Irrigación

Riego de campos agrícolas en Andalucía, España. Canal de riego a la izquierda.

Irrigación (también conocida como regar) es la práctica de aplicar cantidades controladas de agua a la tierra para ayudar al crecimiento de cultivos, plantas ornamentales y césped. El riego ha sido un aspecto clave de la agricultura durante más de 5000 años y ha sido desarrollado por muchas culturas en todo el mundo. El riego ayuda a cultivar, mantener los paisajes y revegetar suelos alterados en áreas secas y durante épocas de precipitaciones por debajo del promedio. Además de estos usos, el riego también se emplea para proteger los cultivos de las heladas, suprimir el crecimiento de malas hierbas en los campos de cereales y evitar la consolidación del suelo. También se utiliza para enfriar el ganado, reducir el polvo, eliminar aguas residuales y apoyar las operaciones mineras. El drenaje, que implica la extracción de agua superficial y subterránea de un lugar determinado, a menudo se estudia junto con el riego.

Existen varios métodos de riego que difieren en la forma en que se suministra agua a las plantas. El riego por superficie, también conocido como riego por gravedad, es la forma más antigua de riego y ha estado en uso durante miles de años. En el riego por aspersión, el agua se canaliza a una o más ubicaciones centrales dentro del campo y se distribuye mediante dispositivos aéreos de agua a alta presión. El microrriego es un sistema que distribuye agua a baja presión a través de una red de tuberías y la aplica como un pequeño vertido a cada planta. El microrriego utiliza menos presión y flujo de agua que el riego por aspersión. El riego por goteo entrega agua directamente a la zona de raíces de las plantas. Subirrigación se ha utilizado en cultivos de campo en áreas con niveles freáticos altos durante muchos años. Se trata de elevar artificialmente el nivel freático para humedecer el suelo debajo de la zona de raíces de las plantas.

El agua de riego puede provenir de aguas subterráneas (extraídas de manantiales o mediante el uso de pozos), de aguas superficiales (extraídas de ríos, lagos o embalses) o de fuentes no convencionales como aguas residuales tratadas, agua desalinizada, agua de drenaje o recolección de niebla.. El riego puede ser complementario a la lluvia, que es común en muchas partes del mundo como agricultura de secano, o puede ser riego completo, donde los cultivos rara vez dependen de la contribución de la lluvia. El riego completo es menos común y solo ocurre en paisajes áridos con muy poca lluvia o cuando los cultivos se cultivan en áreas semiáridas fuera de las estaciones de lluvia.

Los efectos ambientales del riego se relacionan con los cambios en la cantidad y calidad del suelo y el agua como resultado del riego y los efectos subsiguientes en las condiciones naturales y sociales en las cuencas fluviales y aguas abajo de un sistema de riego. Los efectos se derivan de las condiciones hidrológicas alteradas causadas por la instalación y operación del sistema de riego. Entre algunos de estos problemas está el agotamiento de los acuíferos subterráneos por sobreexplotación. El suelo se puede regar en exceso debido a la mala uniformidad de la distribución o el manejo desperdicia agua, productos químicos y puede conducir a la contaminación del agua. El exceso de riego puede provocar un drenaje profundo debido al aumento de los niveles freáticos, lo que puede generar problemas de salinidad en el riego que requieren el control del nivel freático mediante alguna forma de drenaje subterráneo.

Extensión

Proporción de tierras agrícolas irrigadas (2015)

En el año 2000, la tierra fértil total era de 2 788 000 km² (689 millones de acres) y estaba equipada con infraestructura de riego en todo el mundo. Aproximadamente el 68% de esta área se encuentra en Asia, el 17% en las Américas, el 9% en Europa, el 5% en África y el 1% en Oceanía. Las áreas contiguas más grandes de alta densidad de riego se encuentran en el norte y el este de la India y Pakistán a lo largo de los ríos Ganges e Indo; en las cuencas de Hai He, Huang He y Yangtze en China; a lo largo del río Nilo en Egipto y Sudán; y en la cuenca del río Mississippi-Missouri, las Grandes Llanuras del Sur y en partes de California en los Estados Unidos. Las áreas de riego más pequeñas se distribuyen en casi todas las partes pobladas del mundo.

Para 2012, el área de tierra irrigada había aumentado a un total estimado de 3 242 917 km² (801 millones de acres), que es casi el tamaño de la India. El riego del 20% de las tierras de cultivo representa la producción del 40% de la producción de alimentos.

Resumen mundial

La escala del riego aumentó drásticamente durante el siglo XX. En 1800 se regaban globalmente 8 millones de hectáreas, en 1950 94 millones de hectáreas y en 1990 235 millones de hectáreas. Para 1990, el 30% de la producción mundial de alimentos provenía de tierras de regadío. Las técnicas de riego en todo el mundo incluyen canales que redirigen el agua superficial, bombeo de agua subterránea y desvío de agua de las presas. Los gobiernos nacionales lideran la mayoría de los esquemas de riego dentro de sus fronteras, pero los inversionistas privados y otras naciones, especialmente Estados Unidos, China y países europeos como el Reino Unido, también financian y organizan algunos esquemas dentro de otras naciones.

El riego permite la producción de más cultivos, especialmente cultivos de productos básicos en áreas que de otro modo no podrían soportarlos. Los países invirtieron con frecuencia en riego para aumentar la producción de trigo, arroz o algodón, a menudo con el objetivo general de aumentar la autosuficiencia.

Fuentes de agua

El riego está en marcha por extracción de bombas directamente desde el Gumti, vista en el fondo, en Comilla, Bangladesh.

Aguas subterráneas y superficiales

Uvas en Petrolina, Brasil sólo hizo posible en esta zona semi árida por riego por goteo

El agua de riego puede provenir de aguas subterráneas (extraídas de manantiales o mediante el uso de pozos), de aguas superficiales (extraídas de ríos, lagos o embalses) o de fuentes no convencionales como aguas residuales tratadas, agua desalinizada, agua de drenaje o recolección de niebla..

Si bien la recolección de agua de inundación pertenece a los métodos de riego aceptados, la recolección de agua de lluvia generalmente no se considera como una forma de riego. La recolección de agua de lluvia es la recolección de agua de escorrentía de los techos o terrenos baldíos y la concentración de esta.

