El riego desempeña un papel importante en la producción de alimentos, en las regiones áridas se hace imprescindible para garantizar rendimientos sustentables, mientras que, en las regiones húmedas garantiza un ciclo hídrico estable para obtener elevados rendimientos a bajo costo; no obstante, para lograr su sostenibilidad en el largo plazo, el manejo del agua debe hacerse con sumo cuidado, teniendo siempre en cuenta no solo las características edafoclimáticas de la región sino también, las particularidades culturales de la población que va a ser beneficiada por el proyecto (Pérez et al., 2009).
Los modernos conceptos acerca de la agricultura sostenible y de la necesidad de proteger el medio ambiente y los recursos naturales han situado a la orden del día el problema de la preservación de los recursos hídricos y los suelos en los territorios irrigados. De ahí la necesidad de lograr la máxima eficiencia en el aprovechamiento del agua en la agricultura, para lo cual deben perfeccionarse de continuo los sistemas de riego e introducirse tecnologías de avanzada que garanticen un manejo racional del agua disponible (Tarjuelo et al., 2010).
Se conoce que la eficiencia promedio del riego superficial en el mundo se encuentra entre el 25 y 60 % Bos (1979); Bos y Nugteren (1990); Bos y Wolters (1990), lo cual conlleva a que grandes volúmenes de agua se infiltran y provocan empantanamiento, salinización e incremento en los niveles de las aguas freáticas.
Por otra parte, si el riego no se aplica oportunamente y en la dosis requerida, pueden existir momentos en que no se satisfacen óptimamente los requerimientos hídricos del cultivo o se produce sobre riego; ocurriendo en ambos casos afectaciones en los rendimientos (González et al., 2011, 2012, 2014). Para resolver esto debe disponerse de una adecuada planificación de riego; que tenga en cuenta las normas a aplicar, los plazos y el número de riegos durante el período vegetativo del cultivo. Este régimen de riego de proyecto deberá ser corregido durante la operación diaria de los sistemas, a fin de tomar en cuenta los cambios que tienen lugar en el almacenamiento de la humedad en el suelo a causa de las lluvias y otros fenómenos no previsibles.
La elección de los métodos y técnicas de riego a utilizar constituye otro aspecto del problema a resolver para una adecuada ordenación de los recursos hídricos a escala territorial. Cada método de riego posee ventajas y desventajas intrínsecas, y cada uno de ellos se adapta a un determinado escenario; donde intervienen factores naturales como los suelos, la topografía y el agua disponible; económicos (recursos financieros y materiales disponibles); humanos (disponibilidad y grado de capacitación de la mano de obra); ambientales; sociales y otros (Savva y Frenken, 2002).
Teniendo en cuenta lo anterior y con la necesidad de incrementar la producción de caña de azúcar y la eficiencia del uso del agua y la protección del medio ambiente para lograr una agricultura cañera sostenible se realizó el presente estudio integral sobre la operación de los sistemas de riego en el Ingenio la Ofelina, en Panamá.
El Ingenio Ofelina, pertenece a la Compañía Azucarera La Estrella, S.A., se encuentra ubicado en los 8°54’ de latitud Norte y 80° 02’ longitud Oeste y a 12 msnm, a 190 km de la ciudad de Panamá, en los corregimientos de Capellanía, Natá, Churubé y el Caño, distrito de Natá, provincia Coclé, República de Panamá.
El clima es tropical, con períodos secos de diciembre a abril y lluviosos de mayo a noviembre, la lluvia anual promedio en los últimos 25 años ha sido de 1325,20 mm, y las temperaturas medias de 27,72 °C.
El área sembrada de caña de azúcar es de aproximadamente de 7800 ha, distribuidas en suelos de tipo Aluviales, Marginales y Residuales, con promedios de producción, según el tipo de suelo de 83,30; 78,10 y 67,73 t de caña/ha, respectivamente.
