la Figura 8, supimos que el calendario de riego estaba dando lugar a un riego excesivo.

El potencial hídrico del suelo estaba estancado cerca de 0 kPa (sí, se puede estar por encima de la zona de confort y causar problemas también). Y cada riego provocaba un aumento del contenido de agua por debajo de la zona radicular (25 cm). Estaba claro que teníamos que reducir la presión. Nuestro objetivo era situar la tensión en el rango óptimo (de -20 a -100 kPa) y mantener estable el contenido de agua a 25 cm.

Observando atentamente la salida del sensor, nos acercamos al riego óptimo como se ve en el régimen de periodo de secado fijo. La figura 9 muestra que el 20 de julio regamos lo justo para devolver el potencial hídrico del suelo al rango óptimo para las plantas sin sobrepasar el contenido de agua de 25 cm. Así no perdíamos agua por debajo de la zona radicular. Incluso se puede ver la absorción diaria de agua a 6 cm y 15 cm por esas raíces en el contenido de agua. Cuando regamos y devolvimos la tensión al rango de confort y no provocamos que el contenido de agua de 25 cm aumentara, ese era el nivel alto óptimo. Utilizamos el sensor de contenido de agua de 6 cm para que nos indicara el punto máximo de riego. En este suelo en particular, se puede ver que es alrededor del 15% de contenido de agua.

Utilizar el potencial hídrico del suelo para determinar el punto "vacío".

Por el contrario, nuestro punto "vacío" se determinó utilizando el potencial hídrico del suelo. En septiembre, dejamos bajar el agua hasta que las plantas ya no la tomaron.

En la figura 10, el contenido de agua de 25 cm no se mueve, lo cual es estupendo. El 5 de septiembre, en el nivel de 6 cm, el césped deja de absorber agua (no hay caída diaria). Las plantas no pueden sacar agua del suelo porque el potencial hídrico del suelo es demasiado alto. Y cuando la absorción de agua se detiene, suponiendo que no sea debido a un día nublado (que no lo estaba), sabemos que es el nivel más alto de potencial hídrico del suelo o el punto "vacío", donde el césped entrará en letargo (-500 kPa). Ese es el rango al que nunca queremos acercarnos. Queremos mantener las plantas en el rango de confort de -20 a -100 kPa. Si desciende por debajo de ese nivel óptimo, es hora de regar.

Cómo determinar un régimen de riego óptimo

Cuando juntamos estas dos mediciones ocurrió algo muy interesante (Figura 11). La combinación de la cantidad de agua en el suelo (contenido de agua) y el potencial hídrico del suelo nos permitió calcular una envolvente hídrica -la cantidad de agua necesaria para pasar de vacío a lleno- o la cantidad máxima de agua que debería aplicarse a este césped.

La figura 11 ilustra este concepto utilizando un cubo lleno para mostrar la cantidad máxima de agua que debe aplicarse al suelo. Si se aplica más agua de la permitida, ésta sobrepasará la "parte superior del cubo" y se desperdiciará junto con los fertilizantes, etc. El cubo vacío (no queremos acercarnos a este punto) es el contenido de agua del suelo correspondiente a una tensión de -500 kPa en la Fig. 10, donde las plantas no pueden obtener más agua; el contenido de agua asociado es del 8%. La dotación de agua sería (diferencia de contenido de agua) * (profundidad de enraizamiento) o, en este caso (16% - 8%) * 0,15 m = 12 mm de agua de riego.

Los 12 mm de agua serían la cantidad máxima de agua que debería aplicarse al césped. Pero, para un rendimiento óptimo, sólo querríamos caer hasta -100 kPa. En este suelo en particular, eso sería alrededor del 12% de VWC (contenido volumétrico de agua) o un cambio del 4% de VWC y un riego de 6 mm de agua. Así que, además de ver el rango de confort, podemos marcar la cantidad de agua que necesitaríamos para moverlo desde la parte inferior del rango óptimo a la parte superior.

Gestión del riego simplificada

La medición del potencial hídrico junto con el contenido de agua para la gestión del riego le ahorra tiempo y dinero. ¿Por qué? Porque le proporciona la información adecuada. Volviendo a la analogía de la cabaña, no sabremos si estaremos cómodos en nuestra cabaña con sólo saber cuántos troncos añadimos al fuego. Del mismo modo, no sabremos si el suelo tiene la humedad óptima para el crecimiento de las plantas sólo con saber cuánta agua hay, o el contenido de agua. El potencial hídrico del suelo combinado con el contenido de agua del suelo nos da los puntos exactos de llenado y vaciado para un rendimiento óptimo. Cuando el potencial hídrico cae fuera de la zona de confort del cultivo o del rango óptimo, sabemos que tenemos que añadir agua. Y sabemos exactamente cuánta agua hay que añadir. Estas dos mediciones combinadas son poderosas herramientas que pueden utilizarse para perfeccionar la gestión del agua y los nutrientes, sin perder tiempo ni dinero en problemas causados por el riego excesivo.

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Vea nuestros seminarios web sobre gestión del riego, o el reciente seminario web sobre gestión del césped del Dr. Colin Campbell y el Dr. Bryan Hopkin, o hable con un experto en riego. Nuestros edafólogos tienen décadas de experiencia ayudando a investigadores y regantes a medir la humedad del suelo para optimizar el riego.

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