Para el año 2030 la demanda de agua ascenderá a un 40% superior al agua disponible y el 46% de las áreas cultivables en el mundo necesitan ser irrigadas debido a factores relacionados con el cambio climático y con las condiciones meteorológicas en general (Betancourt, 2017BETANCOURT, A.C.B.: “El manejo integrado del agua en la agricultura: necesidad de implementación y aspectos vinculados”, Revista Científica Agroecosistemas, 5(2): 40-54, 2017, ISSN: 2415-2862.).

A nivel mundial, la mayoría de las zonas de regadío mantienen el criterio de programación del riego para satisfacer las necesidades hídricas máximas del cultivo permitiendo obtener el rendimiento máximo de la explotación, pero no la máxima productividad del agua; según Cánovas (2012)CÁNOVAS, R.E.: Influencia del riego deficitario controlado y agua regenerada en árboles jóvenes de pomelo, Murcia Universidad Politécnica de Cartagena, Tesis de maestría, Cartagena, Murcia, España, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial. Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), 2012. esta estrategia resulta claramente insostenible en regiones con escasos recursos hídricos donde la agricultura de regadío comienza a no ser prioritaria frente a la creciente demanda hídrica de otros sectores, el desafío que la agricultura de regadío debe afrontar en el futuro inmediato requiere de una mejora sustancial en la eficiencia en el uso del agua de riego (Cánovas, 2012CÁNOVAS, R.E.: Influencia del riego deficitario controlado y agua regenerada en árboles jóvenes de pomelo, Murcia Universidad Politécnica de Cartagena, Tesis de maestría, Cartagena, Murcia, España, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial. Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), 2012.; Martínez, 2013MARTÍNEZ, V.R.: “Efecto del riego deficitario controlado en la productividad del banano”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 22(2): 51-55, 2013, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054.; Lagos et al., 2017LAGOS, L.O.; LAMA, W.; HIRZEL, J.; SOUTO, C.; LILLO, M.: “Evaluación de riego deficitario controlado sobre la producción de kiwi (Actinidia deliciosa)”, Agrociencia, 51(4): 359-372, 2017, ISSN: 1405-3195.).

Prieto et al. (2017)PRIETO, A.S.; PRIETO, G.D.R.; ANGELLA, G.A.: Evaluación de diferentes estrategias de riego deficitario controlado en el cultivo de soja [Glycine max (l.) Merril], Inst. INTA EEA Santiago del Estero. Universidad Nacional de Santiago del Estero, Facultad de Agronomía y Agroindustrias, Informe científico, Santiago del Estero, Argentina, 2017., hacen referencia a la existencia a nivel mundial de un escenario de menor disponibilidad de agua para riego y mayor demanda de producción que ponen a la agricultura bajo riego ante el desafío de producir más con menos agua, estrategias de riego tales como el riego deficitario controlado (RDC) permitirían alcanzar el desafío antes planteado y traduciéndose también en la necesidad de aumentar la productividad del agua.

Durante los últimos años se ha dado un gran peso a los estudios sobre RDC que consiste en la forma de aplicar el agua a los cultivos de la manera más eficaz posible, cuando no se dispone de toda el agua necesaria para garantizar un régimen de riego óptimo reduciendo la cantidad de agua aplicada en períodos fenológicos poco sensibles a la falta de humedad, o sea, períodos en los que el déficit hídrico no afecta significativamente el rendimiento ni la calidad de los frutos (Bonet, 2019BONET, C.: Operación de sistemas de riego y drenaje. Elementos básicos, Ed. Editorial. Académica Española, primera ed., Madrid, España, 2019, ISBN: 978-620-0-03825-8.).

El RDC requiere conocimiento preciso de la respuesta del cultivo al estrés hídrico y tolerancia a la sequía, aspectos que varían según el genotipo y etapa fenológica; para diseñar estrategias de RDC exitosas desde una perspectiva de desarrollo y de optimización se deben combinar con la modelación de la productividad agrícola y la investigación de campo (Geerts y Raes, 2009, citados por Lagos et al. (2017)LAGOS, L.O.; LAMA, W.; HIRZEL, J.; SOUTO, C.; LILLO, M.: “Evaluación de riego deficitario controlado sobre la producción de kiwi (Actinidia deliciosa)”, Agrociencia, 51(4): 359-372, 2017, ISSN: 1405-3195..

Se ha demostrado en estudios realizados en el cultivo del frijol que, mediante reducciones controladas de volúmenes de agua de riego, junto con modificaciones en las técnicas de aplicación a los cultivos, es posible mejorar el control del estado hídrico de las plantas y permitir que se incremente su eficiencia en el uso del agua. De esta forma, el riego deficitario controlado (RDC) podría ser una estrategia de riego reducido más exitosas para el cultivo del frijol (Vega y Mejía, 2017VEGA, P.E.C.; MEJÍA, M.J.A.: “Desempeño del Phaseolus vulgaris bajo riego parcial cultivado en un sistema de respuesta hidrogravitrópica”, Scientia Agropecuaria, 8(2): 137-147, 2017, ISSN: 2077-9917.).