Para el estudio se tuvo en cuenta la información de los elementos del clima, temperatura máxima, temperatura mínima, velocidad del viento, evaporación, humedad relativa, obtenidos en la estación meteorológica cercana, mientras que la lluvia se obtuvo a partir de los registros mensuales de un total de 11 años de 17 pluviómetros ubicados en la zona del proyecto.
La información de suelo se obtuvo de la bases de datos existente en el departamento de agrimensura de la empresa y reportadas por Tejeda et al. (2008).
La información del cultivo, fue tomada de los datos existentes sobre fecha de cosecha, variedad, campo, finca y área en la administración de la Empresa.
Para determinar los requerimientos hídricos del cultivo y proyectar el régimen de riego de explotación se utilizó el programa CROPWAT 8.0 FAO (2006), calculando la Evapotranspiración por el método de Penman - Monteith (Allen, 2006). Los resultados generados fueron extrapolados espacialmente mediante el SIG, asociándolos a los diferentes bloques.
La colección, análisis y procesamiento de la información se siguió el procedimiento propuesto por Tejeda et al. (2008), para el análisis y diagnóstico de sistemas de riego tal y como se muestra en la Figura 1.
Para calcular el área de influencia del pluviómetro se asumió que cada parcela se comportaba igual al pluviómetro más cercano y para delimitarla se utilizó la técnica Voroni disponible en el SIG Mapinfo Profesional v 8.0 del 2005.
En la Figura 2 se muestra la ubicación de los puntos en el área de influencia de cada pluviómetro.
Las Tablas 1 y 2 muestran los parámetros del clima evaluados a escala anual según los datos obtenidos de la estación meteorológica, en las mismas se muestran los valores medios, la desviación estándar (ds), el coeficiente de variación (CV) en porcentaje y los valores más probables, mínimos y máximos (q1; q3) de cada parámetro.
Según indican las Tablas 1 y 2, el clima del área se caracteriza, por una temperatura tanto máxima como mínima muy estable sin apenas variación, (2,3 - 2,7%) con una diferencia entre el día y la noche de unos 10,5 grados Celsius, la humedad relativa y el brillo solar son también bastante estables y las variaciones un poco mayores se observan en la evaporación, la lluvia y la velocidad del viento.
De acuerdo con la clasificación de Köppen según Kottek et al. (2006), es un clima de sabana tropical, con una estación seca en el invierno y un verano caluroso (Awa) Como características más importantes se observa que como promedio la evaporación supera la precipitación (P/ETP = 0,77) y de acuerdo con la clasificación de Thornthwaite (1948), se clasifica como seco-sub húmedo a semiárido, con un exceso de agua invernal grande y un régimen de temperatura meso térmico (Es2b4)
Según los resultados de la Tabla 2, se aprecian dos periodos bien definidos; el seco que abarca de diciembre a abril caracterizado por una baja precipitación, una alta evaporación, mayor brillo solar y velocidad del viento y el húmedo diametralmente opuesto,
Cuando se analizan la lluvia del resto de los pluviómetros (Figura 3) para el año medio húmedo (q3) y medio seco (q1) (lluvia máxima y mínima probable), se aprecia que en el área de influencia del ingenio la precipitación es menor y se caracteriza por un promedio de lluvia anual de solo 1031,20 mm, con un rango que va desde los 784,10 a los 1322,00 mm, lo que hace en buena medida dependiente del riego el nivel de producción de la zona.
Es de destacar que con una probabilidad de entre el 55 y el 66% pueden esperarse lluvias menores a los 1000 en todas las zonas lo que justifica el uso imprescindible del regadío.
La Figura 5, muestra el climograma de un año medio; a partir del mismo se puede estimar tanto las fechas como la duración de la época de lluvia.
