Evapotranspiración: Proceso Y Métodos De Medición

¿Qué Es La Evapotranspiración?

El concepto de evapotranspiración hace referencia a la cantidad total de agua que se evapora y transpira de la superficie terrestre. La evaporación del agua de la superficie del suelo, la franja capilar por encima de la capa freática y las masas de agua superficiales son componentes de la ella. También forma parte de este concepto la evapotranspiración en las plantas en procesos como la transpiración, en el que el agua pasa del suelo a través de las plantas al aire.

La lluvia es el agua que cae del cielo, mientras que el proceso de evapotranspiración es el agua que sube de la tierra. Las nubes formadas por la condensación del vapor de agua procedente de la evaporación y la transpiración liberan finalmente su carga de precipitaciones en forma de lluvia o nieve. La evapotranspiración sólo es superada por la precipitación en cuanto a importancia para la gestión de los recursos hídricos y para determinar la cantidad de agua que debe aplicarse a las explotaciones mediante el riego.

Proceso De Evapotranspiración De Las Plantas

Dos componentes del proceso de evapotranspiración, la evaporación y la transpiración, merecen un análisis más detallado. La evaporación es la transición del agua de estado líquido a estado gaseoso. La energía solar provoca este efecto, tanto en las masas de agua como en el suelo húmedo. Cuando las moléculas de agua absorben suficiente calor, adquieren la energía necesaria para abandonar la superficie del líquido y pasar al aire en forma de vapor. Este mecanismo desempeña un papel crucial en el transporte de la humedad de la tierra a la atmósfera.

La transpiración, es decir, la liberación de vapor de agua a la atmósfera, es posible gracias a los poros microscópicos (estomas) de los tallos, hojas y otras partes aéreas de las plantas. Durante esta parte del proceso de evapotranspiración, la planta transporta el agua desde el suelo a través de su sistema radicular hasta sus partes aéreas, donde se evapora. Así, podemos distinguir tres etapas distintas de la transpiración:

• las raíces extraen la humedad del suelo;
• el agua asciende por la planta, realizando sus funciones vitales por el camino;
• los estomas “exhalan” la humedad a la atmósfera.

¿Por Qué Es Tan Importante La Evapotranspiración En La Agricultura?

Los agricultores que tienen en cuenta la evapotranspiración en las plantas pueden optimizar el consumo de agua y aumentar el rendimiento de los cultivos, contribuyendo al mismo tiempo a la seguridad alimentaria mundial. Las estimaciones son cruciales en las siguientes áreas de la gestión moderna del agua y los cultivos agrícolas:

• Optimización del riego. El uso de los datos de evapotranspiración para afinar la programación del riego ayuda a evitar el derroche de agua y a proteger las valiosas reservas de agua. Los agricultores pueden reducir el consumo de agua y las facturas de energía utilizando un riego de precisión basado en un índice de evapotranspiración.
• Mejora de la salud y la productividad de los cultivos. Controlar la evapotranspiración ayuda a garantizar una humedad adecuada del suelo, necesaria para el crecimiento sano de las raíces y la absorción de nutrientes, así como para mejorar el rendimiento de los cultivos.
• Prepararse para una sequía. Dado que la evapotranspiración aumenta con frecuencia durante las sequías, teniendo datos a mano puede crear programas de gestión contra sequías más eficaces y asignar mejor los recursos hídricos en caso de largos periodos de sequía.
• Control del estrés hídrico. El control de las lecturas de la evapotranspiración, que revelan las necesidades de agua de las plantas, ayuda a mitigar el estrés hídrico y a aumentar la resistencia de los cultivos.
• Aumento del nivel de precisión agrícola. Combinando los datos de evapotranspiración con información adicional, los agricultores pueden adaptar sus actividades de campo a las necesidades exactas de cada cultivo y tipo de suelo.

Factores Que Afectan La Evapotranspiración

Los principales factores que influyen en la evapotranspiración son el clima y el terreno locales, así como la fisiología específica de la planta. Veamos qué factores intervienen en el proceso de evapotranspiración y su influencia con más detalle.