Aguas residuales tratadas o sin tratar

Otras fuentes

El agua de riego también puede provenir de fuentes no convencionales, como aguas residuales tratadas, agua desalinizada, agua de drenaje o recolección de niebla.

En países donde el aire húmedo pasa por la noche, el agua se puede obtener por condensación sobre superficies frías. Esto se practica en los viñedos de Lanzarote utilizando piedras para condensar el agua. Los colectores de niebla también están hechos de lona o láminas de aluminio. El uso del condensado de las unidades de aire acondicionado como fuente de agua también se está volviendo más popular en las grandes áreas urbanas.

En noviembre de 2019, una empresa emergente con sede en Glasgow ayudó a un agricultor de Escocia a establecer cultivos comestibles en marismas saladas irrigadas con agua de mar. Se ha puesto en cultivo un acre de tierra que antes era marginal para cultivar samphire, sea blite y sea aster; estas plantas producen una mayor ganancia que las papas. La tierra se riega por inundación dos veces al día para simular inundaciones por mareas; el agua se bombea desde el mar usando energía eólica. Los beneficios adicionales son la remediación del suelo y el secuestro de carbono.

Competencia por los recursos hídricos

Hasta la década de 1960, había menos de la mitad del número actual de personas en el planeta. La gente no era tan rica como hoy, consumía menos calorías y comía menos carne, por lo que se necesitaba menos agua para producir sus alimentos. Requerían un tercio del volumen de agua que tomamos actualmente de los ríos. Hoy, la competencia por los recursos hídricos es mucho más intensa. Esto se debe a que ahora hay más de siete mil millones de personas en el planeta, lo que aumenta la probabilidad de un consumo excesivo de alimentos producidos por la agricultura animal sedienta de agua y las prácticas agrícolas intensivas, y existe una competencia cada vez mayor por el agua de la industria, la urbanización y los cultivos de biocombustibles. Los agricultores tendrán que esforzarse por aumentar la productividad para satisfacer la creciente demanda de alimentos, mientras que la industria y las ciudades encuentran formas de utilizar el agua de manera más eficiente.

La agricultura exitosa depende de que los agricultores tengan suficiente acceso al agua. Sin embargo, la escasez de agua ya es una limitación crítica para la agricultura en muchas partes del mundo.

Métodos de riego

Existen varios métodos de riego. Varían en cómo se suministra el agua a las plantas. El objetivo es aplicar el agua a las plantas de la manera más uniforme posible, para que cada planta tenga la cantidad de agua que necesita, ni mucha ni poca. El riego también se puede entender si es complementario a la lluvia como sucede en muchas partes del mundo, o si es un riego 'completo' por lo que los cultivos rara vez dependen de la contribución de las lluvias. El riego completo es menos común y solo ocurre en paisajes áridos que experimentan muy poca lluvia o cuando los cultivos se cultivan en áreas semiáridas fuera de las estaciones lluviosas.

Riego superficial

riego por inundaciones de trigo

El riego por superficie, también conocido como riego por gravedad, es la forma más antigua de riego y ha estado en uso durante miles de años. En los sistemas de riego de superficie (surco, inundación o cuenca de nivel), el agua se mueve a través de la superficie de las tierras agrícolas, con el fin de humedecerlo e infiltrarse en el suelo. El agua se mueve siguiendo la gravedad o la pendiente del terreno. El riego superficial se puede subdividir en riego por surcos, franjas fronterizas o cuencas. A menudo se denomina riego por inundación cuando el riego provoca inundaciones o casi inundaciones de la tierra cultivada. Históricamente, el riego de superficie es el método más común para regar tierras agrícolas en la mayor parte del mundo. La eficiencia de la aplicación de agua del riego superficial suele ser inferior a la de otras formas de riego, debido en parte a la falta de control de las profundidades aplicadas. El riego superficial implica un costo de capital y un requerimiento de energía significativamente más bajos que los sistemas de riego presurizados. Por lo tanto, a menudo es la opción de riego para los países en desarrollo, para cultivos de bajo valor y para grandes campos. Cuando los niveles de agua de la fuente de riego lo permiten, los niveles están controlados por diques, generalmente tapados por tierra. Esto se ve a menudo en campos de arroz en terrazas (arrozales), donde el método se usa para inundar o controlar el nivel de agua en cada campo distinto. En algunos casos, el agua es bombeada o levantada por fuerza humana o animal hasta el nivel de la tierra.

Riego de inundación residencial en Phoenix, Arizona, EE.UU.

El riego superficial incluso se usa para regar jardines urbanos en ciertas áreas, por ejemplo, en Phoenix, Arizona y sus alrededores. El área regada está rodeada por una berma y el agua se entrega de acuerdo con un programa establecido por un distrito de riego local.

Una forma especial de riego que usa agua superficial es el riego por inundación, también llamado recolección de agua de inundación. En caso de inundación (crecida), el agua se desvía hacia lechos de río normalmente secos (wadis) utilizando una red de presas, compuertas y canales y se distribuye en grandes áreas. La humedad almacenada en el suelo se utilizará posteriormente para cultivar. Las áreas de riego por avalancha están ubicadas en particular en regiones montañosas semiáridas o áridas.

Microirrigación

riego por goteo – un goteo en acción

Microriego, a veces llamado riego localizado, riego de bajo volumen o riego por goteo es un sistema donde el agua se distribuye a baja presión a través de una red de tuberías, en un patrón predeterminado, y se aplica como una pequeña descarga a cada planta o adyacente a ella. El riego por goteo tradicional utiliza emisores individuales, el riego por goteo subterráneo (SDI), los microaspersores o microaspersores y el riego con miniburbujas pertenecen a esta categoría de métodos de riego.

Riego por goteo

Diseño de riego por goteo y sus partes

El riego por goteo (o micro), también conocido como riego por goteo, funciona como su nombre indica. En este sistema, el agua se entrega en o cerca de la zona de raíces de las plantas, una gota a la vez. Este método puede ser el método de riego más eficiente en agua, si se maneja adecuadamente; la evaporación y la escorrentía se minimizan. La eficiencia del agua de campo del riego por goteo está típicamente en el rango de 80 a 90 por ciento cuando se maneja correctamente.

