Drenaje agricola salinidad-producción

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAFacultad de Ingeniería Agrícola

Departamento de Recursos HídricosXVIII Curso de Actualización de Ingeniería Agrícola

Ing. Javier Goicochea RiosIng. Javier Goicochea Rios

DRENAJE,SALINIDAD y PRODUCCIÓN

0.5 % Titicaca

MMC: Millones de metros cúbicos.ER * : Eficiencia en el riego

2´046,287 MMC Escurrimiento Superficial100%

1.8 %Pacífico 97.7 % Atlántico

53 % Excedente (19,821 MMC) 9 % Otros Usos38 % Utiliz. Riego

97.2 % Gravedad(35% ER*)

2.8% RLAF(70% ER*)

8,878 MMC“Pérdida”

5,055 MMC*0.24%

118 MMC“Pérdida”

Aprovechamiento en irrigación

Uso Sectorial de los RRHH

SITUACIÓN ACTUAL DE LOS PROBLEMAS DE DRENAJE Y

SALINIDAD DE LOS SUELOS DE LA COSTA PERUANA

• Problemas por CAUSAS NATURALES

• Problemas por CAUSAS ANTRÓPICAS

PROBLEMAS DE DRENAJE Y SALINIDAD POR CAUSAS NATURALES

• La plataforma continental marina que emergió a fines delPleistoceno (con características impermeable), la poca pendiente delterreno y la predominancia de suelos de textura fina, creancondiciones de drenaje natural restringido, niveles freáticossuperficiales, fuerte ascenso capilar y salinización progresiva de lossuelos

• La Predominancia de suelos de origen aluvial, de textura arcillolimosa suelen ser muy difíciles y exigentes en cuanto a la calidad,cantidad y oportunidad de aplicación del agua de riego, aun encondiciones de buen drenaje, exigencia poco entendida por losagricultores y ausencia de programas de capacitación.

• La constitución salina de los suelos, en la mayoría de los casos porsu origen marino,


Valle Superficie Afectada (ha)

Causas naturales de degradación de los suelos por salinidad

Tumbes 4 880 Suelos arcillosos sin estructura (Tipo vertisoles), con infiltración, permeabilidad, y pendiente muy baja y pocaelevación sobre el mar. No incluye áreas langostineras

Chira 4 400 Poca elevación respecto al río Chira y al mar, necesitándose bombeo para evacuar drenes (Pueblo Nuevo de Colán, Miramar y Arenal)

Bajo Piura 5 000 Suelos de baja permeabilidad, muy poca pendiente, necesitándose bombeo en varias partes del sistema de drenaje. El dren troncal Sechura por cota, pendiente y arenamiento eólico, tiene problemas para evacuar al ma

Col. San Lorenzo 5 200 Planicies “Bassin Soils”, arcillo limosos, de pendiente y permeabilidad muy baja, muy fuerte ascenso capilar yalto contenido de sales en todo el perfil.(Curvan, Malingas)

Chancay-Lambayeque 6 300 Suelos próximos al mar, arcillosos, de permeabilidad y pendiente baja, dificultad para evacuar al mar por gravedad (Sectores Chacupe, Monsefú, Chiclayo y Lambayeque)

Chicama 22 347 Suelos Arcillosos, con permeabilidad y pendiente baja, fuerte ascenso capilar y alto contenido salino en toel perfil. Fundamentalmente las partes más bajas del valle.

Virú y Chao 6 285 Por afloramiento de barra marina impermeable y compacta, el drenaje de las partes bajas del valle es restringiprovocando el afloramiento del nivel freático.

Mala 1 150 La poca pendiente y escasa elevación de las tierras próximas al mar, restringe el drenaje, necesitándobombeo para evacuar al mar. Suelos salinos de origen marino.

Cañete 1 000 La parte baja del sector Cerro Azul, por su poca pendiente y elevación tiene drenaje restringido al mnecesitando bombeo. Los suelos son salinos por su origen marino.

Pisco 2 867 En los sectores Huamaní, Este de Pisco, Pachinga, Manrique, San Fernandino, Dadelso y Zona Litoral el drenes restringido por el afloramiento de la plataforma marina, impermeable y fuertemente salina.