• Tipo de suelo. La composición y la estructura del suelo determinan su capacidad para retener agua y sus propiedades de evapotranspiración. Los suelos con una elevada proporción de arena o grava tienen una menor capacidad para retener el agua y la perderán en mayor cantidad por evaporación que, por ejemplo, los arcillosos o limosos.
• Temperatura del aire. La temperatura del aire es un factor conocido en este. A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la capacidad de transporte de humedad del aire. Además, el aumento de la cantidad de energía térmica aplicada al agua acelera su vaporización, lo que eleva la tasa de evapotranspiración.
• Radiación solar. La radiación solar no es sólo calor. Las variaciones de energía, frecuencia y albedo, entre otras características de la radiación solar, tienen su efecto en la tasa de evapotranspiración, y son específicas del lugar y del momento. Son aspectos importantes a tener en cuenta, pero cuantificarlos sin métodos y herramientas tecnológicamente avanzados puede resultar difícil.
• Humedad. La humedad relativa (HR) es la cantidad de vapor de agua que puede retener el aire. Una humedad relativa elevada (como la que se observa, por ejemplo, después de una lluvia) limita la cantidad de vapor de agua que el aire puede absorber, lo que provoca una disminución de la evapotranspiración. Una humedad reducida la aumenta, porque el aire puede retener potencialmente más humedad.
• Cubierta vegetal. Las plantas se adaptan a su entorno de diferentes maneras. Algunas almacenan mejor el agua para utilizarla durante las sequías, mientras que otras pierden humedad mucho más rápidamente. El valor de evapotranspiración también depende de la edad y las condiciones sanitarias de la planta. Cuanto más profundas son las raíces, más tiempo pueden sobrevivir los cultivos sin lluvia ni riego. Debido a las diferencias fisiológicas entre los distintos tipos de cultivos, las tasas de evapotranspiración varían mucho, lo que exige planteamientos específicos para el riego.
• Velocidad del viento. Dado que el viento suele ser lo que impulsa tanto la evaporación como la transpiración, viento y evapotranspiración de la humedad del suelo están ligados entre sí. Los vientos fuertes eliminan la capa de aire húmedo que se forma sobre las superficies cubiertas de los cultivos, aumentando la tasa de evapotranspiración. El efecto del viento sobre la difusión del vapor desde los poros de las plantas también contribuye a aumentar la tasa de transpiración. Sin embargo, puede producirse una disminución de la evapotranspiración si los vientos extremadamente fuertes y secos impiden la difusión del vapor de agua.

Tipos De Evapotranspiración

La evapotranspiración en los cultivos puede diferenciarse en tres conceptos distintos:

• ET(0) o evapotranspiración del cultivo de referencia;
• ET(c) o evapotranspiración del cultivo bajo condiciones estándar;
• ET(c aj) o evapotranspiración del cultivo bajo condiciones no estándar.

La potencia de evapotranspiración atmosférica, denominada ET(0) es un parámetro relacionado con el clima. ET(c) describe la cantidad de agua que se pierde en campos bien mantenidos, masivos y óptimamente humedecidos que producen al máximo de su capacidad, dados los patrones climáticos típicos. Dado que la gestión ineficiente de los cultivos y las limitaciones medioambientales dificultan la evapotranspiración, es práctica habitual ajustar ET(c) bajo condiciones no estándar, dando lugar a ET(c aj).

Evapotranspiración De Referencia

La tasa de evapotranspiración que se produce en una superficie de referencia rica en agua se conoce como evapotranspiración de referencia. Una hipotética cubierta herbácea que cumpla determinados criterios puede servir como superficie de referencia.

La evapotranspiración de referencia nos permite analizar la demanda evaporativa atmosférica, independientemente de la variedad de cultivo, la etapa de crecimiento y las prácticas de cultivo. Dado que la superficie de referencia utilizada para el cálculo está bien humedecida, las condiciones del suelo no influyen. Por lo tanto, no es necesario determinar un umbral único para cada cultivo en cada etapa de crecimiento.

Las variables climatológicas son los únicos factores que determinan ET(0). La siguiente tabla proporciona los rangos de valores típicos de ET(0)para diferentes zonas agroclimáticas ^{Allen, R. G. et al. (1998). Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements. FAO.}. Estas cifras pretenden dar una idea de lo que es común, pero no deben utilizarse directamente.