En la agricultura moderna, el riego por goteo a menudo se combina con mantillo plástico, lo que reduce aún más la evaporación y también es el medio de suministro de fertilizantes. El proceso se conoce como fertirrigación.

La filtración profunda, donde el agua se mueve por debajo de la zona de la raíz, puede ocurrir si un sistema de goteo funciona durante demasiado tiempo o si la tasa de distribución es demasiado alta. Los métodos de riego por goteo van desde los de muy alta tecnología y computarizados hasta los de baja tecnología y que requieren mucha mano de obra. Por lo general, se necesitan presiones de agua más bajas que para la mayoría de los otros tipos de sistemas, con la excepción de los sistemas de pivote central de baja energía y los sistemas de riego de superficie, y el sistema puede diseñarse para uniformidad en todo el campo o para el suministro preciso de agua a plantas individuales en un jardín. que contiene una mezcla de especies de plantas. Aunque es difícil regular la presión en pendientes pronunciadas, se dispone de emisores compensadores de presión, por lo que el campo no tiene que estar nivelado. Las soluciones de alta tecnología involucran emisores calibrados con precisión ubicados a lo largo de líneas de tubería que se extienden desde un conjunto computarizado de válvulas.

Riego por aspersión

Arrugadores de cultivos cerca de Rio Vista, California, EE.UU.

Espolvorear en Millets Farm Centre, Oxfordshire, Reino Unido

En aspersión o riego por aspersión, el agua se canaliza a una o más ubicaciones centrales dentro del campo y se distribuye mediante aspersores o pistolas de alta presión por aspersión. Un sistema que usa rociadores, rociadores o pistolas montadas en la parte superior sobre elevadores instalados de forma permanente a menudo se denomina sistema de riego de conjunto sólido. Los aspersores de alta presión que giran se denominan rotores y son impulsados por un mecanismo de transmisión por bola, engranaje o impacto. Los rotores se pueden diseñar para girar en un círculo completo o parcial. Las pistolas son similares a los rotores, excepto que generalmente operan a presiones muy altas de 275 a 900 kPa (40 a 130 psi) y flujos de 3 a 76 L/s (50 a 1200 gal EE.UU./min), generalmente con diámetros de boquilla en el rango de 10 a 50 mm (0,5 a 1,9 in). Las pistolas se utilizan no solo para riego, sino también para aplicaciones industriales, como supresión de polvo y tala.

Los rociadores también se pueden montar en plataformas móviles conectadas a la fuente de agua mediante una manguera. Los sistemas de ruedas que se mueven automáticamente, conocidos como rociadores móviles, pueden regar áreas como pequeñas granjas, campos deportivos, parques, pastizales y cementerios sin supervisión. La mayoría de estos utilizan una longitud de tubería de polietileno enrollada en un tambor de acero. A medida que la tubería se enrolla en el tambor impulsado por el agua de riego o un pequeño motor de gasolina, el aspersor se desplaza por el campo. Cuando el rociador regresa al carrete, el sistema se apaga. Este tipo de sistema es conocido por la mayoría de la gente como un "carrete de agua" aspersor de riego móvil y se utilizan ampliamente para supresión de polvo, riego y aplicación de aguas residuales en la tierra.

Otros viajeros usan una manguera de goma plana que se arrastra detrás mientras la plataforma del rociador se jala con un cable.

Pivote central

Un pequeño sistema de pivote de centro de principio a fin

Espolvorador de eje de estilo rotor

pivote central con rociadores de gota

Sistemas de riego de línea de ruedas en Idaho, Estados Unidos, 2001

Centro de riego

El riego con pivote central es una forma de riego por aspersión que utiliza varios segmentos de tubería (generalmente de acero galvanizado o aluminio) unidos y sostenidos por cerchas, montados en torres con ruedas con aspersores colocados a lo largo de su longitud. El sistema se mueve en un patrón circular y se alimenta con agua desde el punto de pivote en el centro del arco. Estos sistemas se encuentran y utilizan en todas partes del mundo y permiten el riego de todo tipo de terrenos. Los sistemas más nuevos tienen cabezales de rociadores de gota como se muestra en la siguiente imagen.

A partir de 2017, la mayoría de los sistemas de pivote central tienen gotas que cuelgan de un tubo en forma de U unido a la parte superior del tubo con aspersores que se colocan unos pocos pies (como máximo) por encima del cultivo, lo que limita las pérdidas por evaporación. Las gotas también se pueden usar con mangueras de arrastre o burbujeadores que depositan el agua directamente en el suelo entre cultivos. Los cultivos a menudo se plantan en un círculo para ajustarse al pivote central. Este tipo de sistema se conoce como LEPA (aplicación de precisión de baja energía). Originalmente, la mayoría de los pivotes centrales funcionaban con agua. Estos fueron reemplazados por sistemas hidráulicos (T-L Irrigation) y sistemas accionados por motores eléctricos (Reinke, Valley, Zimmatic). Muchos pivotes modernos cuentan con dispositivos GPS.

Riego por movimiento lateral (side roll, wheel line, wheelmove)

Una serie de tuberías, cada una con una rueda de aproximadamente 1,5 m de diámetro fijada permanentemente en su punto medio, y rociadores a lo largo de su longitud, se acoplan entre sí. El agua se suministra en un extremo mediante una manguera grande. Una vez que se ha aplicado suficiente riego a una franja del campo, se retira la manguera, se drena el agua del sistema y se enrolla el conjunto, ya sea a mano o con un mecanismo especialmente diseñado, de modo que los aspersores se muevan a una posición diferente. a través del campo. La manguera se vuelve a conectar. El proceso se repite en un patrón hasta que todo el campo haya sido regado.

Este sistema es menos costoso de instalar que un pivote central, pero requiere mucha más mano de obra para operarlo: no se desplaza automáticamente por el campo: aplica agua en una franja estacionaria, debe drenarse y luego enrollarse en un tira nueva. La mayoría de los sistemas usan tubería de aluminio de 100 o 130 mm (4 o 5 pulgadas) de diámetro. La tubería funciona como transporte de agua y como eje para hacer girar todas las ruedas. Un sistema de transmisión (que a menudo se encuentra cerca del centro de la línea de ruedas) hace girar las secciones de tubería unidas con abrazaderas como un solo eje, haciendo rodar toda la línea de ruedas. El ajuste manual de las posiciones individuales de las ruedas puede ser necesario si el sistema se desalinea.