Según se observa en la figura 5, el periodo de lluvia puede comenzar entre el 10 de mayo y el 12 de junio y se extiende hasta el 27 de noviembre - 15 de diciembre con una duración variable que entre 165 y 215 días, según datos obtenidos del Ingenio Ofelina (Grupo Calesa, información personal), los déficit de agua que son necesarios cubrir con el riego en el cultivo caña de azúcar para su optimo crecimiento en la zona, oscilan entre 1500 y 1700 mm/año, de los cuales entre 500 y 650 deben ser aportados por el riego. La distribución de la lluvia en la figura 4 muestra que existen dos periodos importantes para el riego, uno desde diciembre hasta mayo que es el más importante, y donde se debe aplicar el 80 % de los riego y otro menos significativo, entre julio y agosto. El primer periodo señalado tiene varias particularidades, las cuales son referidas a continuación:
Coincide con la cosecha que es la actividad que más tiempo y recursos humanos demanda.
El cultivo tiene diferentes edades, las áreas cosechadas tienen poca edad y necesitan de buen manejo de agua para su rápido crecimiento, las no cosechadas necesitan que se le mantenga niveles de humedad para mantener su vitalidad.
Coincide con los picos de las demás actividades, fertilización, cultivo, control de maleza, que compiten por la fuerza de trabajo.
La Tabla 3 muestra las normas de riego netas y brutas necesarias para cada área (estación de bombeo) según las características del suelo de cada sitio.
La variación en la capacidad de campo, y densidad aparente, siguen los patrones normales reportados para estas propiedades por Hillel (1980), lo cual incide en la baja variación entre sitios para las normas de riego brutas que fluctúan entre 1116 y 1231 m3.ha-1.
La Tabla 4 muestra algunos de los parámetros agronómicos del riego calculados utilizando el programa CropWat 8.0 (FAO, 2006). En la misma puede notarse que estos parámetros no varían entre los diferentes sitios, lo que demuestra la uniformidad climática y de suelo (desde el punto vista de funcionamiento hídrico) de los mismos. La variación entre los hidromódulos de riego varía en función de las diferencias de área entre los sitios.
La Tabla 5 muestra los caudales posibles a bombear y los caudales demandados para cubrir las necesidades de riego acorde al área y la demanda del cultivo en cada sitio. Es importante destacar que considerando un tiempo de trabajo diario de 12 horas efectivas, los equipos de bombeo y el sistema no son capaces de garantizar el agua que se necesita, quedando un déficit de 1188,5 L/s que serían 612,0 hectáreas sin garantía de agua para el riego. Sin embargo, si se incrementa el tiempo de riego a 20 horas diario, solo quedaría por debajo del gasto necesario la acequia de gravedad con 348 L/s de déficit y la estación de playón con 25 L/s, que significa solo 192,2 ha sin garantía de agua.
Según Doorembos y Kassan (1986) para la obtención de máximos rendimientos en el cultivo de la caña de azúcar es importante que el cultivo disponga de humedad adecuada durante todo el periodo de crecimiento debido a que el crecimiento vegetativo es directamente proporcional al agua transpirada. Estos mismos autores señalan que dependiendo del clima, los requerimientos de agua (ETc) de la caña de azúcar varían entre 1500 a 2500 mm distribuidos en todo el periodo vegetativo. Los resultados de este estudio mostraron un requerimiento de agua entre 1500 a 1700 mm similares a los planteados por Doorembos y Kassan (1986), de los cuales entre 500 y 650 mm deben ser aportados por el riego.
La distribución de la lluvia, el comportamiento de los demás elementos del clima y su interrelación con el cultivo, muestran que existen dos periodos importantes para el riego uno desde diciembre hasta mayo que es el más importante, donde se deben aplicar el 80 % de los riego.
El método de riego superficial utilizado alcanza una muy baja eficiencia y no permite, bajo estas condiciones de explotación satisfacer las necesidades hídricas del cultivo de la caña de azúcar, lo que origina gastos de agua y energía, incremento de los costos de producción y bajos rendimiento agrícola.
En atención a lo anterior se planteó el realizar una distribución racional del agua en función de un balance adecuado entre la demanda y distintos niveles posibles de oferta, y que considere las características de los sistemas de riego.
Por otra parte, resulta imprescindible la modernización de los métodos de riego que actualmente se emplean en esta zona.