Climatologia Agricola - Apuntes de Catedra

 

 

Cátedra de Climatología  Agrícola

Parte 1 de 3 Profesores:  Armando BRIZUELA BRIZUELA César AGUIRRE  Alejandra KEMERER KEMERER Betiana TOFFOLI Nicolás MALTESE Paula BRESSAN Estudiantes: Leandro KINDERKNECHT  Alejandro MASINE

2016

 

 

INDICE  PLANIFICACIÓN DE CLIMATOLOÍA AGRÍCOLA …………………………………………………………………………………

3 

UNIDAD 1: FENOLOGÍA DE LOS CULTIVOS

Fenología cultivos………………… cultivos……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ………… Métodos dede observación fenológica…………… fenológica…………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………… Escalas de observación fenológica…………… fenológica…………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………… Escala de Zadocks…………………… Zadocks………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ………… Escala de F Fehr ehr y otros………………………… otros…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Escala de R Ritchie itchie y Ha Hanway………………………………………… nway………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………… Escala de S Schneiter chneiter y Miller…………………………………… Miller…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………

12 14 17 18 21 23 25

Meteorología. Agrometeorolog Agrometeorología……………………………………………… ía………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… …………… Conceptos de Ti Tiempo empo y Clima…………………………… Clima…………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………… Factores y element elementos os del clima y fitoclima…………………… fitoclima…………………………………………………………………… ………………………………………………… …

27 29 30

UNIDAD 2: ATMÓSFERA Y VARIABLES METEORÓLÓGICAS Atmósfera: Definición, características y comp composición…………………………… osición…………………………………………… ………………

34

Clasificaciones de las capas d de e la atmósfera………………… atmósfera………………………………………………………………… ………………………………………………

35

Fitósfera………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

39

Variables meteorológicas… meteorológicas……………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………

40

Estaciones meteorológicas y agrometeorológicas………………………………………………… agrometeorológicas…………………………………………………………… …………

40

Tratamiento, interpretación y utilizac utilización ión de los da datos……………………………………… tos………………………………………

53

Estadísticas de datos meteorológicos…… meteorológicos…………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………

59

Datos meteorológicos disponibles en in internet……………………………… ternet………………………………………………………………… …………………………………

63

Movimiento de traslación y rotación de la tierra………………………… tierra……………………………………………………… ……………………………

63

Movimiento aparente del sol…………………………………… sol………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ……………………………

64

Declinación, duración de del l día, altura del sol sobre el horizont horizonte…………… e……………

66

UNIDAD 3: LAS PLANTAS Y LA RADIACIÓN  Radiación solar y terrestre…………………… terrestre……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Espectro solar y t terrestre……………………… errestre………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Ley de Wien………………………………… Wien……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …………………………… Ley de Stefan-Boltzmann… Stefan-Boltzmann……………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …………………………… Temperatura de emi emisión sión d del el s sol……………………………………………… ol…………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ………… Constante solar………………………… solar……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………… Influencia de la a atmósfera tmósfera e en n la ra radiación diación solar solar………………………………………… ……………………………………………………… …………… Ley de Bouguer………………………… Bouguer……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …………………………… Ley de Lambert………………………… Lambert……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …………………………… Comportamiento de los cuerpos a ante nte la radiación el electromagnética………… ectromagnética…………… … Balance de radiación en el sistema tierra atmósf atmósfera…………………………………… era……………………………………………… ………… Balance de radiaci radiación ón en la fitó fitósfera…………………………………… sfera…………………………………………………………………………………… ………………………………………………… … Fotoperíodo y fotoperiodismo fotoperiodismo…………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… …………… Requerimientos de luz de las plantas……………………… plantas……………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………

71 71 72 74 74 76 76 78 79 81 83 85 89 89

2 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RÍOS Entre Ríos. Argentina. CICLO LECTIVO 2015 CODIGO: 3.01 PLANIFICACIÓN Climatología Agrícola

Plan de Estudios: 2004

DEPARTAMENTO: Ciencias de de la Tierra Correo electrónico de referencia: [email protected]  HORAS DE CLASE TEORICAS PRACTICAS CONSULTAS Totales Semanal Totales Semanal Totales 35 2,5 46 3,3 20 CLASIFICACIÓN HORAS PRÁCTICAS    Aula Laboratorio Campo 2 h/semana ½ h/semana ½ h/semana ICRA1  IRA2  RÉGIMEN DE CURSADO   Anual 1º Semestre 2º Semestre X ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES APROBADAS  REGULARIZADAS Introducción a los Sistemas Agroproductivos Estadística y Diseño Experimental A. EQUIPO DE CÁTEDRA A CARGO DE LA ASIGNATURA. DOCENTE

CARGO

DEDICACIÓN

Lic. Armando Brizuela

Profesor Titular

Exclusiva

Dr. César Aguirre

Profesor Titular Jefe de Trabajos Prácticos

Simple

Ing. Agr. Betiana Toffoli

Auxiliar de 1ra.

Parcial

Ing. Agr. Alejandra Kemerer

Jefe de Trabajos Prácticos.

Simple

Ing. Agr. Nicolás Maltese

Auxiliar de 1ra.

Simple

Leandro Kinderknecht

Auxiliar de 2da.

Simple

María Paula Bressan

Adscripta

Simple

a designar 3 

Auxiliar de 2da

Simple

Dr. Marcelo Nosetto

Simple

1   Estas horas comprenden los trabajos de intervención crítica sobre la realidad agropecuaria (contenido en la Resol. 334/03) donde se evalúa la existencia de prácticas formativas que promuevan el desarrollo de competencias vinculadas a la actividad agropecuaria características de la futura intervención profesional. Se espera que las carreras incluyan espacios de realización de un plan de tareas que favorezcan la articulación de las disciplinas básicas agronómicas y aplicadas agronómicas. La intensidad de la formación práctica podrá comprender trabajos con temas de investigación científica  que vinculen la práctica con el saber teórico en formulación de proyectos  vinculados a la realidad agropecuaria  y preferentemente deberá guardar relación con necesidades o problemas de la región. 2  En este ámbito se valorarán instancias de formación que promuevan la interpretación de la realidad agropecuar agropecuaria ia a p artir de aportes teóricos y metodológicos. Se valorará la existencia de espacios curriculares que contribuyan al diagnóstico y análisis de situaciones problemáti problemáticas, cas, articulando los aportes

teóricos y prácticos de disciplinas básicas y básicas agronómicas. 3  El cargo fue llamado a concurso

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  B. BREVE FUNDAMENTACIÓN DE LA INSERCIÓN DE LA CÁTEDRA EN EL PLAN DE ESTUDIOS Y SU IMPORTANCIA PARA LA FORMACIÓN DEL ING. AGRÓNOMO. (No más de 10 renglones)  La Meteorología como ciencia que estudia la atmósfera, los fenómenos y mecanismos que ocurren en ella y las interacciones con el mar y continentes, tiene ramas generales como la Climatología y específicas como la Climatología Agrícola, abordando aspectos fuertemente relacionados con las Ciencias Agropecuarias. La actividad agropecuaria se desarrolla en un ambiente ecológico caracterizado por un conjunto de parámetros y variables meteorológicas en el cual los procesos de crecimiento y desarrollo de los cultivos y animales dependen en gran medida de dichas variables. El futuro ingeniero tendrá que afrontar situaciones a resolver o decidir acciones, sobre la base de un conocimiento sólido, suficiente y actualizado, para lograr los mejores resultados de una producción sustentable. Climatología Agrícola se constituye en la única asignatura, de la carrera, en la que los alumnos estudian, desde el punto de vista físicoLay Cátedra con aplicaciones agronómicas, los temas de meteorología climatología meteorología agrícola. pone énfasis en los aspectos conceptuales, promuevegeneral, la comprensión de lasy interacciones en el sistema atmósfera-planta-suelo y avanza en aplicaciones que muestran objetivamente la importancia del ambiente en Agronomía.  C. OBJETIVOS GENERALES * Comprender el papel de la Climatología en el quehacer agropecuario nacional, señalando el rol del Ingeniero Agrónomo y su inserción en los ámbitos: laboral, económico, social, cultural y político. políti co. * Conocer los fundamentos para valorar el manejo planificado y la conservación de los recursos naturales. * Adquirir hábitos de reflexión, crítica, expresión y conceptualización necesarios para la formación integral, que faciliten el adecuado análisis de los problemas de la producción agropecuaria relacionados con el clima. * Conocer el comportamiento regional del clima y su incidencia en la actividad agropecuaria. * Resaltar la importancia i mportancia del uso sustentable –ecológico, social, económico- de los recursos naturales. D. OBJETIVOS ESPECÍFICOS * Capacitar en el reconocimiento re conocimiento de los estados fenológicos aplicando métodos de observación y escalas. * Conocer el instrumental meteorológico, analizar los datos y discutir su utilización en los sistemas productivos. * Reconocer como interactúan int eractúan los factores meteorológicos y climáticos en relación con el crecimiento, desarrollo y producción de los cultivos. * Afianzar conceptos físicos sobre las causas de los fenómenos meteorológicos. * Calcular estadísticas, comparar datos, graficar la evolución de las variables meteorológicas e interpretar las anomalías con respecto a los valores normales. * Utilizar criterios de clasificación climática para ubicar el tipo de clima de una región o área de interés. * Reconocer las adversidades del clima y analizar los métodos de lucha y control. * Adquirir destrezas en el manejo de datos meteorológicos de las variables principales. * Reflexionar sobre los fundamentos del cambio climático y analizar distintas posturas. E. ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS   E.1. PROGRAMA SINTÉTICO (Descripción ( Descripción de contenidos contenidos mínimos) Fenología. Escalas decimales de observación fenológica. Métodos de observación fenológica (cultivos extensivos). Elementos del tiempo y clima. cli ma. Observaciones e instrumentos. Tiempo y clima. La atmósfera. Factores del Clima. Radiación solar. Leyes fundamentales. Balance de Radiación. Fotoperíodo Calor y temperatura. Temperatura como factor biometeorológico. Circulación general de la atmósfera. Viento. Masas de aire, frentes y precipitación. Ciclo hidrológico. Evapotranspiración. Balance hidrológico. Necesidades hídricas de los cultivos. Clasificaciones climáticas y agroclimáticas. Modelos de simulación de crecimiento de cultivos. Calentamiento global y su relación con la producción agropecuaria agropecuaria.. E.2. PROGRAMA ANAL TICO (Descripción por unidades, unidades, ejes temáticos temáticos o módulos) 1. Fenología de cultivos. Métodos de observación fenológica. Escalas de observación fenológica. Escala de Zadocks, Escala de Fehr y otros, Escala de Ritchie y Hanway, Escala de Schneiter y Miller. Meteorología.  Agrometeorología. Conceptos Conceptos de Tiempo y Clima. Factores y elementos elementos del clima y fitoclima 2. Atmósfera: Definición, características y composición. Clasificaciones de las capas de la atmósfera. Fitósfera. Variables meteorológicas. Estaciones meteorológicas y agrometeorológicas. Tratamiento, interpretación y utilización de los datos. Estadísticas de datos meteorológicos. Datos meteorológicos disponibles en internet. Movimiento de traslación y rotación de la tierra. Movimiento aparente del sol. Declinación, duración del día, altura del sol sobre el horizonte.

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  3. Radiación solar y terrestre. Espectro solar y terrestre. Ley de Wien. Temperatura de emisión del sol. Constante solar. Influencia de la atmósfera en la radiación solar. Ley de Bouguer. Ley de Lambert. Comportamiento de los cuerpos ante la radiación electromagnética. Balance de radiación en el sistema tierra atmósfera. Balance de radiación en la fitósfera. Fotoperíodo y fotoperiodismo. Requerimientos de luz de las plantas 4. Conceptos de calor y temperatura. Propiedades térmicas del suelo. Efecto del suelo y de la cubierta vegetal sobre la temperatura. La temperatura en la Fitósfera. La temperatura como factor biometeorológico en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Requerimientos térmicos de cultivos de invierno y de verano. Amplitud térmica. Horas de frío. Heladas: tipos, origen, primera y última helada, métodos de defensa. Distribución geográfica de las temperaturas. 5. Meteorología sinóptica. Presión atmosférica. Viento. Circulación general de la atmósfera. Vientos característicos de la República Argentina. El viento en la Fitósfera y sus efectos: Perfil del viento. Resistencias aerodinámicas en la fitósfera. El viento como fuente de energía. Energía y potencia del viento. Estimación de la Energía Eólica a partir de la distribución Weibull y velocidad media. Estimación de costos. Erosión eólica. Protección mediante cercos y cortinas. 6. Masas de aire. Frentes. Nubes. Precipitación. Régimen pluvial en el mundo y en la República Argentina. Intensidad. Teoría sobre los procesos que originan originan la precipitación. Granizo: origen, métodos de defensa. defensa. Ciclo hidrológico. Evaporación. Calor latente. Tensión de vapor. Humedad del aire. Evapotranspiración: potencial, de referencia, real. Cálculo de la Evapotranspiración según el método de Penman modificado por FAO. Coeficientes de cultivos y necesidades de agua. Estimación de ETP a partir de datos de tanque. Importancia agronómica de la evapotranspiración. 7. El balance hidrológico climático y seriado. seriado. Efectos de la vege vegetación tación sobre el balance hídrico. hídrico. Estimación de componentes del balance hídrico climático y seriado. Almacenaje de agua del en suelo. el suelo. Humedad de suelo: métodos de estimación y determinación gravimétrica. Constantes hídricas Sequía: meteorológica, agronómica. 8. Clasificación climática. Su relación con factores astronómicos y geográficos. Clasificación climática de Köppen. Clasificación agroclimática. Agroclimatología de cultivos - trigo, girasol, soja, maíz-. Períodos críticos.   Rendimiento potencial y real. Coeficiente fototermal.   9. Modelos de simulación de cultivos. Clasificación de los modelos. Simulación de crecimiento de cultivos y desarrollo potencial. Simulación de crecimiento y desarrollo limitado. Características de los modelos de arroz, trigo, maíz, soja. Aplicaciones. 10. Calentamiento global. Teorías sobre: calentamiento global. La visión del IPCC. Otras miradas sobre el calentamiento global. Impacto y mitigación del del cambio climático. Escenarios Escenarios climáticos. Modelos climáticos globales. Anomalías climáticas. Oscilación del sur “El Niño”.

F. METODOLOG METODOLOG A DE ENSE ENSE ANZA (Completar (Completar solo lo lo que correspon corresponda) da) CLASES CLA SES DES DESCRIP CRIPCI CI N DE PRINCIPA PRINCIPALES LES CARACTER CARACTER STICAS STICAS * Exposición de los temas –con apoyo de material didáctico multimedia* Interacción con los alumnos motivando la participación mediante preguntas e incentivando el trabajo grupal. TEÓRICAS * Se promoverá la lectura de material específico de cada unidad. * Se busca conformar un espacio de afirmación y profundización de conceptos y relaciones. * Propuesta de análisis y resolución de una guía de actividades, que los alumnos deberán realizar y presentar en las instancias de evaluación parcial, aplicando los conocimientos teóricos y la utilización de modelos y software para bajar y manejar los l os datos meteorológicos. * Observaciones fenológicas: Conformación de grupos de trabajo de 3 PRÁCTICAS alumnos. Cada grupo deberá realizar el seguimiento fenológico semanal de parcelas didácticas de trigo. Durante el cursado de la materia los alumnos deberán realizar al menos dos observaciones fenológicas semanales en cultivos a campo (a) y en maceta (b). (a) Deben llevar actualizado un registro de las observaciones fenológicas a

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TEÓRICO - PRÁCTICAS

campo y un informe descriptivo-explicativo de la condición del cultivo (trigo) según se explica en el material ofrecido por la Cátedra. (b) Realizarán una actividad personalizada de siembra de semillas de un cultivo en macetas. Se observarán los estados fenológicos de las plantas que crezcan en la maceta y llevarán un registro fenológico de los estadíos de estas plantas. Los alumnos deberán preparar y presentar en las instancias de evaluación parcial una Carpeta de Trabajos Prácticos y un informe fenológico que muestre la evolución del cultivo (etapas vegetativa y reproductiva) incluyendo la relación con los factores biometeorológicos según se indica en el material guía ofrecido por la Cátedra.

OTRAS * Visita a una estación meteorológica –instrumental y medicionesG. FOR FORMA MAS S DE EVA EVALUA LUACI CI N Se realizará la evaluación de los aprendizajes ‘en proceso’ para lo cual se utilizará una guía de actividades que integre contenidos y aplicaciones y promueva los conocimientos. * Evaluaciones parciales: Las evaluaciones parciales serán tres y las mismas estarán divididas en: (a) Evaluación teórica de tipo múltiple opción. (b) Evaluación práctica oral consistente en una exposición de los avances de la guía de trabajos prácticos y entrega de carpeta de trabajos prácticos. (c) Entrega de Informes fenológicos, 2 parciales y 1 fina, siguiendo las instrucciones de la guía confeccionada confeccionad a a tal t al fin. La nota de cada evaluación parcial será computada considerando un 40% de la instancia (a), un 40% de la instancia (b) y un 20% de (c). * En las instancias de evaluación parcial, cada grupo deberá presentar el informe fenológico de las observaciones realizadas en el cultivo de trigo. Este informe incluye las planillas fenológicas y un análisis de las condiciones biometeorológicas. Al finalizar el cursado cada grupo presentará un informe final de las observaciones realizadas en el cultivo de trigo que contemple todas las etapas de crecimiento y desarrollo analizando éstas con las variables biometeorológicas. * También cada alumno, en las instancias de evaluación parcial, deberá presentar las observaciones fenológicas del cultivo en maceta en una planilla confeccionada a tal fin, incluyendo fotos y una breve explicación. * Evaluación Final: La evaluación final se realizará en las fechas que se estipulen en el calendario académico para tal fin. En ella se pretende que el alumno realice una exposición de los temas de la asignatura abordando un enfoque integral. Para lograr este objetivo se ha elaborado un temario de examen final que comprende los temas que se dictan, pero reordenados según un enfoque integrador. El temario de examen final se presenta a continuación:

Temario de EXÁMEN FINAL Tema 1: Factores y elementos del clima y fitoclima. Balance de radiación en la fitósfera. Heladas: tipos, origen, primera y última helada, métodos de defensa. El viento en la Fitósfera y sus efectos: Perfil del viento.  Agroclimatología del cultivo de trigo. Simulación de crecimiento y desarrollo de cultivos y rendimiento potencial. Características de los modelos de trigo. Anomalías climáticas. Tema 2: Fenología de cultivos. Atmósfera: Definición, características y composición. Propiedades térmicas del suelo. Efecto del suelo y de la cubierta vegetal sobre la temperatura. Ciclo hidrológico. Evaporación. Calor latente. Tensión de vapor. Modelos de simulación de crecimiento y desarrollo limitado por agua y nutrientes. El viento como fuente de energía. Energía y potencia del viento. Tema 3: Declinación, duración del día, altura del sol sobre el horizonte. Espectro solar y terrestre. Ley de Wien. Presión atmosférica. Viento. Circulación general de la atmósfera. Masas de aire. Frentes. Nubes. Humedad del aire: Definición, conceptos y unidades. Modelos de simulación de cultivos. Clasificación de los modelos de cultivo. Cambio climático: la visión del IPCC. Tema 4: Fenología de cultivos: Escala de Ritchie y Hanway, Escala de Schneiter y Miller. Variables meteorológicas en relación con la fenología. Fotoperíodo y fotoperiodismo. Requerimientos de luz de algunas plantas. La temperatura en la Fitósfera. Perfiles de temperatura. Vientos característicos de la República  Argentina. Precipitación. Régimen pluvial pluvial en el mundo y en la República Argen Argentina. tina. Tema 5: La temperatura como factor biometeorológico en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cálculo de

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  la Evapotranspiración según el método de Penman modificado por FAO. El balance hidrológico climático y seriado: definiciones, conceptos, características, diferencias entre ambos. Estimación de componentes del balance hídrico climático y seriado. Agroclimatología de cultivo soja. Características de los modelos de soja. Impacto y mitigación del cambio climático. Tema 6: Métodos de observación fenológica. Fitósfera. Estadísticas de datos meteorológicos. Horas de frío. Coeficientes de cultivos y necesidades de agua. Sequía: origen, tipos, métodos de lucha. Clasificación climática de Köppen. Agroclimatología de cultivo girasol. Características de los modelos de simulación para el cultivo de arroz. Erosión eólica. Protección mediante cercos y cortinas. Balance de radiación en el sistema tierra atmósfera. Tema 7: Escalas de observación fenológica de de cultivos. dede Ritchie y Hanway. Requerimientos térmicos de cultivos de invierno y de verano. Humedad suelo: Escala métodos estimación y determinación gravimétrica. Constantes hídricas del suelo. Agroclimatología del cultivo de maíz. Períodos críticos de los cultivos. Características de los modelos de simulación de maíz. maí z. Tema 8: Escalas de observación fenológica. Escala de Zadocks. Clasificación de las plantas según la respuesta a la temperatura. Verbalización. Procesos que desencadenan la precipitación. Intensidad y tipos de precipitación. Distribución geográfica de la precipitación en Argentina y en el mundo. Clasificación climática. Su relación con factores astronómicos y geográficos. Evapotranspiración: potencial, real y de referencia. Oscilación del sur “El Niño”. Tema 9: Conceptos de Tiempo y Clima. Ley de Lambert. Ley de Bouguer. Plantas a día largo. Plantas de día corto. Estimación de ETP a partir de datos de tanque. Clasificación agroclimática. Conceptos de calor y temperatura. Coeficiente fototermal. Rendimiento potencial y real. Calen Calentamiento tamiento global. El viento como fuente de energía. Tema 10: Fenología de cultivos. Conceptos. y fotoperiodismo. fotoperiódicos. Temperaturas cardinales de losDefiniciones. vegetales. Fotoperíodo Sumas térmicas. Métodos de Requerimientos cálculo de las constantes térmicas. Evapotranspiración y su importancia agronómica. Modelos de simulación de cultivos y sus  Aplicaciones. Calentamiento global global y escenarios climáticos futuros futuros.. Características de la condición de alumnos Se deben cumplir los requisitos exigidos por el Reglamento Académico (2006) y aprobar las evaluaciones parciales. REGULARES CON EXÁMEN i) Se tomarán tres (3) exámenes parciales, de los que se podrán recuperar FINAL uno para regularizar . ii) Aprobar el examen final en las mesas correspondientes. Los alumnos que no aprueban las instancias de evaluación para regularizar y los alumnos vocacionales, oyentes o condicionales que no regularicen su situación de cursado antes de finalizar el dictado de la materia se consideran libres. Los alumnos libres podrán presentarse en esa condición y podrán aprobar LIBRES la materia si superan las instancias: a- Realizar una observación fenológica un método estudiado d urante el cursado. b.- resuelto Resoluciónaplicando de una guía de actividades (condurante un mínimo de un 60% correctamente) y c- Examen final oral similar a los alumnos regulares.

OYENTES Rigen las pautas establecidas en el Reglamento R eglamento Académico. H. RECURSOS DIDÁCTICOS A UTILIZAR Material preparado para orientar el proceso tratando que sea de utilidad a los alumnos para profundizar los conocimientos, ejercitarse en las aplicaciones y realizar auto-evaluaciones. Los elementos utilizados son: libros, trabajos científicos, artículos de revistas especializadas, apuntes, artículos de divulgación, guía de problemas y cuestionarios. Se utilizarán moderadamente medios visuales (diapositivas y videos documentales) para mejorar la comprensión de algunos temas. Se pondrá énfasis en la relación Teoría-Práctica, para lo cual se llevarán a cabo tareas concretas de aplicación: En el aula, mediante la resolución de situaciones correspondientes a planteos que integran diferentes aspectos del complejo suelo-planta-atmósfera. En parcelas o macetas, mediante observaciones en distintos estados fenológicos de las plantas. En el marco de los objetivos de la cátedra se busca ofrecer una visión integradora de los contenidos con

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  otras asignaturas y con otras actividades del hombre. Se asignarán tareas tendientes a afianzar y profundizar los temas: Escalas de observaciones fenológicas, Fotoperíodo vs. Plantas a días corto/largo, Calentamiento global, Modelo para estimar fechas de fases en soja (SiFeSoja). Balance hidrológico.  

I. TRABAJOS PRÁCTICOS (Breve (Bre ve enunciado de los trabajos) Observaciones y registros fenológicos en parcelas con cultivo: Los alumnos realizarán una experiencia consistente en sembrar en macetas un cultivo de cosecha gruesa (soja, maíz o girasol) y se harán responsables del cuidado de las mismas hasta la finalización del cursado. También realizaran las observaciones fenológicas de un cultivo de cosecha fina (trigo) sembrado en un sitio del predio de la Facultad TRABAJOS A CAMPO destinado a tal fin. Durante las evaluaciones parciales y final deberán presentar y explicar el informe fenológico y la relación con las variables meteorológicas.

TRABAJOS DE LABORATORIO 

Se prevé utilizar el Laboratorio de Informática de la Facultad para la realización de la guía. Se necesita contar con software específico específico y conexión a internet para actualizar datos de las l as estaciones meteorológicas. Resolución de la guía contemplando los siguientes temas: -Fenología de los cultivos -Tratamiento de datos agrometeorológicos y uso de software Weatherlink. W eatherlink. -Factores astronómicos del clima -Radiación solar y terrestre - Fotoperíodo -Calor y temperatura. Sus efectos biometeorológicos. b iometeorológicos.

TRABAJOS ÁULICOS

-Vientos -El vientocaracterísticos en la fitósfera.de la República Argentina. -Precipitación. Régimen pluvial -Ciclo hidrológico. Evaporación. Humedad del aire. -Evapotranspiración -Balance hidrológico climático y seriado -Clasificación climática. Agroclimatología de los cultivos. -Modelo de simulación de cultivos. -Oscilación del sur. Fenómeno Niño-Niña. -Calentamiento global .

OTROS3 

J. SOLO COMPLETAR SI SE ESPECIFICARON TRABAJOS A CAMPO Las observaciones fenológicas se realizarán en el predio de parcelas DESTINO didácticas de la FCA

CANTIDAD DE DIAS

Los alumnos deben realizar al menos una observación semanal y llevar l levar registro de las observaciones según escalas decimales.

CÁTEDRAS PARTICIPANTES Climatología Agrícola K. EXPERIENCIAS DE INTEGRACIÓN CON OTRAS CÁTEDRAS (No más de 10 renglones) 1. Se prevé interactuar con la EEA Paraná del INTA IN TA para una breve introducción sobre Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR), conceptos y medición. Aplicaciones de modelos de simulación agronómica. Uso de sensores remotos. 3

 Ver aclaración en página 1 de la grilla para la declaración de estas horas de práctica.

