Determinación del coeficiente de cultivo (Kc) del maíz, en la región central de Cuba

Clima

Las variables que influyen en la evapotranspiración de referencia (ETo) empleando el método de Penman Monteith se muestran en la Figura 1, tales como la temperatura máxima y mínima, cuyos valores tienen tendencia al incremento de enero a mayo, en tanto la humedad relativa desciende desde el 80% registrado en enero hasta el 68% en abril y con un ligero incremento en la primera decena de mayo.

La evapotranspiración de referencia (ET0)

Se determinó empleando la herramienta CROPWAT 8.0 (FAO, 2015FAO. (2015). Perspectivas por sectores principales, producción de cultivos por sectores principales, producción de cultivos. FAO, Roma Italia. https://www.fao.org/4/y3557s/y3557s08.htm ). Este programa se fundamenta en el empleo de la fórmula de Penman-Monteith para el cálculo de la ET0

Ecuación de Penman-Monteith.

donde:

ETo: evapotranspiración del cultivo de referencia (mm día^-1)

R_n: energía de radiación neta (MJ m² día^-1)

G: flujo termal del suelo (MJ m²día^-1)

T: temperatura promedio del aire (ºC)

u _2: velocidad del viento a 2 m de altura (m s^-1)

e_s: presión de vapor a saturación a la temperatura promedio del aire (kPa)

e_a: presión de vapor tomada a la temperatura a punto de rocío (kPa)

e_s - e_a: déficit de presión de vapor (kPa)

γ: constante psicométrica (kPa ºC^-1)

Δ: pendiente de la curva de presión de la saturación de vapor a una temperatura específica (kPa ºC^-1)

La información climática requerida para el cálculo de la evapotranspiración de referencia se tomó de la estación meteorológica 78335 de Aguada de Pasajeros.

La evapotranspiración del cultivo (ETc)

La evapotranspiración del cultivo se determinó a partir del comportamiento de la dinámica de la humedad del suelo, la que fue obtenida aplicando el método gravimétrico, según establece la NR AG- 710 (1982)NR AG- 710. (1982). Pronóstico del momento del Riego, Método Gravimétrico, MINAG. Oficina Nacional de Normalización: máquinas agrícolas y forestales, La Habana, Cuba. y la ecuación del balance de humedad con la toma de muestras de suelo tres veces por semana a diferentes profundidades y en seis puntos diseminados a lo largo del campo. Lo cual se obtuvo para el 80% del límite superior del agua disponible en el suelo, porque a partir del 80-85% se definen los máximos rendimientos de los cultivos en condiciones bajo riego, lo que se corresponde con el 50% de la humedad aprovechable en el suelo (Y. Chaterlán et al., 2010Chaterlán, Y., León, M., Duarte, C., Paredes, P., López, T., & Pereira, L. S. (2010). Determination of crop coefficients for horticultural crops in Cuba through field experiments and water balance simulation. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 19(1), 90-95, ISSN: 1010-2760.; Zamora et al., 2014Zamora, H. E., Duarte, C. E., González, C. R., & León, F. M. (2014). Coeficientes de cultivos (Kc) en Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 4(3), 16-22, ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.).

La humedad presente en cada muestreo se consideró como la final (Wf) del período que concluye y la inicial (Wi) del que comienza y se calculó a partir de la ecuación:

donde:

Wp: Humedad presente en el momento del muestreo

H: Profundidad de la muestra tomada

Da: Densidad aparente del suelo

Hp: % de humedad presente en el suelo

La densidad aparente (Da) se determinó aplicando el método del anillo aplicando la NC ISO 11545 (2009)NC ISO 11545. (2009). 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. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba..

Conocidos los valores de la humedad al inicio y al final de cada periodo de muestreo, la lámina de riego aplicada y la lluvia, se determinó la evapotranspiración del cultivo despejando esta variable de la ecuación del balance de humedad según Norma Ramal 709 del 1986, recomendado por Duarte et al. (2014)Duarte, C., Chaterlán, Y., González, F., & Zamora, E. (2014). Contribución al estudio de las necesidades hídricas de cultivos de interés agrícola en Cuba (p. Propuesta de Premio anual de la Academia de Ciencias de Cuba). Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, La Habana, Cuba..

donde:

Wf: Reserva final (mm)

Wi: Reserva inicial (mm)

