Caracterización agroclimática del agua en el suelo en Buenos Aires y Patagonia
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Caracterización agroclimática del agua en el suelo en Buenos Aires y Patagonia Antelo Matías Rodrigo y Fernández Long María Elena Cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas. Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires (FAUBA) E-mail: anteloma@agro.uba.ar RESUMEN: Se caracterizó el régimen agroclimático del agua en el suelo para 10 localidades de la Argentina, ubicadas, 7 en Buenos Aires y 3 en la Patagonia en las provincias de Río Negro y Chubut, para el período 1950-2011, en escala diaria. Se utilizaron datos de evapotranspiración potencial diaria calculada por la metodología de Penman-Monteith y precipitación diaria. El análisis se basó en el almacenaje de agua en el suelo, déficit y excesos obtenidos del modelo de balance hidrológico operativo de la cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas de la Facultad de Agronomía- Universidad de Buenos Aires (FAUBA) Se presentan los gráficos correspondientes al promedio de los valores diarios de las variables en estudio, que permiten analizar las oscilaciones a lo largo del año. Se puede apreciar claramente en todos los caso un máximo de agua total en el perfil en los meses de julio y agosto tanto en Buenos Aires como en las localidades de la Patagonia; por otro lado se observan los mínimos en los meses de diciembre, enero y febrero, lo cual responde al aumento de la demanda atmosférica provocando una mayor evapotranspiración y la consecuente disminución de agua en el perfil. Los déficit, presentan una relación con respecto a los gráficos de agua total en el perfil; registrándose los mínimos en julio y agosto, el cual corresponde a la máxima reserva de agua en el año, y los máximos durante los meses de diciembre, enero y febrero. No obstante los excesos de agua en el suelo no presentan un comportamiento homogéneo, pudiéndose diferenciar claramente las estaciones meteorológicas de Buenos Aires de las de Patagonia, que presentan excesos sólo en los meses de invierno, los cuales son de magnitudes totalmente diferentes de acuerdo a la ubicación geográfica de las mismas.
INTRODUCCIÓN Los procesos de crecimiento y de desarrollo de las plantas tienen como uno de los principales factores limitantes a la disponibilidad de humedad en el suelo, especialmente en la agricultura de secano. Por lo tanto conocer el comportamiento habitual de la dinámica del agua en el suelo, en un lugar y a lo largo del año, ha sido uno de los principales desafíos que ha tenido siempre la agrometeorología. Se considera el suelo como un recipiente que puede ser llenado por la precipitación y vaciado por evapotranspiración. La vegetación no entra en el modelo de manera explicita, y no hay distinción entre evaporación y transpiración. Cuando el recipiente que representa el suelo esta lleno, el exceso de precipitaciones es eliminado y pasa a ser escorrentía superficial o drenaje profundo. Este modelo considera una sola capa de suelo y suponen una distribución homogénea vertical y horizontal del suelo y de las raíces (Spescha y Hurtado, 2011). Mather (1961), Mc Cullogh (1965) y Slayter (1968) trabajaron con distintas escalas temporales, diarias, semanal y pentádica, considerando también una sola capa de suelo. Holmes y Robertson (1959), suponen un suelo que se halla dividido en 5 zonas que pueden coincidir con los horizontes o no. La información requerida por muchos de los modelos de balance hídrico es variable de acuerdo a su complejidad; en regiones con escaso nivel de información, es muy posible que gran parte de los datos requeridos no estén disponibles. En este caso un modelo adecuado será aquel que utilice información de fácil acceso y con posibilidades de ser aplicada en diversas condiciones ambientales. Algunos pioneros de esta especialidad en la Argentina comenzaron trabajando con el balance climático de Thornthwaite. Burgos (1952, 1970, 1978), realizó estudios para la región pampeana y el nordeste de nuestro país, utilizando esta metodología. Pascale y Damario (1977), desarrollaron el balance hidrológico seriado (BHS) sobre la base de este modelo. Forte Lay (1987, 1988) efectuó la estimación de humedad edáfica a partir de datos diarios de precipitación y evaporación, probando diversos modelos con mediciones a campo, creando un software denominado AgroAgua (Forte Lay et al., 1995, 1996), destinado a estimar variables agrohidrológicas, con el seguimiento diario de la humedad del suelo. Hurtado y otros (2002, 2009) y Fernández Long y otros (2005) idearon un software en entorno delphi que brinda al usuario un rápido manejo de los resultados para diferentes localidades. Fernández Long (Inédito) realizó un programa de lenguaje Fortran para la automatización del balance hidrológico seriado y calculo de probabilidades de las variables estimadas (los resultados del mismo se publican en la página del INTA (http://climayagua.inta.gob.ar/balance_de_agua_en_el_suelo) y el CIAg (http://www.agro.uba.ar/centros/ciag/info/AU).