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  L. EVALUACIÓN DE CÁTEDRA. C ÁTEDRA. Explicitar si se realiza r ealiza algún tipo de evaluación interna con la participación de los estudiantes mencionando la estrategia empleada. (encuestas, entrevistas, etc) (No más de 10 renglones) renglones) Se realizará mediante encuestas anónimas a los alumnos quienes opinan, al finalizar f inalizar el cursado, sobre la modalidad de las clases, interés y comprensión de los temas, preparación previa, desempeño del docente de teoría y docentes de práctica y aportan comentarios, críticas o sugerencias que sirven para mejorar la calidad del proceso de enseñanza-aprendizaje. enseñanza-aprendizaje. M. BIBLIOGRAFÍA La Cátedra prepara y pone a disposición di sposición de los alumnos apuntes, diapositivas y videos mostrados y comentados en clase, archivos pdf seleccionados para cada unidad temática. Adicionalmente el mismo material está disponible en el Campus UNER y en la página web de la Cátedra. M.1. GENERAL BARRY, R. y R. J. CHORLEY, 1985. Atmósfera, tiempo y clima. Editorial Omega, 486 pp. BATTAN, L.- El tiempo ti empo atmosférico – Editorial Omega – Barcelona (1976) BRUNIARD, E. D. 1992. Climatología. Procesos y tipos climáticos. Colección Geográfica. Editorial CEYNE. 125 pp. CASAS CASTILLO, M.C y JORDAN, M. A. – Meteorología y Clima – Editorial UPC – España (1999) CASTILLO y F. CASTELLVI C ASTELLVI S. 1996. Agrometeorología. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid, España, 517 pp. CELEMIN, A. H. 1984. Meteorología práctica. Edición del autor. Mar del Plata, Arg. 312 pp. COCA, S. Reyes. Introducción a la Meteorología. Meteorología. 2002. 2002. pp.428. Ed. Ed. UABC CUADRAT, J. M., y M. F. PITA. 1997. Climatología. Ediciones Cátedra S.A. Madrid, España. España. 496 pp. DE FINA, A. L., y A. C. RAVELO. 1985. Climatología y Fenología Agrícolas. Editorial EUDEBA. Buenos Aires,  Argentina. 279 pp. FUENTES YAGUE, JOSÉ LUIS. “Apuntes “ Apuntes de meteorología agrícola”. FLOHN, H. – Clima y Tiempo – Editorial Edi torial Guadarrama – Madrid (1968) GARABATOS, GARABA TOS, M, 1990. "Temas de Agrometeorología. Agrometeor ología. Orientación. Ori entación. Gráfica." Editora. Tomo Tomo 1 y Tomo 2. Bs. As. GARABATOS, M. 1991. Temas de Agrometeorología. Elementos climáticos que incitan el crecimiento y los fenómenos periódicos de las plantas verdes. 2. Consejo Orientación Gráfica Editora S.R.L. Buenos Aires,Tomo Argentina. 209 pp.Profesional de Ingeniería Agronómica y GARCIA, N. O. – Elementos de Climatología – Colección Ciencia y Técnica – Univ. Nacional del Litoral – 1998 LOMAS, J y R. W. Gloyne, 1988. "Compendio de apuntes para la formación de personal agrometeorológico de las clases y III". Nota Técnica N° 551, OMM, Ginebra, Suiza. LONGLEY, R., 1973. "Tratado "Tratado ilustrado de Meteorología". Meteorología". Ed. Bell, Bs. As. MINETTI, J. L. – El clima del Noroeste Argentino – Editorial Magna – Tucumán (Argentina) (2005) PASCALE, A y DAMARIO, E. – Bioclimatologia Agrícola y Agroclimatologia. Editorial Facultad de Agronomia Universidad de Buenos Aires (2004) PETTERSEN, S. 1974 "Introducción a la meteorología". Espasa Calpe. Arg. S.A. Buenos Aires. SEARS. ZEMANSKY. YOUNG, 1988. “Física Universitaria”. Sexta edición Addison Wesley American. SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL. 1972. "Estadísticas climatológicas 1961-1970"; 1986. "Estadísticas climatológicas 1971-1980"; TORRES RUIZ E. 1995 Agrometeorología. Agrometeorología. UAA Antonio Narro. Ed. Trillas, Mé México, xico, 154 pp. M.2 ESPECÍFICA  ALLEN PEREIRA Raes, D., SMITH, Guías la determinación de requerimientos de Richard, agua deG.,los cultivos.L.,Estudio FAO RiegoM.,1998. y drenaje 56.para Evapotranspiración del los cultivo. Parte B. Evapotranspiración del cultivo en condiciones estándar. Roma. 1 – 5.  Aguirre, C. A. 1995. Estimación de la producción de arroz en el noreste entrerriano. Resumen Técnico del Proyecto: Estimación de la producción agrícola mediante fotografía infrarroja y modelos agroclimáticos. Universidad Nacional de Entre Ríos – Facultad de Ciencias Agropecuarias. Agropecuarias. pp 1 - 9.  ATLAS total de la República Argentina, 1983. 1983. Atlas de la Actividad económica. Los Re Recursos. cursos. Ed. Centro Editor. BATTAN, L. - La naturaleza de las tormentas – Editorial EUDEBA EUDEB A BURGOS, J. J. 1963. Las heladas heladas en la Argentina. Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Tecnología Agropecuaria Agropecuaria (INTA). Buenos Aires, Argentina. BURGOS, J.J., 1952. "El Termoperíodismo como factor bioclimático en el desarrollo de los vegetales", Meteoros, II, (3, 4), Bs. As. BURGOS, J.J., 1963, "Las heladas en la Argentina", Colección Científica del Instituto Nacional de Tecnología  Agropecuaria, Vol. III, Bs. As. Brizuela A. B. El clima de la Provincia de En Entre tre Ríos. En: El arroz: su cultivo y sustentabilidad sustentabilidad en Entre Ríos. Editoral UNER y Ediciones U. N. LITORAL, I.S.B.N. 978-950-698-168-6 9 78-950-698-168-6,, Vol 1: 185-203. Concepción del Uruguay, 2005. Brizuela, A. B., M. Wilson Wi lson and C. A. Aguirre. 1995.Prelimunary Test with CERES Models – Wheat International

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  N° 27. Temperatura. N° 29. Viento. N° 30. Humedad. Formación de nubes. Precipitación. Pre cipitación. N° 40. Modificación artificial del tiempo. CUADERNOS (CREA) DE ACTUALIZACION TECNICA N° 43. Producción de Sorgo Granífero. N° 40. Producción de Girasol. N° 32. Producción de Trigo. N° 42. Producción de Maíz. N° 41. Producción de Soja.

M.3 AMPLIATORIA (no obligatorio) La Cátedra recomienda a los alumnos estudiar con el material bibliográfico disponible en Biblioteca. Además, ofrecerá –por Fotocopiadora del Centro de Estudiantes- ejemplares impresos de ‘Guía ‘G uía de Temas de Climatología Agrícola´ que reúnen el tratamiento de los temas desarrollados en clase. Ofrecerá en el espacio virtual del Campus (UNER) “Curso de Climatología Agrícola” y, eventualmente, a través de la página de Climatología Agrícola (http://www.cicyttp.org.ar/climatologiafca (http://www.cicyttp.org.ar/climatologiafca)) los apuntes (pdf) de todas las unidades, presentaciones (ppt) utilizadas en clase y numerosos vínculos a otras páginas seleccionadas con material complementario. Incorporará datos diarios de d e estaciones meteorológicas automáticas de Diamante, Costa Grande y Paraná. N. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES (Descripción de temas, trabajos, evaluaciones) Inicio SEMANAS DE CLASE cuatrim  ACTIVIDADES Clases teóricas Clases prácticas Visita Est. Met Observ. fenológ Seguimiento TI Eval. parciales Recuperatorios Consultas T-P

Finalizac cuatrim

01 02 03 04

05 06 07 08 09

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T1 T2 T3 T4

T5 T6 T6

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T7

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C

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M1 M1 M1

M2 M2 M2

M3

M3

M3

VI O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O10 O11 O12 O13 O13 xx xx xx

xx E1 Ef1

xx xx xx

xx

xx

xx xx xx

xx

xx

E2 Ef2 xx xx xx

xx

xx

xx

xx

xx

E3

Ef3

xx

xx

xx

R xx

xx

Ti: Unidad i teórica; Mi: Módulo i; EI: Espacio de Integración; VI: Visita INTA; Oi: Obs. fen.i; Ei:Eval parcial i; Efi: Entrega de carpeta con Informe de Obs. fen_i. R: Recuperatorio; C: Congreso SELPER 2016

11 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RÍOS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS CÁTEDRA DE CLIMATOLOGÍA AGRÍCOLA UNIDAD 1: FENOLOGÍA DE LOS CULTIVOS Fenología de cultivos. Métodos de observación fenológica. Escalas de observación fenológica. Escala de Zadocks, Escala de Fehr y otros, Escala de Ritchie y Hanway, Escala de Schneiter y Miller. Meteorología. Agrometeorología. Conceptos de Tiempo y Clima. Factores y elementos del clima y fitoclima FENOLOGÍA DE LOS CULTIVOS Introducción Durante el ciclo ontogénico, los organismos vivos experimentan una serie de transformaciones anatómicas y morfológicas que se corresponden internamente con cambios en sus procesos fisiológicos vitales, regidos por sus características genéticas y reguladas por los factores externos del ambiente físico en que crecen y se desarrollan. Las observaciones fenológicas en la producción agropecuaria son de suma importancia, ya que el conocimiento de las necesidades climáticas de una especie vegetal o determinada especie o raza animal, permite una mejor elección del tipo de producción a implementar en una zona o región, permitiendo un uso racional del medio ambiente en beneficio de la producción. La planta, es un verdadero sensor meteorológico complejo ya que no registra las variaciones de un elemento, sino de todos componentes meteorológicos tienen influencia sobre su ciclosolo biológico (Planchuelo et al ., .los , 1987). El ciclo vital de los seresque vivos, implica el nacimiento, crecimiento, desarrollo, reproducción y muerte. En el caso de las plantas, el nacimiento puede generarse a partir de una semilla denominándose en ese caso germinación o a partir de una parte del vegetal, y en tal caso será brotación. En su ciclo ontogénico, los vegetales experimentan cambios visibles o no, que están en estrecha relación con las condiciones ambientales y genéticas. A estos cambios podemos dividirlos en dos grandes grupos: crecimiento y desarrollo. El crecimiento  es el aumento en número, tamaño o volumen de las células del vegetal y el desarrollo  es el cambio continuo en la morfología y función de la planta. Mientras crecimiento implica un cambio cuantitativo, el desarrollo es un cambio cualitativo.

Definiciones  Fenómeno  es toda manifestación de un hecho. Se llaman fenómenos periódicos  a las manifestaciones externas, que se producen en animales o vegetales, con algunas variaciones año a año y en las mismas épocas. Todos los fenómenos biológicos observables en la naturaleza presentan un ritmo estacional de ocurrencia variable, de lugar en lugar y de un año a otro, de acuerdo a las variaciones variaciones meteorológicas acompa acompañantes. ñantes. La brotación y floración de las plantas, plantas, la llegada o partida de aves migratorias, la gestación y nacimiento de las crías de animales, la migración de cardúmenes, etc., son algunos de los miles de fenómenos que suceden en la naturaleza durante el año, con una periodicidad o ritmo que reconoce la influencia de factores astronómicos y/o meteorológicos. Cuando ese ritmo es alterado temporalmente, la causa es siempre una variación en alguno o varios de los elementos meteorológicos condicionantes.  El estudio y explicación sistemática y organizada de los cambios o fenómenos periódicos en la apariencia y constitución de los seres vivos por causas ambientales se conoce como fenología. Este término fue introducido introducido por Linneo y deriva del vocablo griego “Phanesthai”  (aparecer).  (aparecer). La fenología  corresponde al estudio del progreso del desarrollo del cultivo en relación a las condiciones ambientales. Los procesos periódicos cuantificables del crecimiento corresponden a la fenometría .

12 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  De las experiencias, observaciones y registros fenológicos se infiere que los factores que más inciden en los fenómenos f enómenos periódicos periódicos de los vegetales son:

la marcha de la temperatura  a lo largo del año y en algunas plantas influye la marcha de la temperatura a lo largo del día   la variación en la duración del día/ duración de la noche    el régimen pluviométrico.  

El efecto de cada uno de estos factores sobre los vegetales será abordado con profund profundidad idad en las unidades 3, 5 y 6 de esta asignatura. En las plantas, el número y tipo de órganos producidos no están definidos en el embrión, como ocurre en los animales, sino que se determinan más tarde en respuesta a las condiciones ambientales. Los vegetales, desde su nacimiento e inicio del crecimiento, presentan una actividad biológica que está determinada en su ritmo -se acelera o retarda- según la ocurrencia de los fenómenos meteorológ met eorológicos. icos. El análisis del desarrollo del cultivo se facilita por el reconocimiento de momentos distintivos en el ciclo ontogénico denominados fenoestados, fenofases o simplemente  fases.  La velocidad de avance dentro de cada fenofase es conocida como la tasa de desarrollo. Se denomina fase a la aparición, transformación o desaparición rápida de los órganos de un ser vivo (figura 1.1). A las fases correspondientes correspondientes a los vegetales se las denominan fitofases y zoofases a las de los animales. La emergencia de las plántulas, espigazón del trigo, floración de los frutales, maduración, son algunos ejemplos de fitofases.

Se acostumbra también definir las fases como vegetativas o reproductivas. Cuando se manifiestan exteriormente son designadas designadas como fases visibles (floración, (floración, caída follaje, etc.). Mientras que las fases invisibles (germinación, tuberización, etc.) no se pueden apreciar a simple vista. Una etapa fenológica o subperíodo está delimitada por dos fases sucesivas.

Figura 1.1. Fases y subperíododos subperíododos Dentro de ciertas etapas se presentan  períodos críticos críticos,,  que son períodos en los cuales la planta presenta la máxima sensibilidad a determinada variable atmosférica (por ejemplo, la cantidad de lluvia, o la ocurrencia de algún meteoro como una granizada o una helada), lo que determina variaciones en el rendimiento del cultivo (figura 1.2). Los períodos críticos ocurren cerca de la aparición de una nueva fase. El cultivo puede tener más de un período crítico para una misma variable meteorológica m eteorológica.. Figura 1.2. Reducción relativa en el número de granos, respecto del tratamiento testigo ante reducciones de la cantidad de radiación incidente en distintos momentos del ciclo del cultivo de trigo (Fischer, (Fi scher, 1985).

13 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

METODOS DE OBSERVACIÓN FENOLÓGICA En este capítulo analizaremos analizaremos tres m métodos étodos de observación fenológica:

A. OBSERVACIONES FENOLÓGICAS EN CULTIVOS ANUALES B. OBSERVACIONES FENOLÓGICAS EN CULTIVOS PERENNES C. OBSERVACIONES FENOLÓGICAS MÁS DETALLADAS La manera de realizar la observación fenológica depende fundamentalmente del tipo de cultivo considerado, por lo cual no puede fijarse un criterio único y general. Las plantas pueden ser clasificadas según su ciclo ontogénico en anuales, bianuales o perennes: - Anuales: son aquellas plantas que completan su ciclo ontogénico en el transcurso de un año o menos. A su vez, y según su ubicación geográfica, las plantas anuales que se encuentran en latitudes donde las estaciones del año están bien determinadas (ejemplo: Paraná, 31° 47´ Lat. Sur) se clasifican según las exigencias calóricas en cultivos de invierno, primaverales y estivales. Los cultivos de invierno son aquellos que tienen exigencias en bajas temperaturas, resistencia al frío o una combinación de ellas. Estas plantas son sembradas en otoño, transcurren el invierno en forma vegetativa y florecen y fructifican en primavera (ejemplo: trigo, colza, etc.). Los cultivos primaverales tienen requerimientos requerimientos más altos en temperatura, que los invernales, pero menos que los estivales, a su vez menor resistencia al frío. Generalmente presentan un ciclo vegetativo muy breve, cosechándose en verano, un ejemplo son los trigos de ciclo corto. En cuanto a las plantas estivales, tienen alto requerimiento calórico, y por ende no tienen resistencia a bajas temperaturas. Las mismas se siembran en primavera (generalmente en períodos libres de heladas) y se cosechan una vez terminado el verano, son los ejemplos más característicos la soja, sorgo y maíz. En las latitudes ecuatoriales donde las diferencias térmicas no son muy notorias, las estaciones están determinadas por las precipitaciones, es decir que los cultivos se sembrarán o implantarán según las necesidades hídricas de los mismos y en la topografía (valles protegidos, zonas altas, laderas de cerro, etc.) que presenten las condiciones de temperatura que satisfagan las necesidades calóricas de las plantas. - Bianuales: son aquellas que vegetan durante un año o más y luego florecen y fructifican en algún momento del segundo año. No es muy común en las plantas cultivadas, las más conocidas son la remolacha y la cebolla. - Perennes : se denomina de esta forma a los vegetales que requieren tres o más años para completar su ciclo ontogénico. A su vez pueden dividirse en plantas de un solo ciclo o ciclo permanente. Las plantas de un solo ciclo son aquellas que durante varios años solamente vegetan y fructifican una sola vez antes de fenecer. Casos típicos son la pita, bambú y banano. De ciclo permanente, son aquellas plantas que repiten la floración y fructificación todos los años, siempre que hayan satisfecho sus necesidades para ello. Los árboles forestales y frutales son los ejemplos más típicos de esta categoría.

Observaciones fitofenológicas agrícolas Observaciones La herramienta básica es la observación “a campo” de las fases fenológicas de los cultivos. Las observaciones fenológicas fenológicas a campo con propósitos bioclimáticos difieren y son más rreducidas educidas en cantidad que las necesarias para otras disciplinas, como Fisiología, Entomología, Fitopatología, etc., en bioclimatología agrícola se observa cómo se manifiestan externamente los resultados de los procesos biológicos internos del vegetal. Por ello la observación fenológica es más simple y con menor detalle. No todas las fases de un cultivo tienen importancia bioclimática como para observarlas íntegramente en todos sus momentos. Solo se aplica el criterio de la duración en aquellas más importantes, ejemplo, la floración es lafase fasees típica observar sobre por suscómo momentos de comienzo, plenitud y fin,Por ya que la intensidad de esta muyailustrativa se cumplirá la etapa 14 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  de la reproducción, dado que de su estudio detallado puede llegarse al conocimiento de las exigencias y tolerancias bioclimáticas. Los eventos comúnmente observados en cultivos agrícolas y hortícolas son: siembra, germinación, emergencia, emergencia, floración (inicio, plenitud y fin) f in) y cosecha. Los eventos adicionales observados en ciertos cultivos específicos incluyen: presencia de yema, aparición de hojas, maduración de frutos, caída de hojas para varios árboles frutales. Mediante una gráfica de distribución normal (figura 1.3) se ilustra como la frecuencia de individuos (plantas) que se encuentran en alguna de las fases se utiliza para definir la condición de inicio, plenitud o fin de fase. Este criterio es utilizado para la aplicación de los métodos A y B.

Inicio de fase: sucede una aparición, desaparición desaparición o transformación t ransformación ininterrumpida ininterrumpida y en aumento de algún órgano. Comienza un proceso que es continuo y que en pocos días se hace generalizado generaliz ado en la población en estudio. El porcentaje de plantas que presentan la ffase ase observada alcanza o supera el 20 %. 

Figura 1.3. Distribución del número de plantas en las fases fenológicas. Plenitud de fase: el momento en que el fenómeno tiene su máxima intensidad y el porcentaje alcanza al menos el 50 % de los individuos que se encuentran en la fase  Fin de fase: es la aparición, desaparición o transformación de los últimos órganos de la fase, sin interrumpir la continuidad del proceso. El porcentaje de individuos observados superan el 80 % de la fase en cuestión. Duración de fase  es la cantidad de tiempo (expresada generalmente en días) que transcurre entre el comienzo y el fin de una fase.   La rapidez que expresan los individuos en desarrollar una fase indica el grado de satisfacción que la misma ha logrado l ogrado en sus necesidades meteorológicas meteorológ el período. Sien la ocurrencia de la fase no presenta alteraciones o anomalías respecto icas a lo durante observado y medido años anteriores para la especie se habla de fase normal. Cuantos menos días transcurran, el cultivo habrá integrado más adecuadamente los elementos meteorológicos hasta el momento. Se puede definir con relativa precisión el estado fenológico de una planta individual, pero para la descripción de un cultivo se debe tener en cuenta la variación entre las plantas. Las plantas individuales difieren en su tasa de desarrollo, por lo que es frecuente determinar la ocurrencia de un fenoestado cuando lo han alcanzado el 50% de la población.

A. OBSERVACIONES FENOLÓGICAS EN CULTIVOS ANUALES La diferencia fundamental con la observación fenológica en perennes radica en que en los cultivos anuales la observación de las fases se produce según haya sido la fecha de siembra. Cada época de siembra permite al cultivo integrar de manera distinta los componentes meteorológicos, dando como resultado una reacción diferente que se expresa como un proceso fásico particular, que deberá analizarse de manera especial según el cultivo considerado. Los cultivos perennes, al 15 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  estar implantados en un solo lugar, solamente reaccionan a la marcha meteorológica del año, nunca tan variable como los complejos atmosféricos resultantes de épocas de siembra diferentes. Los cultivos extensivos anuales pueden clasificarse en densos o ralos. Los cultivos densos corresponden a los cereales de invierno (trigo, avena, cebada, etc), el arroz y las praderas. En este caso el cultivo cubre el terreno y es dificultoso diferenciar las plantas separadamente. Los cultivos ralos son aquellos que se siembran en hileras distanciadas, en los cuales es posible individualizar las plantas sobre los surcos. Es el caso de los cultivos de verano como maíz, girasol, sorgo y soja.

Consideraciones Consideracion es en la observación fenológica. Las observaciones fenológicas deben ser efectuadas en lugares que sean representativos. La elección de los lugares o plantas a observar, independientemente de sus características, deberá ser al azar, evitándose los bordes y cabeceras de los lotes. El momento propicio para la observación dependerá del cultivo y de la fase. El criterio más general es efectuar las observaciones cada 2 o 3 días. 1. Observaciones en cultivos densos Se localizarán cuatro  sitios en la parcela, al azar, individualizándolos con una estaca o cualquier elemento que perdure durante el ciclo del cultivo y que se pueda localizar fácilmente. Se realizarán las observaciones en 10 plantas por sitio, es decir, 40 en cada parcela. Dadas las características de los cultivos densos, no siempre se observarán los mismos individuos. En los cultivos que macollan, como el trigo, hasta que ocurra esta fase se observarán 40 plantas o tallos principales, pero luego cuando es difícil diferenciar los tallos primarios de los secundarios se tomarán 40 macollos. Se observa y anota el número de individuos o plantas en cada fase por sitio (Ej: 6 plantas con macollos, 4 plantas encañadas), luego se contabiliza el total de plantas en cada fase y se calculan los porcenta porcentajes jes (para las 40 plantas evaluadas). Las observaciones en  pasturas o praderas, debido a la diversidad de especies, hábitos de crecimiento, desarrollo de masa verde, morfología y estructura de la canopia, etc. deberán adaptarse para que responda a lo programado por el observador. Las observaciones pueden realizarse en praderas con los animales en pastoreo, pero para investigaciones específicas es mejor seleccionar la parcela y delimitarla. Es conveniente que las mismas no sean inferiores a 2.500 m2 (50 m x 50 m), programándose una de estas parcelas para cada año de observación. En el método propuesto por Todorov la parcela de 2.500 m2 deberá dividirse en tres partes principales, dedicándose dedicándose la I y III para las observaciones observaciones fenológicas y estado de las plantas y la II a observaciones fenométricas y estado de suelo, fundamentalmente humedad. humedad.

2. Observaciones en cultivos ralos Se eligen cuatro sitios al azar y 10 plantas por cada sitio. Las plantas deben estar en dos filas enfrentadas (figura 1.4) y deben ser identificadas por medio de algún elemento que no se deteriore y permita su ubicación en cualquier momento del ciclo. En ambos casos se deberá tener cuidado de no producir daños al cultivo y no modificar el medio al realizar las observaciones. Se observa y se anotan los registros como en el caso anterior.

Figura 1.4. Sitios de muestreo fenológico en cultivos ralos

16 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  B. OBSERVACIONES FENOLÓGICAS EN CULTIVOS PERENNES Las plantas perennes tienen una reacción más uniforme a los factores ambientales y por consiguiente las observaciones fenológicas pueden hacerse en un número menor de plantas. La mayoría de las plantas perennes son árboles o arbustos. Dentro de éstas se hace una diferenciación entre las que tienen un patrón estacional y aquellas que no lo tienen.

1. Plantas co con n patrón estacional Son las que tienen fases fenológicas de aparición simultánea en todas las plantas y en todas las ramas de una misma planta. Este comportamiento es típico de las perennes que crecen en latitudes medias y/o altas donde el desarrollo de las plantas está determinado por las condiciones de luz y temperatura. En este tipo de plantaciones de árboles o arbustos (generalmente montes frutales) las observaciones y registros siguen un método particular. Para cada cultivo se seleccionan 3 a 5 individuos, cada uno de ellos aisladamente representa una repetición. Loa individuos seleccionados deben ser de la misma variedad, de la misma edad –o similar- y que presenten un desarrollo normal. Los árboles o arbustos se marcan con pintura indeleble y no tóxica o con etiquetas. Se seleccionan plantas representativas, desechándose aquellas que estén en la periferia de la plantación, o en las cercanías de cortinas rompevientos, así como las que presenten podas artísticas. Se registrarán solo momentos representativos de las fases; por ejemplo: comienzo de brotación, comienzo de floración, plenitud de maduración del fruto, plenitud de caída de hojas, etc., datos que se utilizan para la confección de boletines fenológicos o para la caracterización bioclimática de las estaciones del año, por medio de plantas especialmente elegidas (Scnelle, 1955). 2. Plantas sin patrón estacional Son aquellas que se cultivan en el ecuador o cercanías, dónde prácticamente no existe variación de temperatura ni de la longitud del día. Dentro de una plantación de árboles frutales como el mango, café o cítricos, es común encontrar distintas fases fenológicas simultáneamente, en el predio observado o incluso en un mismo individuo. Para estos casos es difícil dar guías y normas estrictas para el registro de las observaciones, pero a diferencia de las anteriores, las observaciones no deberán llevarse a cabo en la totalidad de la planta, sino en una de sus ramas, la que deberá ser identificada de igual forma que lo detallado anteriormente. Cuando se pretende estudiar las exigencias bioclimáticas de una especie o variedades de una especie, es necesario registrar no solo la iniciación de las fases, sino también la intensidad y duración de las mismas (Ledesma, 1951) Ver también material complem c omplementario: entario: Gastiazoro Blettler, “Apuntes de Fenología Agrícola”.

C.

OBSERVACIONES FENOLÓGICAS MÁS DETALLADAS

Uso escalas para observación fenológica Para de la aplicación de las observaciones fenológicas a otros propósitos tales como las referentes a estudios fisiológicos, entomo y fitopatológicos, de tratamiento sanitario, etc, se han propuesto sistemas observacionales mucho más detallados y precisos, los cuales suelen comprender no solamente las pautas fásicas, sino que además modulan situaciones de puro crecimiento. Las escalas señalan los estadios relevantes del ciclo del cultivo, a partir de la observación de signos macroscópicos (e.g. antesis) y microscópicos (e.g. iniciación floral). Para un cultivo anual los estadios normalmente considerados son siembra, emergencia, iniciación floral, antesis, madurez fisiológica y madurez de cosecha . Dada la diversidad de intereses y objetivos, cada cultivo cuenta con varias escalas fenológicas. Para los cultivos tradicionalmente realizados en nuestra provincia y en la región agrícola de nuestro país las escalas fenológicas de mayor aceptación son:   Trigo: Escala de Zadocks   Soja: Escala de Fehr et al.    Maíz: Escala de Ritchie y Hanway   Girasol: Escala de Schneiter y Miller 17 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  El procedimiento de muestreo para evaluación fenológica de un cultivo es similar a lo descripto en cultivos anuales densos y ralos. Se eligen cuatro sitios al azar y 10 plantas por cada sitio. En los cultivos densos que macollan en etapas avanzadas se observan 10 macollos por sitio. En cultivos ralos se observan plantas en dos filas enfrentadas En la planilla fenológica se deberán anotar el número de individuos que se encuentran en cada uno de los estadios presentes, según la escala empleada. Luego se calcula el porcentaje de individuos en cada estadio y el que supere el 50% corresponde al estadio del cultivo. En caso que ninguno supere directamente el 50%, el estadio del cultivo se determina acumulando los porcentajes comenzando comenzando por el estadio más avanzado hasta llegar al 50%. Ejemplo: Un cultivo de trigo es evaluado según escala fenológica de Zadock. Siguiendo el procedimiento descripto para muestreo en cultivos densos se obtuvo el siguiente resultado: Muestra A: 2 plantas en Z 1.2, 1. 2, 4 plantas en Z1.3; 4 plantas en Z2.1 Muestra B: 1 planta en Z 1.2, 4 plantas en Z 1.3, 5 plantas en Z 2.1 Muestra C: 1 planta en Z 1.1, 1 planta en Z1.2, 4 plantas en Z 1.3 y 4 plantas en Z 2.1 Muestra D: 4 plantas en Z 1.2, 4 plantas en Z 1.3 y 2 plantas en Z 2.1 Estadío Z 1.1 Z 1.2 Z 1.3 Z 2.1 Total

Nº plantas 1 8 16 15 40

Porcentaje 2,5% 20% 40% 37,5% 100%

Este resultado muestra que ningún estadíomás supera directamente 50%,=entonces seestadio acumulan los porcentajes comenzando por el estadio avanzado: 37,5% el + 40% 77,5 %. El del cultivo es entonces Z1.3. Ese estadio corresponde al cultivo porque el 40% de los individuos se encuentra en dicho estadío y el 37,5% de los individuos ya lo han superado, entonces es el que caracteriza a la mayor proporción de individuos de esa población. Recordar: si se registra que el 50% o más de los individuos observados están en una determinada etapa de la escala fenológica, esa es la que corresponde al cultivo.

1- Trigo: Escala decimal de Zadock El desarrollo es un proceso complejo en el que diferentes órganos crecen, se desarrollan y mueren, siguiendo una secuencia que a veces se superpone. Sin embargo, es más sencillo considerar el desarrollo como una serie de fases tal como en la escala de Zadoks. Esta escala describe estados morfológicos externos que involucran algunos procesos de desarrollo y otros de crecimiento. La escala de Zadoks divide al ciclo del cultivo de trigo en 10 ffases ases o etapas principales numeradas de 0 a 9, cada una de ellas subdividida, a su vez, en 10 etapas secundarias: Tabla 1.1. Fases de desarrollo descriptos en la escala de Zadoks et al .,., (1974) Sub-fase  Etapa principal DESCRIPCIÓN Sub-fase  Etapa principal DESCRIPCIÓN 0 

Germinación

0.0-0.9 

5 

Espigado

5.0-5.9 

1 

Crecimiento de plántula*

1.0-1.9 

6 

Antesis

6.0-6.9 

2 

Macollaje**

2.0-2.9 

7 

Grano lechoso

7.0-7.9 

3 

Elongación del tallo

3.0-3.9 

8 

Grano pastoso

8.0-8.9 

Madurez

9.0-9.9 

4.0-4.9  9  4  Vaina engrosada *1.1- 1.9: refleja el número de hojas expandidas en el tallo principal

**2.1 – 2.9: refleja el número de macollos visibles por planta 18 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  En primer lugar es necesario decidir cuales son las principales fases que se ajustan mejor a la descripción del cultivo. Sin embargo, también se necesita observar el cultivo en detalle y dar un valor decimal de sub-fase que describe el grado de evolución de la fase principal. Por ejemplo, los estados Z1.1 a Z1.9  ocurren cuando las hojas del tallo principal (TP) de 1 a 9 son visibles. Del mismo modo, Z2.1 a Z2.9 describen la aparición de 1 a 9 macollos en la planta y Z3.1 a Z3.6  la presencia de 1 a 6 nudos en el tallo principal.