R: Norma de riego neta (mm)

Lla: Lluvia aprovechable (mm)

ETc: Evapotranspiración (mm)

Para el cálculo de la precipitación efectiva se utilizó el método de USDA, incluido en el programa (CROPWAT 8.0) y considerado el más apropiado para este efecto dentro de la herramienta utilizada, ya que ha sido validado su eficacia al compáralo con el método de Savo que es el más exacto por excelencia, siendo este más simplificado y recomendado por Chaterlán et al. (2022)Chaterlán, D. Y., Duarte, D. C., Riverol, M. L. H., & Zamora, H. E. (2022). Caracterización a futuro de las precipitaciones y la evapotranspiración de referencia, en diferentes zonas de Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 12(4), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola. y Elizastigue (2018)Elizastigue, S. (2018). Evaluación de la lluvia efectiva con diferentes métodos empíricos, Universidad Tecnológica de La Habana (CUJAE), [Eng. Thesis]. Universidad Tecnológica de La Habana (CUJAE)..

Estimación indirecta de la precipitación efectiva

Se utilizó el método del USDA (Soil Conservation Servise):

donde: USDA SCS (P)

donde:

Pe: Precipitación efectiva (mm)

Pt: Precipitación media mensual (mm)

Determinación de los coeficientes del cultivo (Kc)

Los coeficientes de cultivo establecen una relación entre la ETc y la ETo (Allen et al., 2006Allen, R., Pereira, L., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Estudio de FAO de Riego y Drenaje (Vol. 56). Roma. Ser. Didact. Fac. Agron. y Zootec. Univ. Nac. Tucuman, 56.):

donde:

Kc: Coeficiente del cultivo

ETc: Evapotranspiración del cultivo (mm)

ETo: Evapotranspiración de referencia (mm)

El suelo de la finca pertenece al grupo IIA, Ferralítico Rojo lixiviado según Hernández et al. (2015Hernández, J. A., Pérez, P., Bosch, I. D., & Castro, S. N. (2015). Clasificación de los suelos de Cuba. (Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas,). Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas,., 2019)Hernández, J. A., Pérez, J., Bosch, I. D., & Castro, S. (2019). La clasificación de suelos de Cuba: Énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales, 40(1), Article 1., considerado apto, para el cultivo del maíz. Para el estudio se determinaron, in situ, las propiedades de capacidad de campo, NC 1042 (2014)NC 1042. (2014). Calidad del suelo-Determinación de la Capacidad de Campo [Noma cubana]. Oficina Nacional de Normalización. La Habana, Cuba., densidad aparente y coeficiente de marchitez, NC 1046 (2014)NC 1046. (2014). Calidad del suelo-Determinación de la humedad de marchitez. Oficina Nacional de Normalización. La Habana, Cuba., además se estimó el límite productivo para la profundidad de 0 a 30 cm, las cuales que se resumen en la Tabla 1.

El área se riega con la máquina de pivote central No 2, del modelo Western según Tabla 2, con una longitud de 311,5 m con 5 torres y abarca un área de 30,7 ha.

Para el estudio se toma un cuadrante de la máquina y se establecerá en una parcela de 60 m² (10 m de largo por 6 de ancho) en cada tramo de máquina de riego para las evaluaciones de las variables de crecimiento y desarrollo y rendimiento del cultivo

Caracterización del área de estudio

El área de estudio se riega con la máquina de pivote central No 2, del modelo Western, con cinco torres. Para el experimento se seleccionó el II cuadrante de la máquina, donde se realizaron las evaluaciones de las variables de suelo y cultivo, siendo representativo del área total, por no existir variabilidad espacial de las propiedades del suelo Ferralítico Rojo lixiviado, vinculadas al manejo del agua, según estudios anteriores de Cid et al. (2012)Cid, G., López, T., González, F., Herrera, J., & Ruiz, M. E. (2012). Características físicas que definen el comportamiento hidráulico de algunos suelos de Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 2(2), 25-31, ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola..