Villacurí-Ica 7 100 Villacurí ocupa un antiguo lecho del río Ica, interrumpido en su salida al mar y lagunas que se formaronelevarse el fondo marino, rellenos con arena eólicas, formándose costras de sales en todo el perfil,evaporarse el agua fuertemente salina.

Acarí y Yauca 1 540 La Irrigación de Bella Unión en Acarí y partes altas irrigadas en Yauca, son suelos de origen marino con costde sales en todo el perfil.

Camaná 1 000 Pucchun y otras áreas próximas al litoral, tienen muy poca pendiente y elevación respecto al mar, hacienimposible su drenaje sin bombeo. La napa es muy salina

Valle Majes 1 500 Terrenos en laderas de cerros con un contenido original salino Pampa Majes-Siguas 15 192 Suelos originalmente salinos, las perdidas de riego afectan tierras agrícolas de valles antiguos. Tambo 1 400 Punta Bombón y Mejía son tierras bajas del litoral, fuertemente salinas por su origen marino y nivel freát

superficial, sólo pueden ser drenadas por bombeo Total 87 161

Las pampas eriazas aledañas a los valles costeros no necesariamente sontodas aptas para la agricultura bajo riego. Si bien los actuales proyectos deirrigación incluyen 163,491 ha de estas pampas, como áreas de expansiónagrícola, la mayor parte aun están en proceso de incorporación.


Superficie afectada por sales, en las pampas eriazas aledañas a los valles agrícolas bajo riego de la costa peruana VALLE

Pampas Eriazas

#

Superficie total de pampas eriazas (ha) Superficie eriaza salina (ha) Total General

No incluida En irrigación

Incluida en irrigación

No incluida en irrigación

Incluida en Irrigación

Chicama 9 50 620 31 210 19 410 1 000 5 000 Moche-Virú Chao 19 99 400 52 735 46 665 10 980 7 000 Sta-Lacramarca-Culebras Nepeña-Casma-Huarmey

31

104 770

71 627

33 043

24 000

10 625

Fortaleza-Pativilca-Supe 16 35 000 16 810 19 190 Chancay-Huaral 4 6 420 6 420 3 430 Chillón-Lurín-Chilca 7 13 440 13 440 13 005 Cañete 7 31 300 31 300 30 100 Topara-San Juan 2 24 720 24 720 24 720 Pisco 5 106 800 106 800 60 300 Ica 5 111 400 94 400 17 000 63 800 6 000 Río Grande 7 49 850 49 850 42 150 Acarí-Yauca-Chaparra 24 117 595 117 595 99 475 Ático-Caraveli-Ocoña 6 18 655 18 655 18 655 Pampa Majes-Camaná 17 126 990 79 617 47 373 92 258 15 192 Quilca-Tambo 15 335 700 335 700 297 100 Osmore-Locumba-Sama-Caplina 26 258 000 258 000 189 000 Total 200 1 490 660 1 327 169 163 491 988 163 43 817

Fuente:”Evaluación de la salinidad en el Perú “L. Masson Meiss, ONERN, Sept. 1973, actualizado por A. De La Torre, 2003 (con información de los proyectos de riego).

• Reducción de la explotación de aguas subterráneas (De1,500 MMC/año en 1984 a 800 MMC/año en laactualidad) e incremento significativo de la oferta deagua superficial (En los últimos 20 años, en el 70% delas tierras irrigadas de la costa, la oferta promedio deagua para riego se ha incrementado de 15,000 m3/ha-año a 22,000 m3/ha-año), acentuándose la recargahídrica subterránea, la elevación del nivel freático, elascenso capilar y la salinidad del suelo.

PROBLEMAS DE DRENAJE Y SALINIDAD PORCAUSAS ANTROPOGÉNICAS

Mal mantenimiento de las obras de drenaje, sistemasde drenajes incompletos o mal construidos.

• Baja eficiencia de riego incrementa la recarga de aguaal subsuelo, agravando los problemas de drenaje, elfuerte ascenso capilar acelera la salinización de lossuelos durante la estación que no se riega.