Etapa 0:  indica el período comprendido entre siembra-emergencia, se diferencian en el ápice nuevos primordios foliares y se produce el crecimiento del coleóptilo y el epicótile, que crecen hasta que el primero alcanza la superficie del suelo y percibe la luz. Etapa 1: Se caracteriza por la producción de hojas en el tallo principal, las subdivisiones indican el número de hojas expandidas en el tallo principal (lígula visible). Desde la aparición de la primera hoja a través del coleóptilo, las demás aparecen regularmente a un intervalo constante de sumas térmicas denominado filocrono, hasta la aparición de la última hoja (hoja bandera). La etapa de  premacollaje  comprende desde emergencia hasta la aparición de la 4º hoja que coincide generalmente con la aparición del primer macollo Las fases principales 1 y 2 describen la producción de hojas y macollos que ocurren en paralelo y no en secuencia. Del mismo modo, hay cierta superposición entre las fases principales 2 y 3 (ver ilustraciones en material complementario “Trigo regado”, FAO). Etapa 2: macollaje: aparición de macollos con alto grado de sincronía con la aparición de hojas, emergen a intervalos intervalos de un filocrono. filocrono. Cabe aclarar que el trigo produce macollos primarios y secundarios, los primarios son los que crecen desde el tallo principal y los secundarios crecen del tallo de los primarios. Etapa 3: encañazón: los entrenudos se elongan, dando origen al tallo verdadero. Se cuenta el número de nudos nudos del tallo principal. Esta etapa incluye la apa aparición rición de las últimas hojas y el período inmediatamente posterior hasta que se visualiza la hoja bandera con la lámina desplegada.. Este estado es coincidente con el de vaina engrosada. desplegada Etapa 4:  vaina engrosada o estado de bota: momento en el que la espiga está encerrada en la vaina de la hoja bandera. En este momento se produce la meiosis de los granos de polen y el cultivo es muy sensible a heladas, estrés hídrico y altas temperaturas. Etapa 5: espigazón: es la emergencia de la espiga, ocurre inmediatamente antes que la floración. Es la primea señal macroscópica de que la planta está en estado reproductivo, aunque la espiga ya fue desarrollada con anterioridad. El período espigazón - antesis resulta crítico para la ocurrencia de heladas y en función de esto se determinan las fechas de siembra. El número que sigue al punto decimal denota el grado de desarrollo de ese proceso particular. De esta manera, Z5.1 ocurre cuando el promedio de las espigas en el campo tiene un 10 por ciento de emergida (espiga asomando), mientras que Z5.5 cuando el promedio de las espigas muestra un 50 por ciento de emergida, es decir la mitad de la espiga es visible. Etapa 6: antesis: se llama así el momento en que las anteras amarillas son claramente visibles en las espigas. Cada lemma y palea de la flor se separan al hincharse sus lodículos lo que permite que las anteras emerjan. La antesis o floración marca el comienzo de la formación y llenado del grano. Cuando las anteras están recién abiertas son de color amarillo brillante pero se decoloran en tres o cuatro días (mitad de la antesis o Z6.5). Etapa 7, 8 y 9   corresponden a grano lechoso, pastoso y madurez fisiológica respectivamente. Entre la floración y la madurez se produce el llenado de los granos. Al llegar a la madurez fisiológica los granos alcanzan su máximo tamaño. Entre el estado de grano lechoso y pastoso el contenido de agua del grano se hace constante. Este período constituye una fase crítica del llenado de grano y una deficiencia hídrica afecta la traslocación de asimilados al grano reduciendo el peso final de los mismos. m ismos. Hasta el estado 2 inclusive el muestreo se realiza observando la planta entera. A partir del estado 3, los macollos son considerados como unidades independientes y son estos, en forma individual, los que se utilizan en cada observación. Las fases de la escala Zadoks describen lo que puede ser observado a simple vista, pero es el ápice o punto de crecimiento de la planta, no visible dentro de las vainas, el primer indicador de la 19 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  evolución de la planta a través de sus fases principales. Dos estados importantes del ápice son la doble arruga y la espiguilla terminal. El estado de doble arruga significa que el principal punto de crecimiento de la planta no producirá más primordios foliares sino primordios de espiguillas. En ese momento, el punto de crecimiento está aún encerrado dentro de la corona de la planta, debajo de la superficie del suelo. La espiguilla terminal ocurre cuando la minúscula espiga ha producido todas sus espiguillas. En ese momento la espiga, que tiene solo 2 mm de largo, dominará otros puntos de crecimiento menos adelantados en los macollos. Para ver esta minúscula espiga hay que abrir el tallo con una herramienta de corte o directamente con las uñas 1 cm por encima de la corona y quitar las hojas pequeñas. Aunque es diminuta, ya se asemeja a una espiga emergida. La espiguilla terminal aparece en algún momento, en general al final f inal del macollaje. La figura 1.5 relaciona las fases externas de la escala Zadoks y los dos estados internos observables en el ápice, doble arruga y espiguilla terminal. Muestra el momento en que se inician, crecen y mueren los componentes del tallo (recuadros) y cuándo se forman los componentes del rendimiento (barras). Esta figura ayudará a identificar qué componentes están siendo afectados por las prácticas del agricultor en un determinado momento.

Figura 1.5. Componentes del rendimiento de trigo tri go y fases del desarrollo. Fuente: FAO, 2001. Trigo Regado

20 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Ver gráficos en material complementario: “Uso del código decimal para describir el ciclo del trigo” de Gonzales (Conicet- INTA EEA Pergamino) Pergamino) y “Trigo Regado” (FAO, 2001)

2- Soja: Escala de Fehr y Caviness La escala desarrollada por Fehr y Cavines, es la más utilizada para la descripción de los estadios fenológicos externos del cultivo de soja, donde se distinguen dos etapas principales; una que describe los estados vegetativos (V)  y la otra los estados reproductivos (R)  (tabla 1.2). Con respecto a esta característica cabe aclarar que la transición del estado vegetativo al reproductivo para trigo, maíz y girasol es marcada: la diferenciación de estructuras vegetativas cesa cuando el ápice se transforma en reproductivo. En cambio, en la soja el cambio es más gradual y coexisten en el tiempo meristemas m eristemas vegetativos y reproductivos. Esta característica hace que se denomine a la soja como determinada o indeterminada según la magnitud de la superposición de estados vegetativos y reproductivos. Las subdivisiones de los estados V son designados numéricamente como V1, V2, V3, hasta V(n), con excepción de los dos primeros estados, los cuáles son designados como VE (emergencia) y VC (cotiledonar). El último estado es designado como V(n), donde (n) representa el número del último estado nodal desarrollado. El valor de (n) cambia con la variedad y las diferencias ambientales. Las ocho subdivisiones de los estados R son designadas numéricamente numéricamen te y con sus respectivos nombres comunes. Estados Vegetativos Bajo condiciones ambientales adecuadas, la germinación comienza cuando la semilla ha absorbido el 50% de su peso en agua. La raíz primaria se elonga y el hipocótile se extiende hasta la superficie del suelo y empuja a los cotiledones y el epicótile. Las raíces laterales crecen y los cotiledones emergen alcanzando el estadio VE. Los cotiledones son considerados como órganos de almacenaje con forma de hojas modificadas, surgen de manera opuesta en el tallo. El estado VC o cotiledonar ocurre ocurre cuando las hojas unifoliadas están desplegadas. Los estadíos vegetativos que siguen a VC, están definidos y numerados de acuerdo al nudo de la última hoja completamente desarrollada. Un nudo con una hoja completamente desarrollada, es aquel que tiene una hoja por encima de él y cuyos folíolos están desplegados. Se cuenta desde abajo, siempre el “nudo uno” será aquel que tuvo el par opuesto de hojas unifoliadas, unifoliadas, este nudo es único, porque en él las hojas se insertan en forma opuesta sobre el tallo. Todas las otras hojas, son trifoliadas, con largos pecíolos y aparecen en forma alterna (una de un lado del tallo y la siguiente del otro lado). Recordar: hoja desarrollada es aquella que tiene encima otra hoja, aún pequeña, pero con bordes de folíolos que ya no se tocan.

En la axila de las hojas existen yemas que pueden desarrollar ramas, racimos florales o permanecer inactivas. Cada ramificación produce hojas trifoliadas, nudos, yemas axilares, flores y vainas similares a las del tallo principal. Tabla 1.2. Estadíos vegetativos según Fehr et al. VE Emergencia

Cotiledones sobre la superficie del suelo.

VC Cotiledonar

Hojas unifoliadas suficientemente desarrolladas de manera que los bordes no se tocan

V1 Primer nudo

Hojas completamente desarrolladas en los nudos unifoliados

V2 Segundo nudo Hoja trifoliada completam completamente ente desarrollada en el nudo que está por encima de los nudos unifoliados V3 Tercer nudo .............

Tres nudos en el tallo principal con hojas totalmente desarrolladas, comenzando con los nudos unifoliados 21

Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Vn nudo

N nudos en el tallo principal con hojas completamente completamente desarrolladas, desarrolladas, comenzando con los nudos unifoliados

Estados Reproductivos Los ocho estados reproductivos (R) están agrupados en 4 etapas: et apas: R1 y R2, describen la floración; R3 y R4, la formación de vainas; R5 y R6, el desarrollo de la semilla y R7 y R8, la madurez (tabla 1.3). El crecimiento vegetativo y la producción de nudos continúan a través de algunos estados R, comprendiendo los estados V hasta alcanzar el número final de nudos. Los estados R1 a R6 son los que mejor describen el desarrollo de la planta. La descripción de los estados R corresponden al inicio y la plenitud de cada etapa. La entrada a la fase reproductiva se caracteriza por el cambio de estado de un meristema axilar, progresando hacia los restantes meristemas y deteniendo la diferenciación de estructuras vegetativas recién cuando alcanza el meristema apical. Es importante relacionar el desarrollo de estructuras vegetativas (hojas) con el rendimiento del cultivo, puesto que cada nudo es un sitio de potencial desarrollo de vainas. También hay que considerar que la inducción floral en la soja se acelera con días de bajo fotoperíodo, condición que limitaría el desarrollo de las estructuras vegetativas por un rápido cambio del meristema m eristema a un estado reproductivo. La floración se inicia en R1, en el tercer al sexto nudo del tallo principal y luego progresa hacia arriba y abajo. Cuando el frente de floración alcanza el nudo n-1 se define el estado fenológico R2. En cuanto al estado R3, este se logra cuando alguno de los 4 nudos superiores con una hoja totalmente expandida presenta una vaina de 5 mm de longitud. Es en este período donde factores estresantes para el cultivo puede reducir el número de vainas, pero la pérdida puede ser compensada con la formación floresde y frutos. Para alcanzar el del estado la planta desarrollar una vaina de 20 mmdeennuevas cualquiera los 4 nudos superiores talloR4 principal condebe una hoja completamente desarrollada. desarrollada. Cuando comienza c omienza el período efectivo del llenado de los granos, las vainas ya han alcanzado su máximo tamaño. El estado R5 se alcanza cuando una vaina situada en algunos de los 4 nudos superiores del tallo principal posee semillas de 3 mm de longitud. Aproximadamente en el estadio 5,5 (intermedio entre estadio 5 y 6) la planta alcanza la mayor altura, área foliar y número de nudos. En R6 las vainas superiores del tallo principal tienen semillas que ocupan completamente la cavidad de la vaina. El estado R7 corresponde a la madurez fisiológica de las primeras vainas, mientras que R8 corresponde a la madurez de cosecha.

Tabla 1.3. Estadios reproductivos según Fehr et al. R1 Comienzo floración Una flor abierta e en n cualquier cualquier nudo nudo del tallo principal. principal. R2 Plena floración floraci ón

Flor abierta en uno de los dos nudos superiores (con una hoja completamente desarrollada) desarrollada) del tallo principal.

R3 Inicio fructificación

Vaina de 5 mm de de largo en uno de los 4 nudos superiores (con una hoja completamente desarrollada) desarrollada) del ttallo allo ppal.

R4 Plena fructificación

Vaina de 2 cm. de largo en en uno de de los 4 nudos superiores (con una hoja completamente desarrollada) desarrollada) del ttallo allo ppal.

R5 Principio de desarrollo de semilla

Semilla de 3 mm de largo en una vaina de uno de los 4 nudos superiores (con una hoja completamente desarrollada) desarrollada) del tallo principal.

R6 Pleno desarrollo de Vaina que contiene una semilla verde que llena su cavidad, en uno de semilla los 4 nudos superiores (con una hoja completamente desarrollada) del tallo principal. 22 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  R7 Comienzo de madurez R8 Plena Madurez

Una vaina normal en el tallo principal que ha alcanzado su color normal a la madurez. m adurez. 95% de las vainas han alcanzado su color normal a la madurez. Se requieren 5-10 días de tiempo seco después de R8 para que la semilla tenga menos del 15% de humedad.

El período más crítico para la determinación del rendimiento comienza en R3-R4 y se extiende hasta R6. El período R4,5 a R5,5   es especialmente crítico pues la floración se completa y las vainas y semillas pequeñas pueden abortar bajo condiciones ambientales no adecuadas. Ver Gráficos de la escala en material complementario “Etapas Fenológicas del Cultivo de soja”. pdf

3- Maíz: Escala de Ritchie y Hanway (1982) Una de las escalas más utilizadas para describir el desarrollo del maíz es la de Ritchie y Hanway que denomina V (vegetativos) a los estadios previos a la floración y R (reproductivos) a los siguientes. Como la mayoría de las escalas diseñadas para aplicaciones agronómicas, no distingue los estadios reproductivos previos a panojamiento, panojamiento, aunque describe con bastante detalle los distintos estados de crecimiento del grano. Tabla Nº4: Estados fenológicos de maíz según la escala de Ritchie y Hanway Etapa Descripción VE Emergencia

V1 V2 Vn VT R1 R2 R3 R4 R5 R6

Primera hoja con lígula visible Dos hojas con lígula visible Enésima hoja con lígula visible Panojamiento Emergencia de estigmas Cuajado de granos Grano lechoso Grano pastoso Grano dentado Madurez fisiológica

Estados vegetativos  La emergencia de la radícula señala macroscópicamante la germinación. Ésta es seguida por el crecimiento del coleóptilo junto con la plúmula y tres o cuatro raíces seminales laterales. Finalmente, el mesocótilo se extiende acercando la extremidad superior del coleóptilo a la superficie del suelo, hasta que la planta emerge, Los estados posteriores se determinan contando la cantidad de hojas completamente desplegadas. Se considera que se alcanzó esta condición cuando se puede observar la lígula. Estados reproductivos El estado VT se alcanza cuando la última ramificación de la panoja es visible y se inicia la liberación de polen. En este estado las plantas alcanzan la máxima altura y área foliar. El estado R1 o sedas, consiste en la emergencia de los estigmas a través de las vainas (chalas) que cubren la espiga. Los primeros en aparecen son los de las espiguillas de la mitad inferior de la espiga. Los de la mitad superior, aunque comenzaron a elongarse más tarde que los de la base tienen que recorrer una distancia menor y terminan emergiendo junto a los otros. Los estigmas cuyas flores son fecundadas cesan su crecimiento, mientras que los no fecundados siguen creciendo hasta 10 díasqueda después de sual emergencia. La antesis de óvulos fertilizados y el número definido finalizar la liberación de determina polen. En el R2total se produce el 23 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  cuaje de los granos, que se presentan con un aspecto semejante a una ampolla blanca. En este momento se produce una activa división celular que da origen a las células endospermáticas. Por otro lado, los estigmas alcanzan un color oscuro y comienzan a secarse. El número de granos por planta puede disminuir durante este período, proceso que abarca entre 10 a 20 días después de floración, según la temperatura y el genotipo considerado. Un estrés ambiental en este período afecta la polinización y el cuajado de granos, especialmente el estrés hídrico que acentúa el desfase entre la emisión del polen y la emergencia de los estigmas (protandria) afectando el número de granos fertilizados. Este es el momento más crítico para la determinación del rendimiento ya que se afecta el componente del rendimiento más importante: el número de granos En el estado R3 los granos alcanzan un aspecto lechoso, son amarillentos por fuera y su líquido interno es blanquecino. Un estrés en este estado afectará principalmente el peso de los granos. Debido a la intensa acumulación de almidón, los granos toman un aspecto pastoso alcanzando así el estado R4. En la mitad de este estadio, el embrión se extiende a través de más de la mitad del ancho del grano, la diferenciación de las hojas y semillas seminales se completa. En esta etapa comienza a secarse la parte superior del grano provocando la dentición. En el estado R5 se completa la dentición del grano. El marlo adquiere color rojo oscuro y los granos comienzan a perder humedad desde la parte superior. Aparece una línea blanca del lado opuesto del embrión que avanza hacia la base del grano a medida que este madura. La madurez fisiológica corresponde al máximo peso seco de los granos. Las hojas y vainas han fenecido, aunque el tallo puede permanecer verde. La capa de almidón avanzó completamente a la base del grano y se forma una capa de abscisión marrón o negra, por el necrosamiento de los haces vasculares que alimentan al grano. Este proceso ocurre desde los granos superiores de la espiga hacia los inferiores  Además de los cambios morfológicos externos descritos, el desarrollo del cultivo involucra cambios internos no perceptibles a simple vista. Los trabajos más recientes se han enfocado en la actividad de los meristemas y se ha encontrado un paralelismo entre los cambios internos y externos que permiten una mejor comprensión de la generación del rendimiento y de los efectos que pueden producir las intervenciones agronómicas. En la figura 1.6 se representan los cambios morfológicos externos e internos en el cultivo de maíz

del ciclo ontogenico del cultivo de maíz. Fuente: Satorre, 2003. Figura 1.6. Representación esquemáticaProducción de Granos

24 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Ver:http://www.biologie.uni-hamburg.de/bVer:http://www.biologie.uni-hamburg.de/bonline/library/maize/www.ag.iastate.edu/de online/librar y/maize/www.ag.iastate.edu/departments/agro partments/agronomy/corngrow nomy/corngrows.html  s.html   Ver descripción más detallada en material complementario: “Maíz, fisiología y fenología”.p fenología”.pdf df

4- Girasol: Escala de Schneiter y Miller (1981) Esta escala igual que la de maíz m aíz y soja hace diferencia en los estados vegetativos y reproductivos, indicando con la letra V los primeros y con la R los segundos. En coincidencia con las otras dos escalas mencionadas, esta también considera aspectos macroscópicos del desarrollo para identificar los diferentes estados (tabla 1.5). Tabla 1.5. Escala fenológica de GIRASOL según SCHNEITER – MILLER Etapa Descripción VE Emergencia de plántula, la primera hoja verdadera tiene menos de 4 cm V(n) Se determina contando el número de hojas verdaderas de más de 4 cm. Inflorescencia rodeada de brácteas inmaduras comienza a ser visible, R1 apareciendo como una estrella de varias puntas. El botón floral inmaduro se elonga 0,5-2 cm encima de la hoja más R2 cercana. R3 El botón floral se elonga más de 2 cm de la hoja más cercana. R4 La inflorescencia comienza a abrirse Comienza la floración. Este estado se subdivide según porcentaje del capítulo que está en antesis, Ej 30%- 5.3 R5 R6 Se completó floración y se marchitan las flores liguladas. R7 El revés del capítulo comienza a colorearse amarillo pálido. R8 El revés del capítulo es amarillo pero las brácteas permanecen verdes. Las brácteas se tornan amarillas y marrones. Se alcanza la m madurez adurez R9 fisiológica. Estado vegetativo  Luego de la siembra, bajo condiciones ambientales favorables, la radícula atraviesa las cubiertas seminales y el hipocótile se alarga hasta llegar a la superficie del suelo y los cotiledones emergen. Pero la implantación se considera completa cuando aparece la primera hoja verdadera. Luego de la emergencia se suceden los estados V1, V2, V3, Vn, siendo n el número final de hojas verdaderas mayores mayores de 4 cm de longitud. Estado reproductivo El proceso de diferenciación del ápice vegetativo a reproductivo es gradual, comenzando en la periferia del primordio del capítulo y terminando con los círculos florales centrales. Este momento de diferenciación depende de la temperatura y el fotoperíodo. A pesar que la determinación del rendimiento depende en gran medida de la diferenciación floral, la dificultad de su determinación hace que en la práctica no se utilice y se observen estados posteriores, el de estrella visible y botón floral, en los cuales el número de flores ya está definido. R1 es alcanzado cuando la inflorescencia, rodeada por brácteas inmaduras, se hace visible con apariencia de estrella. El estado R2 queda determinado cuando el entrenudo debajo de la base de la inflorescencia alcanza 0,5 a 2 cm. Durante R3 el entrenudo continúa alargándose, ubicando el receptáculo a mas de 2 cm por encima de las hojas circundantes. Cuando la inflorescencia comienza a abrirse y se pueden observar las flores liguladas, se alcanza el estado R4. El estado R5 corresponde a la antesis, la que avanza en sentido centrípeto en el capítulo, pudiendo dividirse en subestadios según el porcentaje del área que se encuentra en antesis. El desarrollo y fecundación secuencial de las flores confiere al girasol cierta plasticidad para afrontar 25 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  períodos breves de estrés. No obstante, existe un período crítico para la determinación del número de granos de 40 días alrededor de floración. El final de la floración determina el periodo R6. Finalizada la floración comienza el llenado de granos, que abarca desde R7 a R9. En R7 la parte posterior de la inflorescencia comienza a amarillarse. Cuando ésta se encuentra totalmente amarilla, pero las brácteas continúan verdes se inicia el estadio R8. Cuando las brácteas se vuelven amarillas y la parte posterior del capítulo toma color marrón, se alcanza el estadio R9. Este es el momento considerado como madurez fisiológica. De a lo detallado en los otros cultivos, el desarrollo del cultivo incluye de además de los manera cambiossimilar morfológicos externos observables, cambios internos que ocurren manera simultánea. Ver imágenes en material complementario: complementario: “Fenología_ “Fenología_girasol”.pd girasol”.pdff

OBSERVACIÓN DEL ESTADO DE LOS CULTIVOS Ya que los factores meteorológicos afectan no sólo el desarrollo de los cultivos sino también su estado (buen estado, moderado, regular) se recomienda realizar las siguientes observaciones que complementaran todo informe fenológico: - evaluación general del estado de las plantas; - densidad del área de cultivo; - altura de las plantas; - daños producidos por fenómenos meteorológicos adversos; - daños producidos por pestes o enfermedades; enfermedades; - extensión de la maleza; - rendimiento de las cosechas. c osechas. ESTADO DE LOS CULTIVOS Marca 5:  estado excelente. Plantas fuertes, sanas, bien enraizadas y desarrolladas. Densidad sembrada óptima sin pérdidas de plantas. Sin malezas. (Un grado 5 es típico de años con buenas condiciones meteorológicas debiendo esperarse un rendimiento a cosecha mayor que en años normales). Marca 4: muy buen estado. La diferencia con el anterior es debido a pequeñas deficiencias, con algunas plantas no muy sanas o fuertes, faltan plantas, hay un poco de malezas, pequeños daños causados por fenómenos meteorológicos adversos, pestes o enfermedades. Sin embargo es posible obtener cosechas mejores que en años normales. Marca 3: estado normal. La altura y condiciones de las plantas, la densidad del área sembrada, la cantidad de maleza, los daños por fenómenos meteorológicos adversos, las pestes o enfermedades son las comunes y, por consiguiente, se puede esperar un rendimiento normal. Marca 2: estado insatisfactorio. La densidad en el terreno es insuficiente, hay pérdida de plantas, debido a condiciones meteorológicas adversas, las pestes o enfermedades, enfermedades, la altura y la condición de las plantas está por debajo de lo normal. Debe esperarse un rendimiento inferior a lo normal. Marca 1: mal estado. Plantas pequeñas, débiles y en malas condiciones. En realidad las plantas están sufriendo los efectos de condiciones meteorológicas desfavorables o daños por fenómenos adversos como pestes o enfermeda enfermedades. des. Debe esperarse rendimientos muy bajos. El registro del estado de los cultivos debe contener una columna que indique la fase fenológica en que se encuentre el cultivo. Las evaluaciones evaluaciones de los cultivos se realizan cada 10 días. Las mismas se hacen sobre todas las plantas que hay en la parcela analizada y no en algunas como en las observaciones fenológicas. La evaluación se hace visualmente y para ello el observador debe conocer la especie a evaluar y estar bien informado de lo que se consideran condiciones meteorológicas normales en la región. Para la evaluación hay que tener en cuenta los siguientes factores: salud de las plantas, uniformidad y densidad del área sembrada, cantidad de malezas en el terreno, etc. Para el registro se utilizan cinco “grados” o “marcas”. También pueden registrarse cada una de las apreciaciones mediante escalas como la siguiente: 26 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  “M” (Malo): más del 75 % de la parcela afectada. “R” (Regular): entre el 50 y el 75 % de la parcela afectada. “B” (Bueno): entre el 25 y el 50 % de la parcela afectada. “MB” (Muy bueno): menos del 25 % de la parcela afectada. Para el caso de malezas, insectos o enfermedades, enfermedades, puede ser: “0”: sin malezas, insectos o enfermedades, enfermedades, o menos del 25 % afectado. “1”: poca presencia. Entre 25 y 50 % afectado. “2”: mediana presencia. Entre 50 y 75 % afectado. “3”: mucha presencia, más del 75 % afectado.

METEOROLOGÍA Es la rama de la Física que estudia los meteoros, es decir los ffenómeno enómenoss atmosféricos. Dichos fenómenos pueden ser aéreos como el viento; acuosos como la lluvia y el granizo; luminosos como el arco iris o eléctricos como el rayo y la aurora boreal. Asimismo, se ocupa de las causas que los originan, realiza diagnósticos del estado de la atmósfera y mediante leyes físicas o reglas es capaz de predecir el comportamiento esperado para los próximos días (1 a 15 días) y estimar el comportamiento del tiempo para períodos mayores hasta 6 meses. Siendo la meteorología la ciencia que estudia la atmósfera se halla subdividida, para tal fin, en las siguientes ramas: a. Meteorología sinóptica:  Analiza los procesos atmosféricos sobre la base de observaciones simultáneas provenientes de regiones extensas. Analiza y pronostica los fenómenos meteorológicos. b. Meteorología dinámica: se ocupa de las fuerzas que originan y mantiene m antienen n los movimientos de las masas de aire y de los intercambios de energía vinculados. c. Climatología (o Meteorología Estadística): Enfoque estadístico de los elementos meteorológicos y del conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan un lugar o una región. d. Meteorología Agrícola o Agrometeorología:   Estudia la relación entre las variables meteorológicas y las plantas –en especial cultivos-. Utiliza variables como temperatura, lluvia, viento, radiación solar y otras para realizar aplicaciones de la meteorología en la agricultura. e. Meteorolog Meteorología ía Aeronáutica: aplicación de esta ciencia en problemas de aviación. f. Meteorología Marítima: se relaciona con la navegación en el mar. g. Hidrometeorología:  estudia los problemas meteorológicos vinculados con la provisión de agua, crecidas, irrigación, etc. h. Meteorología Médica: se ocupa de la influencia que el estado del tiempo y el clima ejercen sobre el organismo humano. i. Aerología:  estudia las condiciones imperantes en la atmósfera libre, basándose en observaciones directas.