La densidad aparente promedio obtenida (1,24 g cm^-3), en el perfil de suelo 0-30 cm en el área de investigación, determinada en el momento en que el suelo se encontraba en el límite superior del agua disponible en el suelo, resultó superior a la reportada por Cid et al. (2012)Cid, G., López, T., González, F., Herrera, J., & Ruiz, M. E. (2012). Características físicas que definen el comportamiento hidráulico de algunos suelos de Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 2(2), 25-31, ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola., para otros suelos Ferralítico Rojo lixiviado donde obtuvo valores entre 1,11 y 1,20 a 20 y 40 cm de profundidad, denotando que el suelo en estudio por su explotación, se encuentra compactado en las profundidades superiores. También es considerada inferior a los reportados por Rodríguez et al. (2018)Rodríguez, G. A., López, S. T., Martínez, C. J. A., Herrera, P. J., & Hernández, L. O. (2018). Régimen hídrico en un suelo Ferralítico cultivado con maíz bajo principios de agricultura de conservación. Revista Ingeniería Agrícola, 8(3), 3-11, ISSN: 2227-8761., hasta los 30 cm en el suelo Ferralítico Rojo compactado en la finca Pulido de Alquízar.

La evapotranspiración de referencia mostró, como tendencia, una variación creciente a lo largo del ciclo del cultivo como también los tuvieron las variables que en ella influyen y como consecuencia de ir transitando de los meses más fríos a los meses más cálidos y que conducen a un incremento del poder evaporante de la atmósfera (Figura 2). Sus valores oscilan desde 3 mm día^-1 hasta 5,85 mm día^-1, que se presentaron en la segunda y tercera decena de abril. Este comportamiento coincide, para igual periodo de tiempo, con el reportado por Sosa et al. (2023)Sosa, S. Y., Duarte, D. C. E., Cisneros, Z. E., Puente, S. A., González, R. L., García, P. A., & Martinez, P. D. (2023). Ajuste de las normas netas de riego del naranjo en un suelo ferralítico rojo. Ingeniería Agrícola, 13(1), ISSN: 2227-8761., en un estudio realizado en la Empresa Agroindustrial ‘’Victoria de Girón’’ en Jagüey Grande, provincia de Matanzas.

Evapotranspiración del cultivo (Etc)

Durante el ciclo del cultivo se produjeron nueve eventos de lluvias con volúmenes variables y espaciados entre sí, como muestra la Figura 3, las que aportaron 359,6 mm de las cuales el 66,4 % se consideran efectivas.

Como complemento de estas lluvias para suplir las necesidades hídricas del cultivo se aplicaron 17 riegos con una lámina total de 264 mm.

Los resultados de la evapotranspiración del cultivo (Etc) obtenidos a partir del balance de humedad mostraron un crecimiento sostenido hasta que el cultivo alcanzó su máximo desarrollo (ETc de 4,4 mm dia^-1), con la floración y fructificación, para luego descender durante la fase de senescencia, como muestra la figura 4 con valores de 2,35 mm dia^-1. El cultivo pudo expresar su máximo potencial de consumo de agua al mantenerse la humedad del suelo dentro de los límites óptimos durante todo el ciclo de cultivo, coincidiendo con lo planteado por Rodríguez et al. (2018)Rodríguez, G. A., López, S. T., Martínez, C. J. A., Herrera, P. J., & Hernández, L. O. (2018). Régimen hídrico en un suelo Ferralítico cultivado con maíz bajo principios de agricultura de conservación. Revista Ingeniería Agrícola, 8(3), 3-11, ISSN: 2227-8761. al evaluar del efecto del cultivo del maíz bajo principios de la agricultura de conservación sobre el régimen hídrico de un suelo Ferralítico Rojo compactado al sur de La Habana.

Cálculo de los Kc

Mientras ETo representa un indicador de la demanda climática, el valor de Kc varía principalmente en función de las características particulares del cultivo y su estado de desarrollo, afectado solo en una pequeña proporción en función del clima. Esto permitió la transferencia de valores estándar del coeficiente del cultivo entre distintas áreas geográficas y climas (Herrera et al., 2018Herrera, P. J., González, R. F., & Díaz, P. Y. (2018). Consumo de agua y coeficientes de cultivo en el sorgo de grano (Sorgum vulgare L. Monech). Ingeniería Agrícola, 8(3), 25-30, ISSN: 2227-8761.).

Los coeficientes de cultivo calculados mantienen valores cercanos a los reportados por Zamora et al. (2014)Zamora, H. E., Duarte, C. E., González, C. R., & León, F. M. (2014). Coeficientes de cultivos (Kc) en Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 4(3), 16-22, ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola. en su trabajo sobre coeficientes de cultivos (Kc) en Cuba, aunque son ligeramente superiores en las dos primeras fases e inferiores en la última fase.

