Calibración del modelo Hydrus en suelos salinos bajo olivos regados por goteo

Abstract

Actualmente, la zona entre Copiapó y Santiago está bajo una sequía que genera dificultades en la producción frutícola. Copiapó tiene un clima desértico, con solo 22 mm de precipitación anual promedio, en tanto los suelos pueden ser clasificados como moderadamente salinos a extremadamente salinos, con una conductividad eléctrica (EC) medida en extracto de saturación (CEe) desde 2,5 a 19,1 dS m-1 . Los manejos de agua y sales en los cultivos de olivos han sido hechos sin la apropiada tecnología y supervisión, lo que puede causar una sobrestimación o subestimación del agua aplicada por los agricultores, causando hipoxia o salinización del perfil de suelo. Hay muchas formas de abordar este problema, la mayoría de ellas se enfocan en la resolución de un balance de masa y energía en el continuo suelo-plantaatmósfera. Una forma de resolver este balance es por medio de la simulación numérica con el software HYDRUS, el cual resuelve la ecuación de Richards para flujo de agua y la ecuación Advecto-Dispersiva para flujo de calor y transporte de solutos en el suelo. Por esto se propuso calibrar un balance de agua y solutos con HYDRUS, en una condición de suelo salina con olivos bajo riego por goteo y validarla con FDR dispuestos en la hilera de plantación bajo el sistema de riego. La metodología consideró la instalación de cinco FDR en un suelo estratificado (franco limoso a limo), donde se midió el contenido de agua volumétrico (WC) y la conductividad eléctrica de la solución (CEp). La WC y CEp se utilizaron para comprarlas con los valores simulados por HYDRUS, el cual fue parametrizado con curvas de retención de agua en el suelo, conductividad hidráulica saturada y soluciones inversas para cada horizonte del perfil de suelo. Se evaluó la raíz del error cuadrático medio relativo al promedio (RRMSE) y Nash entre otros estadísticos, como criterios de fiabilidad. Los resultados obtenidos muestran un RRMSE de 13,8% y 29% y un Nash de 0,64 y 0,72 para WC y CEp respectivamente. Estos resultados muestran que HYDRUS, con una calibración previa, es una herramienta alternativa para zonas áridas, donde puede simular el contenido de agua del suelo y la conductividad eléctrica de los poros con alta confiabilidad.

Currently, the zone between Copiapó and Santiago of Chile is under a severe drought, which generates difficulties in the fruit production. Copiapó city in the Atacama Region, presents a desert climate with only 22 mm of average annual rainfall. The soils can be classified as moderately saline to extremely saline, with an electrical conductivity (EC) measured in saturation extract (ECe) from 2.5 to 19.1 dS m-1 . The water and salt management in olive tree orchards in the Copiapó Valley is being done without the appropriate technology and supervision, which may causes a water overestimation by the farmers, causing hypoxia, or conversely a constant salinization of the soil profile. There are many forms to deal with this problem; most of them is focused on the resolution of a mass and energy balance in the continuum soil-plant-atmosphere. One of these methods is the numerical simulation with the software HYDRUS, which solved the Richard’s equation for water flux and the AdvectoDispersive equation for heat and solute transport in the soil. Accordingly, it was proposed to calibrate a water and solute balance with the HYDRUS model in a saline soil condition with olives trees under drip irrigation and to validate it with FDR disposed in the plant row under the drip irrigation system. The methodology considered the installation of five FDR sensors in a layered soil (loam to silty clay loam). It was measured the volumetric water content, (WC) and the solution electrical conductivity (ECp), comparing them with the simulated values from HYDRUS parametrized with soil water retention curve, saturated hydraulic conductivity and inverse solutions of each layer of the soil profile. It was evaluated the relative root mean square error (RRMSE) and Nash, between other statistics, as reliability criteria. The obtained results shown a RRMSE of 13.8% and 29% and a Nash of 0.64 and 0.72 for WC and ECp respectively. These results show that HYDRUS is an alternative tool for arid zones, where it can simulate the soil water content and pore electrical conductivity with high confiability.