En investigación realizada durante tres años se dónde el cultivo de frijol sometiendo a estrés de agua en el suelo en la fase vegetativa, se observó un comportamiento positivo, a favor de esta variante respecto al tratamiento testigo con riego normal (Polón et al., 2014POLÓN, P.R.; MIRANDA, C.A.; RAMÍREZ, A.M.A.; MAQUEIRA, L.L.A.: “Efectos del estrés de agua sobre el rendimiento de granos en la fase vegetativa en el cultivo del frijol (Phaseolus vulgaris L.)”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(4): 33-36, 2014, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054.).

El uso eficiente del agua es uno de los factores fundamentales para poder garantizar la producción alimentaria siendo la productividad del agua (PA) la relación existente entre la producción de un cultivo por unidad de agua utilizada en un determinado momento, es un indicador importante en áreas con recursos hídricos esenciales y permite calcular el valor económico del agua que puede ser maximizado y por lo tanto será uno de los requisitos para las políticas de su uso en la producción de alimentos (Salazar et al., 2014SALAZAR, M.R.; ROJANO, A.A.; LÓPEZ, C.I.L.: “La eficiencia en el uso del agua en la agricultura controlada”, Tecnología y ciencias del agua, 5(2): 177-183, 2014, ISSN: 2007-2422.).

El término productividad del agua puede relacionarse al valor de la producción, el valor del producto podría ser expresado en diferentes términos: biomasa, grano y dinero, el enfoque del llamado «cultivo por gota» se refiere a la cantidad de producto obtenido por unidad de agua consumida (Kijne, 2003KIJNE, J.W.: Descubrir el potencial del agua para la agricultura, Ed. Food & Agriculture Org., Roma, Italia, 2003, ISBN: 92-5-304911-1.).

Para el mejor uso económico y social del agua se requieren de métodos para evaluar su productividad, a fin de tomar mejores decisiones en cuanto a políticas y estrategias de utilización de manera sostenible, los administradores del agua para el riego necesitan identificar tendencias en los patrones de uso y niveles de eficiencia con vistas a fijar metas y mejorar la productividad por unidad de volumen utilizado y/o consumido y por unidad de superficie de suelo (González et al., 2014GONZÁLEZ, R.F.; HERRERA, P.J.; LÓPEZ, S.T.; CID, L.G.: “Productividad del agua en algunos cultivos agrícolas en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(4): 21-27, 2014, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054.).

El objetivo del presente estudio es valorar la influencia de la aplicación de estrategias de RDC en el cultivo del frijol y su efecto en la productividad del agua.

La investigación se desarrolló entre los años 2019-2020 en áreas de la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) Victoria II, perteneciente a la Empresa Agropecuaria Camagüey, se encuentra ubicada geográficamente en el municipio Camagüey, entre las coordenadas N (310.00-315.00) y E (403.00- 408.00) en la hoja cartográfica San Serapio (4680-II-A) a escala 1:25 000, limitando al norte con el polígono militar Lesca, al sur con la carretera de Nuevitas, al este con el camino a la pollera La Lucha y al oeste con la Granja Estatal de Nuevo Tipo (GENT), Victoria I.

La unidad cuenta con un área total de 403 ha distribuidas en 17 fincas, de ellas 144,0 ha bajo riego, que incluyen 82,0 ha con riego por aspersión vinculadas a seis sistemas semi estacionarios (media presión) y 62,0 ha de riego con cinco máquinas de pivote eléctricas (Rodríguez et al., 2018RODRÍGUEZ, C.D.; BONET, P.C.; GUERRERO, P.; MOLA, B.: “Propuesta de estrategia de extensión de buenas prácticas de riego en una unidad productiva agrícola”, Revista Ingeniería Agrícola, 8(2): 35-40, 2018, ISSN: 2306-1545, e-ISSN: 2227-8761.). Mediante la actualización del estudio realizado por el Instituto de Suelos (2010)INSTITUTO DE SUELOS: Informe sobre la actualización de los suelos en la UBPC Victoria II para el Programa de Polígonos de Conservación de Suelos, Inst. Instituto de Suelos, Camagüey, Informe institucional, Camagüey, Cuba, 2010., se precisó la existencia de seis tipos de suelos en la UBPC Victoria II de los cuales el predominante en el área de investigación es el suelo Fersialítico pardo rojizo. El área total que ocupa la máquina de pivote se dividió en cuatro cuadrantes, con una dimensión por cuadrantes de 3,1 ha para un área total de 12,4 ha (Figura 1).