Evapotranspiración Bajo Condiciones Estándar

La ET(c) o evapotranspiración bajo condiciones estándar, es la cantidad de agua liberada a la atmósfera por un cultivo normal (libre de enfermedades, bien fertilizado, cultivado en vastos campos con abundante agua y que rinde en su máximo potencial dadas las circunstancias climáticas y de temperatura reinantes). La ET(c) se calcula multiplicando el coeficiente de cultivo único (K(c)) por la evapotranspiración de referencia:

Evapotranspiración Bajo Condiciones No Estándar

Como su nombre indica, la evapotranspiración en condiciones no estándar (ET(c aj)) se refiere aquella en condiciones ambientales y de cultivo que se desvían de la norma. En condiciones no ideales, como infestación de plagas y enfermedades, falta o exceso de agua, aumento de la salinidad del suelo y baja fertilidad del suelo, la evapotranspiración real de los cultivos de campo puede divergir de la ET(c). Para tener en cuenta la variedad de tensiones e impactos ambientales en la evapotranspiración en las plantas, la evapotranspiración del cultivo en condiciones no estándar ET(c aj) se calcula con la ayuda de un coeficiente de estrés hídrico K(s) y/o un coeficiente de cultivo único:

Métodos Para Calcular La Evapotranspiración

La unidad de medición estándar de la tasa de la evapotranspiración es el milímetro (mm) por unidad de tiempo. Denota la velocidad a la que se pierde una determinada profundidad de agua de una superficie cubierta por plantas. Dependiendo de sus objetivos, la unidad de tiempo puede variar desde una hora hasta toda una temporada de cultivo.

Los métodos para medir la evapotranspiración son diversos. Vamos a analizar los pros y contras de cada uno de estos métodos.

Lisímetros

Para obtener una lectura precisa, algunos agricultores utilizan lisímetros. Estos instrumentos para medir la evapotranspiración son contenedores subterráneos de suelo con una herramienta de pesaje o un sistema de drenaje/vacío. Las numerosas dificultades que plantea la modelización y cálculo de la evapotranspiración pueden evitarse, ya que no es necesario interpretar ni escalar las lecturas de los lisímetros.

Sin embargo, debido a su elevado precio y a su engorroso manejo, los lisímetros no están exentos de inconvenientes. Estos medidores son buenos para pequeños campos o invernaderos. Sin embargo, la medición manual de la evapotranspiración de los lisímetros es cara y requiere mucho tiempo cuando se aplica a grandes plantaciones o para monitorizarla a diario ^{Beeson, R. C., Jr. (2011, April). Weighing lysimeter systems for quantifying water use and studies of controlled water stress for crops grown in low bulk density substrates. Agricultural Water Management, 98(6), 967-976. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.01.005.}.

Atmómetros

Normalmente, este instrumento para calcular la evapotranspiración consta de un recipiente con agua y una superficie de evaporación, como una placa, al aire libre. El agua del depósito rellena continuamente el agua que se evapora del plato. Los agrónomos pueden realizar una estimación de la evapotranspiración midiendo cuánta agua del recipiente se pierde en la atmósfera.

Balance Hídrico

El cálculo con este método se realiza habitualmente en zonas amplias en las que el caudal y la precipitación dictan por sí solos la entrada y salida de agua y en las que la cuenca es estrecha, para descartar cualquier otra fuente importante de entrada/salida. El método sólo puede proporcionar una estimación aproximada de la cantidad media de agua perdida por evaporación y transpiración en tierras cubiertas de plantas.

Eddy Covariance

En lugar de medir cada parte del balance hídrico por separado, la técnica de Eddy Covariance se basa en el balance energético. Dado que los sensores se instalan por encima de la cubierta vegetal, el cálculo de la evapotranspiración puede realizarse para muchas especies vegetales sin distorsión por la falta de uniformidad en la superficie del suelo. Sin embargo, se sabe que la salida de energía de la superficie del suelo es diferente de la entrada de energía. Dado que rara vez se alcanza un equilibrio entre ambas, este enfoque puede subestimar la evapotranspiración ^{Denager, T. et al. (2020, May 16). Comparison of evapotranspiration estimates using the water balance and the eddy covariance methods. Vadose Zone Journal, 19(1). https://doi.org/10.1002/vzj2.20032.}.

Teledetección

La monitorización de la evapotranspiración mediante teledetección está ganando popularidad entre los agricultores. El análisis de datos meteorológicos, de vegetación y de infrarrojos térmicos obtenidos vía satélite les ayuda a averiguar cuánto vapor de agua se libera en la superficie del campo a través de la evaporación y la transpiración de las plantas.