Los sistemas de líneas de ruedas están limitados en cuanto a la cantidad de agua que pueden transportar y limitados en cuanto a la altura de los cultivos que se pueden regar. Una característica útil de un sistema de movimiento lateral es que consta de secciones que se pueden desconectar fácilmente, adaptándose a la forma del campo a medida que se mueve la línea. Se utilizan con mayor frecuencia para campos pequeños, rectilíneos o de formas extrañas, regiones montañosas o montañosas, o en regiones donde la mano de obra es económica.

Sistemas de rociadores de césped

Un sistema de rociadores de césped se instala de forma permanente, a diferencia de un rociador de extremo de manguera, que es portátil. Los sistemas de rociadores se instalan en jardines residenciales, en paisajes comerciales, para iglesias y escuelas, en parques y cementerios públicos, y en campos de golf. La mayoría de los componentes de estos sistemas de riego están ocultos bajo tierra, ya que la estética es importante en un paisaje. Un sistema típico de rociadores de césped constará de una o más zonas, cuyo tamaño está limitado por la capacidad de la fuente de agua. Cada zona cubrirá una porción designada del paisaje. Las secciones del paisaje generalmente se dividirán por microclima, tipo de material vegetal y tipo de equipo de riego. Un sistema de riego de jardines también puede incluir zonas que contengan riego por goteo, burbujeadores u otros tipos de equipos además de los rociadores.

Aunque todavía se usan los sistemas manuales, la mayoría de los sistemas de rociadores de césped se pueden operar automáticamente usando un controlador de riego, a veces llamado reloj o temporizador. La mayoría de los sistemas automáticos emplean válvulas de solenoide eléctricas. Cada zona tiene una o más de estas válvulas conectadas al controlador. Cuando el controlador envía energía a la válvula, la válvula se abre y permite que el agua fluya hacia los rociadores en esa zona.

Hay dos tipos principales de aspersores que se utilizan en el riego de césped, los cabezales rociadores emergentes y los rotores. Los cabezales rociadores tienen un patrón de rociado fijo, mientras que los rotores tienen una o más corrientes que giran. Los cabezales rociadores se usan para cubrir áreas más pequeñas, mientras que los rotores se usan para áreas más grandes. Los rotores de los campos de golf a veces son tan grandes que un solo rociador se combina con una válvula y se denomina "válvula en la cabeza". Cuando se usan en un área de césped, los rociadores se instalan con la parte superior de la cabeza al ras de la superficie del suelo. Cuando el sistema esté presurizado, la cabeza se levantará del suelo y regará el área deseada hasta que la válvula se cierre y apague esa zona. Una vez que no haya más presión en la línea lateral, la cabeza del aspersor se retraerá hacia el suelo. En macizos de flores o áreas de arbustos, los rociadores se pueden montar en elevadores sobre el suelo o incluso se pueden usar rociadores emergentes más altos e instalarlos al ras como en un área de césped.

Un rociador de impacto regar un césped, un ejemplo de un rociador de manguera-end

Aspersores de extremo de manguera

Hay muchos tipos de rociadores de extremo de manguera. Muchos de ellos son versiones más pequeñas de aspersores agrícolas y paisajistas más grandes, dimensionados para funcionar con una manguera de jardín típica. Algunos tienen una base con púas que les permite clavarse temporalmente en el suelo, mientras que otros tienen una base tipo trineo diseñada para arrastrarse mientras están conectados a la manguera.

Subirrigación

La surrigación se ha utilizado durante muchos años en cultivos de campo en áreas con niveles freáticos altos. Es un método para elevar artificialmente el nivel freático para permitir que el suelo se humedezca desde debajo de las plantas. zona de raíces. A menudo, esos sistemas están ubicados en pastizales permanentes en tierras bajas o valles fluviales y se combinan con infraestructura de drenaje. Un sistema de estaciones de bombeo, canales, presas y compuertas le permite aumentar o disminuir el nivel del agua en una red de zanjas y así controlar el nivel freático.

La surrigación también se utiliza en la producción de invernaderos comerciales, generalmente para plantas en macetas. El agua se entrega desde abajo, se absorbe hacia arriba y el exceso se recolecta para reciclar. Por lo general, una solución de agua y nutrientes inunda un recipiente o fluye a través de un canal durante un breve período de tiempo, de 10 a 20 minutos, y luego se bombea nuevamente a un tanque de almacenamiento para su reutilización. El sub-irrigación en invernaderos requiere equipos y manejo bastante sofisticados y costosos. Las ventajas son la conservación de agua y nutrientes, y el ahorro de mano de obra a través de la reducción del mantenimiento y la automatización del sistema. Es similar en principio y acción al riego por cuenca subterránea.

Otro tipo de subirrigación es el contenedor de autorriego, también conocido como macetero de riego. Consiste en una maceta suspendida sobre un depósito con algún tipo de material absorbente, como una cuerda de poliéster. El agua sube por la mecha a través de la acción capilar. Una técnica similar es la cama absorbente; esto también utiliza la acción capilar.

Eficiencia

Los métodos de riego modernos son lo suficientemente eficientes como para suministrar agua a todo el campo de manera uniforme, de modo que cada planta tenga la cantidad de agua que necesita, ni demasiada ni demasiado poca. La eficiencia del uso del agua en el campo se puede determinar de la siguiente manera:

• Eficiencia del agua de campo (%) = (Agua transitada por Crop ÷ Agua aplicada al campo) x 100

La mayor eficiencia del riego tiene una serie de resultados positivos para el agricultor, la comunidad y el medio ambiente en general. La baja eficiencia de la aplicación implica que la cantidad de agua aplicada al campo supera los requisitos del cultivo o del campo. Aumentar la eficiencia de la aplicación significa que aumenta la cantidad de cultivo producido por unidad de agua. La eficiencia mejorada se puede lograr aplicando menos agua a un campo existente o usando el agua de manera más inteligente, logrando así mayores rendimientos en la misma área de tierra. En algunas partes del mundo, a los agricultores se les cobra por el agua de riego, por lo que la aplicación excesiva tiene un costo financiero directo para el agricultor. El riego a menudo requiere energía de bombeo (ya sea electricidad o combustible fósil) para llevar agua al campo o suministrar la presión de operación correcta. Por lo tanto, una mayor eficiencia reducirá tanto el costo del agua como el costo de la energía por unidad de producción agrícola. Una reducción del uso de agua en un campo puede significar que el agricultor puede regar un área más grande de tierra, aumentando la producción agrícola total. La baja eficiencia generalmente significa que el exceso de agua se pierde por filtración o escorrentía, lo que puede resultar en la pérdida de nutrientes o pesticidas para los cultivos con posibles impactos adversos en el medio ambiente circundante.