Este trabajo propone a partir de este programa describir el comportamiento de las reservas de agua a lo largo
del año así como también lo excesos y deficiencias de agua en el suelo comparando su dinámica entre
distintas localidades de Buenos Aires y algunas localidades de la Patagonia.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron datos de diez estaciones meteorológicas, siete ubicadas en Buenos Aires (Junín, Buenos Aires,
Nueve de Julio, Dolores, Coronel Suárez, Pigüé y Mar del Plata) y tres en la Patagonia; dos en Chubut
(Trelew y Comodoro Rivadavia) y una en Río negro (Bariloche).
Los valores de capacidad de campo (figura 1a) y punto de marchitez (figura 1b) se obtuvieron a través del
consenso entre valores determinados experimentalmente a campo en el CIBIOM (Centro de Investigaciones
Biometeorológicas), valores estimados por Falasca y otros (1998) mediante el modelo de Ritchie y Crum
(1989) y estimaciones del INTA (Damiano y Taboada, 2000).
Figura 1(a).- Valores de CC Figura 1(b).- Valores de PM
Se dispuso del programa en lenguaje FORTRAN desarrollado por Fernández Long y otros (Inédito) para el
cálculo del balance hidrológico; obteniendo diferentes variables de salida como: almacenaje de agua en el
suelo, situación hídrica, evapotranspiración real (ER), déficit y excesos. Estas salidas se brindan de forma
diaria, de manera de poder realizar el seguimiento de los excesos, déficit y almacenaje de agua total en el
suelo.
A partir de esta información se calcularon las marchas anuales de almacenajes medios diarios, excesos y
deficiencias que fueron graficados para analizar su comportamiento.RESULTADOS OBTENIDOS
Se obtuvieron los gráficos correspondientes a los promedios de los valores diarios de almacenaje (Figura 2)
de las diez localidades estudiadas. Por razones de espacio se muestran solamente seis, Junín, Buenos Aires,
Mar del Plata y Dolores (Provincia de Buenos Aires); Bariloche (Provincia de Río Negro) y Trelew
(Provincia de Chubut). Se graficó para cada localidad la CC (línea verde) y el PMP (línea naranja), de
manera de poder visualizar el agua útil, definida como la cantidad de agua contenida en el suelo entre CC y
PMP que está disponible para las plantas.
300 300
250 250
200 200
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mm
150 150
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1- 3- 8- 10- 13- 15- 18- 20- 22- 25- 27- 30- 1- 3- 8- 10- 13- 15- 18- 20- 22- 25- 27- 30-
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Junín (a) Buenos Aires (b)
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1- 5- 12- 16- 21- 25- 30- 3- 8- 12- 17- 1- 4- 10- 13- 17- 20- 24- 27- 30- 3- 7-dic
ene feb mar abr may jun jul sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep nov
Mar del Plata (c) Dolores (d)
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100 100
50 50
0 0
1- 5- 12- 16- 21- 25- 30- 3- 8- 12- 17- 1- 4- 10- 13- 17- 20- 24- 27- 30- 3- 7-dic
ene feb mar abr may jun jul sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep nov
Comodoro Rivadavia (e) Trelew Aero (f)
Figura 2.- (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de almacenaje de agua en el suelo.
Se aprecia claramente las diferencias que existen entre localidades ubicadas en Buenos Aires, comparado con
las de la Patagonia. Podemos observar que en Buenos Aires los promedios de los valores diarios delalmacenaje de agua en suelo se encuentran en los cuatro casos entre la CC y PMP, donde la mayor cantidad de agua disponible se da desde julio a agosto. Este fenómeno estaría asociado a la disminución de la demanda atmosférica y por lo tanto una mayor disponibilidad para las plantas. Caso contrario ocurre en los meses de diciembre y enero que arrojan los mínimos valores debidos al aumento de la temperatura y por lo tanto una mayor evapotranspiración. Si bien esta tendencia de mínimos y máximos se mantiene en las localidades de la Patagonia en el caso de Comodoro Rivadavia (Figura 2e) podemos observar que desde finales de octubre a mediados de mayo el agua no se encuentra disponible para las plantas, ya que se encuentra por debajo del PMP y solo existe un periodo corto de agua disponible que se da desde mediados de mayo hasta octubre aproximadamente. En Trelew (Figura 2f) el periodo de agua disponible es menor todavía, teniendo solamente desde finales de junio hasta aproximadamente mediados de septiembre. Caso contrario que pasaba en localidades de Buenos Aires donde el agua está disponible todo el año.