Estado Actual y perspectivas: La meteorología cuenta con avanzadas técnicas observacionales, de comunicación y de procesamiento de datos. La Organización Meteorológica Mundial (OMM), coordina con los países miembros una serie de programas como el de Vigilancia Meteorológica Mundial (VMM), el Programa Mundial de Investigación Atmosférica (PMIA), el Programa Mundial del Clima (PMC) y otros. La Meteorología puede brindar asesoramiento en: a. Clima local o regional. Descripción del desarrollo normal del tiempo, sus variaciones y valores extremos. b. Estado del del tiempo. c. Pronóstico tiempo. El desarrollo futuro del tiempo en un lugar o una región. 27 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  d. Lucha contra las adversidades del tiempo; que incluye alertas, alarmas, modificación artificial del tiempo, del clima o del microclima. m icroclima. Para ello se cumplen una serie de etapas que se pueden caracterizar de la siguiente manera: a. La observación. b. La concentración de los datos observados en centros de análisis y pronósticos. c. El procesamiento y análisis de los datos. En los últimos años se pone énfasis en investigaciones relacionadas con las condiciones hídricas en diversas regiones, particularmente donde la sequía causa serios inconvenientes a la población y por cierto a las actividades productivas (Revista Brasileira de Meteorologia, v.22, n.1, 75-82, 2007, en http://www.scielo.br/pdf/rbmet/v22n1/a08v22n1.pdf ). Otro aspecto de importancia relevante tiene que ver con la salud de las personas. Por ejemplo las ‘enfermedades metaxénicas (transmitidas por vectores) en la población humana como dengue, malaria, tripanosomiasis, leishmaniasis, entre otras, transmitidas a partir de un insecto. En Venezuela las áreas endémicas de estas enfermedades se identifican con espacios geográficos con montos de precipitación y temperatura del aire que favorecen, entre otros factores, la presencia de la enfermedad: Por otra parte, algunas proyecciones de estudios sobre cambio climático señalan que existe la posibilidad de un incremento de la temperatura del aire, que estaría entre 1º C y 3º C, para las próximos décadas (Revista Geográfica Venezolana,Vol.48(1)2007,83http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456 itstream/123456789/24691/2 789/24691/2/articulo4.pdf  /articulo4.pdf )).. 99,en: http://www.saber.ula.ve/b El calentamiento global es un tema relevante que los meteorólogos, organismos gubernamentales gubernamentales,, entidades privadas, agrupaciones y organizaciones ecologistas, de todo el planeta, vienen tratando e investigando desde hace más de dos décadas. Por la envergadura del problema se analizan y ponen en práctica medidas tendientes a mitigar los efectos actuales y futuros. Hay evidencias firmes que indican un calentamiento global y en consecuencia derretimiento de hielos, elevación del nivel del mar y cambios en los regímenes de variables meteorológicas. El Dr. V. Barros trata el tema de Cambio climático global en su libro de igual denominación (buscar y ver: http://books.google.com.ar/books?hl=es)) en http://books.google.com.ar/books?hl=es

AGROMETEOROLOGÍA Es una ciencia que se ocupa de conocer, analizar y profundizar sobre las relaciones entre las variables meteorológicas y el crecimiento y desarrollo de las plantas –en especial cultivos-. Realiza numerosas aplicaciones en la producción agrícola tomando en consideración variables meteorológicass o climáticas como temperatura, lluvia, viento, radiación solar y otras. meteorológica Según la OMM la Meteorología Agrícola cumple un papel importante en: * crear o generar servicios agrometeorológicos para la producción agrícola. En particular orientados a actividades operacionales y de investigación que promuevan la producción agrícola; * orientar los servicios agrometeorológicos a la conformación y sostenimiento de redes de observaciones, a la gestión de datos y de información y a las novedades tecnológicas necesarias para mejorar la producción de los servicios; s ervicios; * investigar aspectos prioritarios relativos a la agricultura relacionados con el cambio climático, la variabilidad del clima y desastres naturales en la agricultura. El presente curso aborda en todo su desarrollo gran parte de los temas o contenidos desagregados en distintas unidades de tal manera que una descripción más detallada comprende 28 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  al curso en su conjunto. Por eso en este punto se ofrece una visión simple y restringida para concretar una aproximación a la comprensión de esta ciencia. El agua es un elemento fundamental durante el ciclo de un cultivo por lo tanto interesa conocer la disponibilidad y las necesidades de agua que tiene el cultivo en cada etapa, desde la siembra a cosecha. En este sentido cobra importancia la lluvia que se presenta. Si se tienen en cuenta las necesidades del cultivo y se compara con las cantidades de lluvia registrada es posible conocer si los requerimientos son cubiertos. Si tiene una buena distribución de las precipitaciones durante el crecimiento y desarrollo, constituye un aspecto favorable para obtener mejores rendimientos. Cuando los rendimientos se pueden anticipar el productor puede obtener algunas ventajas por ejemplo en la comercialización. Un aspecto de gran interés se refiere a la influencia de la radiación solar en los cultivos, otro es el efecto biometeorológico biometeorológico de la tempera temperatura tura en las plantas; también la humedad del aire y el viento influyen de manera directa e indirecta –afectan la evaporación de agua del suelo y la transpiración de las plantas-; la actuación conjunta de radiación, tempera temperatura, tura, humedad y viento en la evapotranspiración de los cultivos que tiene fuerte influencia en el balance hidrológico y por lo tanto en el almacenamiento de agua en el suelo. La humedad del suelo importa en la germinación de las semillas, pero además intervienen otras variables como temperatura del suelo.  Algunos riesgos biológicos, como plagas y enfermedades de las plantas, que afectan a la producción, se pueden ver favorecidos –en determinados casos- por las condiciones meteorológicas. Los fenómenos del tiempo la agricultura presentan como fuertes vientos, temperaturas extremas -muy extremas altas o adversos muy bajas-a incluso olas desecalor o heladas. Cuando se presentan adversidades meteorológicas extremas producen un notable impacto en la producción agrícola –sequías, granizo, heladas, inundaciones- y traen consecuencias económicas y sociales de enorme importancia. En este sentido los servicios de la Meteorología Agrícola pueden ayudar a paliar, al menos parcialmente, estas situaciones contribuyendo con información oportuna a los tomadores de decisiones.

CONCEPTOS DE TIEMPO Y CLIMA Definiciones El término ‘Clima’ debe ser entendido como el resultado de una de las tantas realizaciones – probabilísticas- posibles del sistema tierra-atmósfera, que está representado por una serie de características, elementos y fenómenos f enómenos que presentan variaciones periódicas y aperiódicas. Por ello es importante analizar los elementos climáticos como radiación solar, temperatura t emperatura,, viento, humedad, en los estratos de la atmósfera con vegetación como así también arriba de la misma. Este ambiente en el que se desenvuelven las plantas, es decir, un ámbito ecológico particular que se establece en la interface suelo-atmósfera en donde crecen y se desarrollan las plantas, se denomina fitósfera,  y las condiciones meteorológicas asociadas con ella fitoclima.

Otras definiciones (anteriores) (anteriores) de clima: clima:   Clima: es el conjunto de características (elementos y fenómenos) meteorológicas de un lugar o zona en el promedio de un período determinado, más las variaciones periódicas y aperiódicas. Clima: (Humboldt). Todas las variaciones de la atmósfera que logran afectar nuestros sentidos, tal como las correspondientes a temperaturas (T), humedad relativa (HR), presión (p), viento (v), tensión eléctrica, pureza del aire, estado nuboso, etc. 29 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Clima: (J. V. Hank, 1883). Es el estado medio de la atmósfera y sus variaciones periódicas y aperiódicas, y además el desarrollo normal del tiempo en el transcurso del año. Clima: (Bonacina, 1907). Es el tiempo regional medio. Clima: (Hellpach, 1935). Es la característica regional del desarrollo del tiempo. Clima: (Koeppens). Es el estado medio y el desarrollo común del tiempo en un lugar.

Clima: (definición más reciente). Estado medio de la atmósfera, representado por el conjunto de los elementos y los fenómenos meteorológicos referidos a un período suficientemente largo de tiempo (30 años o más), las variaciones periódicas y aperiódicas y el desarrollo normal del tiempo en el transcurso del año, en un lugar, región, continente, hemisferio o planeta.

Clima artificial: estado medio del ambiente que se mantiene aproximadamente constante durante un período determinado en las cámaras climáticas o en ambientes de aire acondicionado. Clima de invernáculo: es un estado intermedio entre el clima natural y el clima artificial por cuanto se trata de condiciones atmosférica modificadas por el hombre. El aire en estos ambientes participa de las variaciones de la atmósfera, pero en forma amortiguada. Microclima: es el clima en la capa de la atmósfera que va desde la superficie del suelo hasta la altura de la vegetación (20 m para un bosque) o a la altura de la edificación. Desde el punto de vista de escala, se pueden mencionar los siguientes ejemplos: Macroclima: hemisferios, océanos, continentes, países. Mesoclima: delta, costa atlántica, pampa húmeda. Microclima: bosques, plantaciones, cultivos.

FACTORES Y ELEMENTOS DEL CLIMA Y FITOCLIMA Los elementos meteorológicos  que se consideran están determinados o influenciados por las condiciones atmosféricas, geográficas y astronómicas o factores climáticos. Entre estos factores se encuentran: - latitud - corrientes marinas - rotación de la tierra - traslación - estado de la superficie de la tierra - orografía - circulación atmosférica - valles - planicies - altura - distribución tierra/mar - vegetación

Los elementos más comúnmente observados son: - Temperatura: máxima absoluta, máxima, media, mínima, mínima absoluta. Humedad: relativa, tensión de vapor, punto de rocío. - Viento: dirección y velocidad. - Nubosidad: tipo y grado. - Precipitación: número de días, intensidad y cantidad. - Presión. - Heliofanía. - Otros: granizo, chaparrones, llovizna, nieve, tormenta de polvo, visibilidad, heladas. Las variaciones periódicas presentes en la marcha de los elementos son diarias, por efecto de rotación de la Tierra, o anuales por traslación de la Tierra. Las variaciones aperiódicas producen variaciones interdiurnas interdiurnas o de mes a mes, y se deben a la circulación de la atmósfera.

Ramas de la climatología La climatología estudia el estado medio de la atmósfera, sus variaciones periódicas y aperiódicas (o fluctuaciones) para condiciones futuras generales o a largo plazo.

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  Se diferencia de la Meteorología Sinóptica, por cuanto ésta, estudia el estado momentáneo de la atmósfera y los procesos que modifican ese estado. Además, estudia en una escala espacial continental, el desarrollo del tiempo y ofrece el pronóstico para las próximas horas (1–5 o 7 días). La climatología está relacionada prácticamente con todas las ciencias de la vida y de aquellas que, como la ingeniería o la arquitectura, implican la interacción del hombre con la naturaleza y las alteraciones que produce.

Áreas de interés Construcciones Climatología en Ingeniería Ingeniería Caudales de río Hidroclimatología Hidrología Embalses Hidroclimatología Hidráulica Operaciones Operacion es de vuelo Climatología Aeronáutica Aviación Condicioness urbanas Climatología urbana Arquitectura Condicione Vida Bioclimatología Ecología Flora Fitoclimatología Ecología y Botánica B otánica Fauna Zooclimatología Ecología y Zoología Hombre Bioclimatología humana Biología y Medicina Patologías Climatología médica Medicina Flora y fauna f auna útil Agroclimatología Agronomía El tiempo y las actividades humanas Se debe distinguir entre "estado del tiempo" y "clima" o sea el estado medio del tiempo. El clima de un país o de una región, es el tiempo que normalmente debería esperarse. El hombre condiciona sus actividades al clima del lugar donde vive. Un agricultor en una región con un período libre de heladas de, por ejemplo, 90 días podrá dedicarse a cultivos resistentes a heladas ligeras. Un ingeniero que debe proyectar una represa para producir energía debe asegurarse que las lluvias en la cuenca de captación sean abundantes y de intensidad adecuada. Los médicos necesitan conocer con precisión cuales son los lugares apropiados para el tratamiento de algunas dolencias (ejemplo: artritis). A las compañías de aviación les interesa conocer el régimen de vientos en aquellos lugares donde hacen escalas los aviones. El tiempo y la agricultur agriculturaa El tiempo afecta diariamente las actividades del agricultor. Proyecta sus tareas según el tiempo que espera, realiza pronósticos a corto plazo (muchas veces con acierto) sobre la base de su experiencia interpretando ciertos signos relativos al tiempo. Organiza su calendario de cultivos de acuerdo a lo que conoce del lugar. Siembra aprovechando las lluvias que humedecen bien el perfil y busca que la maduración de los granos coincida con un período de pocas precipitaciones. Con la ayuda de los técnicos, puede defenderse de las heladas utilizando diversos métodos de protección. La actividad agropecuaria ha incentivado notablemente las actividades para inducir lluvia en forma artificial, en aquellos lugares donde 20 o 30 mm adicionales en momentos críticos pueden resultar muy beneficiosos. Y como consecuencia de ello, se desarrollaron y se mantienen numerosas experiencias para prevenir la caída de granizo. Una granizada intensa puede causar, en cultivos como la vid en Mendoza, pérdidas millonarias en muy corto tiempo. La ganadería también depende, aunque en menor medida del tiempo. El frío y el calor en exceso perjudican a los animales. La falta de lluvias por un período prolongado trae aparejada la escasez de pastos; las crecidas en las l as islas donde pastorea el ganado obligan a frecuentes traslados hacia zonas más altas o hacia la costa.

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  El tiempo y la aviación El servicio meteorológico para la aeronavegación, sigue siendo en muchos países prioritario, asignando cuantiosos recursos. La necesidad de contar con pronósticos más precisos y seguros, la importancia de las inversiones financieras puestas en juego y fundamentalmente la vida de las personas transportadas, han hecho que en poco tiempo se establezcan redes compactas, interconectadas sin barreras de fronteras que ofrecen a los pilotos de aviones toda la información referida a las condiciones meteorológicas que les permitan operar con seguridad.

El tiempo y la forestación La meteorología puede realizar su aporte para prevenir y evitar incendios en bosques. La humedad en las hojas o ramitas es importante, por cuanto según sea alta o baja, habría más o menos posibilidad de incendios. Los elementos que deben tomarse en cuenta son: la temperatura, la humedad, el viento y de éstos depende la evaporación, si aumenta la evaporación la humedad de la hojarasca disminuye por lo que el peligro de fuego aumenta. Si aumenta la humedad, o mejor si llueve, el riesgo disminuye. Una vez iniciado el fuego, su propagación depende principalmente de la velocidad del viento. El tiempo y la hidrología La meteorología y la hidrología tienen puntos en común. El estudio de esos fenómenos meteorológicos y de las consecuencias hidrológicas que acarrean, es realizado por la Hidrometeorología. Hidrometeoro logía. El ciclo hidrológico, la evaporación de los ríos, suelos, mares, transpiración de las plantas, son algunos de los temas comunes. Además, interviene la precipitación, el balance hídrico, la humedad del aire, la humedad del suelo. Los hidrólogos requieren conocer las precipitaciones para procurar un adecuado suministro a los embalses; para diseñar sistemas de riegos o para proponer obras de canalización para retener agua o para extraerla de una zona y así impedir su acumulación. El hidrólogo conoce la altura y el caudal de los ríos y arroyos, y requiere de los meteorólogos la información acerca de las lluvias, intensidad y duración y fundamentalmente le interesan buenos pronósticos a largo plazo. El tiempo y la salud El hombre ha demostrado en el transcurso de su historia que es capaz de adaptarse para vivir en la mayor parte de los climas de la Tierra. Desde los cálidos ambientes ecuatoriales, hasta los intensos fríos del ártico, pasando por los desiertos de Arabia o Australia, áreas templadas húmedas como la Pradera pampeana, o húmedo y frío como en Tierra del Fuego. En el llano, en las costas, en el valle o en los cerros, el hombre se adapta para vivir y acondiciona su vivienda y su ropa. Las variaciones del tiempo que se experimentan diariamente afectan frecuentemente el cuerpo, pues este no reacciona inmediatamente por lo que queda expuesto a posibles infecciones. Desde hace mucho tiempo, se estudia la comodidad que experimentan los individuos bajo condiciones meteorológicas variables. El viento contribuye junto con temperaturas bajas a experimentar una sensación de fríos más intensa. Desde hace años se informa, además de los valores medidos por el instrumental meteorológico, la sensación térmica, es decir lo que experimenta realmente el cuerpo. Las ropas, tipos, confección y color son importantes, en especial en los climas más rudos. Con respecto a la alimentación puede decirse que en temporadas calurosas deben consumirse alimentos que tengan mucha agua y evitarse los que tienen almidón porque producen calor.

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  Bibliografía GARABATOS, M, 1990. Temas de Agrometeorología. Agrometeorología. Orientación. Gráfica.Editora. Tomo 1 y Tomo 2. Bs. As. LOMAS, J y R. W. W . Gloyne, 1988. "Compendio de apuntes para la formación de personal agrometeorológico agrometeoro lógico de las clases y III". Nota Técnica N° 551, OMM, Ginebra, Suiza. LONGLEY, R., 1973. "Tratado ilustrado de Meteorología". Meteorología". Ed. Bell, Bs. As. PETTERSEN, S. 1974 "Introducción a la meteorología". Espasa Calpe. Arg. S.A. Buenos Aires. GLOYNE R. W. y J. LOMAS. “Compendio de apuntes para la formación del personal agrometeorológico agrometeoro lógico de las Clases II y III” OMM N° 551, Ginebra, Suiza, 1988. DE FINA Armando L. y A. A . C. RAVELO. “Climatología y Fenología Agrícolas”, EUDEBA, 1973. PLANCHUELO-RAVELO Ana, A. C. RAVELO y A. J. PASCALE. “Seminario en Fenología  Agrícola”, Apuntes, Apuntes, Quito, Ecuador, 1987. 1987. PASCALE Y DAMARIO “Bioclimatología “ Bioclimatología Agrícola y Agroclimatología”, Editorial FAUBA, 2004. FAO, 2001. “Trigo Regado”. www.fao.org/DOCREP/006/X8234S/x8234s00.htm  www.fao.org/DOCREP/006/X8234S/x8234s00.htm  Fehr, W. R. and C. E. Caviness. 1977. Stages of soybean development. Special Report 80. Iowa State University, Ames, Iowa. 11 p SATORRE, Emilio; BENECH ARNOLD Roberto; SLAFER, Gustavo A. “Producción de Granos. Bases funcionales para su manejo”. Ed. Facultad Agronomía UBA. Buenos Aires, 2003.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RÍOS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS CÁTEDRA DE CLIM CLIMATOLOGÍA ATOLOGÍA AGRÍCOLA UNIDAD 2:  Atmósfera: Definición, características y composición. Clasificaciones de las capas de la atmósfera. Fitósfera. Variables meteorológicas. Estaciones meteorológicas y agrometeorológicas. Tratamiento, interpretación y utilización de los datos. Estadísticas de datos meteorológicos. meteorológico s. Datos meteorológicos disponibles en internet. Movimiento de traslación y rotación de la tierra. Movimiento aparente del sol. Declinación, duración del día, altura del sol sobre el horizonte. 1. ATMOSFERA Definición: La atmósfera es una cubierta de aire que rodea a un planeta, en el caso del planeta Tierra se llama atmósfera terrestre. La atmósfera terrestre permite el desarrollo de la vida en la tierra. De una forma u otra, tiene influencia sobre todo lo que nos rodea y está íntimamente relacionada con nuestras vidas. El aire está con nosotros desde que nacemos y es imposible separarnos de él. Podemos sobrevivir sin comida por unas semanas, sin agua unos días, pero sin aire no sobrevivimos más allá de unos pocos minutos. Esta cubierta gaseosa que nos rodea y acompaña filtra la radiación extraterrestre nociva y mantiene las temperaturas en un rango adecuado para el normal desarrollo de los seres vivos. Sin la atmósfera, la presión sería tan baja que todos los cuerpos de agua se evaporarían, incluso el sonido de un perro ladrando o el de un avión estaría ausente si no existiese el aire que lo propague hasta nuestros oídos.

Características: La exploración del espacio realizada mediante técnicas de radiosondeo, cohetes y satélites artificiales, ha permitido comprobar que puede considerarse a la atmósfera compuesta por Estratos  diferenciados y separados entre sí por zonas de discontinuidad denominadas Pausas, aunque los fenómenos de una capa están directamente relacionados con los del estrato adyacente. Esta comprobación se agrega a las nociones ya conocidas acerca de la estructura de la atmósfera, que pueden resumirse así: - La mitad de la atmósfera, en peso, se concentra en los primeros 4 Km sobre el nivel del terreno. - En los primeros 20 Km se halla el 90 % de su masa y en los primeros 30 Km el 99%. - Los gases que componen la atmósfera están mezclados en una proporción constante hasta unos 80 Km de altura. - Se considera que la atmósfera se extiende hasta cerca de 10000 Km de altura –si se toma en cuenta que superando los 80 km (50 millas) los gases se disocian y a mayores alturas solo quedan los gases más livianos-, pero en general se menciona alcanza 800 km con la exosfera. Cerca de la superficie de la tierra, la atmósfera está constituida por una mezcla de gases estables, gases variables y de partículas sólidas y líquidas. La densidad disminuye un ¾ aproximadamente, de su nivel inicial por cada 10 km que se asciende.

Composición: La atmósfera es una mezcla mecánica de gases y no un compuesto químico. La Tabla 1 ilustra la composición promedio del aire seco. En ella se observa que el Nitrógeno, Oxígeno y Argón totalizan el 99,9% de su volumen en la atmósfera. Además de los gases que tiene una composición aproximadamente constante en espacio y tiempo, existen también otros gases cuya composición es variable. La Tabla 2 muestra estos gases. La tierra es el único planeta del sistema solar que posee una cantidad significativa de vapor de agua y oxígeno para sostener la vida en todas sus formas. El calor es provisto por el sol y la tierra sólo atrapa una fracción del mismo m ismo en forma de radiación. 34 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Es esta radiación la que controla la atmósfera, los patrones de viento y el tiempo, permitiendo una temperatura media global en la superficie de 15°C ó 59°F. Esta temperatura es agradable, pero en ciertas áreas se experimentan temperaturas drásticas, por ej. -85°C ó -121°F en el antártico durante la noche. Por otro lado, durante el día las temperaturas pueden alcanzar 50°C ó 122°F en un desierto subtropical. Esto es posible por el Efecto Invernader I nvernadero o causado por el comportamiento de ciertos gases presentes en la atmósfera ante la radiación. La presencia de estos gases en la atmósfera permite que la radiación solar ingrese hasta la superficie de la tierra, pero no deja pasar toda la energía que emite la tierra hacia el espacio exterior, produciendo así que las temperaturas en la atmósfera se mantengan en valores aceptables para el desarrollo de la vida en el planeta. Los gases de efecto invernadero (GEI) son: Vapor de agua (H 2O), Dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4), Óxidos de nitrógeno (NOx), Ozono (O3), Clorofluorocarbonos (CFCs.). Tabla 1. Gases permanentes en aire seco Gas

Símbolo

Concentración Concentr ación % por volumen de aire

Nitrógeno

N2 

78,08

Oxígeno

O2 

20,95

 Argón

Ar

0,93

Neón

Ne

0,0018

Helio Hidrógeno

He H2 

0,0005 0,00006

Xenón

Xe

0,000009

Tabla 2. Gases variables en la atmósfera Gas

Símbolo Concentración % por volumen de aire.

Vapor de agua

H2O

0a4

Dióxido de Carbono

CO2 

0,035

Metano

CH4 

0,00017

Óxidos de Nitrógeno Ozono

NOx  O3 

0,00003 0,000004

Partículas (polvo, etc) Clorofluorocarbonos

0,000001 CFCs 

0,00000001

2. CLASIFICACIONES DE LAS CAPAS DE LA ATMOSFERA. La atmósfera puede dividirse convencionalmente en varias capas horizontales que son delimitadas según diversos criterios. Uno de ellos se basa en su composición, es decir, la proporción de gases que componen la atmósfera. Otro criterio se basa en el perfil de temperatura   y un tercer criterio tiene en cuenta su función en relación a la radiación solar   (Figura 2.1). 35 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

Figura 2.1: Clasificaciones de las capas de la atmósfera terrestre

2.1 Según la composición: Según la composición de gases  atmosféricos se pueden encontrar dos capas: - La primera, llamada homósfera, presenta una proporción de gases permanentes prácticamente invariable (aunque lógicamente la concentración de gases decrece), es decir, los porcentajes de Nitrógeno, Oxígeno, Argón son los que figuran en la Tabla 1. Esta capa que se extiende hasta los 80 Km de altura. - La segunda capa, llamada heterósfera, recibe ese nombre porque las moléculas que componen los gases se disocian y las proporciones de estos gases cambian rápidamente a medida que se asciende en esta capa. De esta forma, se encuentra una subcapa donde predomina el Nitrógeno molecular desde 80 Km a 200 Km de altura, otra subcapa donde predomina el Oxígeno desde los 200 Km a los 1000 Km de altura, una tercera capa predominantemente compuesta por Helio entre los 1000 Km y 3500 Km de altura y finalmente una última subcapa de Hidrógeno por encima de los 3500 Km de altura. Obsérvese que los gases predominantes en estas subcapas 36 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  se organizan según su peso molecular desde el más pesado (Nitrógeno) hasta el más liviano (Hidrógeno), excepto el Oxígeno que en su mayoría se presenta disociado.

2.2 Según el perfil de Temperatura: La atmósfera también puede ser clasificada en función de la forma que presente el perfil de la temperatura. Según este criterio, se observan una serie de capas en las cuales la temperatura crece o decrece a medida que se asciende en la atmósfera. Las capas son las siguientes: - Tropósfera: Esta capa se extiende desde la superficie del suelo (o el nivel del mar) y hasta unos 6 ó 7 Km sobre los polos y 18 Km aproximadamente sobre el ecuador. En general se considera una altura promedio de 12 Km para esta capa. Desde la superficie y hasta una altura de unos 500 metros se les denomina capa sucia, porque en ellos se concentra el polvo en suspensión procedente de los desiertos, los volcanes y la contaminación. Este polvo actúa como núcleos de condensación que facilitan el paso del vapor de agua atmosférico a agua líquida, la troposfera contiene prácticamente todo el vapor de agua atmosférica. Hay importantes flujos convectivos de aire (corrientes verticales) y horizontales (corrientes advectivas), producidos por las diferencias de presión y temperatura que dan lugar a los fenómenos meteorológicos (precipitaciones, viento, nubes). El aire de la tropósfera se calienta mediante una transferencia turbulenta de calor desde la superficie (convección térmica) y no por radiación. La temperatura de la tropósfera es máxima en su parte inferior, alrededor de 15 ºC, y a partir de ahí comienza a descender con la altura según un gradiente térmico de 6,4 ºC por cada Km que se asciende (la temperatura baja 0,64 ºC cada 100m de altura) hasta llegar a -57(capa ºC (aproximadamente) en ellalímite superior de la troposfera. Entre la tropósfera y la estratósfera siguiente) se encuentra tropopausa. - Estratósfera: Esta capa se extiende desde la tropopausa hasta los 50 Km de altura, límite de la estratósfera llamado estratopausa. En ella se mantiene prácticamente constante la composición química del aire, la densidad disminuye y el agua se reduce 0,01%. Además, faltan todas las partículas que enturbian la tropósfera por lo que la estratósfera es límpida y seca. Se genera la mayor parte del ozono atmosférico que se concentra entre los 15 Km y 45 Km de altura llamándose a ésta la capa de ozono u ozonósfera. La temperatura asciende con la altura hasta casi sobrepasar los 0 ºC en la estratopausa. estratopausa. Este incremento de temperatur temperatura a está relacionado con la absorción por el ozono de la radiación solar ultravioleta (reacción exotérmica), por lo que esta capa actúa como protección frente a los rayos ultravioleta. Dentro de esta capa hay movimientos horizontales de aire, pero no verticales como sucede en la tropósfera. - Mesósfera: Se extiende desde unos 50 Km hasta los 80 Km de altura. La temperatura disminuye hasta alcanzar aproximadamente los -90 ºC en su límite superior llamado mesopausa. Algunos autores dicen que en esta capa se desintegran los meteoritos por el rozamiento con las partículas de la mesosfera produciéndose las llamadas estrellas fugaces, pero otros autores responsabilizan de este fenómeno a la termósfera donde se alcanzan temperaturas muy altas. En esta capa se observan las nubes noctilucientes  sobre las latitudes altas en verano. Su apariencia se debe a partículas de polvo proveniente de los meteoritos que actúan como cristales de hielo cuando trazas de vapor de agua son elevadas hacia esas alturas por corrientes ascendentes. ascendentes. - Termósfera: En esta capa vuelve a invertirse el perfil de temperatura al absorber las radiaciones de alta energía, pudiendo alcanzar más de 1000 ºC. La baja densidad de gases hace que esta temperatura realmente no signifique mucha energía. Su límite superior se denomina termopausa y se encuentra entre los 80 Km a 480 Km de altura aproximadamente. La densidad disminuye rápidamente a valores de 10 g/l y a los 150 km. Se alcanzan valores de presión del vacío 37 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  neumático. Hay disociación molecular, dando lugar a una mezcla de átomos y moléculas. Además se produce la ionización como consecuencia de la pérdida de un electrón por parte de los átomos, moléculas o grupos de ellos. La energía de las radiaciones solares hace aumentar la temperatura con la altura. La aurora boreal y la aurora austral se producen por la penetración de partículas ionizadas a través de la atmósfera. - Exosfera: desde los 480 Km a 600 Km de altura hasta unos 10000 Km se encuentra la exósfera. Tiene una bajísima densidad de gases hasta llegar a ser similar a la del espacio exterior (casi vacío) por lo tqanto el cielo se oscurece (no hay prácticamente materia que absorba la luz). Los átomos de hidrógeno, Oxígeno y Helio forman la tenue atmósfera en esta capa. La baja densidad hace imposible medir la temperatura y ésta no se puede propagar, con lo que carece de sentido hablar de temperatura en esta capa.