La mejora de la eficiencia del riego suele lograrse de dos maneras, ya sea mejorando el diseño del sistema u optimizando la gestión del riego. La mejora del diseño del sistema incluye la conversión de una forma de riego a otra (p. ej., de riego por surcos a riego por goteo) y también a través de pequeños cambios en el sistema actual (por ejemplo, cambio de caudales y presiones operativas). La gestión del riego se refiere a la programación de los eventos de riego y las decisiones sobre la cantidad de agua que se aplica.

Desafíos

Impactos ambientales

Los impactos negativos frecuentemente acompañan al riego extensivo. Algunos proyectos que desviaron agua superficial para riego secaron las fuentes de agua, lo que condujo a un clima regional más extremo. Los proyectos que dependían del agua subterránea y bombeaban demasiado de los acuíferos subterráneos crearon hundimientos y salinización. La salinización del agua de riego a su vez dañó los cultivos y se filtró en el agua potable. Las plagas y los patógenos también proliferaron en los canales de riego o estanques llenos de agua estancada, lo que generó brotes regionales de enfermedades como la malaria y la esquistosomiasis. Los gobiernos también utilizaron esquemas de riego para alentar la migración, especialmente de poblaciones más deseables a un área. Además, algunos de estos grandes esquemas a nivel nacional no rindieron frutos en absoluto y costaron más que cualquier beneficio obtenido del aumento de los rendimientos de los cultivos.

Sobreexplotación (agotamiento) de los acuíferos subterráneos: a mediados del siglo XX, la llegada de los motores diesel y eléctricos condujo a sistemas que podían bombear agua subterránea fuera de los principales acuíferos más rápido de lo que las cuencas de drenaje podían rellenar. Esto puede conducir a la pérdida permanente de la capacidad del acuífero, disminución de la calidad del agua, hundimiento del suelo y otros problemas. El futuro de la producción de alimentos en áreas como la llanura del norte de China, la región de Punjab en India y Pakistán y las Grandes Llanuras de los EE. UU. está amenazado por este fenómeno.

Desafíos técnicos

Sobreirrigación debido a la baja uniformidad de distribución en los surcos. Las plantas de papas fueron oprimidas y se tornaron amarillas

Los esquemas de riego implican resolver numerosos problemas económicos y de ingeniería mientras se minimizan las consecuencias ambientales negativas. Tales problemas incluyen:

• Subsistencia terrestre (por ejemplo, Nueva Orleans, Louisiana)
• La subirrigación o riego que sólo da suficiente agua para la planta (por ejemplo, en riego por goteo) proporciona un control deficiente de salinidad del suelo que conduce a una mayor salinidad del suelo con la consiguiente acumulación de sales tóxicas en la superficie del suelo en zonas con alta evaporación. Esto requiere el lixiviamiento para eliminar estas sales y un método de drenaje para llevar las sales lejos. Al utilizar las líneas de goteo, la lixiviación se realiza con mayor regularidad en ciertos intervalos (con un ligero exceso de agua), de modo que la sal se desborde bajo las raíces de la planta.
• La inestabilidad delantera de drenaje, también conocida como dedos viscosos, donde un frente de drenaje inestable resulta en un patrón de dedos y zonas saturadas viscosas atrapadas.
• El exceso de riego debido a la baja uniformidad de distribución o la gestión de desechos de agua, productos químicos, y puede conducir a la contaminación del agua.
• El drenaje profundo (desde la sobre-irrigación) puede dar lugar a que aumenten las tablas de agua que, en algunos casos, darán lugar a problemas de salinidad de riego que exigen el control de las aguas mediante algún tipo de drenaje subterráneo.
• El riego con agua salina o alta sodio puede dañar la estructura del suelo debido a la formación de suelo alcalino.
• Cierre de filtros: las algas pueden obstruir filtros, instalaciones de goteo y boquillas. La cloración, algaecida, UV y métodos ultrasónicos se pueden utilizar para el control de algas en sistemas de riego.
• Complicaciones para medir con precisión el rendimiento de riego que cambia con el tiempo y el espacio utilizando medidas como productividad, eficiencia, equidad y adecuación.

Aspectos sociales

• Competencia por los derechos del agua superficial.
• Ayudar a los pequeños agricultores a gestionar de forma sostenible y colectiva la tecnología de riego y los cambios tecnológicos.

Historia

Historia antigua

riego alimentado por animales, Egipto superior, aprox. 1846

La investigación arqueológica ha encontrado evidencia de irrigación en áreas que carecen de suficiente lluvia natural para apoyar los cultivos para la agricultura de secano. Algunos de los primeros usos conocidos de la tecnología datan del sexto milenio antes de Cristo en Juzistán, en el suroeste del actual Irán. Se cree que el sitio de Choga Mami, en Irak en la frontera con Irán, es el primero en mostrar el primer canal de riego en funcionamiento alrededor del año 6000 a.

El riego se utilizó como medio de manipulación del agua en las llanuras aluviales de la civilización del valle del Indo, cuya aplicación se estima que comenzó alrededor del 4500 a. C. y aumentó drásticamente el tamaño y la prosperidad de sus asentamientos agrícolas. La civilización del valle del Indo desarrolló sofisticados sistemas de irrigación y almacenamiento de agua, incluidos depósitos artificiales en Girnar que datan del año 3000 a. C., y un sistema de irrigación de canal temprano de c. 2600 a. Se practicaba la agricultura a gran escala, con una extensa red de canales utilizados con fines de riego.