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1- 3- 8- 10- 13- 15- 18- 20- 22- 25- 27- 30- 1- 5- 12- 16- 21- 25- 30- 3- 8- 12- 17-
ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul sep oct nov dic
Nueve de Julio (a) Pigüé Aero (b)
6 6
5 5
4 4
mm
mm
3 3
2 2
1 1
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1- 2- 6- 7- 9- 10- 12- 13- 14- 16- 17- 19- 1- 4- 10- 13- 17- 20- 24- 27- 30- 3- 7-dic
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Coronel Suarez aero (c) Trelew aero (d)
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3
mm
3
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1- 1- 4- 4- 5- 5-jun 6-jul 6- 6- 7- 7- 8-dic 1- 30- 28- 29- 27- 26- 24- 23- 21- 19- 18- 16- 15-
ene feb mar abr may ago sep oct nov ene ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic
Comodoro Rivadavia (e) Bariloche Aero (f)
Figura 3. (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de las deficiencias de agua.
En la Figura 3 se presentan los promedios diarios de las deficiencias de agua de tres localidades de Buenos
Aires (Nueve de Julio, Pigüé Aero y Coronel Suarez Aero) y tres localidades de la Patagonia (Bariloche
Aero y Comodoro Rivadavia). Con los resultados obtenidos en los gráficos de deficiencias se puede observar
una relación con respecto a los gráficos de almacenaje agua en el perfil. En el caso de las localidades de
Buenos Aires las mínimas deficiencias de agua se presentan en general de mayo a agosto, concordante con
los meses de mayor disponibilidad de reserva de agua en el suelo. Por lo contrario los meses siguientes
comienzan con el aumento de deficiencias tomando valores extremos de casi 3 mm, el cual corresponde a
una disminución en la reserva de agua. Estas deficiencias se deben a que la precipitación en estos meses es
menor a la evapotranspiración potencial, y el agua almacenada en el suelo no llega a compensar la demandaatmosférica, generando un déficit de agua. Se observa que tanto las localidades de Buenos Aires como las de
la Patagonia muestran la misma tendencia, pero presentando una mayor intensidad en las localidades
patagonicas; tomando valores extremos aproximadamente de hasta 5 mm de deficiencia.
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1- 2- 6- 7- 9- 10- 12- 13- 14- 16- 17- 19- 1- 4- 10- 13- 17- 20- 24- 27- 30- 3- 7-dic
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Coronel Suarez Aero (a) Pigüé Aero (b)
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mm
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Junín (c) Mar del Plata (d)
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Comodoro Rivadavia (e) Trelew Aero (f)
Figura 4. (a,b,c,d,e,f) Promedios de los valores diarios de excesos de agua.
En la Figura 4 se presentan los promedios diarios de excesos de agua para cuatro localidades de Buenos
Aires (Junín, Pigüé Aero, Mar del Plata y Coronel Suarez Aero) y dos localidades de la Patagonia (Trelew
Aero y Comodoro Rivadavia). En los gráficos correspondientes a los excesos de agua en el suelo, lo que se
puede recalcar es que no presentan un comportamiento homogéneo como ocurría con las deficiencias o los
almacenajes. Se observa que en las localidades de Buenos Aires (Pigüé Aero, Coronel Suarez, Junín y Mardel Plata) presentan durante gran parte del año excesos; pudiéndose diferenciar claramente de las estaciones
de la Patagonia que presentan excesos sólo en los meses de invierno, los cuales son de magnitudes
totalmente diferentes de acuerdo con la magnitud de las lluvias.
En Coronel Suarez, Pigüé y Junín los excesos son más comunes en el otoño mientras que en Comodoro
Rivadavia Trelew y Mar del Plata se presentan principalmente durante el invierno. Este fenómeno
respondería a las intensidades de las lluvias en localidades continentales y marítimas; siendo en el primer
caso más intensas en otoño y en el segundo caso en invierno concordante con lo observado por Fernández
Long y otros (2012).
CONCLUSIONES
• La reserva de agua almacenada en el suelo presenta una mayor disponibilidad en los meses de julio y
agosto y luego disminuye hasta enero sin llegar a PMP. En las localidades de la Patagonia gran parte
del año la reserva de agua del suelo se encuentra por debajo del PMP, indicando que el agua se
encuentra retenida con gran fuerza por las partículas del suelo, y por lo tanto no está disponible para
el cultivo.
• Con respecto a las deficiencias de agua en el suelo, su comportamiento es igual tanto en las
localidades de Buenos Aires como las de la Patagonia, presentando en ambos casos las mayores
deficiencias en diciembre y enero; pudiéndose encontrar en la Patagonia déficit hídricos de mayor
intensidad.