El Índice de Vegetación De Diferencia Normalizada (NDVI) es una de esas métricas suplementarias que pueden utilizarse para el cálculo de las tasas de evapotranspiración, ya que existe una estrecha relación entre el NDVI y ella. Se ha demostrado que la tendencia del NDVI está estrechamente relacionada con los patrones de evapotranspiración potencial para cada combinación única de vegetación y suelo. Del mismo modo, se observó que el NDVI acumulado tenía una alta correlación con la evapotranspiración real acumulada durante todo el periodo vegetativo ^{Cihlar, J. et al. (1991, February-March). Relation between the normalized difference vegetation index and ecological variables. Remote Sensing of Environment, 35(2-3), 279-298. https://doi.org/10.1016/0034-4257(91)90018-2.} .

Datos Meteorológicos

Los datos meteorológicos permiten a los agricultores controlar de cerca los niveles de evapotranspiración y hacer previsiones precisas al respecto. En lugar de tener que calcular ellos mismos los valores o invertir en medidores de campo, los agricultores pueden sacar partido a las estaciones meteorológicas de evapotranspiración, las soluciones integrales de los proveedores de servicios meteorológicos y los indicadores.

El elevado coste de las tecnologías existentes dificulta a los pequeños agricultores la detección precisa de la evapotranspiración en las plantas. La solución más rentable para ellos son los atmómetros portátiles, ya que bastan unos pocos dispositivos para cubrir un campo pequeño.

En cambio, para los grandes agricultores con campos extensos que pueden estar situados en distintas partes del mundo, es preferible calcular la evapotranspiración utilizando datos meteorológicos. A continuación, se enumeran algunas ventajas de estimar la evapotranspiración con ayuda de datos meteorológicos:

• no es necesario comprar, instalar ni mantener ningún medidor;
• se puede acceder fácilmente a los datos de campo desde cualquier lugar;
• se puede acceder a los datos meteorológicos sobre evapotranspiración, junto con muchos otros indicadores clave para la agricultura, a través de plataformas tecnológicas intuitivas y fáciles de usar, como EOSDA Crop Monitoring.

Soluciones Para Medir La Evapotranspiración En EOSDA Crop Monitoring

La plataforma EOSDA Crop Monitoring integra datos meteorológicos con imágenes de satélite procesadas. Al eliminar la necesidad de tener equipo muy costoso en el campo y de realizar complicados cálculos, nuestra plataforma facilita el seguimiento de los valores de la evapotranspiración en sus campos.

Los datos sobre evapotranspiración y otros indicadores meteorológicos (como precipitaciones, temperatura del aire y velocidad del viento) son accesibles en dos formatos: datos meteorológicos históricos y la previsión meteorológica. Puede consultar informes diarios de la evapotranspiración y datos meteorológicos históricos que se remontan a 1979. Y la previsión le mostrará el nivel previsto en su campo, hora a hora, para los 14 días siguientes.

Nuestra plataforma proporciona acceso continuo y fluido a todos los datos, permitiendo su visualización, descarga e integración en otros sistemas sin esfuerzo gracias a nuestra API. No dude en ponerse en contacto con nuestro equipo de ventas en sales@eosda.com para obtener más información y detalles.

Aunque es un parámetro difícil de medir, la importancia de la evapotranspiración en la agricultura es enorme. Evaluarla y controlarla puede plantear dificultades a los agricultores, pero es crucial reconocer el enorme impacto que tiene en la planificación del campo, la salud de los cultivos y, en última instancia, el rendimiento. Para ayudar en la toma de decisiones agrícolas, EOSDA Crop Monitoring proporciona acceso fácil y rápido a datos sobre ella en un formato conveniente.

Con la plataforma EOSDA Crop Monitoring, tendrá un software para calcular la evapotranspiración y recibir una gran cantidad de datos agrícolas útiles, como índices de vegetación o niveles de humedad del suelo, así como herramientas de gestión agrícola beneficiosas, como la app móvil para los exploradores y el registro de actividades de campo. Con toda esta información a su alcance, podrá gestionar su explotación de forma más eficiente y eficaz, lo que le permitirá obtener mejores cosechas con un menor coste.