Los agricultores de la llanura de Mesopotamia utilizaron el riego desde al menos el tercer milenio a. C. Desarrollaron riego perenne, regando regularmente los cultivos a lo largo de la temporada de crecimiento haciendo pasar el agua a través de una matriz de pequeños canales formados en el campo. Los antiguos egipcios practicaban el riego por cuenca aprovechando las crecidas del Nilo para inundar terrenos que habían estado rodeados por diques. El agua de la inundación permaneció hasta que el sedimento fértil se asentó antes de que los ingenieros devolvieran el excedente al curso de agua. Existe evidencia del antiguo faraón egipcio Amenemhet III en la duodécima dinastía (alrededor de 1800 a. C.) utilizando el lago natural del Oasis de Faiyum como depósito para almacenar excedentes de agua para su uso durante las estaciones secas. El lago se hinchaba anualmente por la inundación del Nilo.

Jóvenes ingenieros restaurando y desarrollando el antiguo sistema de riego Mughal en 1847 durante el reinado del emperador Mughal Bahadur Shah II en subcontinente indio

Los antiguos nubios desarrollaron una forma de riego mediante el uso de un dispositivo parecido a una rueda hidráulica llamado sakia. El riego comenzó en Nubia en algún momento entre el tercer y segundo milenio a. Dependía en gran medida de las aguas de inundación que fluirían a través del río Nilo y otros ríos en lo que ahora es Sudán.

En el África subsahariana, el riego llegó a las culturas y civilizaciones de la región del río Níger en el primer o segundo milenio a. C. y se basaba en las inundaciones de la temporada de lluvias y la recolección de agua.

Hay evidencia de irrigación en terrazas en la América precolombina, Siria temprana, India y China. En el Valle de Zana de la Cordillera de los Andes en Perú, los arqueólogos han encontrado restos de tres canales de riego con fecha de radiocarbono del cuarto milenio a. C., el tercer milenio a. C. y el siglo IX d. Estos canales proporcionan el registro más antiguo de riego en el Nuevo Mundo. Se encontraron rastros de un canal que posiblemente data del quinto milenio a. C. debajo del canal del cuarto milenio.

La antigua Persia (actual Irán) utilizaba riego desde el sexto milenio a. C. para cultivar cebada en áreas con precipitaciones naturales insuficientes. Los Qanats, desarrollados en la antigua Persia alrededor del año 800 a. C., se encuentran entre los métodos de riego más antiguos que se conocen y que todavía se usan en la actualidad. Ahora se encuentran en Asia, Medio Oriente y África del Norte. El sistema comprende una red de pozos verticales y túneles de pendiente suave excavados en los lados de los acantilados y de las colinas empinadas para extraer agua subterránea. La noria, una rueda de agua con vasijas de barro alrededor del borde impulsada por el flujo de la corriente (o por animales donde la fuente de agua todavía estaba), comenzó a usarse por primera vez en esta época entre los colonos romanos en el norte de África. Hacia el año 150 a. C., las ollas estaban equipadas con válvulas para permitir un llenado más suave a medida que se las empujaba al agua.

Sri Lanka

Las obras de riego de la antigua Sri Lanka, las primeras que datan de alrededor del año 300 a. C. durante el reinado del rey Pandukabhaya, y en continuo desarrollo durante los siguientes mil años, fueron uno de los sistemas de riego más complejos del mundo antiguo. Además de los canales subterráneos, los cingaleses fueron los primeros en construir embalses completamente artificiales para almacenar agua. Estos embalses y sistemas de canales se utilizaron principalmente para regar los arrozales, que requieren mucha agua para cultivar. La mayoría de estos sistemas de riego todavía existen sin daños hasta ahora, en Anuradhapura y Polonnaruwa, debido a la ingeniería avanzada y precisa. El sistema se restauró ampliamente y se amplió aún más durante el reinado del rey Parakrama Bahu (1153-1186 d. C.).

China

Dentro de un túnel karez en Turpan, Xinjiang, China

Los ingenieros hidráulicos más antiguos conocidos de China fueron Sunshu Ao (siglo VI a. C.) del período de Primavera y Otoño y Ximen Bao (siglo V a. C.) del período de los Reinos Combatientes, quienes trabajaron en grandes proyectos de irrigación. En la región de Sichuan perteneciente al estado de Qin de la antigua China, el sistema de riego de Dujiangyan ideado por el hidrólogo e ingeniero de riego chino de Qin, Li Bing, se construyó en el año 256 a. En el siglo II d. C., durante la dinastía Han, los chinos también usaban bombas de cadena que elevaban el agua de una elevación más baja a una más alta. Estos fueron impulsados por pedales manuales, ruedas hidráulicas o ruedas mecánicas giratorias tiradas por bueyes. El agua se utilizó para obras públicas, proporcionando agua para barrios residenciales urbanos y jardines de palacio, pero principalmente para el riego de canales de tierras de cultivo y canales en los campos.

Corea

Corea, Jang Yeong-sil, un ingeniero coreano de la dinastía Joseon, bajo la dirección activa del rey Sejong el Grande, inventó el primer pluviómetro del mundo, uryanggye (coreano: 우량계) en 1441. Se instaló en tanques de riego como parte de un sistema nacional para medir y recolectar lluvia para aplicaciones agrícolas. Con este instrumento, los planificadores y agricultores podrían hacer un mejor uso de la información recopilada en la encuesta.

América del Norte

El sistema de canales de riego agrícola más antiguo que se conoce en el área de los Estados Unidos actuales data de entre 1200 a. y 800 a.C. y fue descubierto por Desert Archaeology, Inc. en Marana, Arizona (adyacente a Tucson) en 2009. El sistema de canales de riego es anterior a la cultura Hohokam por dos mil años y pertenece a una cultura no identificada. En América del Norte, los hohokam eran la única cultura conocida que dependía de los canales de riego para regar sus cultivos, y sus sistemas de riego sustentaban a la población más grande del suroeste hacia el año 1300 d. C. Los hohokam construyeron una variedad de canales simples combinados con presas en sus diversos actividades agrícolas. Entre los siglos VII y XIV, construyeron y mantuvieron extensas redes de riego a lo largo de los ríos Salt inferior y medio Gila que rivalizaban en complejidad con las utilizadas en el antiguo Cercano Oriente, Egipto y China. Estos se construyeron utilizando herramientas de excavación relativamente simples, sin el beneficio de tecnologías de ingeniería avanzadas, y lograron caídas de unos pocos pies por milla, equilibrando la erosión y la sedimentación. Los Hohokam cultivaban variedades de algodón, tabaco, maíz, frijoles y calabazas, además de cosechar una variedad de plantas silvestres. Al final de la secuencia cronológica de Hohokam, también utilizaron sistemas extensivos de cultivo de secano, principalmente para cultivar agave como alimento y fibra. Su dependencia de las estrategias agrícolas basadas en el riego por canales, vital en su ambiente desértico poco hospitalario y clima árido, proporcionó la base para la agregación de poblaciones rurales en centros urbanos estables.