Sistema de Irrigación

Superficie%

Eficiencia conducción-distribución En sistema de riego mayor (%)

Eficiencia de riego a nivelParcelario (%)

Eficiencia promedio total

(%)

Variación Promedio Variación Promedio

Surcos 61,0 72 – 80 80,0 38 – 55 45,0 36,0

Pozas- Melgas 31,0 72 – 80 77,0 30 – 40 35,0 27,0

Aspersión-goteo 8,0 82 - 92 87,0 60 –80 72,0 62,6

Total 100,0 79,6 44,1 35,1

• Siembra excesiva de cultivos de alto consumo de agua(Arroz, Caña de Azúcar y Pastos) y en general uso demódulos de riego muy elevados.


VALLE CULTIVOS DE ALTO CONSUMO DE AGUA

MODULO DE RIEGO PROM. VALLE (m3/ha)

Tumbes Arroz y Plátano (93,6 %) 18,800Chira Arroz y Plátano (72,9 %) 25,000 – 35,000Bajo Piura Arroz (18 – 47%) 18,000 – 25,000Chancay/Lambayeque Arroz y Caña de Azúcar (76,3 %) 12,850Jequetepeque Arroz (74 %) 16,030Moche-Virú-Chao Caña de Azúcar (32%) 18,050Santa-Lacramarca- Nepeña Arroz y Caña de Azúcar (30%) 21,000Camaná Arroz (95%) > 30,000Pampa Majes Alfalfa (92%) 18,000Moquegua Pastos (48,7 %) 24,112

Principales valles con módulos de riego elevados y siembra decultivos de alto consumo de agua

Fuente: Plan de gestión de la Oferta de Agua de los Proyectos Hidráulicos de Costa del INADE, 2002

• Riego con aguas excesivamente salinas (aguas de drenaje yaguas de acuíferos subterráneos salinos utilizado en áreascon gran déficit de riego), suelos con drenaje restringido,agua freática salina, y el desconocimiento de prácticasapropiadas de riego; acelera la salinización de la zonaradicular.

• Tarifas de agua para riego muy bajas (Si es agua porgravedad 0,006 – 0,015 soles/m3 y si es agua por bombeosubterráneo 0,036 – 0,060 soles/m3), además de no motivar eluso eficiente del agua por parte del usuario, impide contarcon suficiente presupuesto para una buena operación ymantenimiento de la infraestructura, especialmente de lossistemas de drenaje.


Valle

Mal drenaje y baja

eficiencia de riego

Practicas de riego

inadecuadas (Lamina y

frecuencia)

Mucho cultivo de alto

consumo de Agua y en General

módulos de riego elevado

En áreas degradadas insuficiente riego y alta salinidad natural

Riego con agua muy salina y/o elevado ascenso capilar

Reducción del uso de

aguas subterráneas

para riego

Deficiente mantenimientode las obras y tarifa de agua

muy bajas

Tumbes x x x x Chira x x x x Medio-B. Piura x x x x x x Alto Piura x x x xSan Lorenzo x x x x Chancay- x x x x x x x Olmos x xJequetepeque-Zaña x x x x Chicama x x x x x x xMoche x x x x x Virú x x x x x Chao x x x x xSanta-Lacramarca x x x x Nepeña x x x x x Casma-Sechín x x x x x Culebras x x x xHuarmey x x x x Fortaleza-Pativilca-Supe x x x x x Huaura-Sta. Rosa x x x xChancay-Huaral x x x x Chill-Rimac-Lurin x x x x Mala x x x x x Cañete x x x x Chincha x x x Pisco x x x x Ica-Villa curí x x x Ingenio/Palpa/Nazca. x x x Acarí x x xYauca x x x Chaparra- Atico x x x Ocoña x x x xCamaná x x x x x Pampa Majes-Siguas x x x x Valle Majes x x x xChili Regulado Y Vi Si

x x x x Chili no Regulado x x x La Joya Antigua y La J

x x x x Tambo x x x x xLocumba x x x x Sama x x x xMoquegua x x x xCaplina/ Yarada x x Area Total ( %) 84,87 97,30 76,18 57,22 48,06 43,32 100,00