• Los excesos de agua en el suelo presentan un comportamiento más heterogéneo que las variables
antes analizadas. En general, en las estaciones meteorológicas más continentales los excesos más
importantes se dan durante el otoño, mientras que en las estaciones costeras se dan principalmente
durante el invierno.
REFERENCIAS
Burgos, J.J. 1952. El termoperiodismo como factor bioclimático en el desarrollo de los vegetales. Meteoros. Año II, N°
3/4
Burgos J. y W. Corsi. 1970. Comprobación de métodos de simulación de balances de agua computados con datos
meteorológicos. Bol. Tec. 57. La Estanzuela. Uruguay.
Burgos J. y Forte Lay. 1978. Capacidad de almacenaje de los suelos de la región pampeana. Taller argentino
Estadounidense sobre sequías (CONICET NSF). Editor J.J. Burgos. Buenos Aires, Argentina. Pág. 152-170.
Damiano, F. y Taboada, M.A. 2000. Predicción del agua disponible usando funciones de pedotransferencia en suelos
agrícolas de la región pampeana. Ciencia del suelo 18: 77-88Falasca, S., Ulberich, A. y Morddenti, S. 1998. Constantes hidrológicas de la provincia de Buenos Aires por dominio edáfico. Actas XVII Congreso Nacional del Agua. 2: 49-56 Fernández Long, M.E. ; R. Hurtado y J.G. Barberis. 2005. Programa de cálculo de variables agrometeorológicas para docencia e investigación. II Congreso Iberoamericano de EducaRed. Educación y Nuevas Tecnologías. 30 de Junio, 1 y 2 de Julio. Buenos Aires. Argentina. Fernández Long, M.E.; R. Hurtado y L. Serio. 2012. Análisis de la intensidad de las precipitaciones en las distintas estaciones del año. Trabajo enviado a la XIV Reunión Argentina de Agrometeorología, 17 al 19 de Octubre de 2012 Malargue, Mendoza. Forte Lay, J.A y A. Troha. 1987. Distribucion de probabilidad de valores de humedad edáfica. GEOACTA (AAGG). Argentina. 14(1): 141-152. Forte Lay, J.A y A. Troha. 1988. Utilización de la función Beta para la estimación de probabilidades de humedad edáfica. Anales del V Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro (Brasil). 1 :6-10. Forte Lay, J.A. y J.L. Aiello, 1995. Software Agroagua Versión 4.0. Revista AGROSOFT´95. Juiz de fora (Brasil). Forte Lay, J.A. y J.L. Aiello, 1996. Método para el diagnóstico de la reserva hídrica del suelo y sus anomalías en las provincias pampeanas. Training course on practical applications of seasonal to interannual climate predictions to water resources and agriculture for mesoamerica and the Caribbean. International Researcho Institute (IRI) for seasonal to interannual Climate Preciction. Instituto de Meteorología de Costa Rica. San José. Costa Rica. 15 Pág.Holmes R. and G. Robertson. 1959. A Modulate Soil Moisture Budget. Monthly weather Rev.87 : 101-106. Hurtado, R.H ; M.E. Fernandez Long ; J.G. Barberis. 2002. Planillas de cálculo de balance hidrológico climático y evapotranspiración potencial. Actas dl XIII congreso Brasilero de Agrometeorología. Santa Maria. R.S. Brasil. Hurtado, R.H ; M.E. Fernandez Long ; J.G. Barberis y J. Bombelli. 2009. Programa de aplicación de agrometeorología para docencia e investigación. TE&ET. Revista Iberoamericana de Tecnología en educación y educación en Tecnología, La Plata Buenos Aires. 14 : 18. Mc Cullogh. 1965. Tables for rapid computation of penman estimate of evaporation East Africa. Agric. For. Journal 30 : 286-295. Pascale, A.J y E.A. Damario, 1977. El balance hidrológico seriado y su utilización en estudios agroclimáticos. Revista de la facultad de agronomía 53(1-2) : 15-34 La Plata. Argentina. Ritchie, J.T and CRUM, J. 1989. Converting soil survey characterization data into IBSNAT crop model input. Land- qualities-in-space-and-time. 1989 ; 155-167 Slatyer ; R. 1968. The use of soil water reationshisps in Agrometeorology. Unesco Symposion on Methods in Agroclimatology. Reading, UK. Paper 8. 18p. Spescha, L. Y Hurtado, R. 2011. Ciclo del agua : El balance de agua del suelo. En : Agrometeorologia. Murphy y Hurtado (Eds). Editorial Facultad de Agronomía. pp 105-129. ISBN 978-950-29-1324-7. (Capítulo de Libro).
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