América del Sur

Los canales de riego más antiguos que se conocen en las Américas se encuentran en el desierto del norte de Perú, en el valle de Zaña, cerca de la aldea de Nanchoc. Los canales han sido fechados por radiocarbono al menos en 3400 a.C. y posiblemente tan antiguo como 4700 a.C. Los canales en ese momento irrigaban cultivos como maní, calabaza, mandioca, quenópodos, un pariente de la quinua y más tarde maíz.

Historia moderna

En el siglo XX, la ansiedad global específicamente sobre el monopolio estadounidense del algodón alimentó muchos proyectos empíricos de irrigación: Gran Bretaña comenzó a desarrollar la irrigación en la India, los otomanos en Egipto, los franceses en Argelia, los portugueses en Angola, los alemanes en Togo y soviéticos en Asia Central.

Oeste americano

La tierra irrigada en los Estados Unidos aumentó de 300 000 acres en 1880 a 4,1 millones en 1890, luego a 7,3 millones en 1900. Dos tercios de esta irrigación provienen de aguas subterráneas o pequeños estanques y embalses, mientras que el otro tercio proviene de grandes represas Uno de los principales atractivos de la irrigación en Occidente fue su mayor confiabilidad en comparación con la agricultura de riego por lluvia en el Este. Los defensores argumentaron que los agricultores con un suministro de agua confiable podrían obtener más fácilmente préstamos de los banqueros interesados en este modelo agrícola más predecible. La mayor parte del riego en la región de las Grandes Llanuras se deriva de acuíferos subterráneos. Los agricultores euroamericanos que colonizaron la región en el siglo XIX intentaron cultivar los productos básicos a los que estaban acostumbrados, como el trigo, el maíz y la alfalfa, pero las lluvias sofocaron su capacidad de crecimiento. Entre fines del siglo XIX y la década de 1930, los agricultores utilizaron bombas eólicas para extraer agua subterránea. Estas bombas eólicas tenían una potencia limitada, pero el desarrollo de bombas a gas a mediados de la década de 1930 empujó los pozos hacia las profundidades del acuífero Ogallala. Los agricultores irrigaban los campos colocando tuberías a través del campo con aspersores a intervalos, un proceso que requería mucha mano de obra, hasta la llegada del aspersor de pivote central después de la Segunda Guerra Mundial, que facilitó significativamente el riego. En la década de 1970, los agricultores drenaron el acuífero diez veces más rápido de lo que podía recargarse, y en 1993 habían extraído la mitad del agua accesible.

La financiación y la intervención federales a gran escala impulsaron la mayoría de los proyectos de irrigación en el oeste, especialmente en California, Colorado, Arizona y Nevada. Al principio, los planes para aumentar las tierras agrícolas de regadío, en gran parte entregando tierras a los agricultores y pidiéndoles que encontraran agua, fracasaron en todos los ámbitos. El Congreso aprobó la Ley de Tierras Desérticas en 1877 y la Ley Carey en 1894, que solo aumentaron marginalmente la irrigación. Recién en 1902, el Congreso aprobó la Ley de Recuperación Nacional, que canalizó el dinero de la venta de tierras públicas del oeste, en parcelas de hasta 160 acres, a proyectos de riego en tierras públicas o privadas en el árido oeste. Los congresistas que aprobaron la ley, así como sus partidarios adinerados, apoyaron la irrigación occidental porque aumentaría las exportaciones estadounidenses, "reclamaría" el oeste y empujaría a los pobres del este hacia el oeste en busca de una vida mejor.

Si bien la Ley de Recuperación Nacional fue la pieza de legislación federal de irrigación más exitosa, la implementación de la ley no resultó según lo planeado. Originalmente, el Servicio de Recuperación planeó construir una pequeña cantidad de proyectos que permitirían a los ingenieros aprender del proceso, pero el presidente Roosevelt optó por impulsar la mayor cantidad de proyectos de riego lo más rápido posible. El Servicio de Recuperación también optó por destinar la mayor parte del dinero de la Ley a la construcción en lugar de a los asentamientos, por lo que el Servicio priorizó abrumadoramente la construcción de grandes represas como la Presa Hoover. Durante el siglo XX, el Congreso y los gobiernos estatales se sintieron cada vez más frustrados con el Servicio de Recuperación y los planes de riego en general. Frederick Newell, jefe del Servicio de Reclamación, demostrando ser intransigente y difícil de trabajar, la caída de los precios de los cultivos, la resistencia a retrasar los pagos de la deuda y la negativa a comenzar nuevos proyectos hasta la finalización de los antiguos, todo contribuyó. La Ley de extensión de recuperación de 1914, que transfirió una cantidad significativa del poder de toma de decisiones de riego con respecto a proyectos de riego del Servicio de recuperación al Congreso, fue en muchos sentidos el resultado de una creciente impopularidad política del Servicio de recuperación.

En la cuenca inferior del Colorado de Arizona, Colorado y Nevada, los estados obtienen agua de riego principalmente de los ríos, especialmente del río Colorado, que riega más de 4,5 millones de acres de tierra, y una cantidad menos significativa proviene del agua subterránea. En el caso de 1952 Arizona v. California, Arizona demandó a California por un mayor acceso al Colorado, con el argumento de que su suministro de agua subterránea no podía sostener su economía agrícola basada casi en su totalidad en el riego, que ganaron. California, que comenzó a regar en serio en la década de 1870 en el Valle de San Joaquín, había aprobado la Ley Wright de 1887 que permitía a las comunidades agrícolas construir y operar las obras de riego necesarias. El Colorado también riega grandes campos en el Valle Imperial de California, alimentado por el Canal All-American construido por la Ley de Recuperación Nacional.