2.3 Según la función: Según la función que cumplen en relación a la radiación solar que llega la tope de la atmósfera, la misma puede también ser clasificada en dos capas: - Ozonósfera: Esta capa coincide prácticamente con la estratósfera, pero en esta clasificación se resalta la función protectora que impide el pasaje de la radiación ultravioleta hacia la superficie de la tierra. Esta propiedad es debida al Ozono (O 3), que es un estado alotrópico del Oxígeno. La acción benéfica del Ozono de la estratosfera se debe, en primer lugar, a que tiene la propiedad de absorber selectivamente longitudes de onda en el rango de la radiación ultravioleta. La radiación ultravioleta se ha en: UVC (longitudes de onda menores 280 nm), UVB (280 nm - 315 nm)dividido y UVA arbitrariamente (315 nm 400 nm). El Ozono de la estratosfera estrato sfera absorbea 100% de UVC, bloquea el paso de alrededor de 90% de UVB y no afecta para nada la transmisión de UVA. La radiación ultravioleta UVC y UVB es retenida por el Ozono y utilizada para disociarlo en Oxígeno diatómico (O2) y Oxígeno monoatómico (O). Esta reacción libera energía (reacción exotérmica) que causa el aumento de temperatura en esta capa: O3 + UV -> O2 + O + calor. Pero esta destrucción del Ozono no es continua, sino que moléculas de Oxígeno se combinan con los átomos de Oxígeno formando nuevamente nuevamente Ozono: O + O2 -> O3  Durante la fase oscura, (la noche de una determinada región del planeta) el Oxígeno monoatómico, que es altamente reactivo, se combina con el Ozono de la ozonósfera para formar una molécula de Oxigeno biatómico: O3 + O -> 2O2. Para mantener constante la capa de Ozono en la estratosfera esta reacción fotoquímica debe hacerse en perfecto equilibrio, pero estas reacciones son fácilmente perturbables por moléculas, como los compuestos clorados (como los Clorofluorocarbonos) y los compuestos Bromurados. Bromurados. En presencia de moléculas de Cloro (Cl) que son liberadas a la atmósfera por la industria frigorífica o los aerosoles. El Cloro se combina con una molécula de Ozono, destruyéndola al captar un átomo de Oxígeno. La radiación UV puede producir daño en los seres vivos, dependiendo de su intensidad intensi dad y tiempo de exposición; estos daños pueden incluir irritación a la piel, conjuntivitis y deterioro en el 38 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  sistema de defensas y llegar hasta afectar el crecimiento de las plantas y dañando el fitoplancton, con las posteriores consecuencias que esto ocasiona para el normal desarrollo de la fauna marina. - Ionósfera: Se denomina así porque gran parte de las moléculas presentes están ionizadas por la

absorción de las radiaciones solares de alta energía (rayos gamma, rayos X y parte de la radiación ultravioleta), provocando que el nitrógeno y el oxígeno pierdan electrones quedando ionizados con carga +, los electrones desprendidos originan campos eléctricos por toda la capa. La interacción de las partículas subatómicas procedentes del Sol con los átomos ionizados da lugar a fenómenos luminosos llamados auroras polares (aurora boreal en polo norte y aurora austral en polo sur) que suceden cerca de los polos magnéticos. Es de gran utilidad para las radiocomunicaciones por la propiedad que posee de reflejar las ondas de radio haciendo posible la comunicación a larga distancia. La ionósfera no es estática, ésta varía en altura entre el día y la noche. También puede cambiar su propiedad de refracción a causa del sol y las partículas que éste libera. Esto puede durar minutos, horas, o semanas, afectando así la comunicación en el planeta.

3. FITOSFERA Cerca de la superficie del suelo se producen los intercambios más importantes de energía y agua entre la atmósfera y la tierra. Los elementos de la superficie del suelo intercambian energía y agua con la parte inferior de la tropósfera de manera constante. Este intercambio está influenciado por las características de estos elementos y las condiciones en las que se si en superficie el elemento fuese agua, habría un importante cambio deencuentran. vapor entreAsí, ésta y la la atmósfera, sin embargo, si fuese un desierto el intercambio de vapor de agua sería muy reducido pero el intercambio de calor sería muy elevado. Los seres vivos que habitan la tierra están sujetos a este ambiente. Plantas, animales y seres humanos viven en estas condiciones y se adaptan a ellas en menor o mayor medida. Particularmente, el hombre se inserta en esta situación actualmente con cierta independencia. En efecto, puede recurrir a técnicas idóneas para protegerse de las condiciones ambientales adversas o desfavorables, y al mismo tiempo utilizar la variedad de ésas condiciones en beneficio de su propia supervivencia. Esto lo ha llevado a conocer la integración de los factores climáticos, fisiológicos y edáficos en el ambiente de la vegetación, pero especialmente en los cultivos, tratando que el crecimiento y la producción de los mismos sean óptimos. Este ambiente en el que se desenvuelven las plantas, es decir, un ámbito ecológico particular que se establece en la interface suelo-atmósfera en donde se desarrollan las plantas, se denomina FITÓSFERA, y las condiciones meteorológicas asociadas con ella FITOCLIMA. Así, la FITÓSFERA comprende la parte superficial y las capas inferiores donde se desarrollan las raíces hasta el tope t ope del follaje o canopia en la tropósfera (Figura 2.2).

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Figura 2.2: Fitósfera.

4. VARIABLES METEOROLÓGICAS En la tropósfera tienen lugar una serie de fenómenos que son percibidos por los sentidos. La sensación calor o frío, el humedad o sequía del aire, baja o alta presión son indicadores de las condicionesdeque presenta ambiente. Se puede que nuestros cuerpos son verdaderos sensores de las condiciones meteorológicas. Existen, sin embargo, instrumentos que pueden medir de una forma más objetiva. Las variables objeto de esta medición son las variables meteorológicas. Las variables meteorológicas que son medidas u observadas por diversos instrumentos, equipos y dispositivos son las siguientes: Temperatura, humedad, precipitación, radiación solar, heliofanía (cantidad de horas del día con radiación solar directa), nubosidad (cantidad de cielo cubierto por nubes), velocidad del viento, dirección del viento, presión atmosférica, evaporación.

4.1  Temperatura del aire: Es una propiedad que permite establecer si dos o más sistemas están o no en equilibrio térmico. Este equilibrio se alcanza cuando no se percibe que exista una transferencia de calor entre estos sistemas siempre y cuando los mismos no se hallen separados por paredes adiabáticas en los límites desistema los sistemas queque no lo permiten la otro transferencia de calor). El ser humano (paredes puede definirse como un y el aire rodea es sistema. Si el aire está más caliente que el cuerpo humano habrá transferencia de calor desde aire con lo cual se siente una sensación de ´calor’, por el contrario, si el aire está más frío se percibirá una sensación de ‘frio’. El aire busca el equilibrio térmico con los demás sistemas alrededor de él para intercambiar energía. Cuando la Temperatura entre el aire y los demás sistemas (suelo, agua, vegetación) se equilibra, entonces deja de fluir el calor, es decir, se obtiene el equilibrio térmico y entre todos ellos se alcanza la misma temperatura. Ahora bien, como ciertos animales y los seres humanos tratan de mantener una temperatura constante, entonces en días de verano sienten la sensación de calor durante todo el día (no se logra el equilibrio térmico con el aire hasta que el mismo no baje su temperatura). Lo contrario ocurre un día frío en invierno. El cuerpo humano emite calor debido a que el aire está más frío y también trata de mantener una temperatura constante en su interior; la sensación de frío perdura hasta que el aire no aumente su temperatura a valores cercanos a los del cuerpo. 40 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  El termómetro puede considerarse como otro sistema (compuesto por el mercurio y la envoltura de vidrio). Al medir la temperatura se pone en contacto el bulbo del termómetro con un cuerpo. Si el termómetro está más frío que éste, entonces existirá una transmisión de calor desde el cuerpo hacia el termómetro hasta lograr el equilibrio térmico. La energía que fluye desde el cuerpo hacia el termómetro será utilizada para dilatar el mercurio. Cuando ambos sistemas (el termómetro y el cuerpo) estén en equilibrio térmico, se obtendrá la temperatura de equilibrio o simplemente la temperatura del cuerpo. Resumiendo, la temperatura es una propiedad que indica que dos o más sistemas están en equilibrio térmico entre sí, es decir, todos poseen la misma temperatura (Figura 2.3).

Sistema B: mercurio y tubo de vidrio  

Sistema A: aire  Figura 2.3: Temperatura Temperatura y equilibrio térmico.

No todos los termómetros son de mercurio en tubo de vidrio. En realidad, un termómetro está compuesto de un elemento sensor que posee una propiedad termométrica y una envoltura o pared de características diatérmanas (que conduce el calor). En el caso del termómetro de mercurio el elemento sensor es el mercurio que posee una propiedad termométrica (dilatación volumétrica por aumento de temperatura) y la envoltura es el vidrio. Existe también el termómetro de alcohol en tubo de vidrio que es menos preciso que le de mercurio, pero puede medir temperaturas más bajas que el mercurio. Otros termómetros son electrónicos (como los que se usan en las estaciones meteorológicas automáticas o en los sensores de temperatura de los vehículos). En éstos el elemento sensor puede ser una resistencia eléctrica, la propiedad termométrica es el aumento de la resistividad al paso de la corriente eléctrica con el aumento de la temperatura y la envoltura es en general un capuchón de plástico. Otro sensor electrónico está utilizan una medición de la Capacitancia de un capacitor cuyo elemento sensor es un dieléctrico entre dos placas metálicas, la propiedad termométrica es el aumento de la capacitancia con el aumento de la temperatura y la envoltura puede ser también un capuchón de plástico delgado. Existen también termómetros de gas.

4.2 Humedad del aire: Es la relación entre la cantidad de agua en estado de vapor que contiene el aire en gramos por cada centímetro cúbico de aire (humedad específica):

Si bien esta es una medida de la humedad del aire, en general se habla de humedad relativa. La humedad relativa es la relación entre la cantidad de agua en estado de vapor que está contenida en el aire en relación a la cantidad máxima que puede contener. Esta cantidad máxima se llama 41 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  humedad de saturación y depende de la temperatura de manera directa, es decir, a mayor temperatura del aire mayor humedad de saturación:

La evaporación se produce cuando por efecto de la temperatura en el líquido, las moléculas de agua cercanas a la superficie, con movimiento, tienden a escapar y se evaporan –cambian de estado- ingresando al aire adyacente. La condensación es el proceso inverso, es decir, algunas de estas moléculas vuelven a ser absorbidas por el agua líquida y se condensan. Cuando la cantidad de moléculas de agua que se evaporan es la misma que las que se condensan se ha llegado a la humedad de saturación (100%) y se dice que el espacio de aire adyacente a la superficie libre de agua está saturado. Mientras esto no ocurra, es decir mientras sea menor la cantidad de moléculas que condensan respecto de las que se evaporan, no se ha llegado a la humedad de saturación (porcentajes menores al 100%). Si se repite este proceso con una temperatura del aire mayor,, entonces será mayor la cantidad de moléculas que puedan evaporarse y mayor las que se mayor condensarán cuando se llegue a la saturación (100%), por esta razón se dice que la tensión de vapor de saturación o humedad específica depende de la temperatura en forma directa, pero en términos relativos (humedad relativa) en ambos casos se está en presencia del 100% de humedad. En la Figura 2.4 se observan los procesos de evaporación, condensación y saturación. En (a) no se ha alcanzado la saturación del aire (o humedad específica de saturación) ya que son más las lamoléculas agua evaporan de lasesque condensan. En y(b) se ha logrado saturacióndedel aire,que pero en (b) larespecto temperatura menor que en (c) pory lo(c)ende la humedad específica de saturación en (b) también es menor que en (c), sin embargo, en ambos la humedad relativa es del 100% ya que los dos ambientes han llegado a su humedad de saturación. (a)

(b)

(c)

Figura 2.4: Evaporación, condensación y saturación del aire en una superficie libre de agua.

Para la medición de la humedad relativa se utiliza el psicrómetro y el higrómetro, mientras que para el registro temporal de su evolución se usa el higrógrafo. El psicrómetro que se utiliza en las estaciones meteorológicas convencionales consiste en un par de termómetros. Uno es un termómetro convencional llamado 'termómetro de bulbo seco' y el otro posee una muselina de tela que está constantemente humedecida alrededor del bulbo del termómetro y es llamado 'termómetro de bulbo húmedo'  (Figura 2.5). El mercurio del termómetro con el bulbo húmedo descenderá al calor se utilizadel para la evaporación. Según la cantidad moléculas agua que sedebido evaporan será que el descenso termómetro de bulbo húmedo y esto de dependerá dede la 42 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  humedad del aire. Cuanto más seco esté el aire, mayor será el flujo de moléculas de aire que se evaporarán, lo que hará descender el líquido del termómetro de bulbo húmedo a un valor de temperatura más bajo respecto al del termómetro de bulbo seco. Si por el contrario el aire está muy húmedo, pocas moléculas de agua podrán evaporarse y la temperatura que registre el termómetro de bulbo húmedo será sólo un poco menor a la de bulbo seco. Comparando las temperaturas de ambos termómetros podrá obtenerse la humedad relativa. Si ambos termómetros registran la misma temperatura, entonces el aire está al 100% de humedad relativa. El higrómetro también mide la humedad relativa pero generalmente el órgano sensible está constituido orgánicos que cambian o volúmenes al variar la humedad del ambientepor enmateriales que se hallan. Por ejemplo, un haz de de longitud cabello aumenta su longitud al aumentar la humedad relativa (Figura 2.6). La humedad se expresa en porcentaje (%), es decir, como humedad relativa. Otro tipo de sensor es el que emplea la propiedad de algunos materiales de variar su resistencia eléctrica al variar la humedad. Se utilizan electrodos metálicos recubiertos de sales con dicha propiedad, lo que permite estimar las variaciones de la humedad. Se funda en la variación de la conductividad del cloruro de litio con humedad ambiente, ambiente, las mediciones se llevan a cabo con una conexión adecuada en forma de puente y el instrumento aparecía los cambios con bastante rapidez (Figura 2.7).

Figura 2.5. Psicrómetro

Figura 2.6. Higrómetro de cabello

Figura 2.7. Higrómetro electrónico.

4.3 Precipitación:  Es la caída de un hidrometeoro en forma líquida, sólida o ambos. Un hidrometeoro es un fenómeno meteorológico meteorológico en el que interviene el agua. Por ejemplo, las nubes, la niebla, el rocío, la escarcha, las heladas son hidrometeoros pero que no precipitan. La lluvia, llovizna, nevada, granizo, chaparrón, lluvia engelante, aguanieve, son ejemplos de precipitación. La precipitación es medida con un pluviómetro mientras que para el registro de su variación temporal se usa el pluviógrafo. La unidad de medida es el milímetro de precipitación y éste es definido como la altura en milímetros de una lámina de agua que precipita sobre una superficie horizontal sin que existan pérdidas por escurrimiento, evaporación o drenaje.

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Figura 8. Pluviómetro normalizado tipo B.

La lectura de la precipitación se realiza una vez por día, a la misma hora que por convención se ha elegido las 12 UTC (tiempo universal coordinado), es decir, las 12 hs tomando el meridiano de Greenwich. Para nuestro país corresponde a las 9:00 hora local –siempre que no se modifique por ahorro de energía-. La medida que se realiza a esta hora se la atribuye a la precipitación caída el día anterior. El pluviómetro está construido en chapa de hierro pintado de blanco en su exterior. Está constituido de tres partes principales: boca receptora, jarra colectora y probeta graduada en milímetros y décimas (Figura 2.8). La boca receptora posee en su parte superior un aro biselado de bronce de unos 16 cm de diámetro por donde ingresa la muestra de lluvia que será contenida en la jarra receptora. Para hacer la medición se vierte le contenido de la misma en la probeta graduada. El nivel de agua en la misma será la cantidad de milímetros de lluvia caídos leídos con la escala graduada de la probeta. Esta escala ha sido calibrada considerando la relación entre las dimensiones de la boca del receptor del pluviómetro y de la probeta. La instalación del pluviómetro se realiza cuidando que la boca del mismo se encuentre a 1,5 metros sobre el suelo como se muestra en la Figura 2.8. En el caso de lugares donde se acumula nieve se mide la precipitación como la lámina de agua una vez que se ha fundido la nieve caída. Para la medición del atura de la capa de nieve se usa otro instrumento llamado nivómetro. El pluviógrafo registra el ritmo de caída de la precipitación, es decir, la cantidad de lluvia caída por unidad de tiempo. A esta variable se la llama 'intensidad de la precipitación'  y es muy importante para el dimensionado de canales de evacuación pluviales en ciudades, rutas viales y además en el trazado de las curvas de nivel de sistematización de suelos para evitar la erosión hídrica.

4.4 Radiación solar: Se define como la cantidad de energía que llega a una superficie horizontal proveniente del sol. Puede a su vez dividirse en dos clases: la rradiación adiación solar directa y la radiación solar difusa. La radiación solar directa es la que llega desde le sol sin haber sufrido desviaciones, es decir, la que tiene una trayectoria recta desde le sol hasta la superficie. La radiación solar difusa, en cambio proviene también del sol, pero ha sido dispersada por las partículas sólidas que componen la atmósfera, es decir, es la energía que no llega directamente desde el sol. A la radiación solar también se la llama radiación global haciendo mención a que está compuesta por la radiación solar directa y la difusa una vez que ha atravesado el espesor de la atmósfera. A esta radiación se la llama también 'radiación solar total'. Como la radiación es energía por unidad de área (flujo de energía) las unidades de la radiación son Cal/cm²  que   que es equivalente a Longley (Ly)  44 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  y en el sistema MKS: Joule/m² . Puede realizarse un pasaje de unidades entre ambas haciendo uso del equivalente mecánico del calor: Los instrumentos para medir la radiación solar son los piranómetros o solarímetros termoeléctricos mientras que para registrar su evolución temporal pueden utilizarse los actinógrafos bimetálicos. El piranómetro mostrado  m ostrado en la Figura 2.9 (a) proporciona proporciona una medida de la radiación solar global o total. Puede colocarse encima del terreno o justamente a ras del suelo. La radiación solar que incide sobre el instrumento pasa a través de la cúpula de vidrio transformándose en calor al encontrar unaevaporar esfera de (absorbe la de radiación incidente). El calor es utilizado para el cobre líquidode quecolor estánegro contenido en el toda interior la esfera (generalmente agua o alcohol). La esfera se monta en la parte superior de un tubo de vidrio que está graduado y que penetra en la esfera por encima del nivel del líquido. La cantidad de líquido que se condense en el tubo proporcionará una medida de la radiación recibida. Para conocer esta cantidad, se debe realizar la lectura en la escala graduada del tubo de vidrio para luego invertir el instrumento con el fin de que se reponga el líquido a la esfera de cobre. La diferencia de lecturas antes y después de la reposición es la cantidad de líquido condensada que, multiplicada por el factor de calibración del instrumento, proporciona la cantidad de radiación global recibida durante ese día. Estos registros se realizan una vez por día. Este instrumento puede resultar insatisfactorio en regiones donde la temperatura varía considerablemente a lo largo del año y es preciso calibrarlo frecuentemente utilizando un solarímetro. Tiene la ventaja de que el instrumento es relativamente más barato. El solarímetro   termoeléctrico de la seFigura 2.9 a(b) mide la solar. corriente eléctrica generada por mostrado una serieen de termocuplas cuando exponen la radiación El actinógraf actinógrafo o bimetálico la figura 2.9 (c) proporciona la marcha temporal de la radiación solar total registrando su variación durante le día por diferencias de temperatura entre una banda bimetálica pintada de negro expuesta a la radiación solar y dos bandas bimetálicas similares, bien sea pintadas de blanco o protegidas de la radiación solar. Los registros se van marcando en una faja de cartón montada alrededor de un tambor que gira con un sistema de relojería dando una vuelta completa por día, o bien por semana según se regule el sistema. Una pluma con tinta marca sobre este cartón la posición relativa delas bandas bimetálicas a medida que gira el tambor. (a)

(b)

(c) Figura 2.9. Piranómetro (a), Solarímetro termoeléctrico t ermoeléctrico (b) y Actinógrafo bimetálico (c).

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4.5 Heliofanía: Es la duración de la radiación solar directa que incide sobre la superficie de la tierra, o también llamada 'duración de la insolación'. En términos generales determina la cantidad de horas del día en que la tierra recibió la incidencia directa del sol, es decir, sin nubes que interfieran la llegada de los rayos solares. El instrumento que registra esta duración se llama 'Registrador de insolación de Campbell Stokes'. El mismo consiste en un globo de vidrio macizo de unos 10 cm de diámetro montado concéntricamente dentro de un trozo de envolvente metálica. Este globo actúa como un lente que concentra los rayos solares sobre una tira de cartulina, especialmente trazada y graduada en horas,solar queque se llega introduce en las desde ranuras guía de la envolvente metálica (Figura 2.10). La radiación directamente el sol quema la cartulina dejando una traza negra mientras entre el sol y el instrumento no se interpongan nubes. Para diferentes épocas del año se necesitan distintos tipos de fajas registradoras ya que el sol va cambiando su trayectoria diaria según la época del año. Para latitudes medias y altas existe una faja para los equinoccios, otra para invierno (más corta) y otra para verano (más larga).

4.6 Nubosidad: Se observa la bóveda celeste y se estima la cantidad de cielo cubierto por nubes expresándola en octas, es decir, se realiza una división del cielo en 8 partes y se indica cuántos octavos del cielo están cubiertos de nubes. También se indica el tipo de nubes presentes al momento de la observación, clasificándolas en nubes bajas, medias m edias y altas. Las nubes bajas son nubes cuya base no supera los 2500 metros, las nubes medias tienen su base entre 2500 metros y 6000 metros aproximadamente y las nubes altas tienen su base por encima delalos 6000de mlaetros.  Además, altura demetros. base, las nubes nubes también se clasifican según según su forma en dos categorías: Nubes cumuliformes: cuando su extensión horizontal es menor que su extensión vertical (frecuentes en verano). Nubes estratiformes: cuando su extensión horizontal supera su extensión vertical (frecuentes en invierno). (a)

(b)

Figura 2.10 a) Registrador de insolación o heliofanía, b) fajas utilizadas en latitudes medias y altas

4.7 Velocidad y dirección del viento: El viento se define como el movimiento horizontal del aire. Se observa su velocidad y dirección considerada como la dirección desde donde proviene el viento. La medición del viento es importante en Agrometeorología ya que interviene en el ritmo de evaporación del suelo y transpiración de las plantas, remueve el anhídrido carbónico y el vapor de agua de la fitósfera, es perjudicial cuando su velocidad supera ciertos límites ya que provoca destrozos en los cultivos y plantaciones. Además, esparce las semillas de malezas y en zonas semiáridas remueve las partículas de suelo provocando erosión eólica y daño en los frutos. Las 46 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  mediciones de la velocidad y dirección del viento están estandarizadas a un nivel de 10 metros sobre el suelo, pero también se registra a 2 metros para propósitos agrometeorológicos. El instrumento que mide la velocidad del viento de llama anemómetro  mientras que el que mide la dirección es la veleta.  Existen diferentes tipos de anemómetros según el principio de funcionamiento. El más común es el anemómetro de cazoletas (Figura 2.11). A su vez, estos pueden medir la velocidad en forma instantánea, o sólo contar el recorrido del viento (figura 2.12). En este último caso, el instrumento posee un contador de vueltas y su lectura es una vez por día siempre a la misma hora. Por diferencia de lecturas la lectura y la2.13 anterior podremos conocer velocidad media del viento durante ese día.entre La veleta de laactual Figura (a) indica la dirección dellaviento (desde donde proviene el viento) en una rosa de viento de 8 o 16 direcciones (b). Algunos Algunos instrumentos incluyen ambos sensores (velocidad y dirección del viento) en un sólo dispositivo (Figura 2.14). Existen también otros tipos de anemómetros, como el anemómetro de hélice (Figura 2.15) e incluso el anemómetro de placa cuyo principio de funcionamiento es más sencillo que los anteriores ya que consta de una placa plana que pivotea en un extremo y está libre en el otro. Según la presión que reciba debido a la velocidad del viento en la placa, ésta tomará una posición que indicará en una escala graduada la velocidad del viento (Figura 2.16). Este instrumento es más barato, pero menos preciso que los del tipo anterior.

Figura 2.1 2.11. 1. Anemómetro a cazoletas

Figura 2.12. Anemómetro totalizador

Figura 2.13. Veleta y rosa de viento

Figura 2.14. Anemómetro y veleta

Figura 2.15. Anemómetro de hélice de placa.

Figura 2.16. Anemómetro y veleta

4.8 Presión atmosférica: La presión atmosférica se define como el peso de una columna de aire desde el suelo y hasta el tope dela atmósfera por unidad de área horizontal. Torricelli observó que 47 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  la presión atmosférica disminuía a medida que se asciende por la ladera de una montaña ya que la columna de atmósfera disminuye su espesor. No es una variable directamente relacionada con el crecimiento y desarrollo de las plantas, pero interviene en la formación de masas de aire, cuyo movimiento sobre la tierra provoca vientos de distintas direcciones. El origen y el camino recorrido por estas masas de aire pueden provocar formación de nubes, precipitaciones, y demás fenómenos meteorológicos. Los frentes son la separación entre masas de aire de diferentes características y en general, en la zona cercana a ellos ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicoss significativos (formación de nubes, precipitaciones, tormentas, granizo, etc.). meteorológico La presión atmosférica mide milímetros (mmHg), Hectopascales milibares (mb). Es sabidose que, si laen presión baja 1 de HPamercurio en tres horas indica la proximidad(HPa), de un frente de masas de aire y según las características del mismo, es posible que ocurran algunos de los fenómenos meteorológicos significativos mencionados. La presión atmosférica no sólo varía con la elevación sobre le nivel del mar, también varia con la temperatura. Puede definirse una presión atmosférica normal o estándar a nivel del mar de 760 mmHg o 1013,3 Hpa. El instrumento destinado a la medición de la presión atmosférica es el barómetro. Existen diferentes tipos de barómetro que se diferencian principalmente en el elemento sensor. Se puede citar el barómetro de mercurio y el de cápsulas aneroides como los más importantes. El barómetro de mercurio está compuesto de un tubo de vidrio montado en posición vertical donde se aloja el mercurio. Este tubo está cerrado en su extremo superior y se ha hecho vacío, pero en el extremo inferior está abierto y sumergido en un recipiente que contiene mercurio. Dicho tubo va protegido por una carcaza de metal (Figura 2.17). El principio de funcionamiento es el que utilizó Torricelli para demostrar que en el aire tiene peso. La presión atmosférica es ejercida la superficie del mercurio contenido el recipiente, obligando al mercurio a ascender por en el tubo de vidriolibre ya que en el otro extremo existe vacío, hasta una determinada altura que es función de la presión atmosférica reinante en ese momento (Figura 2.18). El barómetro de cápsulas aneroides es un instrumento cuyo elemento sensor son unas cápsulas metálicas en cuyo interior se ha hecho vacío. La presión atmosférica es ejercida en el exterior de estas cápsulas deformándolas. Esta deformación es transmitida por medio de un sistema de palancas y resortes a una aguja que marca el valor en una escala graduada (Figura 2.19). El barógrafo funciona de manera similar al barómetro de cápsulas aneroides pero su función primordial es el de registrar las variaciones de la presión atmosférica en el transcurso del día. Se acoplan varias de estas cápsulas para amplificar la sensibilidad del instrumento y mediante un sistema de palancas se transmite la señal a una aguja con tinta. Ésta va trazando en una faja que gira alrededor de un tambor mediante un sistema de relojería de manera de dar una vuelta completa en un día o una semana, según esté calibrada (Figura 2.20).

Figura 2.17. Barómetro de mercurio tipo fortín.