Principales causas antropogénicas de la degradación de las tierras por salinidad en la costa peruana

CAUSAS MÁS FRECUENTES DE LA SALINIDAD Y MAL DRENAJE EN LA COSTA PERUANA

Causa Área (%)

Reducción del uso de las aguas subterráneas en riego 43.32 Mal drenaje y baja eficiencia de riego 84.87 Cultivos de alto consumo y módulo de riego elevado 76.18 Riego con agua muy salina y/o elevado ascenso a capilar 48.06 Prácticas de riego inadecuadas (lámina y frecuencia) 97.30 Insuficiente riego en suelos muy salinizados 57.22 Deficiente mantenimiento de las obras y tarifa de agua muy bajas 100.00

Fuente: Abelardo De La Torre.La Degradación de Tierras por Salinidad en la Región Desértica de la Costa Peruana,Intendencia de Recursos Hídricos - Instituto Nacional de Recursos Naturales-INRENA. 2004.

Superficies degradadas por salinidad y drenaje en los valles de la costa (ha)

Valle

Superficie con aptitud para riego

Superficie física bajo riego actual (1)

Area bajo riego sin problemas de drenaje ni salinidad

Salinidad ligera a moderada, drenaje imperfecto

Fuertemente salinos sin problemas de drenaje

Severa y muy severamente salinos y muy mal drenaje

Total afectado por salinidad y mal drenaje

Tumbes 28 099 13 230 8 350 4 880 4 880 Chira 50 744 34 762 28 748 5 514 500 4 050 10 064 Medio y B. Piura 39 400 39 400 15 813 15 734 4 674 18 336 38 744 Alto Piura 26 500 15 288 4 288 2 000 5 000 4 000 11 000 Col. San Lorenzo 43 800 41 550 33 750 5 000 2 800 5 200 13 000 Chancay–Lambay. 111 000 83 000 47 000 14 000 10 360 23 640 48 000 Olmos 35 134 5 134 5 134 N.D. Jequetepeque-Zaña 65 246 46 996 28 768 2 385 3 515 22 328 28 228 Chicama 65 938 46 528 28 181 4 400 3 600 22 347 30 347 Moche 23 965 14 091 11 191 1 032 2 000 747 3 779 Virú 18 880 14 106 11 080 4 333 ND 1 596 5 929 Chao 19 768 6 404 3 904 578 2 500 549 3 60 Santa-Lacramarca 25 241 18 151 13 315 2 820 2 016 4 182 9 018 Nepeña 15 851 14 381 10 601 2 100 1 560 120 3 780 Casma-Sechin 22 905 17 015 13 835 1 150 1 130 900 3 180 Culebras 1 735 1 735 1 355 380 380 Huarmey 4 250 3 026 1 956 290 490 290 1 070 Fortalez-Pativi-Supe 31 630 31 630 30 417 1 248 15 1 656 2 919 Huaura-Sta. Rosa 30 410 30 410 25 430 3 420 508 2 052 5 980 Chancay-Huaral 21 690 21 690 18 290 1 770 610 2 020 4 400 Chillón-Rimac-Lurín 20 000 16 500 13 786 1 000 1 714 2 714 Mala 6 000 5 048 4 608 440 1 150 1 590 Cañete 24 050 24 050 19 990 1 036 1 000 2 024 4 060 Chincha 24 000 23 360 21 700 800 1 460 2 260 Pisco 24 383 14 735 9 735 5 000 2 500 7 500 ca-Villacurí 54 546 34 000 29 085 2 615 7 100 200 9 915 ngenio-Palpa-Nazca 23 876 8 000 7 886 114 66 180 Acarí 3 042 3 042 2 078 964 964 Yauca 3 336 3 336 2 368 219 576 173 968 Chaparra y Atico 1 202 1 140 1 024 56 60 116 Ocoña 782 782 393 370 19 389 Camaná 6 930 6 930 5 630 300 1 000 1 300 Pampa Majes-Si

55 150 21 277 6 085 14 036 1 156 15 192 Valle Majes 7 830 7 187 4 927 1 260 1 500 2 760 Chili Reg. Yura-Vitor-Siguas

31 691 28 846 27 404 528 100 1 314 1 942

Chili no Regulado 6 345 6 345 6 345 N.D. La Joya Antigua y La Joya nueva

8 663 8 663 8 663 N.D.