Asia Central Soviética

Cuando los bolcheviques conquistaron Asia Central en 1917, los nativos kazajos, uzbekos y turcomanos utilizaron riego mínimo. Los inmigrantes eslavos empujados a la zona por el gobierno zarista trajeron sus propios métodos de riego, incluidas las ruedas hidráulicas, el uso de arrozales para restaurar la tierra salada y canales de riego subterráneos. Los rusos descartaron estas técnicas como toscas e ineficientes. A pesar de esto, en ausencia de otras soluciones, los funcionarios zaristas mantuvieron estos sistemas hasta finales del siglo XIX.

Antes de conquistar el área, el gobierno ruso aceptó una propuesta estadounidense de 1911 de enviar expertos hidráulicos a Asia Central para investigar el potencial del riego a gran escala. Luego, un decreto de Lenin de 1918 alentó el desarrollo del riego en la región, y el desarrollo comenzó en la década de 1930. Cuando lo hizo, Stalin y otros líderes soviéticos priorizaron proyectos hidráulicos ambiciosos a gran escala, especialmente a lo largo del río Volga. El impulso de la irrigación soviética provino en gran parte de sus temores de fines del siglo XIX sobre el monopolio del algodón estadounidense y el deseo posterior de lograr la autosuficiencia del algodón. Habían construido su industria de fabricación textil en el siglo XIX, lo que requería más algodón e irrigación, ya que la región no recibía suficientes lluvias para apoyar el cultivo de algodón.

Los rusos construyeron represas en los ríos Don y Kuban para irrigación, eliminando el flujo de agua dulce del mar de Azov y haciéndolo mucho más salado. El agotamiento y la salinización azotaron otras áreas del proyecto de riego ruso. En la década de 1950, los funcionarios soviéticos también comenzaron a desviar el Syr Darya y el Amu Darya, que alimentaban el mar de Aral. Antes del desvío, los ríos entregaban 55 km3 de agua al Mar de Aral por año, pero después solo entregaron 6 km3 al Mar. Debido a su afluencia reducida, el mar de Aral cubrió menos de la mitad de su lecho marino original, lo que hizo que el clima regional fuera más extremo y creó salinización en el aire, lo que redujo el rendimiento de los cultivos cercanos.

Para 1975, la URSS usaba ocho veces más agua que en 1913, principalmente para irrigación. La expansión del riego en Rusia comenzó a disminuir a fines de la década de 1980, y las hectáreas irrigadas en Asia Central alcanzaron un tope de 7 millones. Mikhail Gorbachev eliminó un plan propuesto para revertir el Ob y el Yenisei para el riego en 1986, y la desintegración de la URSS en 1991 puso fin a la inversión rusa en el riego del algodón de Asia Central.

África

En el siglo XX se implementaron diferentes esquemas de irrigación con una variedad de objetivos y tasas de éxito en África, pero todos fueron influenciados por las fuerzas coloniales. El Plan de riego del río Tana en el este de Kenia, completado entre 1948 y 1963, abrió nuevas tierras para la agricultura, y el gobierno de Kenia intentó reasentar el área con los detenidos del levantamiento de Mau Mau. Los recursos hídricos subterráneos de Libia fueron descubiertos por perforadores de petróleo italianos durante la colonización italiana de Libia. Esta agua permaneció inactiva hasta 1969, cuando Muammar al-Gaddafi y el estadounidense Armand Hammer construyeron el Gran Río Artificial para llevar el agua del Sahara a la costa. El agua contribuyó en gran medida al riego, pero costó de cuatro a diez veces más de lo que valían los cultivos que producía.

En 1912, la Unión de Sudáfrica creó un departamento de riego y comenzó a invertir en infraestructura de almacenamiento de agua y riego. El gobierno utilizó el riego y la construcción de represas para promover objetivos sociales como el alivio de la pobreza, creando trabajos de construcción para los blancos pobres y creando esquemas de riego para aumentar la agricultura blanca. Uno de sus primeros grandes proyectos de irrigación fue la represa de Hartbeespoort, iniciada en 1916 como un mecanismo para mejorar las condiciones de vida de los “blancos pobres” en la región y finalmente se completó como una oportunidad de empleo “solo para blancos”. El esquema de riego de Pretoria, el proyecto de Kammanassie y el esquema de riego de Buchuberg en el río Orange siguieron todos en la misma línea en las décadas de 1920 y 1930.

En Egipto, el riego moderno comenzó con Muhammad Ali Pasha a mediados del siglo XIX, quien buscó lograr la independencia de Egipto de los otomanos a través de un mayor comercio con Europa, específicamente la exportación de algodón. Su administración propuso reemplazar el riego tradicional de la cuenca del Nilo, que aprovechaba el flujo y reflujo anual del Nilo, con presas de riego en el Nilo inferior que se adaptaban mejor a la producción de algodón. Egipto dedicó 105.000 ha al algodón en 1861, que se quintuplicó en 1865. La mayoría de sus exportaciones se enviaron a Inglaterra, y la escasez de algodón inducida por la Guerra Civil de los Estados Unidos en la década de 1860 consolidó a Egipto como productor de algodón de Inglaterra. A medida que la economía egipcia se volvió más dependiente del algodón en el siglo XX, se volvió más importante controlar incluso las pequeñas inundaciones del Nilo. La producción de algodón corría más riesgo de destrucción que los cultivos más comunes como la cebada o el trigo. Después de la ocupación británica de Egipto en 1882, los británicos intensificaron la conversión al riego perenne con la construcción de la presa Delta, la presa Assiut y la primera presa de Asuán. El riego perenne disminuyó el control local sobre el agua e hizo increíblemente difícil la agricultura tradicional de subsistencia o la producción de otros cultivos, lo que finalmente contribuyó a la bancarrota campesina generalizada y a la revuelta de 'Urabi de 1879-1882.

Ejemplos por país

Galería

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  El centro de un sistema de riego central-pivot

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  Líderes en líneas de goteo de micro-irrigación

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  Riego de arándanos en Plainville, Nueva York, Estados Unidos

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  Riego en Tamil Nadu, India

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  Irrigation ditch in Montour County, Pennsylvania, USA

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  Jardines de agua en Sri Lanka

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  Micro-sprinkler