Figura 2.18. Principio dede funcionamiento del barómetro mercurio

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Figura 2.19. Barómetro a cápsulas aneroides

Figura 2.20. Barógrafo

4.9 Evaporación:  La evaporación es el fenómeno que experimenta el agua al pasar del estado líquido al estado de vapor. Para ello debe consumir gran cantidad de energía (alrededor de 570 Cal/gr) aunque este valor depende de la temperatura del agua. No siempre se produce la evaporación cuando el agua está a una temperatura de 100°C (ebullición a presión atmosférica normal) ya que durante el día la radiación solar suministra la energía necesaria para este proceso. La evaporación no sólo se produce en una superficie libre de agua (como en los ríos, lagos, mares u sino expuesta que también se fuente producedeencalor. todosPor losejemplo, objetos que puedan evaporación contener agua enocéanos) la superficie a una se produce dellíquida agua contenida en el suelo, las plantas, ciertos materiales higroscópicos expuestos al sol. Para la agrometeorología es importante la medición de la evaporación que se produce en el suelo y la superficie de las hojas de los vegetales (fenómeno que se conoce como transpiración) ya que representa la cantidad de agua que es devuelta por la fitósfera hacia la atmósfera. La unidad de evaporación en el sistema CGS es gramos de agua por cm² de superficie, pero se aconseja expresarla en milímetros puesto que ello facilita la comparación con las mediciones pluviométricas y de necesidades de agua de las plantas. Para la medición de la evaporación se utiliza un instrumento llamado 'tanque de evaporación' o 'vasija de evaporación'. El mismo consta de un recipiente estanco de forma circular y abierto en su parte superior. La superficie horizontal oscila entre 0,2 m² y 20 m² y su altura entre 0,25 m y 2 m. Algunos recipientes están hundidos en el terreno mientras que otros se colocan sobre el mismo. Actualmente, las dimensiones y emplazamiento de las vasijas de evaporación se han estandarizado para lograr resultados comparables de las mediciones. Es aconsejable utilizar la 'vasija de evaporación clase A' (Figura 2.21) que tiene un diámetro de 120,7cm y 25 cm de profundidad. Esta vasija se monta sobre una plataforma de madera de manera que la vasija quede a una altura de 15 cm sobre el suelo. La vasija se llena con agua hasta un nivel de 5 cm del borde superior. La lectura del nivel de agua se realiza con una reglilla vernier en una zona especialmente diseñada para evitar el movimiento de la superficie del agua (Figura 2.22). Se observa la altura (en milímetros) del nivel de agua que ha descendido respecto de la lectura del día anterior y luego se vuelve a completar hasta el nivel de referencia para la próxima lectura del día siguiente utilizando un sistema de enrase de nivel.  Además de este instrumento se utiliza un pluviómetro destinado especialmente para medir la cantidad de agua que precipita a la altura del tanque con el fin de contrarrestar la lectura del tanque de evaporación cuando se ha producido una precipitación durante ese día. Después de una lluvia intensa habrá que sacar agua para que el nivel vuelva a coincidir con el punto fijo.

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Figura 2.21. Vasija Vasija de evaporación clase A

Figura 2.22. Lectura y enrase de nivel de tanque.

Si la vasija de ha desbordado o vientos fuertes han desparramado el agua fuera de la vasija, habrá que prescindir de la lectura correspondiente a ese día y el nivel de agua ha de llevarse al nivel correcto de 5 cm por debajo del borde superior. Otros instrumentos complementarios para corregir las mediciones realizadas en el tanque de evaporación son un termómetro para medir la temperatura de la superficie del agua (Figura 2.23) y un anemómetro totalizador para registrar el valor de velocidad media del viento v iento entre las lecturas diarias (Figura 2.24).

Figura 2.23 Termómetro ermómetr o de temperatura temperatur a de tanque.

Figura 2.24 Tanque y anemómetro anemómetr o totalizador. totaliz ador.

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5. ESTACIONES METEOROLÓGICAS Y AGROMETEOROLÓGICAS. La evaluación de los recursos naturales depende en gran medida de la disponibilidad de datos climáticos. Tales datos constituyen un elemento indispensable para la determinación de las necesidades de agua de los cultivos, determinación de riesgos y adversidades meteorológicas para proyectar y adecuar medidas de protección, programación programación de fechas f echas de siembra, variedades variedades de cultivos adecuadas a la región de estudio, prácticas conservacionistas, etc. En su reunión de Roma de 1972 la Food Agriculture Organization Organization of the United Nation (FAO) sentó los requisitos mínimos para la selección, instalación y funcionamiento de las estaciones agrometeorológicas y sugirió las normas del instrumental y métodos de observación de las variables meteorológicas siguiendo además los lineamientos de la OMM (Organización Meteorológica Meteorológic a Mundial) en lo referente a las estaciones meteorológicas convencionales. convencionales. En lo que respecta al emplazamiento las estaciones meteorológicas indispensables indispensab les para que susde observaciones sean útiles son: y agrometeorológicas los requisitos 50 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

  El emplazamiento emplazamiento debe se serr representativo representativo de las condiciones en las que se crecen y desarrollan los cultivos.   Cada instrumento debe proporcionar una medida segura de la variable meteorológica, los instrumentos deben ser resistentes y de fácil f ácil mantenimiento.   Los observadores observador es deben estar instruidos instruido s en las técnicas de observación observaci ón e instrumental. instrument al. La diferencia entre estaciones meteorológicas y agrometeorológicas es que estas últimas tienen sensores adicionales para la medición de algunas variables de interés agrícola. Algunos de estos sensores son: temperatura y humedad de suelo a tres niveles, pluviógrafos para registra la intensidad de las precipitaciones, sensores de ocurrencia de rocío y duración de la misma, entre otros.

5.1 Selección del emplazamiento: Para evaluar la influencia meteorológica sobre las plantas, el sitio donde se ubica la estación debe ser plenamente representa representativo tivo de las condiciones de cultivosuelo-atmósfera y de la zona en la cual han de utilizarse los datos. El sitio debería representar el clima de un área tan extensa como sea posible por lo que han de evitarse lugares que presenten diferencias climáticas bruscas como zonas urbanizadas, por ejemplo, salvo en los casos en que sea necesario obtener datos de estos lugares para compararlos con sitios rurales donde serán instaladas estaciones adicionales a la principal. El emplazamiento debe estar en un terreno llano, libre de obstáculos como grandes árboles. Como regla general se establece que la distancia mínima desde la estación al objeto más alto debe ser de 4 veces la altura de dicho objeto. Conviene evitar las depresiones puesto que en ellas la temperatura suele ser más elevada durante el día y más baja durante la noche respecto de la zona plana. El suelo de la estación y de la zona circundante debe estar cubierto de césped resistente a la sequía y de crecimiento lento. Deben evitarse zonas con afloramiento de rocas, piedras o superficies cubiertas de grava. El emplazamiento propiamente dicho de la estación debe tener como mínimo un área de 10 metros por 10 metros y estar situado en un espacio cubierto del mismo césped de 50 metros por 50 metros. La estación debe estar protegida por una cerca de tela metálica de 1,20 metros de altura como se muestra en la Figura F igura 2.25.

Figura 2.25. Emplazamiento de una estación meteorológica.

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  5.2 Instrumental:  El instrumental meteorológico debe ser calibrado y los sensores deben ser estandarizados según las normas de la OMM. Para la medición de las variables de temperatura del aire y humedad es necesario proteger los instrumentos de la radiación solar directa y del viento. Con este fin se debe acondicionar un 'abrigo meteorológico' (Figura 2.26) que consta de una casilla de madera dura con puertas y cerraduras para que en su interior sea colocado el instrumental. Sus 4 caras laterales las forman persianas especiales dobles para que el instrumental esté ventilado y el techo está formado por tablas separadas. El abrigo debe ser pintado de color blanco brillante para impedir el recalentamiento recalentamiento por absorción de rayos solares. El abrigo debe instalarse con las puertas orientadas sur y eltratando losinterior bulbosdedeesta los termómetros estén emplazados a una altura de 1,5 hacia metrosel sobre terreno.que En el casilla va colocado el siguiente instrumental: Soporte psicrométrico con sus dos termómetros (seco y húmedo) que forman el psicrómetro de  August . Termómetro de máxima, termómetro de mínima, termógrafo e higrógrafo. También se guardará el frasco de tinta para los registradores y el agua destilada para el termómetro de bulbo húmedo. Detrás de los instrumentos se guardará también la probeta del pluviómetro.

Figura 2.26. Abrigo meteorológico e instrumental i nstrumental en su interior.

En la estación no debe instalarse ningún instrumento registrador sin que simultáneamente sea instalado un instrumento de lectura directa para la observación del mismo elemento ya que el instrumento de lectura directa servirá para verificar diariamente al registrador. La disposición general del instrumental en la estación está normalizada. El principal requisito es que la disposición de los instrumentos no afecte la medida de otros instrumentos como ocurriría si el abrigo influyese en la recolección de la precipitación del pluviómetro o la sombra de los postes que sostiene la malla del perímetro diera en el registrador de insolación. En la Figura 2.27 puede verse la disposición del instrumental en la estación.

52 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

Figura 2.27. Disposición estandarizada del instrumental en una estación agrometeorológica.

6. TRATAMIENTO, INTERPRETACIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS DATOS. Una vez adquiridos los datos meteorológicos es necesario realizar una verificación de homogeneidad y consistencia de los mismos para cerciorarse de que son fiables y representativos. Enocurrido este tratamiento de verificación están implicados losexcedan errores los de instrumental que pueden haber por una falta de calibración periódica y que umbrales de tolerancia permitidos. También pueden haber ocurrido errores en la observación, el volcado del dato en la planilla o una mala exposición del instrumento para registrar adecuadamente la variable. Para este tipo de verificación de los registros se recurre a métodos estadísticos que permiten consistir los datos, es decir, validarlos como datos correctos e individualizar los datos 'dudosos' para un análisis más riguroso del mismo que generalmente deberá ser realizado con información adicional, como por ejemplo la ocurrencia de un fenómeno meteorológico severo, cambio de personal de la estación, cambio de lugar de algún instrumental o alguna otra contingencia ocurrida ese día. Luego de este análisis, el dato 'dudoso' puede considerarse como válido o rechazarse de la serie de datos observados. Seguidamente se procederá a exponer algunos de los métodos de validación de datos más sencillos quedando para la lectura de la bibliografía específica el análisis detallado de estos métodos (Spiegel, 1987,1992,1997; Walpole y Miers, 2000; Toranzos, 1982).y validación de datos meteorológico Los métodos de tratamiento m eteorológicoss son referidos a cada variable ya que la variabilidad normal de cada una de ellas difiere de las demás.

6.1 Temperatura del aire: Los datos de temperatura del aire obtenidos de una estación son:     Valor instantáneo al momento de la observación. observaci ón. (T)   Temperatura emperatur a máxima del día. (Tmáx)   Temperatura emperatur a mínima del día. (Tmín) ( Tmín) Según la cantidad de observaciones diarias –o del período de interés- se calcula la temperatura media realizando la suma de todos los valores observados y se divide por el número de observaciones. Si se utilizan los datos del registro del termógrafo se suman las temperatura temperaturass de las 6 hs, las 9 hs, las 12 hs, las 15 hs y las 18 hs y se las divide por 5 para obtener la temperatura media del día 53 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  solar. Análogamente, la temperatura media nocturna se calcula promediando las temperaturas de las 18 hs, 21 hs, 24 hs, 03 hs y 06 hs. La temperatura media diaria (Tm d) se puede estimar –en el caso que sólo se disponga de Tmáx y Tmín- como la semisuma entre Tmáx y Tmín. La amplitud térmica diaria (ΔTd) se calcula como la semidiferencia entre ambas:

Los valores medios correspondientes a un cierto período de tiempo, un mes por ejemplo, y pueden calcularse a partir de los datos registrados utilizando:

donde n es el número de días del mes.   La temperatura media anual se calcula considerando los valores medios diarios de todo el año: donde n puede ser 365 o 366 según si el año es normal o bisiesto.

Puede tomarse un valor mejorado de la temperatura media diaria promediando datos de todos los valores de temperatura instantánea tomados durante el día. Esto requiere tomar observaciones más frecuentes. Para probar la homogeneidad estadística de los datos puede aplicarse el método de caja y extensión para individualizar los datos dudosos y  la prueba t de student   para averiguar si existe heterogeneidad significativa. Una vez obtenidos estos valores pueden realizarse gráficas de las variaciones de la temperatura en diferentes períodos de tiempo para un análisis posterior acerca de las causas de tales variaciones. Pueden graficarse las marchas diaria, mensual y anual de las temperaturas. Para graficar la marcha diaria de la temperatura se requieren datos horarios para obtener un detalle de la variación a lo largo del día. Estos datos horarios pueden obtenerse realizando lecturas horarias o a partir de datos de estaciones automáticas. Un ejemplo de gráfico de marcha diaria dela temperatura es el que se muestra en la Figura 2.28.

54 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

Figura 2.28. Tabla Tabla de datos horarios y marcha diaria de la ttemperatura emperatura (superior). Marcha diaria de la temperatura y la radiación solar (inferior).

En el ejemplo de la Tabla se observa que la temperatura mínima ocurre a las 6:00 hs y la máxima a las 16:00 hs (en el gráfico la máxima se presenta a las 18 hs). Este comportamiento se debe a que, en general, en condiciones de buen tiempo sin la ocurrencia de fenómenos meteorológicos significativos durante el día, la temperatura mínima ocurre próxima a la salida del sol en el horizonte (en este ejemplo 5:30 hs) mientras que la temperatura máxima unas horas después del mediodía solar (13:00 hs). Este comportamiento es debido al movimiento de rotación de la tierra y pude observarse si se representa en el mismo gráfico la cantidad de radiación recibida utilizando los datos medidos por el solarímetro (Figura 2.28). La marcha mensual de la temperatura media diaria se muestra en la Figura 2.29.

Figura 2.29. Marcha mensual de la temperatura.

55 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Se observa que la variación no responde a una oscilación periódica, como en la marcha diaria. En este caso, las variaciones pueden estar relacionadas a irrupciones de aire frío o cálido alternativamente que no presentan un patrón definido. La marcha anual de la temperatura media mensual se presenta en la Figura 2.30.

Figura 2.30. Marcha anual de la temperatura media mensual.

En este caso, vuelve a percibirse una onda termal casi sinusoidal y se debe al movimiento de traslación de la tierra t ierra definiendo definiendo las estaciones del año.  Además de la marcha de de temperatura pueden pueden graficarse también también perfiles de temperatura. temperatura. Un perfil es una representación gráfica de la variable, representada en el eje de abscisas, y la altura o profundidad en el eje de ordenadas para un instante de tiempo. Para el caso de la temperatura interesa conocer su variación con la altura (perfil) en distintos momentos del día, en particular los que ocurren a la hora de la mínima temperatura y a la hora de la máxima temperatura. Se realizan mediciones a diferentes alturas con termómetros (digitales) que tengan la capacidad de almacenar los datos en memoria. También es muy importante obtener los perfiles de temperatura del suelo con los geotermómetros. La Figura 2.31 muestra un ejemplo de perfiles de temperatura a las 13:00 hs, 18:00 hs y 1:00 hs.

Figura 2.31. Perfiles de temperatura en el aire y en el suelo a las l as 13:00 hs, 18:00 hs y 1:00 hs.

56 Cátedra de Climatología Agrícola

 

   Además de la temperatura media, es interesante interesante y útil conocer la temperatura máxima media mensual y mínima media mensual y la máxima y mínima absoluta. La temperatura máxima media mensual se obtiene promediando las Tmáx de todos los días del mes mientras que para la temperaturaa mínima media mensual se calcula el promedio de las Tmín diarias de ese mes. temperatur m es. Donde n es el número de días del mes considerado considerado. 

6.2 Humedad del aire:  La humedad del aire debe medirse dos o más veces por día. Puede expresarse como humedad relativa (HR%) o como Déficit de saturación (e s  – e) en (HPa). Esta última es la diferencia entre la presión del vapor de agua cuando el aire está saturado (e s) del mismo (al 100% de humedad relativa) y la presión del vapor de agua en las condiciones actuales (e) de la observación. La temperatura de punto de rocío (Tr ) en °C que es la temperatura a la cual se debe enfriar el aire para lograr la saturación con el vapor de agua presente y la temperatura de bulbo húmedo (Th) se utilizan indistintamente indistintamente con la temperatura del termómetros termómetros seco (T) para calcular la humedad del aire Si se realizan n observaciones diarias puede calcularse la humedad relativa media diaria (HR d) usando:

Mientras que si se realizan, dos observaciones por día el cálculo será:

cuando se utilicen los datos proporcionados del higrógrafo se puede utilizar el valor máximo y mínimo registrado para estimar la humedad relativa media diaria:

Para el cálculo de la humedad relativa media mensual se utilizan los valores medios diarios calculados anteriorment anteriormente: e:

donde n es el número de días del mes considerado. Para corroborar la homogeneidad homogeneidad de los datos se utilizan herramientas estadísticas similares a las mencionadas para la temperatura.

6.3 Viento: La velocidad del viento varía con la altura respecto del terreno. En las estaciones meteorológicas el viento es medido a 10 metros sobre el suelo, pero para aplicaciones agrícolas debe medirse a 2 metros y expresarse en Km/hs. El viento interviene directamente en el ritmo de evaporación del suelo y transpiración de las plantas, remoción de CO2, dispersión de polen, polvo, esporas, además, es necesario para el cálculo de energía eólica con el fin de utilizar este recurso para la generación de electricidad o para bombeo de agua. Es importante obtener su valor medio diario, mensual y anual. Para esto pueden aplicarse las mismas fórmulas que para la temperatura y humedad relativa. En lo referente a la dirección del viento, el tratamiento de los datos se realiza utilizando la rosa de vientos. En ella puede graficarse para cada mes las frecuencias por dirección que son muy utilizadas para conocer de donde proviene el viento, cual es más frecuente (viento predominante) 57 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  y cuál es la variabilidad del viento en la dirección. Esto es útil para interpretar las características de la vegetación ya que las masas de aire son transportadas por el viento y ellas pueden ser cálidas o frías, húmedas o secas con el consecuente impacto en el suelo y las plantas. También es primordial en la navegación aérea y marítima. Para graficar la rosa de vientos con las frecuencias por dirección se toma los registros diarios de velocidad y dirección del viento como pares ordenadoss y se calcula la velocidad media del viento por dirección. Se obtiene así una tabla como ordenado la siguiente: N NN NE ENE E ESE SE SSE S Vm 3,06 1,76 1,44 --- -- --- 4,00 3,24 --- ---

SS ---

SO OS O ON O N NO NN --- 1,44 1,76 2,74 --- -- 1,44

Se calculan las frecuencias por dirección, es decir las veces en las que el viento proviene de una dirección y la frecuencia de calmas (sin viento): Dir f aabs bs

N 17

NNE NE ENE 20

3

---

E

ESE SE SSE

---

29

4

---

S ---

SSO SO ---

---

OS

O

10

13

ON NO 7

---

NN 2

Frecuencia de calmas = 19 Frecuencia de calmas en porcentaje = 15 %

Figura 2.32. Rosa de vientos (Polígono).

Rosa de vientos (Histograma).

Se calculan las frecuencias relativas porcentuales (%) y se grafican en la rosa de vientos. Al centro se indica el porcentaje de calmas mientras que las barras señalan la frecuencia por dirección según la escala marcada. De esta forma se observa rápidamente cuales son las direcciones dominantes desde donde sopla el viento.

6.4 Precipita Precipitación: ción:  La variable meteorológica que presenta mayor variabilidad es la precipitación. Los datos son obtenidos de los registros del pluviómetro que es observado una vez por día. Para el cálculo de la precipitación mensual se acumula la precipitación registrada para todos los días del mes y se acompaña este valor con la frecuencia de días en que se produjo la misma. De esta forma, la precipitación no se promedia como las variables anteriores. De la misma manera, la precipitación anual anual es la suma de las precipitaciones diarias de todos los días del año. Un ejemplo de de precipitaciones queregistro se observa en la tabla. para el año 2008 en la localidad de Diamante – Entre Ríos - es el 58 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Puede observarse en la tabla que, además del total mensual (TOTAL), se ha incluido el día del mes en el que se registró el valor máximo (DATE) y su valor (MAX. OBS. DAY). Además, se presentan tres columnas al final de la tabla con la cantidad de días del mes (frecuencias) en los que se registró una precipitación mayor aAl0,2 mm; 20 mm respectivamente. final de 2lamm tablay separados por una línea punteada se muestran los totales anuales (597,4 mm), el valor más alto de precipitación registrado registrado en un día (59,9 mm, el 26 de octubre) y las frecuencias acumuladas (87 días con precipitación mayor a 0,2 mm; 43 días con precipitación mayor a 2 mm y 11 días con precipitación mayor a 20 mm). Cabe acotar que el año 2008 particularmente fue un año seco, es decir, la precipitación fue muy inferior al valor normal para la zona que ronda en los 1000 mm. También se observará la frecuencia de días con ocurrencia de granizo, niebla y tormentas.

7. ESTADISTICAS DE DATOS METEOROLÓGICOS. Las estadísticas meteorológicas son de fundamental importancia para el estudio y la planificación de las actividades agropecuarias. A partir partir de una adecuada interpreta interpretación ción de las mismas m ismas se realiza una planificación a largo plazo de las actividades destinadas a la producción de granos de forma extensiva. Los registros meteorológicos correspondientes a períodos cortos (menos de 30 años) pueden no ser representativos del clima de la zona, sobre todo cuando las variables meteorológicas tales como la lluvia posean una alta variabilidad espacio-temporal. Tanto el Servicio Meteorológico Nacional como el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria están avocados a la tarea de registrar, analizar e interpretar y dictar recomendaciones referidas a las diversas actividades que son fuertemente f uertemente influenciadas influenciadas por las condiciones meteorológicas. meteorológicas. Estas entidades oficiales publican periódicamente estadísticas meteorológicas en forma de tablas con los registros observados y variables derivadas de tales observaciones. observaciones. Con el objeto de comprender el comportamiento de las variables meteorológicas en una región para realizar una programación de actividades a largo plazo, es conveniente calcular valores que tengan validez climática de tales variables, es decir, que sean representativos de un período prolongado de tiempo. Estos son los valores medios y desvíos estándar calculados a partir de una serie larga de registros (por lo menos de 30 años) que se conocen como ' valores normales' .  Algunos de estos valores valores son los siguientes: siguientes:

7.1 Temperatura: - Temperatura media anual normal: con n número de años (n ≥30). - Temperatura media mensual normal: con n número de años (n ≥30) y el subíndice s ubíndice m es el mes.

59 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  - Temperatura Temperatura media normal del mes más cálido: Es el caso particular de Tm m para enero. con n número de años (n ≥30). - Temperatura media normal del mes más frío: Es el caso particular de Tm m para Julio. con n número de años (n ≥30). - Amplitud térmica anual normal: Es la diferencia entre la temperatura media del mes más cálido y la del mes más frío. - Temperatura máxima media del mes más cálido: Promedio de las Temperaturas máximas del mes de Enero. con n número de años (n ≥30). - Temperatura mínima media del mes más frío: Promedio de las Temperaturas mínimas del mes de Julio. con n número de años (n ≥30). - Temperatura máxima y mínima absolutas ocurridas en el período (igual o mayor a 30 años). - Fecha media de ocurrencia de la primera helada: Fecha promedio en un período mayor o igual a 30 años en que la temperatura mínima diaria desciende por primera vez en el año por debajo de 0°C a nivel del suelo. (T 0°C). - Fecha media de ocurrencia de la última helada: Fecha promedio en un período mayor o igual a 30 años en que la temperatura mínima diaria desciende por última vez en el año por debajo de 0°C a nivel del suelo. (T 0°C). - Período libre de heladas: Está comprendido entre las fechas promedio de la primera y última helada del año.

7.2 Humedad del aire: - Humedad media anual normal. - Humedad media mensual normal. 7.3 Viento: - Velocidad media anual normal y dirección prevalente. - Velocidad media mensual normal y dirección prevalente. - Velocidad máxima mensual normal y dirección. - Velocidad máxima absoluta. 7.4 Precipitac Precipitación: ión: - Lluvia anual normal. - Lluvia mensual normal. - Frecuencia media de días con lluvia mayor a 0,2 mm. - Frecuencia media de días con lluvia mayor a 2,0 mm. - Frecuencia media de días con lluvia mayor a 20,0 mm. - Frecuencia media de días con c on granizo. - Frecuencia media de días con c on niebla. - Frecuencia media de días con c on tormenta.

7.5 Presión atmosféri atmosférica: ca: - Presión atmosférica anual normal. - Presión atmosférica mensual normal.

60 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

Estadísticas climatológicas 1951-1960 de la Estación La Paz, Entre Ríos (SMN, 1972 SB No 6). 61 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

 A modo modo de ejemplo de estadísticas publicadas publicadas se muestra:   La tabla de la página anterior (pag. 26) con las estadísticas estadíst icas climatológicas de la estación La Paz, Entre Ríos correspondientes a la década 1951-1960, publicadas por el Servicio Meteorológico Meteorológ ico Nacional.

  Las tablas de esta página (pág. 27) corresponden a las estaciones Concordia (1902-1965) y San Carlos (1951-1960) de nuestro país publicadas por la FAO (América Latina y El Caribe, Datos agrometeorológicos, agrometeorológicos, Roma 1985).

62 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  8. DATOS METEOROLÓGICOS DISPONIBLES EN INTERNET    Actualmente hay una diversidad de sitios web en los que se hay disponibles datos meteorlógicos de la provincia, de la región, de Argentina y del mundo. Se mencionan algunas que pueden resultar útiles en las aplicaciones agrometeorológicas. agrometeorológicas.

8.1 Servicio Meteorológico Nacional (SMN) Es el máximo organismo nacional que integra, en representación de Argentina, la Organización Meteorológica Mundial. Pone a disposición gran cantidad de datos e información meteorológica y http://www.smn.gov.ar/   climática en: http://www.smn.gov.ar/

8.2 Instituto de Tecnología Agropecuaria (INTA)   Organismo Nacional que desarrolla acciones de investigación e innovación tecnológica en las cadenas de valor, regiones y territorios para mejorar la competitividad y el desarrollo rural sustentable del país. Ofrece datos de la Red Pluviométrica en: (http://rian.inta.gov.ar/agua/bdmet.aspx) http://rian.inta.gov.ar/agua/bdmet.aspx)  y datos actuales, diarios, mensuales y estadísticas de la Red de Estaciones convencionales o automáticas. Incluye datos de estaciones que no están conectadas en tiempo real a la red. http://siga2.inta.gov.ar/  http://siga2.inta.gov.ar/  8.2 Dirección de Hidráulica de Entre Ríos. Organismo provincial cuya misión es la Planificación y Gestión integral en materia de Recursos Hídricos en la Provincia de Entre Ríos. Cuenta con una red de pluviómetros con:   datos actuales (http://www.hidraulica.gob.ar/redPluviometrica.php http://www.hidraulica.gob.ar/redPluviometrica.php)) e   históricos (http://www.hidraulica http://www.hidraulica.gob.ar/precipitacio .gob.ar/precipitaciones_historico.php nes_historico.php). ).  Además, ofrece datos datos actuales e históricos (de años recientes) recientes) de datos reg registrados istrados por la   Red de Estaciones automáticas automáticas (http://www.hidraulica.gob.ar/ema.php (http://www.hidraulica.gob.ar/ema.php))

8.3 Bolsa de Cereales de Entre Ríos El proyecto SIBER cuenta con una Red de Estaciones meteorológicas básicas en la provincia que registran precipitación, temperatura y humedad del aire.   Los datos están disponibles en tiempo real en: (http://www.centrales.bolsacer.org.ar/inicio/ http://www.centrales.bolsacer.org.ar/inicio/))  8.4 Cátedra de Climatología (FCA UNER) y CICyTTP CONICET La Cátedra de Climatología Agrícola cuenta con dos estaciones automáticas (en Colonia Ensayo y en Costa Grande) y el CICyTTP una (en Diamante). Se puede acceder a los datos en tiempo real y a los archivos históricos desde la página de Climatología Agrícola Agrícola (http://www.cicyttp.org.ar/climatologiafca/ http://www.cicyttp.org.ar/climatologiafca/). ). Los datos históricos están disponibles en formato wlk propio de las estaciones Weather Link.

9. MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN Y ROTACIÓN DE LA TIERRA La tierra presenta un movimiento de rotación sobre su eje y de traslación a través de la órbita que describe alrededor del sol. El movimiento de rotación presenta un ciclo de duración de 23 horas con 56 minutos y 4 segundos, mientras que la traslación a través de la órbita se realiza en 365 días, 5 horas, 48 minutos y 46 segundos (Figuras 2.33 y 2.34).

63 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

Figura 2.33. 2.33. Movimiento de rotación de la Tierra.

Figura 2.34. Movimiento de traslación de la Tierra Tierra durante el año.

10. MOVIMIENTO APARENTE DEL SOL. El sol aparenta tener un movimiento con respecto a la tierra. Durante el día se eleva desde el horizonte, por el este, asciende hasta una posición vertical (zenit) al mediodía y desciende hacia el oeste para alcanzar el horizonte a la hora de la puesta del sol. También durante el año se observa que además aparenta tener un desplazamiento hacia el norte –en invierno- y hacia el sur –en verano-. En invierno –en el hemisferio Sur- alcanza al medio día una altura notablemente inferior que a la misma m isma hora pero en verano. La explicación de éste ffenómeno enómeno se encuentra analizand analizando o la componente astronómica del clima. El ángulo de desplazamiento en la posición durante el año se conoce como ‘declinación’ y durante el día como ‘altura del sol sobre el horizonte’. 64 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Entre los factores astronómicos del clima c lima deben mencionarse: los movimientos de traslación y rotación de la tierra y la latitud del lugar.

Latitud y longitud geográfica. El esquema de la Figura 2.35 representa el globo terráqueo. Para una mejor ilustración se supone que un haz de luz es emitido desde un punto C, este haz tiene la función de señalar un sistema de coordenadas coordenadas polares. Utilizando el haz luminoso l uminoso supuesto como un puntero, se puede trazar una serie de círculos para cada posición o ángulo ( ). Al círculo máximo se llamó Ecuador (=0) y a los restantes paralelos o círculos de latitud.  La latitud se considera, por convención, positiva hacia el norte y negativa hacia el sur.