Tambo 10 652 10 652 5 911 2 341 1 000 1 400 4 741 Locumba 7 548 6 584 3 405 1 179 2 000 3 179 Sama 8 748 5 688 2 792 971 1 925 2 896 Moquegua 16 092 4 826 4 309 517 517 Caplina – Yarada 12 848 10 959 5 006 3 027 2 926 5 953 Total 1 034 165 750 477 534 486 98 382 61 260 138 819 298 461

Superficies degradadas

por salinidad y drenaje en los

valles de la costa (ha)

Las áreas efectivamente desa-rrolladas para el riego, totalizan832,947 ha incluyendo las áreassalinas.

En la práctica, no se estacultivando 80,466 ha irrigables,por encontrarse excesivamentedegradadas por sales.

Esquema conceptual

• Encharcamiento: acumulación excesiva deagua en la superficie del suelo.

• Anegamiento: acumulación de exceso deagua en la zona radicular del suelo.

• Salinización: acumulación de sales solublesen la superficie del suelo, o en algún puntopor debajo de la superficie del suelo, a unosniveles que perjudicarán al crecimiento de laplanta y/o al suelo.

Esquema conceptual Necesidades de Drenaje

• Drenaje superficial: eliminación del exceso deagua de la superficie del terreno desviándola haciadrenes naturales o artificiales y cuando sea necesario,remodelando y nivelando la superficie en la direcciónde dichos drenes.

• Drenaje subterráneo: eliminación del exceso deagua y de sales disueltas del suelo, haciendo fluir elagua freática hacia los drenes para controlar el nivelfreático y la salinidad en la zona radicular.

• Lavado: eliminación de las sales solubles mediantela percolación del agua a través del suelo.

Objetivos específicos de los Sistemas de Drenaje

• Restablecer condiciones adecuadas para el desarrollo delos cultivos.

• Eliminar el exceso de agua del suelo (superficial ointernamente), a fin de mantener las condiciones deaireación y las actividades biológicas indispensables paracumplir los procesos fisiológicos relativos al crecimientoradicular.

• Abatir niveles freáticos que originan problemas agrícolas.

• Crear condiciones que permitan mediante la aplicación delavados, remover las sales en exceso del perfil del suelo yel mantener un balance salino.

Objetivos estratégicos de los Sistemas de Drenaje

(En zonas húmedas y áridas)

Contribuir a conservar y aumentar laproductividad agrícola minimizando losimpactos negativos, tanto de excesos deagua y de sales como los ambientales

Sistemas de

Drenaje

dren principal

dren

col

ecto

r

drenes de parcela o laterales

Sistemas de Drenaje por Zanjas

Zanjas de Drenaje

Zanjas de DrenajeMaterial de excavación Z

Roca firme 0,25 Hard-pan duro. Roca con fisuras 0,5 Grava cementada. Arcilla y Hard-pan ordinario 0,75 Arcilla con grava. Suelos francos 1 Limo arcilloso 1 Suelos francos con grava 1,5 Suelos franco-arenosos 2 Suelos muy arenosos 3

Fuente : Ven Te Chow. 1959. “Open Channel Hydraulics”

Valores del coeficiente de rugosidad n

Fuente : Grassi, Carlos J. 1991. “Drenaje de Tierras Agrícolas”

Condición del Dren Valor de n Muy limpio 0,022 – 0,030

Limpio 0,029 - 0,050

Con poca vegetación 0,040 - 0,067

Con moderada vegetación 0,050 - 0,100

Con exceso de vegetación 0,067 - 0,200

Sistemas de Drenaje por Tuberías

Instalación de tuberías

Coeficiente de rugosidad de Manning según tipo de tubería

Tubería Coeficiente n Arcilla 0,013

Concreto 0,013

PVC liso 0,015

PVC corrugado 0,016

Fuente: Salgado, 2000.