Las propiedades hidrofísicas del suelo son las siguientes (Tabla 1).

Se efectuó la evaluación de la máquina según la NC ISO 11545: 12 (2012)NC ISO 11545: 12: Máquinas agrícolas para riego-pivotes centrales y máquinas de avance frontal equipadas con boquillas difusoras o aspersores-determinación de la uniformidad de distribución del agua, Inst. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba, Vig. de 2012., obteniéndose valores de uniformidad y eficiencia que fueron utilizados para la determinación del régimen de trabajo en cada una de las fases de desarrollo del cultivo.

La organización del riego se realizó a partir de la norma de riego parcial bruta a aplicar por etapa de desarrollo del cultivo obtenida a partir de las características del suelo, del cultivo, la carta de regulación del pivot y la eficiencia de aplicación obtenida.

Previamente al inicio del estudio se procedió a realizar la calibración del equipo del TDR-300 utilizando el método gravimétrico para la determinación de la humedad presente.

Se realizó la ubicación de la posición control en el cuadrante uno (C-I) con un área de 4 m², en la misma se efectuaron los muestreos de humedad del suelo presente cada cinco días.

En el área de investigación se aplicaron cuatro estrategias de riego deficitario controlado (RDC):

Se determinó el momento del cambio de etapa de desarrollo del cultivo teniendo como criterio para la misma el 70% de la población realizada en 10 muestras de 1 m² por cuadrante.

El valor del volumen de lluvia ocurrida se midió con un pluviómetro ubicado en el área de investigación realizándose la lectura diaria en un mismo horario. Para el cálculo de la lluvia aprovechable se realizó a partir del balance de humedad teniendo en cuenta la lluvia (Ll) y el riego (R) durante todo el ciclo del cultivo.

Para el cálculo de la productividad del agua en la investigación el numerador se expresó en términos de rendimiento del cultivo (kg/ha), mientras que en el denominador se usó el agua utilizada por lluvia y riego (m³ ha^-1), según muestra la siguiente ecuación (Molden et al., 2003, citado por González et al. (2014)GONZÁLEZ, R.F.; HERRERA, P.J.; LÓPEZ, S.T.; CID, L.G.: “Productividad del agua en algunos cultivos agrícolas en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(4): 21-27, 2014, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054.

donde:

Como resultado de la evaluación de la máquina se obtuvo un Coeficiente de Uniformidad de 78%, adecuado para esta tecnología, en tanto la Eficiencia de Aplicación fue de 75%, valor utilizado para la determinación del régimen de trabajo de la máquina.

La Tabla 2 muestra los resultados obtenidos del cálculo de la lluvia aprovechable y el porciento de aprovechamiento en cada uno de los cuadrantes.

La Figura 2 refleja el resultado de la calibración del TDR para las condiciones del suelo estudiado, resultando la ecuación lineal la de mejor ajuste con un coeficiente de determinación de 0,96. A partir de la misma se pudo determinar la humedad presente en cada muestreo.

A partir de la calibración del TDR-300 se confeccionó la tabla que sirvió de guía para la determinación de la humedad presente en cada muestreo (Tabla 3).

Como resultado de la programación del riego aplicada, en la posición control se logró mantener durante todas las etapas de desarrollo un porciento de humedad satisfactorio con el objetivo de conseguir la máxima producción y mejorar la calidad de los granos en el cultivo del frijol como se muestra en la Figura 3.

Servín et al. (2012SERVÍN, M.; MEDINA, G.; CASAS, I.; CATALÁN, E.: Sistema en línea para programación de riego de chile y frijol en Zacatecas, Ed. CIRNOC-INIFAP, vol. Folleto Técnico No. 42, Campo Experimental Zacatecas, México, 42 p., 2012, ISBN: 978-607-425-887-5.; 2017)SERVÍN, P.M.; TIJERINA, C.L.; MEDINA, G.G.; PALACIOS, V.O.; FLORES, M.H.: “Sistema para programar y calendarizar el riego de los cultivos en tiempo real”, Revista mexicana de ciencias agrícolas, 8(2): 423-430, 2017, ISSN: 2007-0934. plantean que teniendo en cuenta que con una programación adecuada del riego se pueden lograr objetivos múltiples como ahorrar agua, disminuir costos por ahorro de energía y mano de obra, minimizar estrés hídrico y maximizar rendimiento, los muestreos realizados en el área de investigación cada cinco día con el equipo TDR- 300 permitieron cumplir los objetivos antes planteados.

Para la realización de esta investigación se tomó información base a partir del control que se realiza de la actividad de riego en la UBPC como se muestra en la Tabla 4.