Figura 2.35. Latitud geográfica (círculos de  constante)

Para localizar un punto cualquiera sobre la superficie de la Tierra, se requiere además subdividir de manera análoga, la esfera terrestre en círculos máximos que pasan por los polos. De esta manera se obtienen 360 partes o meridianos. Se toma como referencia el meridiano que pasa por Greenwich, éste se toma como "0". La posición con respecto a este meridiano se conoce como

longitud.  El eje de rotación de la Tierra, normal al plano ecuatorial, se intersecta con la esfera terrestre en los polos norte y sur. Un punto o localidad como Paraná, se ubica a 31° 47´ de latitud Sur y 60° 29´de longitud al Oeste de Greenwich. En climatología tienen mucha importancia los círculos de latitud que se mencionan a continuación: continuación: a)  = 0°: Ecuador b)  = 23 y ½ °N: Trópico de Cáncer (HN) c)  = 23 y ½ °S: Trópico de Capricornio (HS) d)  = 66 y ½ °N: Círculo Polar del Hemisferio Norte e)  = 66 y ½ °S: Círculo Polar del Hemisferio Sur

65 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  11. DECLINACIÓN DEL SOL  A lo largo del año se observa un movimiento movimiento aparente del sol. El 21 de diciembre el he hemisferio misferio sur se encuentra en una posición en la que, por la inclinación del eje de rotación de la tierra, la posición aparente del sol corresponde a ángulo de 23 y ½ °. Este momento corresponde al solsticio de verano del HS. En el HS los días son largos y la estación presente es el verano. En el HN, en cambio, los días son cortos y la estación presente es el invierno. Esta situación se invierte seis meses después y el 21 de junio se presenta el solsticio de invierno. Los trópicos corresponden a las latitudes en las cuales los rayos del sol inciden perpendicularmente perpendicularmente una vez al año. Cuando los rayos son perpendiculares un plano horizontal un punto del trópico de Capricornio (23.5 ºS)del se sol da el solsticio de verano,acuando lo hace en el en trópico de Cáncer (23.5 ºN) ocurre el solsticio de invierno en el HS. Durante el solsticio de verano de un hemisferio los rayos de sol alcanzan una latitud máxima de 66º 33′ en el otro hemisferio. Esta latitud define los círculos polares. Los casquetes polares, hasta los 66 y ½ ° permanecen iluminados medio año y el restante medio año en el cono de sombra. En el Polo Norte no llega luz solar entre el 21 de setiembre y el 21 de marzo. A su vez, una situación similar entre el 21 de marzo y el 21 de setiembre ocurre en el Polo Sur. En diciembre, cuando los rayos del sol llegan e iluminan el Polo Sur,, se puede observar cómo el sol se desplaza durante las 24 hs. ssobre Sur obre el horizonte. Las fechas del 21 de marzo y el 21 de septiembre se denominan equinoccios y significa que el eje de la tierra se sitúa en un plano normal a los rayos del sol. La radiación solar en los equinoccios llega a los dos polos y la longitud del día es de 12 horas en todas las latitudes (Figura 2.36). Este movimiento del sol es periódico, vuelve a la misma posición cada año. Durante el año el efecto combinado del desplazamiento de la tierra a través de su órbita y la inclinación del eje produce alternancia alternancia de las estaciones y a las variaciones en la duración del día.

En un punto cualquiera de la Tierra la duración del día depende de la latitud y de la declinación del sol  que,  que, a su vez, está relacionada con la época del año (día juliano). La declinación del sol es el ángulo formado por los rayos solares (se hallan en el plano orbital de la Tierra) y el plano que pasa por el Ecuador (divide a la Tierra en los dos hemisferios). En la práctica corresponde a la latitud de la Tierra donde el sol se encuentra perpendicular a las 12 hs local, siempre que dicha hora no haya sido modificada por ahorro de energía. En la Tabla 3 se muestran las fechas y la latitud correspondiente correspondien te en las que el sol incide perpendicula perpendicularmente rmente a las 12 hs local. Tabla 3: Declinación del sol ( ) correspondiente a insolación perpendicular a las 12 hora local. FECHA  DECLINACIÓN OBSERVACIONES   15 enero  21.20° S 15 febrero 18.81° S 15 marzo 1.89 ° S HN: Primavera HS: Otoño 15 abril 9.98 ° N 15 mayo 19.01 ° N 15 junio 23.34 ° N HN: Solsticio estival HS: Invierno  15 julio 21.44 ° N 15 agosto 13.88 ° N 15 setiembre 2.81 ° N HN: Otoño HS: Primavera 15 octubre 8.74 ° S 15 noviembre 15 diciembre

18.65 ° S 23.31 ° S

HN: Invierno HS: Solsticio estival 66

Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

La declinación del sol (   ) se calcula mediante la fórmula:

 = 23.45 sen (360° (284 + n ) )

(1) 

365

dónde n = número del día juliano; los días se cuentan correlativos a partir del 1 de enero, Ej para el 1 de enero n=1 para el 21 de junio n= 180 y para el 31 de diciembre n= 365. Si se utiliza en la fórmula el dìa juliano correspondiente a los equinoccios de otoño y primavera se comprueba que el ángulo se hace –prácticamente- 0º, mientras que si se reemplaza reemplaza utilizando el día juliano juliano correspondiente al solsticio tanto de invierno como de verano, este ángulo es de 23,5º y -23,5º respectivamente.

Figura 2.36. Movimiento aparente aparente del sol durante el año (Traslación (Traslación de la tierra).

67 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  La duración del día en una localidad depende de la declinación del sol. La Tabla 4 muestra la duración, en horas, para diferentes latitudes del HN y HS (situaciones inversas). Tabla 4: Duración del día, en horas para varias latitudes. Fecha HN  = 0 ° =20 ° = 40 ° = 60 ° 21 diciem. 12 hs 10.9 hs 9.3 hs 5.9 hs 21 set. y 12 hs 12 hs 12 hs 12 hs 21 mar 21 junio

12 hs

13.3 hs

15.0 hs

18.8 hs

=80 °

=90°

0 hs 12 hs

0 hs 12 hs

Fecha HS  21 junio 21 mar y 21 set

24 hs

24 hs

21 diciem

DURACIÓN DEL DIA La duración del día (Tdía) solar s olar,, se calcula mediante la siguiente fórmula: Tdía = _2_ arcos (- tg   tg  ) 15 siendo:  la latitud (< 0° en el HS) y   la declinación.

(2) 

Ejemplo: 1. a) Calcular la duración del día para las siguientes fechas: 1 de enero, 21 de marzo, 22 de junio y 21 de setiembre. s etiembre. Ejemplo: 1.b) Calcular para esas fechas f echas la duración del día solar para las estaciones: El Colorado (Formosa) 26° 18´S y 59° 22´ W Paraná (Entre Ríos) 31° 50´S y 60° 31´ W  Alto Valle Valle (Río Negro) 39 39°° 01´ y 67° 40´ W a) En primer lugar, deben conocerse los valores correspondientes de los días del calendario en días julianos. 1 enero = 1 día juliano, 2 enero = 2 día juliano (n=2)......... 2 febrero = 32 día juliano....) Para el 1 de enero, (n=1) la declinación será:  1 = 23,45 sen (360° ( 284 + 1 ) = - 23, 01° 365 Para el 22 de marzo, (n=81)

 2 = 23,45 sen (360° ( 284 365+ 81 ) = 0 º Para el 21 de setiembre, (n=264)  3= 23,45 sen (360° ( 284 + 264 ) = - 0 ° 12 ' 365 De la misma forma se puede calcular para otra otrass fechas. b) Conociendo la declinación solar, para esa fecha y latitud del lugar de interés, se puede calcular la duración del día. Para El Colorado es T = _2__ arcos ( - tg (- 26.3°) tg (-23°) ) = 13 hs 36´ 15 donde  se expresa en grados y décimos, 68 Cátedra de Climatología Agrícola

 

   = 26 ° 18´ = 26° + 18 * 1° = 26.3° 60´ La duración se expresa luego en horas y minutos. De igual forma se trabaja para las otras estaciones obteniendo: obteniendo: duración del día solar, solar, horas y minutos para distintas fechas.

FECHA  (declinación) El Colorado 

1 enero  - 23° 0´  13 h 36´ 

22 marzo  0° 12 h 00´ 

22 junio  23° 26´  10 h 21´ 

21 setiembre - 0° 12´  12 h 01´ 

Paraná Alto Valle

14 h 21´ 14 h 41´ 

12 h 00´ 12 h 00´ 

9h 56´ 9 h 16´

12 h 01´  12 h 01´ 

ALTURA DEL SOL SOBRE EL HORIZONTE El sol observado desde la tierra alcanza, un día determinado, determinado, su mayor m ayor elevación al mediodía. La altura del sol sobre el horizonte (h) en una localidad en cualquier momento de un día del año se obtiene a partir de la fórmula:

sen h = sen   sen   + cos   cos   cos     = hora del día. Los valores que pueden tomar ,   y : -23,5°      23,5° - /2       /2

(3)

0°     360°

Valores de : a diferentes horas del día: : varía 15°/hora Hora del día 12 hs 18 hs 24 hs 06 hs

Valor de τ  0º 90º 180º 270º

De esta manera, se puede calcular la posición del sol para cualquier día y hora del año. Asimismo, se obtiene la duración del día solar para cualquier punto de la tierra. Más adelante se verá como la energía irradiada por el sol, que llega a la superficie de la tierra depende de éstas variables que acaban de describirse.

Ejemplo 2. Calcular para la estación Paraná la altura del sol sobre el horizonte a las 8, 14 y 18 hs del día 21 de setiembre.

69 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

El crepúsculo iluminado sólo con radiación difusa precede a la salida del sol y sigue a la puesta del mismo y no está incluido en el cálculo. La duración del crepúsculo se incremen incrementa ta con la latitud, pero para aplicaciones prácticas se aproxima a 30 minutos cada uno.

LAS PLANTAS Y LA LUZ4  La radiación solar es el elemento fundamental de los procesos físicos y biológicos que ocurren en la biósfera. La luz solar recibida por la vegetación es utilizada de diversas maneras y produce efectos en la misma tanto por su intensidad como por su calidad. c alidad. * Efectos fotoenergéticos: producidos por la cantidad o intensidad de la energía solar que llega a la planta para el proceso de formación f ormación de materia orgánica por fotosíntesis. * Efectos fotoestimulantes: producidos por la calidad lumínica, especialmente referido a la duración diaria del período luminoso, fenómeno f enómeno conocido como “Fotoperiodismo”.

Bibliografía BARRY R. G. and R. J. CHORLEY. Atmósfera Tiempo y Clima. 2003. DOORENBOS, J. J., Estaciones Agrometeorológicas, Estudio FAO Riego y Drenaje N° 27, Roma, 1976. FAO. América Latina y El Caribe, Datos agrometeorológicos, Roma 1985. SMN Estadísticas climatológicas 1951-1960, Serie B No 6, Buenos Aires, 1972. SPIEGEL, M., Estadística, 2da. Ed. Madrid, McGraw Hill, (Serie Schaum). 1997. SPIEGEL, M., Teoría y Problemas de Estadística, 1ra. Ed. México, McGraw Hill, (Serie Schaum). 1987. SPIEGEL, M., Teoría Teoría y Problemas de Probabilidad y Estadística, Madrid, Ed. McGraw Hill. 1992. TORANZOS, F., Teoría Estadística y Aplicaciones, Cuarta Edición. Ed. Kapeluz. 1982 WALPOLE,, R.E. y MYERS, R.H., Probabilidad y Estadística, Ed. McGraw Hill, México, 2000. WALPOLE

 Fuente: Universidad Politécnica de Valencia. Luz y Desarrollo. El Fotoperiodismo, la Fotomorfogénesis Fotomorfogénesis y ).  el Control de la Floración. (http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_15.htm (http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_15.htm).

4

70 Cátedra de Climatología Agrícola

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RÍOS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS CLIMATOLOGÍA ATOLOGÍA AGRÍCOLA CÁTEDRA DE CLIM UNIDAD 3: Radiación solar y terrestre. Espectro solar y terrestre. Ley de Wien. Temperatura de emisión del sol. Constante solar. Influencia de la atmósfera en la rradiación adiación solar. Ley de Bouguer. Ley de Lambert. Comportamiento de los cuerpos ante la radiación electromagnética. Balance de radiaciónmo. enRequerimientos el sistema tierradeatmósfera. Balance de radiación en la fitósfera.   Fotoperíodo y fotoperiodis fotoperiodismo. luz de las plantas

RADIACIÓN SOLAR Y TERRESTRE Las plantas, organismos y elementos que se encuentran, en general, sobre la superficie de la tierra o cerca de ella, están sumergidos en un ambiente de radiación. El 99,97 % de la energía involucrada en los procesos físicos de la tierra proviene del sol, constituyendo la única fuente de consideración para el planeta a pesar que, de la totalidad de la energía solar enviada al espacio, la tierra intercepta solo las dos mil millonésimas partes. La radiación  es un proceso físico que consiste en la transmisión de energía, de naturaleza corpuscular, que fluye en forma de ondas en una amplia gama de longitudes de carácter electromagnético. La transmisión de energía por el proceso de radiación se produce desde un cuerpo más caliente a uno más frío, sin la participación de materia transmisora intermedia como portadora de la misma (Garabatos, 1991) Según la teoría ondulatoria, la energía electromagnética se transmite a la velocidad de la luz ‘c’, de 300.000 Km/s y contiene dos campos de fuerzas ortogonales entre sí: eléctrico y magnético (figura 3.1). Las características de este flujo energético pueden describirse por dos elementos: la longitud de onda () y la frecuencia (F).

  la longitud de onda (   )   ) es la distancia entre dos picos sucesivos de la onda;    la frecuencia (F)  es la cantidad de ondas completas que se transmiten por unidad de tiempo 

Figura 3.1. Campos eléctrico y magnético de la radiación

La intensidad de la radiación se mide en cal.cm-2.min-1  o ly.min-1  y la longitud de onda ( ) se mide en Angstroms (Å), micrómetros ( m) y nanómetros (nm)5. Langley6 se simboliza ly. 1 m = 10 -6 m = 10 -4 cm. 5 Å

= 10-7 mm; µm = 10 -6 m; nm = 10-9 m 6  1 ly = 1cal .cm-2 

71 Cátedra de Climatología Agrícola

 

   Aunque la energía radiante es continua se pueden definir “bandas” donde la radiación electromagnética tiene un comportamiento similar. Se denomina espectro de radiación electromagnética o  espectro electromagnético a la representación gráfica de energía en función de la longitud de onda (figura 3.2).

Figura 3.2. Espectro electromagnético. 

LEY DE WIEN O DEL DESPLAZAMIENTO DEL MÁXIMO Se comprobó la existencia de una longitud de onda –de máxima radiación- x  en la cual el radiador emite la máxima cantidad de energía. La ley de Wien establece que el producto entre  x   y la temperatura absoluta ( T  T )  es constante. Luego: de igual forma:

 x . T = Cte.

Cte. = 0.2886 cm °K = 2886  m °K  

 x (cm) = Cte.(cm °K) / T (°K)   (cm)  x  (cm)

= 0.2886 cm. °K / T (°K) = 2886 m . °K / T (°K)

La ley de Wien W ien muestra que cuando aumenta la temperatura del cuerpo radiador, disminuye  x. Considerando que la temperatura de emisión del sol es cercana a 6000 °K, la energía que emite 72 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  se encuentra en un intervalo de longitud de onda entre 0.2863 m y 10 m y  x   es 0.475 µm. Por lo tanto, se considera que el mismo emite en onda corta (OC)  El espectro de emisión del sol puede ser analizado en los siguientes rangos:   ultravioleta  desde 0,15 a 0,36 µm de longitud de onda,   que representa el 3 % de la radiación emitida    visible  desde 0,36 a 0,76 µm de longitud de onda, representa el 50 % de la radiación emitida    infrarroja desde 0,76 a 4 µm de longitud de onda, que representa el 47 % de la radiación emitida La Tierra tiene °K (10 °C) y la temperatura de la atmósfera es deuna 250temperatura °K (-23°C). aproximada Emiten con de un 283 máximo de intensidad de 10 µ  y media en un rango desde 4 m a 100 m. Por lo tanto, se considera que emiten en onda larga (OL). En la figura 3.3 se muestra un esquema de los espectros solar y terrestre (intensidad en función de la longitud de onda), dónde el eje “y” representa la cantidad de energía que depende de la temperatura absoluta del radiador. Se observa que el espectro solar se encuentra en sectores con longitudes de onda diferentes al del espectro terrestre. Esto se debe a las diferentes temperaturas de emisión del sol y de la tierra.

Figura 3.3. Radiación solar y terrestre, en función de la longitud de onda. Según Sellers, (1972).

73 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  La ley de Stefan-Boltzmann establece que  el flujo de energía radiante emitida por un cuerpo negro, S, es proporcional proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta absoluta::

S =  . T4  donde , es la constante de Stefan-Boltzmann, cuyo valor es:

 = 8,13 x 10-11 cal .cm-2 ºK 4 min-1   x   y es menor  el  x   (S.  x  Cuando disminuye aumentatotal flujo de energía emitida encurva Lo mismo T, energía ocurre con el flujo de (Stotal), que  elcorresponde al área bajo la en  ) la. figura 3.4, cuya función está dada por:

Stotal = ∫S  = cte . T 5   siendo la constante cte = 0.497 (cal.cm -2 seg-1 °K-5) Las curvas y las constantes están calculadas suponiendo que el sol y la tierra tienen un comportamiento de cuerpo negro7 . Los cuerpos negros absorben toda la energía que incide sobre ellos emitiendo energía proporcionalmente a su temperatura.

Figura 3.4 Emisión de cuerpos negros a temperaturas similares al sol y la tierra.

TEMPERATURA DE EMISIÓN SOL.estimar la temperatura del sol (Tsol) haciendo uso de la solar, DEL se puede Midiendo  x   del espectro ley de Wien.  . Tsol = 0.2886 (cm °K)  xsol  . Considerando que la intensidad máxima de la radiación solar ocurre en

= 0.475  x   = 0.475

µm., luego:

Tsol = 0.2886 (cm °K) = 6076 °K 0.475 µm También se puede calcular la temperatura del sol usando la ley de Stefan – Boltzmann. Toda la energía que atraviesa la superficie correspondiente al tope de la atmósfera solar (o simplemente superficie solar), también atraviesa la superficie de una esfera imaginaria de radio igual a la distancia sol-tierra (figura 3.5). Una pequeña porción es interceptada por la tierra y corresponde a la irradiación solar que llega al tope de la atmósfera (Cte solar). Como el sol tiene un 7 La

mayoría de los sólidos s ólidos y líquidos se comportan como cuerpos negros, no así los gases.

74 Cátedra de Climatología Agrícola

   

  comportamiento de cuerpo negro, se calcula: Ssol =   . T 4 . A donde A = Área del del sol= 4. . Rs2   -área de la esfera-

Rs = Radio del sol = 6,96.10 10  cm  Ssol =  . T4 . 4.. Rs2

(1) 

13  cm y la irradiación que llega a la superficie Por otro lado, la distancia tierra-sol D  es  1,496.1013  2 de la esfera imaginaria es S 2 cal/cm min por lo tanto: 

S ssol ol = S (cte). Área esfera

( Esfera imaginari imaginariaa de radio = D)

donde  Área esfera esfera = 4. . D2

Ssol = S (cte). 4.. D2 

(2) 

Teniendo en cuenta que toda la energía que emite el sol en todas las direcciones atraviesa la esfera imaginaria de diámetro D las cantidades de 1 y 2 son iguales (se igualan las ecuaciones) 

 . T4 . 4.. Rs2 = S (cte). 4.. D2 de donde se despeja T 2

4

2

T = S .(cte). 4..  D  = S 4. 2. Rs

 .(cte). Rs2

D 

4 T sol = S(cte) . D2 = 5750 °k   . Rs2  La diferencia entre las temperaturas encontradas en los cálculos anteriores –según la ley de Wien y la de Stefan-Boltzman, (6076 °K y 5750 °K) radica en que –según Frauenhofer- no toda la energía que sale del núcleo del sol atraviesa su propia atmósfera (cromósfera). Por lo tanto, la energía incidente en la tierra es menor y es la que se utiliza en la ley de Stef Stefan-Boltzman. an-Boltzman.

D= 1.496 x 1013 cm

SOL Flujo de RS al tope de la atmósfera S 2 cal

Temperatura 6000°k Flujo de radiación, E: 105886 cal/ cm2min

Figura 3.5. Relaciones astronómicas y valor de la constante solar. 

75 Cátedra de Climatología Agrícola

 

  CONSTANTE SOLAR Como se vio anteriormente si se considera, como en la figura 3.5, que la emisión radiante del sol , E, se reparte en una esfera imaginaria desde el centro, con una intensidad   I  que depende del tamaño de la misma, cuya superficie es 4. . D 2 , se tiene que el flujo de energía que llega al tope de la atmósfera S   S   I 4. . D2  

I = 56 x 1026 cal min-1 ; D = radio de la esfera = 1,496.x 1013 cm; reemplazando se obtiene: S = 56 x 1026 cal . min-1  4  (1.496 x 1013 cm)2

1,980 cal/min . cm2

2 ly/min

Hay que tener en cuenta que la órbita terrestre alrededor del sol es elíptica por lo que, para otra posición dentro de ella, el radio es D’ y S’ será:

S’ =

I

4D’2

S’ = (D/D’) 2 S   S’ = f S

El factor f , nunca excede del 3,5 %, variando de 1.0344 en julio a 0.9674 en enero. Lo que indica que S es casi invariable y por lo tanto se la conoce como constante solar . Este valor es aplicado a una superficie perpendicular a los rayos del sol en el exterior del planeta, es decir al tope de la atmósfera, dónde no hay elementos atmosféricos que absorban o dispersen la radiación.

INFLUENCIA DE LA ATMOSFERA EN LA RADIACIÓN SOLAR Si se comparan los valores de la radiación en el tope de la atmósfera, para las mismas unidades de área y de tiempo, con la que llega a la superficie terrestre, se encuentra una diferencia sustancial del 50 % o más. Ello se debe a la importante interferencia de la atmósfera.  Al atravesar la atmósfera se reduce la intensidad de la radiación y se altera su composición espectral (Figura 3.6). La mayor parte de la atenuación se produce en la región del infrarrojo cercano (0.7 µm – 4 µ), y un poco menos en la región ultravioleta (0.3 µm – 0.4 µm).

típicas cualitativas y cuantitativas Figura 3.6. Alteraciones UV = ultravioleta; Az = azul; V = verde; A = amarillo; R = rojo de e IRla =radiación infrarrojo.solar al atravesar la atmósfera.

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Cátedra de Climatología Agrícola

 

  Las nubes reducen en forma considerable la radiación solar, en particular en las regiones previamente mencionadas. La alteración y atenuación de la radiación solar al atravesar la atmósfera se debe a:

* absorción

* dispersión

* reflexión 

 Absorción  por parte de los gases atmosféricos, como se ejemplifica en la figura y cuadro siguiente. Se ve que el vapor de agua es el que más franjas de absorción presenta. La atmósfera tomada como un sistema, usa ésta energía en diversos procesos que se dan en forma continua, 2  para la formación de O 3. Del estudio del espectro de la luz solar que comoefectivamente la disociación adela Osuperficie llega terrestre se desprende que las longitudes de onda menores a 0,29 µm son totalmente absorbidas en la atmósfera (por el ozono y el oxígeno). En las capas más altas de la atmósfera se produce la absorción especialmente de la radiación ultravioleta, y en las más bajas el vapor de agua absorbe en el infrarrojo. Además, el vapor de agua presente en la atmósfera junto con el dióxido de carbono, c arbono, son los elementos que absorben más energía en onda larga. 

Gas

Zona de absorción en µm

Oxígeno 0.12 – 0.18 Ozono (B1) 0.20 – 0.33 Ozono (B2) 0.44 – 0.76 parcialmente

Figura 3.7. Espectro de absorción de gases de la atmósfera

Dispersión es provocada por moléculas de aire y partículas sólidas suspendidas. Se produce por la presencia de partículas que actúan como difusoras (gases, vapor de agua, aerosoles). La dispersión que provocan las partículas de tamaño pequeño (moléculas gaseosas) es mayor en longitudes de onda más cortas (dentro del rango del azul) y menor en las longitudes más largas. Debido a ello el cielo - luz dispersada - se ve de color azul y a medida que se asciende en la atmósfera pasa a negro. Reflexión, igual que la absorción, depende del tipo de la sustancia sobre la que incide la energía. Parte de la energía incidente al tope de la atmósfera es reflejada al espacio y parte de la que llega a la superficie de la tierra se refleja. El coeficiente de reflectividad expresa la fracción de energía reflejada. El mismo se denomina albedo  para el sistema tierra-atmósfera, y resulta de la combinación de todos los elementos reflectantes en la superficie terrestre, incluyendo las nubes. La dispersión y reflexión producen una desviación de los rayos solares, dando lugar a la radiación difusa. A diferencia de ésta, la radiación directa no sufre tales alteraciones. En días totalmente nublados sólo existe radiación difusa y en esta situación no se producen sombras como sí ocurre con la radiación directa. La suma de ambas –directa + difusa- sobre una superficie horizontal se denomina radiación global . Se trata solamente de radiación solar no incluyendo la radiación en onda larga. En términos generale generales, s, la radiación solar al atravesar atravesar la atmósfera se reduce en un 25 % en días despejados, en un 50 % en días de nubosidad media y en un 90 % en días densamente 77

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  nublados. Los valores de radiación global normal (RG) para los distintos meses del año en Paranás medidos en MJoule/m 2. día se presentan en la figura 3.8.

Figura 3.8. Radiación global normal para Paraná, Entre Ríos

El comportamiento de la atmósfera dejando ingresar energía en onda corta, absorbiendo y re-  irradiando en onda larga, favorece el calentamiento de la misma cerca de la superficie de la tierra. Esto se conoce como efecto invernadero, ya que la atmósfera tiende a conservar el calor de la tierra. Este efecto se acentúa cuando el cielo se halla cubierto de nubes, debido a que ellas absorben fuertemente en onda larga. Pero no toda la energía en onda larga es absorbida por la atmósfera, una parte se pierde en el espacio, más en noches despejadas, por lo tanto, el sistema tierra-atmósfera se enfría.

LEY DE BOUGUER O DE ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN.   El flujo energético sufre una disminución cuando atraviesa una sustancia (figura 3.9) y la misma está definida por la Ley de Bouguer  expresada  expresada en la siguiente ecuación:

Ss = So . e -k.x  dónde: Ss = flujo de energía que llega a una superficie luego de atravesar la sustancia (por ej. la atmósfera) So = flujo de energía incidente antes de atravesar la sustancia; k = coeficiente de extinción o atenuación, y x = espesor de la sustancia considerada.

Ss1 = So . e-kx1  Ss2 = So . e-kx2 Si x1 < x2  Ss2 < Ss1 como se observa en la Figura 4.6 ya que se considera x1 < x2 s1, s2: representan distintos lugares de la superficie terrestre. Por lo tanto, un pequeño aumento en el espesor de la masa atravesada provoca una gran merma en el flujo de la radiación. Esto explica porque los rayos solares son más débiles a la salida y puesta del sol que al mediodía, ya que la masa atmosférica que deben atravesar es mayor antes de llegar a la superficie.

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Figura 3.9. Atenuación de la energía al atravesar un medio (Ley de Bouguer).

LEY DE LAMBERT O LEY DEL COSENO Suponiendo que no hubiese atmósfera, el flujo de radiación solar que alcance un punto de la superficie de la Tierra dependerá del ángulo Z que forme el sol con la vertical y de la distancia tierra-sol. De esta forma la densidad del flujo energético ( Q ) que llega a la superficie terrestre está dada por: QA = S . cos Z Se puede ver que la radiación que incide en un plano inclinado tiene menor flujo de energía por cuanto la misma cantidad de energía debe repartirse en un área mayor (figura 3.10). La relación entre las áreas normal (An=a*a) e inclinada (Ai=a*b) está dada por:

An/Ai = cos Z Si la cantidad c antidad de radiación es la misma sobre ambas superficies, entonces:

An/Ai = QA / S => QA = (An/Ai) . S luego

QA = cos Z . S

(3) 

Sabiendo que al tope de la atmósfera: S 2cal/min . cm2 se tiene que  QA cos Z . 2 cal/min . cm2

Figura 3.10. Intensidad de radiación en un plano inclinado.

Si una superficie plana horizontal a laelsuperficie puede del deducir queseelconsidera ángulo Z –complemento de h: (plano altura del sol sobre horizonte-terrestre), varía con se la época año , la hora del día  y la latitud geográfica . 79

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cos Z = sen  . sen  + cos   . cos   . cos    > 0 en el HN 23,5°    - 23,5 °  < 0 en el HS 0     180

 = 15°  x - 12  

(4)

Si h toma valores a, b y c (figura 3.11), a su vez ,   y   son los ángulos complementarios respectivamente y Aa, Ab, y Ac son las áreas proyectadas:  Ao = Aa . cos  como  = 0°  Aa = Ao  Ao = Ab  . cos    Ab  = Ao/ cos    cos  = Ao / Ab  Ao = Ac . cos    Ac = Ao/ cos    cos = Ao / Ac  La intensidad de energía por unidad de área (flujo de energía) será menor cuanto mayor sea la inclinación del haz (más (m ás horizontal).