Los coeficientes de cultivo mostrados en la Tabla 3, por fases como global, pueden ser utilizados y corregir las demandas de agua del cultivo en la zona según aparecen en la Resol 17/2020 del INRH (GOC-Cuba, 2020GOC-Cuba. (2020). Resolución 17- 2020 Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH). Gaceta Oficial de la República de Cuba, ISSN: 0864 I-0793, e-ISSN: 1682-7511, GOC 2020-557-061.).

Los mismos se encuentran en un rango más elevado a los que fueron presentados por Doorenbos & Kassam (1979)Doorenbos, J., & Kassan, A. (1979). Efectos del água en rendimento de los cultivos. Roma: FAO, 1979. 212p. Boletim Riego y Drenaje, 33, 212, Roma: FAO. a nivel global, en el cultivo del maíz en las diferentes fases, sin embargo, se encuentran bien cercanos a los determinados por Giralt (1990)Giralt, E. (1990). Informe final proyecto IIRD (p. 56) [Informe final de proyecto]. Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD)., en la etapa de invierno y recomendados por González et al. (2024)González, R. F., Toledo, P. L. B., Cisneros, Z. E., Duarte, D. C., & Chaterlán, D. Y. (2024). Estimación del rendimiento de maíz sembrado en suelo Ferralítico Rojo para el escenario climático SSP1-2.6. Ingeniería Agrícola, 14(2), ISSN: 2227-8761. para la zona occidental de Cuba, en suelo Ferralítico Rojo compactado, en la variedad T 66 de 124 días, tales como (kc=0,81, 0,88 y 0,52) en las fases establecimiento- vegetativa, floración- formación del grano y maduración- cosecha respectivamente, obtenidos en condiciones de agotamiento crítico del 90% de límite superior del agua disponible en el suelo

Rendimiento

Es válido tener en cuenta la producción agrícola lograda a los efectos de la determinación de los coeficientes de cultivo de maíz, para que los mismos puedan ser utilizados, con la seguridad que el manejo hídrico en el sistema suelo- planta, estará en consonancia con el rendimiento esperado.

Las características edafoclimáticas de la zona de estudio y el manejo correcto del cultivo, incluyendo el riego óptimo, garantizando que la humedad del suelo Ferralítico Rojo lixiviado de la investigación, se mantuviera siempre entre los límites de alta disponibilidad para el cultivo, permitió que la variedad tuviera rendimientos medios de 10,29 t ha^-1, como muestra la Tabla 4, con humedad del grano del 10%, superior a los obtenido en la zona occidental de Cuba, donde se obtuvieron los coeficientes de cultivo anteriormente mencionados, los cuales fueron de 5-7 t ha^-1, según Giralt (1990)Giralt, E. (1990). Informe final proyecto IIRD (p. 56) [Informe final de proyecto]. Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD)., dada la diferencia entre las variedades utilizadas.

Los valores a nivel de parcelas oscilaron entre 9,67 y 11,06 t ha^-1, con desviación estándar de 0,49 y coeficiente de variación de 4,83%. Estos resultados, aunque por debajo de los alcanzados por Téllez et al. (2021)Téllez, R. P., Morán, B. I., Ríos, H. A., Espinoza, D. D., Hernández, H. D., Martínez, R. A., Ayra, P. C., & Isidrón, P. M. (2021). H-Ame15: Nuevo híbrido simple de maíz transgénico, resistente a la palomilla y tolerante a herbicidas. Cultivos Tropicales, 42(4), 1-3, ISSN: 1819-4087, Publisher: Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. para la misma variedad, cuyos rendimientos fueron de 12 t ha^-1 superan la media nacional que se obtiene en Cuba en áreas de producción, la que viene mostrando un comportamiento decreciente desde el 2017, donde se registró 2,37 t ha^-1, hasta alcanzar 1,76 t ha^-1 en el año 2022 según la Oficina Nacional de Estadísticas e Informática ONEI-Cuba (2023)ONEI-Cuba. (2023). Anuario Estadístico de Cuba, Edición 2023. Oficina Nacional de Estadística e Información (ONEI), La Habana, Cuba. http://www.onei.gob.cu/anuario-estadistico-de-cuba .