Espaciamiento de drenesFormula de Hooghoudt

RhKhdKL

2122 48

Cultivo

Zona de ramificación

Densa

Zona de ramificación

Moderada

Profundidad extrema

Trigo 30 30-90 120-150 Centeno 50 50-75 150-225 Avena 50 50-75 120-150 Cebada 70 70-100 140-150 Maíz 70 70-140 150-180 Sorgo 65 Lino 40 40-60 75 Algodón 70 120 Girasol 30 30-90 275 Remolacha azucarera 30 30-120 150-180 Caña de azúcar 70 Alfalfa 90 90-180 180-275 Trébol 90 120-245 Zanahoria 90 150 Cebolla 60 60-90 90-230 Col 60 60-90 90-230 Coliflor 30-50 50-90 90-140 Lechuga 20-30 30-120 230 Tomate 60 60-90 120 Pimiento 30-45 45-90 120 Melón 20-30 30-90 90-120 Judías 30 30-75 90 Guisantes 30 30-75 90 Rábanos 15 60 Espinacas 25 35-60 105 Patatas 25-30 30-100 100 Fresas 30 90 Melocotón 90 Manzano 100 Agrios 75 Vid 75 Olivo 100

Profundidadde las raíces

de loscultivos (cm)

PROBLEMAS DE DRENAJE-Valle Chao

PROBLEMAS DE DRENAJEValle Cañete

PROBLEMAS DE DRENAJE Y SALINIDADValle Casma

PROBLEMAS DE DRENAJE Y SALINIDADValle Mala

PROBLEMAS DE DRENAJE-Valle MalaSub irrigación – Zona El Platanal

SALINIDADY

PRODUCCIÓN

Efectos de la Salinidadsobre las Plantas

Clase de Salinidad

CEe (mmhos/cm) Efectos sobre los cultivos

Normal 0 – 2 Despreciables Ligeramente salinos 2 – 4 Rendimientos restringidos en cultivos

sensibles Medianamente salinos 4 – 8 Rendimientos restringidos en la mayor parte

de los cultivos Fuertemente Salinos 8 – 16 Rendimientos satisfactorios solo en cultivos

tolerantes Extremadamente Salinos > 16 Muy pocos cultivos dan rendimientos

satisfactorios.

Tolerancia a la SalinidadCapacidad que tiene el cultivo para soportar lasalinidad del suelo sin experimentar efectosperjudiciales en su desarrollo y/o producción.

La capacidad del cultivo para sobrevivir en suelosalino.

La producción del cultivo en suelo salino. El rendimiento relativo del cultivo pero en condiciones

de no salinidad.

Criterios de evaluación:

Ecuación de Mass y Hoffman

El umbral de salinidad de cada cultivo es el valor “a”, valorque indica que si la salinidad del suelo (CEe) se mantiene eneste nivel, el cultivo no es afectado por las sales.

Tolerancia a la salinidad

de los cultivos en

función de la producción

Tolerancia a la salinidad de los cultivos en función de la producción

Delimitación de la tolerancia relativa a la salinidad de los cultivos

RESISTENCIA A LA SALINIDAD

El umbral de salinidad de cada cultivo es elvalor “a”, valor que indica que si la salinidad delsuelo (CEe) se mantiene en este nivel, el cultivono es afectado por las sales.

Resistencia de los cultivos a la salinidad escuando el valor de la CEe da lugar a la pérdidadel 10 % de la producción, es decir laproducción al 90%, denominado como CE/90.

SENSIBILIDAD DE LOS CULTIVOS

La sensibilidad de una planta a la salinidad,es la variación de la producción ocasionadapor la variación de la CEe de 1 mmho/cm.

El valor de la sensibilidad corresponde alparámetro “b”.

Resistencia (CE/90) y

sensibilidad (b) de los cultivos

Drenaje agricola salinidad-producción

Environment

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