1 / Ac < 1 / Ab < 1 / Aa

==> Sc < Sb < Sa -intensidad por unidad de área-

Como Sc . Ac = So . Ao resulta Sc = So . Ao / Ac  Sc = So . cos  De la misma forma se obtiene que : Sb = So . cos  ; Sa = So . cos 

Figura 3.11. Energía por unidad de área.

Siendo la densidad del flujo energético que llega a la superficie terrestre ( Q) función de la latitud (), de la época del año ( ) y de la hora del día () Se puede calcular c alcular la energía solar que llega al tope de la atmósfera para cada día del año (integrando la ecuación anterior desde la salida hasta la puesta del sol) y representar estos valores en función de latitud y época del año como se muestra en la figura 3.12. En el solsticio de verano en el Hemisferio Norte, el Polo recibe el Q máximo debido a la duración del día y el Ecuador el mínimo. En el Hemisferio Sur es similar, con la diferencia de que la radiación total recibida en el verano es levemente mayor que en el HN dado que el sol se encuentra más cercano a la tierra en esa época. La radiación diaria total, sobre una superficie horizontal, sin interferencia atmosférica, se puede obtener integrando la ecuación 3 combinada con la 4.

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Figura 3.11. Radiación solar extraterrestre en función de la latitud y época del año. La radiación está expresada por Langley/día. En línea punteada se indica la l a declinación del sol.

COMPORTAMIENTO LOSunCUERPOS ANTE LA por RADI RADIACIÓN ACIÓN ELECTROMAGNÉTICA. La radiación incidente DE sobre cuerpo constituido una sustancia puede ser transmitida  a través del mismo, reflejada desde su superficie o absorbida por el mismo (figura 3.12). Para este proceso se definen tres coeficientes adimensionales, cuyos valores están entre 0 y 1, que multiplicados por la energía incidente (E) resultan las fracciones de: * * *

energía transmitida (ET = t . E) energía reflejada (ER = r . E), y energía absorbida por un cuerpo (EA = a . E)

cumpliéndose que:

a + r + t = 1,

luego: E = EA  + ER + ET 

Figura 3.12. Comportamiento de los cuerpos ante la radiación electromagnética.

Los coeficientes a,  r   y t dependen de la naturaleza de la sustancia, de la forma y la posición del cuerpo, de la longitud de onda y de la temperatura. Mediciones de la cantidad de radiación absorbida, reflejada o transmitida brindan información útil de las características de los cuerpos que interaccionan con la radiación. La medición de la radiación reflejada utilizando sensores remotos es una de las más difundidas. Los sensores pueden ser de distinto tipo, desde manuales hasta los 81

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  que van montados en los satélites y pueden obtener información de la radiación reflejada en diferentes porciones del espectro electromagnético. Asimismo, según sus características, pueden ser utilizados para relevamientos de grandes extensiones, como en el caso de las imágenes satelitales o bien a escalas reducidas hasta nivel de planta. La radiación reflejada en cada longitud de onda difiere entre sustancias, dentro de un rango dado, y puede ser utilizada para identificarlas. La representación de la proporción de radiación reflejada en función de la longitud de onda se conoce como firma espectral y se utiliza para identificar diferentes tipos de sustancias. En la figura 3.13 se representa la firma espectral para el agua en la curva 1, vegetación en la curva 2 y suelo en la curva 3.

Figura 3.13. Firmas espectrales del agua (1), vegetación (2) y suelo (3)

Variaciones en las condiciones de cada una de estas sustancias genera modificaciones en la cantidad de radiación reflejada en determinadas longitudes de onda, pero la forma de la firma espectral se mantiene estable. Por ejemplo, en el caso de los vegetales cuando disminuye la cantidad de clorofila de los mismos la radiación reflejada en la porción del visible se incrementa y cuando hay menor biomasa o índice de área foliar la radiación reflejada en el infrarrojo cercano disminuye, como en el caso de un cultivo con deficiencias nutricionales o algún tipo de enfermedad (figura 3.14).

Figura 3.14. Firmas espectrales de vegetación en condiciones contrastantes y suelo

En el caso del suelo, suelos arenosos reflejan mayor proporción en todas las longitudes de onda respecto a suelos más oscuros (figura 3.15). Además, el aumento del contenido de materia orgánica disminuye la radiación reflejada como así también el incremento del contenido de humedad. 82

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Figura 3.15. Firmas espectrales para diferentes tipos t ipos de suelo

Mediciones de la radiación absorbida por las cubiertas vegetales, en especial en el caso de cultivos, se han utilizado ampliamente para evaluar la productividad de los mismos (figura 3.16)

Figura 3.16.  Relación entre el número de granos por planta (a) o en la espiga apical (b) y la radiación Andr ade et al. (200 (2000) 0)  interceptada por planta. Adaptado de Andrade

Casi toda la energía captada por la tierra se consume en los procesos físicos que generan los fenómenos meteorológicos como viento, corrientes marinas, evaporación, precipitación, nubosidad y otros. Menos del 1 % del promedio anual de la radiación solar (RS), corresponde a la usada en la fotosíntesis de los diversos sistemas biológicos del planeta. Monteith (1959) sostenía que, “la agricultura es en esencia, la explotación de la energía solar por el hombre, la cual es  posible gracias al aporte de agua y minerales del suelo que sirven de sostén básico del vegetal”.

BALANCE DE RADIACION EN EL SISTEMA TIERRA-ATMÓSFERA El sol representa la única fuente de energía calórica que llega a la superficie terrestre, pues la que proviene de otras fuentes puede considerarse despreciable. El calor del sol es interceptado por nuestro planeta, por lo que tiende a elevar su temperatura. Al mismo tiempo la tierra irradia calor hacia el espacio exterior. Estos procesos de entrada y salida de energía son permanentes y dan lugar a un equilibrio térmico. Esto significa que durante un período suficientemente largo el nivel medio de con la energía calórica mantiene constante. El que concepto deen balance global ydellega calora se relaciona estas ideas. Se se analiza el flujo de energía penetra la atmósfera la superficie y la energía liberada por la tierra hacia el espacio exterior. Se destaca que para 83

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  mantener el equilibrio térmico la energía absorbida por el sistema tierra-atmósfera es igual a la que sale del sistema. En forma esquemática se puede considerar el balance de radiación de la siguiente manera: * * *

Al sistema llega una cantidad de radiación solar incidente (RO)  Parte de de esta esta energía energía es reflejada hacia el exterior (RR )  Luego (R R) = r (RO) 

 indica el sentido del flujo de la energía. Considerando el sistema tierra-atmósfera como un cuerpo negro ( t=0, no transmite energía):

r+a+t=1

  r + a = 1   a = 1 – r

como ya se mostró anteriormente.

Por lo tanto la energía absorbida (R A) por el sistema es una parte de la energía incidente: luego:

RA = a . (RO) = (1 – r) . (R O)  = (RO) - r . (RO)  RA = RO  - RR 

-energía absorbida es igual a la incidente menos la reflejada

Para mantener el equilibrio calórico en el sistema, el mismo debe reirradiar una cantidad similar de energía. Al tope de la atmósfera esta cantidad de energía en onda larga (L) es la resultante de la radiación emitida por la tierra y parcialmente absorbida por la atmósfera (LTA  ) y la que emite la atmósfera hacia el espacio exterior (LA). Es decir que: L = LA + LTA   por lo tanto, la radiación neta total al tope de la atmósfera es la combinación de estos flujos. Si Q es la radiación descendente total y Q la ascendente total, se tiene que la radiación neta QN  será: QN = Q  - Q = RO - RR - LA  - LTA   Una vez que la radiación entrante atraviesa la atmósfera llega atenuada a la superficie, es la radiación global (RG). Hay que tener en cuenta que esta radiación RG  tiene dos componentes: la radiación directa S y la difusa D.

RG = S + D  S = I sen (h) = I cos(z) es la componente vertical de I; dónde: h = altura del sol sobre el horizonte, e I  = radiación directa total

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  ONDA CORTA 

ONDA LARGA 

+100   Energía INCIDENT

reflejado por nubes –19

-72  

- 6 reflejado y

dispersado por -19

absorbido +5 por nubes

atmósfera

reflejado por la tierra - 3

-3

- 5 perdido al espacio

- 67 perdido al espacio

-5 

absorbido por atmósfera + 109

absorbido por atmósfera + 20

-163

l +

emitido por la atmósfera

+47 absorbida por tierra

- 114 emitido por la tierra Figura 3.17. Balance de radiación .

+ 96  absorbido por la tierra

La tierra tiene un superávit de energía radiante, mientras que la atmósfera registra un déficit del mismo valor. Por lo tanto, debe haber una transferencia de calor de la tierra a la atmósfera para que ambos alcancen el equilibrio térmico. El modo de transferencia es la convección y la conducción  (Figura 3.17). La Tierra (suelo) gana + 47 unidades en OC, 96 unidades en OL emitidas por la atmósfera y pierde -144 unidades en OL, de lo que resulta que recibe + 47 + 96 - 114 = +29  unidades netas –en OC y OL-. La Atmósfera retiene + 100 – 19 – 6 -3 -47 = + 25   unidades en OC y emite +114 – 96 -67 -5 = -54  unidades en OL, de lo que resulta que entrega +25 – 54 = - 29  unidades netas (en OC y OL) con lo que se logra el equilibrio del sistema s istema tierra-atmósfera, el balance es +29 -29 = 0 

BALANCE DE RADIACIÓN EN LA FITÓSFERA La descripción cuantitativa de la radiación neta de las cubiertas vegetales comprende los intercambios en la superficie del suelo cultivado, cubierto por las plantas y ttambién ambién los intercambios en las superficies vegetales mismas. En éstas condiciones ocurren intercambios múltiples y simultáneos entre la atmósfera, la vegetación y el suelo. En esta sección se aborda los intercambios de energía y balance enla fitósfera. Comportamiento de llaa radiación en onda corta en la fitósfera.  Comportamiento En la Figura 3.18 se describe el comportamiento de la radiación en la fitósfera: * * * * *

Rg radiación global que incide en el terreno cultivado al tope del follaje; p coeficiente de reflexión de las plantas o cubierta vegetal o “albedo” ; p . Rg porción de la radiación global que es reflejada por la cubierta vegetal; (1 – p) . Rg fracción remanente de la radiación global que penetra en la cubierta vegetal y es gradualmente gradual mente atenuada por los estratos foliares; (1 – p) . Rg . e-KF  atenuación de la radiación. En un determinado estrato estrat o foliar es una fracción de la 85

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  * * * * *

radiación que penetra en la cubierta vegetal; s  coeficiente de reflexión del suelo; s . (1 – p) . Rg . e-KF energía que llega a través del follaje al suelo y es reflejada; (1 – s) . (1 – p) . Rg . e-KF fracción de radiación que llega y es absorbida por el suelo luego de atravesar la cubierta vegetal; s uperficie del suelo que atraviesa nuevamente la s . (1 – p) . Rg . e-2KF energía reflejada por la superficie cubierta vegetal –hacia arriba- siendo atenuada por esta nuevamente; c  . Rg = (p  + s  (1 - p) . e-2KF) . Rg  sumatoria de la radiación reflejada directamente y de la fracción que supera la cobertura vegetal, es decir es la radiación incidente en onda corta no absorbida por la fitósfera).  

La radiación solar neta en onda corta en la fitósfera se puede expresar de la siguiente manera: RSNC = 1 - s . e-2KF  . 1 - p  . Rg (e)  * p reflectividad de las plantas o cobertura vegetal; * s reflectividad del suelo; * F de este factor depende la atenuación de la radiación, expresada por unidad de área del terreno, también se la denomina Índice de Area Foliar IAF o LAI; * K coeficiente de extinción de la energía, en la cubierta vegetal depende principalmente del ángulo de inclinación de las hojas con respecto a la horizontal y de la transmisión a través de las hojas; Ejemplos de la arquitectura foliar: inclinación foliar de  30° algodón, trébol, girasol; inclinación foliar de  60° caña de azúcar, gramíneas en general. El índice de área foliar F , LAI o IAF, I AF, toma valores diferentes para distintos cultivos: 2 para cultivos poco frondosos; 6 para cultivos con follaje denso, y 9 para cultivos exuberantes como arroz, caña c aña de azúcar, maíz. La fracción de radiación que llega al suelo luego de atravesar la cubierta vegetal varía de 0,38 en plantaciones poco frondosas y de hábito vertical a menos de 0.03 en cubiertas densas y de hojas horizontales.

Figura 3.18. Esquema de los intercambios de radiación solar en onda corta en la fitósfera .

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Comportamiento de la radiación en onda larga en la fitósfera.   La radiación en onda larga que proviene de la atmósfera es extinguida exponencialmente por los estratos foliares en forma similar a la de onda corta, como se ve en la Figura 3.19 y sólo una fracción alcanza el suelo. * RL la radiación –de la atmosfera y nubes- en onda larga incidente en la superficie de la canopia; * RL . e-KF fracción de radiación que llega al suelo luego de su atenuación por la cobertura vegetal; * RS radiación en onda larga emitida por la superficie del suelo; * RS  . e-KF remanente de la radiación emitida por el suelo que atraviesa la cobertura vegetal, con su consiguiente consiguien te atenuación; * Rp radiación en onda larga emitida por las plantas hacia el suelo y hacia el exterior del follaje (y de la fitósfera); * Rv/k*(1-e-kF) radiación emitida por las plantas y atenuada por el follaje, que sale del follaje en ambas direcciones (hacia la atmósfera y hacia el suelo).

 f   F 

 Rp

  Rv.e  kf  .df    f   0

Figura 3.19 Esquema de los intercambios de radiación terrestre en onda larga en la fitósfera.

Balance de radiación en onda corta En el follaje: Entra: desde el sol E = (1 - p) . Rg  reflejada desde el suelo E = s . (1 - p) . Rg . e-KF  Sale:

desde el follaje hacia el suelo S = (1 - p) . Rg . e-KF  desde el follaje hacia la atmósfera  S = s . (1 - p) . Rg . e-2KF 

Neta hacia abajo:

N = E  - S =(1 - p) . Rg - (1 - p) . Rg . e-KF 

Neta hacia arriba

N = E  - S =s . (1 - p) . Rg . e  - s . (1 - p) . Rg . e

-KF

-2KF

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  Neta total en el follaje f ollaje (en OC)  Ntf = N + N  Ntf = (1 - p) . Rg . (1 +s e-KF) - (1 - p) . Rg .e-KF . (1 +- s . e-2KF)

Ntf = (1 - p) . Rg . (1 - e-KF) . (1 + s . e-KF) En el suelo: Entra desde el follaje:

E = (1-s) . (1 - p) . Rg . e-KF 

(no sale energía en OC) Sale S  = 0 Neta total en el suelo (en OC): N ts = E  - S 

N = (1-s) . (1 - p) . Rg . e-KF  En la Fitósfera: Entra al tope de la canopia

E = (1 - p) . Rg

Sale desde el follaje hacia la atmósfera 

S = s . (1 - p) . Rg . e-2KF 

Neta total en la fitósfera f itósfera (en OC) NtF = (1 - p) . Rg. (1 - s . e-2KF) 

Balance de radiación en onda larga en el follaje. E = RL

Entra al follaje:

S = RL . e-KF

Sale del follaje hacia el suelo:

Neto en el follaje, desde la atmósfera hacia el suelo: N = E  - S  N  = RL - RL. e-KF N  = RL . (1 - e-KF) Entra al follaje proveniente del suelo:

E= RS 

Sale en el tope del follaje hacia la atmósfera: S = RS . e-KF Neto en el follaje desde el suelo:

N = E - S  N = RS - RS . e-KF  N = RS . (1 - e-KF)

Energía del follaje (emite en función de su temperatura): considerando los límites de integración en el mismo m ismo sentido que el flujo de energía.

Rp = F0 Rv . e  –kf  . df = Rv .  F0 e  –kf  . df = - (Rv/K) . e  –kf  F0  Rp = (Rv/K) . (1 - e  –kF) como la energía del follaje en onda larga sale en ambos sentidos del mismo, luego:

Np = -2 . Rp = -2 . (Rv/K) . (1 - e  –kF ) Neto total en onda larga en el follaje (NtLf): NtLf = N + N + Np  88

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NtLf = RL . (1 - e-KF) + RS . (1 - e -KF) - -2 . (Rv/K) . (1 - e  –kF ) NtLf = RL + RS - 2 . (Rv/K) . (1 - e  –kF ) En el tope del follaje la radiación neta en onda larga ( RLNC o radiación neta en OL al tope del cultivo)

RLNC = RL - RS . e-KF - Rv/k (1 - e  –kF ) La radiación neta total en la fitósfera.  La radiación neta en un terreno cultivado (fitósfera) RNC se obtiene de la suma de la radiación neta en onda corta y en onda larga: RNC = RSNC + RLNC RNC = (1 - s . e-2KF) (1 – p) . Rg + RL - RS e-KF – RV /k . (1 - e-KF) FOTOPERÍODO Y FOTOPERIODISMO No sólo la cantidad de luz que reciben las plantas es importante sino también la duración del período luminoso, conocido como fotoperíodo. El fotoperíodo corresponde a la duración diaria del período luminoso constituido por la duración del día incluyendo los crepúsculos matutino y vespertino. Mientras la cantidad de luz que reciben las plantas tiene un efecto directo sobre el crecimiento, la duración del fotoperíodo lo tiene sobre el desarrollo, afectando principalmente la tasa de desarrollo o duración etapas fotoperiodismo ontogénicas. La. respuesta que presentan las plantas a la duración del fotoperíododeselas denomina El estímulo fotoperiódico, o sea la medición de la duración del fotoperíodo, determinado a partir de la relación entre la cantidad de luz roja e infrarroja recibida, es percibido por un pigmento de las hojas llamado fitocromo y transmitido al ápice de crecimiento, proceso que se denomina inducción fotoperiódica. En realidad, lo que reconoce el pigmento es la duración del período sin luz llamado escotoperíodo.

REQUERIMIENTO DE LUZ DE LASPLANTAS La respuesta fotoperiódica depende de cada especie y de la distinta sensibilidad de los cultivares a dicho factor. Es posible clasificar la respuesta fotoperiódica según cómo afecte la tasa de desarrollo del cultivo. De esta manera las respuestas fotoperiódicas pueden ser cualitativas si es necesario superar un valor de umbral fotoperiódico para que se desencadene el pasaje a una determinada etapa de desarrollo y cuantitativas   si se consideran cambios graduales mayores o menores según la sensibilidad fotoperiódica, fotoperiódica, determinada por la pendiente de la regresión entre la duración de una etapa y el fotoperíodo (figura 3.20)

Figura 3.20. Esquema de la respuesta del desarrollo al fotoperíodo f otoperíodo para respuestas de día corto y largo.

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  Es posible clasificar a las plantas en cuantitativas de días largos  si reducen el tiempo entre dos eventos ontogénicos y en cuantitativas de día corto  si incrementan el tiempo entre dos eventos ontogénicos ante aumentos del fotoperíodo. Existen a su vez genotipos que se comportan como insensibles o neutros ante cambios en el fotoperíodo, en los cuales el desarrollo está controlado por la temperatura. Algunas plantas sólo requieren una única exposición al ciclo crítico luz-oscuridad, mientras que otras necesitan varias semanas de exposición. ex posición. La inducción fotoperiódica en algunas plantas se produce tempranamente poco después de su nacimiento, en otras se presenta una fase juvenil insensible al fotoperíodo que impone una duración mínima a la etapa vegetativa, conocida como precocidad intrínseca. Algunas plantas, al envejecer, finalmente acabarán floreciendo aun cuando no estén expuestas al fotoperíodo adecuado. Sin embargo, embargo, florecerán mucho antes con la exposición adecuada. Los cultivos estivales anuales en general son de día corto (PDC), entre ellos el maíz y la soja, mientras que el girasol presenta una respuesta ambivalente de día largo en la fase inductiva y de día corto entre iniciación floral y antesis. Otros ejemplos de PDC son el cadillo (Xanthium strumarium, los crisantemos, las dalias, las poinsetias, algunas compuestas, las judías, las fresas y las primaveras. En términos generales, los cultivos anuales invernales son de día largo (PDL), entre ellos el trigo, la avena, la espinaca, los gladiolos, los lirios, la lechuga y el beleño (Hyoscyamus niger). Algunos ejemplos de plantas de día neutro son el pepino, algunas variedades de tabaco, el arroz, y el guisante. Algunos investigadores han propuesto un cuarto grupo de plantas, las plantas de día intermedio (PDI). Estas plantas, como la caña de azúcar, sólo florecen si se exponen a períodos de luz de longitud intermedia. Si el período es mayor o menor que ese rango intermedio, la planta no florece (Figura 3.21).

Figura 3.21. Respuesta de la floración de las plantas al fotoperíodo.

El efecto de la duración de la longitud del día sobre la floración fue descubierto por Garner y Allard, dos investigadores del Departamento Norteamericano de Agricultura (U.S.D.A.) en 1920, quienes encontraron que tanto la variedad de tabaco (Nicotiana tabacum) Maryland Mammoth como la variedad de soja (Glycine max) Biloxi no florecían a menos que la longitud del día fuera más corta que un valor crítico de horas de luz (Figura 3.22). La soja es una de las especies en la que mayor uso de la respuesta fotoperiódica se ha realizado para adaptarla al ambiente. Se han identificado diez grupos de madurez asociados a un gradiente de latitud entre los cuales las diferencias en la respuesta al fotoperíodo son tan pequeñas como las variaciones en la longitud del día en dicho gradiente. Los 90

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  grupos de madurez inferiores presentan umbrales elevados y baja sensibilidad y a medida que aumenta el grupo de madurez disminuye el umbral y aumenta la sensibilidad fotoperiódica.

Figura 3.22. Longitud del día y fotoperíodo efectivo de plantas de día corto

Las plantas controlan el fotoperíodo midiendo las horas de oscuridad. En 1938, otra pareja de investigadores, Karl C. Hammer y James Bonner, comenzaron un estudio sobre la fotoperiodicidad empleando el cadillo como sujeto de experimentación. Como se mencionó, esta planta es de día corto y necesita 16 horas o menos de luz por cada ciclo de 24 horas para florecer. Es particularmente útil para la experimentación porque, en condiciones de laboratorio, una sola exposición a un ciclo de día corto induce la floración, que tendrá lugar 2 semanas más tarde, incluso si la planta vuelve seguidamente a condiciones de día largo. El cadillo puede soportar duros tratamientos, por ejemplo, puede sobrevivir incluso si se le quitan las hojas. Hammer y Bonner demostraron que la parte del cadillo que percibe el fotoperíodo es el limbo de la hoja. No se s e puede inducir la floración a una planta completamente defoliada. Pero si se le deja tan solo una octava parte de una hoja extendida, una sola exposición a día corto induce la floración. En el curso de estos estudios, en los cuales se ensayaron un gran número de condiciones experimentales, Hammer y Bonner hicieron un experimento crucial y totalmente inesperado. Si el período de oscuridad se interrumpía tan sólo un minuto con luz de una lámpara eléctrica de 25 vatios, la floración no se producía. La interrupción del período de iluminación con oscuridad no tenía ningún efecto sobre la floración (figura 3.23).

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Figura 3.23. Experiencia de interrupción del período de oscuridad en ‘cadillo’.

El cadillo (Xanthium strumarium) necesita 16 horas de luz para florecer mientras que el beleño (Hyoscyamus níger) necesita unas 10 horas (según la temperatura) o más para fflorecer. lorecer. Sin embargo, si el período oscuro se interrumpe con un solo destello de luz, el beleño también florecerá en un período de día corto. Un “pulso” de luz durante el período de oscuridad tiene un efecto opuesto en las plantas de día corto: evita la floración. Las barras de la parte superior indican la duración de los períodos de luz y de oscuridad en un día de 24 horas. (Tomada de Curtis, H., and Barnes, N., 1997. “Invitación a la Biología”. 5ª ed. Ed. Panamericana.). Panamericana.). Experimentos posteriores con otras plantas corto demostraron que estas también requerían período de oscuridad ininterrumpida más quedededía iluminación ininterrumpida. La parte del período de oscuridad más sensible a la interrupción luminosa es la central. Si una PDC como el cadillo, se expone a un período de luz de 8 horas y luego a un amplio período de oscuridad, puede demostrarse que la planta pasa a un estado de creciente sensibilidad a las interrupciones de luz que dura aproximadamente 8 horas, seguido por un período en el que las interrupciones de luz van disminuyendo su efecto. De hecho, un minuto de luz después de 16 horas de oscuridad estimula la floración. Basándose en los hallazgos de Garner y Allard, los cultivadores de crisantemos habían encontrado que podían retrasar la floración de las plantas de día corto alargando la duración del día con luz artificial. Fundamentándose Fundamentándose en los nuevos experimentos de Hammer y Bonner, fueron capaces de retrasar la floración simplemente encendiendo la luz durante un corto período en medio de la noche. ¿Qué pasa con las PDL? También ellas miden la oscuridad. Una PDL que florece si se mantiene en un laboratorio durante 16 horas de luz y 8 de oscuridad también florecerá con 8 horas de luz y 16 de oscuridad si se interrumpe la oscuridad, aunque sea con una breve exposición de luz (Figura 3.24). 92

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Figura 3.24. Respuesta a la interrupción del período de oscuridad

Ejercicio: Señalar la opción correcta Una Planta de Día Corto es aquella:  A. B. C. D. E.

cuyo periodo crítico crítico requiere no su superar perar un máximo de de horas de oscuridad oscuridad por día. cuyo periodo periodo crítico requiere requiere no superar superar un máximo de horas horas de iluminación iluminación por día. que es indiferente al fotoperíodo fotoperíodo para la inducción inducción de la floración. que requiere requiere un fotoperíodo fotoperíodo crítico de luz superio superiorr a un mínimo de horas horas de luz luz.. Ninguna de las anteriores anteriores e en n cierta.

Respuesta:

Efecto de la luz lunar en el fotoperíodo La reducida intensidad lumínica requerida por la acción fotoestimulante, hace posible que la luz de la luna, aunque sea muy poco intensa, en sus fases creciente y luna llena, actúe como estímulo para provocar la entrada al proceso reproductivo en las especies de día largo. La luz lunar prolongaría o alargaría el fotoperíodo diario eliminando así la interrupción que ejerce la oscuridad nocturna. En plantas de día largo el período que transcurre entre el final de la luna nueva hasta la luna llena favorece el desarrollo reproductivo, mientras que el período lunar restante favorece el crecimiento de hojas y bulbos. Esto último sería conveniente en especies hortícolas de las que se comercializan órganos vegetativos y que además son de ciclo corto (por ejemplo, lechuga, rabanito, etc.). Por ello una técnica muy utilizada y difundida por los agricultores es realizar la siembra o el trasplante de estas producciones producciones durante el período oscuro de la fase lunar, de forma de obtener mayor crecimiento antes de la entrada en floración (Azzi, 1959) Lo que sigue es una página de Vida: La temas Cienciacorrespondientes de la Biología disponible en internet en modo deateria. lectura previa-. Se recomienda la lectura de los a esta y otras unidades de la materia. m 93

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La Ciencia de la Biología   Biología

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Bibliografia:  ANDRADE F.H. Y SADRAS V.O. 2002. Bases para el manejo del maíz, el giraso girasoll y la soja. 2º ed. INTAFCA UNMP P25-56  ANDRADE F.H., OTEGUI M.E. Y VEGA C. 2000. Intercepted radiation radiation at flowering flowering and kernel number number in maize. Agronomy Journal. 92: 92-97. BARRY R. G., CHORLEY R. J., 1980. Atmósfera tiempo y clima. p 27 – 49. CAIMI EMILIO A., 1979. La energía radiante en la atmósfera. p 1 - 67. CHUVIECO SALINERO E. 2007. Teledetección ambiental. La observación de la Tierra desde el Espacio. 3º ed. Ariel A riel Ciencia. P41-83. GARABATOS MANUEL, 1991. Elementos climáticos que incitan el crecimiento y los fenómenos periódicos de las plantas verdes. p 36-60. LONGLEY RICHMOND W., 1973. Tratado ilustrado de meteorología. p 1-12, 103-116. LOOMIS R.S. Y CONNOR D.J. 2002. Ecología de cultivos. Productividad y manejo en sistemas agrarios. Ediciones mundiprensa. P 145- 179. NORERO ALDO, 1976. La evaporación de los cultivos, aspectos agrofísicos. SATORRE E.H., BENECH-ARNOLD R., SLAFER G. ET. AL. 2003. Producción de granos. Bases funcionales para su manejo. Editorial Facultad de Agronomía de la UBA. P 61-69 TORRES RUIZ EDMUNDO, 1995. Agrometeorología. Agrometeorología. Editorial Trillas, México. p 35-67

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