A partir de los valores de rendimiento y volumen de agua aplicado se determinó la productividad del agua para el cultivo del frijol por cuadrantes observándose que el mayor resultado obtenido fue en el cuadrante C3 (0,53 kg m^-3) y el valor más bajo fue el obtenido en el cuadrante C4 (0,42 kg m^-3).

Cárdenes (2007)CÁRDENES, M.: Riego Deficitario Controlado en investigación realizadas en el cultivo del frijol, Investigación científica, Camagüey, Cuba, 2007., en investigaciones realizadas en el cultivo del frijol aplicando estrategias de RDC concluyó que se pueden realizar riegos restringidos durante la fase de desarrollo vegetativo hasta el momento de la primera floración, y si el cultivo es para producción de grano seco se podrá restringir el riego durante la fase de maduración de la vaina en los últimos 20 - 25 días de desarrollo del cultivo.

Plantean López et al. (2006)LÓPEZ, S.T.; GONZÁLEZ, R.F.; DUEÑAS, G.; CID, L G.; SIERRA, J.; OZIER, L.H.: “Modelación del manejo óptimo del agua en suelos Ferralíticos del sur de la Habana”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 15(4): 37-41, 2006, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054. que no solo es importante definir la cantidad de agua que necesita cada cultivo de estudio para obtener rendimientos máximos, sino también es necesario conocer cómo debe distribuirse esta agua entre las diferentes fases del desarrollo del cultivo para lograr un manejo del riego óptimo.

Estudios realizados plantean que el rendimiento en el cultivo del frijol resultaron ser estadísticamente superiores cuando el cultivo no sufrió déficit hídrico durante el ciclo vegetativo del cultivo, en la investigación realizada se alcanzó el mayor rendimiento en la estrategia donde se aplicó riego según la demanda del cultivo cuadrante I, donde se garantizó un nivel de humedad superior al 80% CC coincidiendo lo planteado por Boicet (2010), citado por (Polón et al., 2014POLÓN, P.R.; MIRANDA, C.A.; RAMÍREZ, A.M.A.; MAQUEIRA, L.L.A.: “Efectos del estrés de agua sobre el rendimiento de granos en la fase vegetativa en el cultivo del frijol (Phaseolus vulgaris L.)”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(4): 33-36, 2014, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054.).

El valor de la productividad del agua para un mismo cultivo es muy variable en dependencia del comportamiento de otros factores que inciden en el rendimiento, así, la mayor producción obtenida será una función del factor que limite este rendimiento (ley del mínimo), y que puede variar en función de la adaptación del cultivo al medio donde se desarrolla, de la productividad del suelo, de los niveles de aplicación de fertilizantes, y también de la técnica de riego que se emplee González et al. (2015)GONZÁLEZ, R.F.; LÓPEZ, S.T.; HERRERA, P.J.: “Indicadores de productividad del agua por cultivos y técnicas de riego en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(4): 57-63, 2015, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054. citados por Ricardo et al. (2018)RICARDO, C.M.P.; LIMERS, J.T.; LORIÉ, F.A.; CÚN, G.R.; AGUILAR, P.Y.: “La productividad del agua indicador para el monitoreo y evaluación del Manejo Sostenible de Tierras”, Revista Ingeniería Agrícola, 8(4): 60, 2018, ISSN: 2306-1545, e-ISSN: 2227-8761..

En la investigación se aplicaron las estrategias de RDC según ha sido recomendado por Cárdenes (2007)CÁRDENES, M.: Riego Deficitario Controlado en investigación realizadas en el cultivo del frijol, Investigación científica, Camagüey, Cuba, 2007., quien reporta para el cultivo del frijol la posibilidad de aplicación de estrategias de RDC durante la fase de desarrollo vegetativo hasta el momento de la floración y la fase posterior a la formación de las vainas hasta la cosecha.

Los valores de productividad del agua obtenidos manifestaron diferencias entre los cuadrantes. El resultado más favorable obtenido en el cuadrante C3 confirma el concepto del RDC, en el cual se procura reducir los aportes hídricos sin crear condiciones de estrés hídrico en la etapa de máxima demanda de agua del cultivo, con lo cual se pretende no afectar de forma marcada el rendimiento y alcanzar una mayor productividad del agua, demostrando que la estrategia aplicada resultó óptima para el cultivo del frijol.

Este resultado confirma reportes de González et al. (2015)GONZÁLEZ, R.F.; LÓPEZ, S.T.; HERRERA, P.J.: “Indicadores de productividad del agua por cultivos y técnicas de riego en Cuba”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(4): 57-63, 2015, ISSN: 1010-2760, e-ISSN: 2071-0054., donde exponen que el mejor efecto del riego deficitario se obtiene cuando se aplica en el momento oportuno y la cantidad necesaria.