Determinación del régimen de riego del maíz (Zea mays L.) en la provincia de Cienfuegos

Ubicación del área de estudio

La zona de estudio se localiza en la finca “La Prosperidad” de la Empresa Agropecuaria Horquita en el municipio Abreu, provincia Cienfuegos en las coordenadas geográficas 22,16796 ºN y 80,72754 ºW, (Figura 1).

El cultivo seleccionado fue el maíz, variedad H-Ame 15, que es un híbrido simple desarrollado por el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología (CIGB), a partir del cruce entre la línea transgénica L-Moltó y la línea comercial cubana CT9. L-Moltó que aporta al híbrido eventos transgénicos que facilitan su manejo a gran escala, al ser resistente a la palomilla del maíz y tolerancia a herbicidas a base de glufosinato de amonio, en la campaña de primavera (julio-octubre). El marco de siembra fue de 0,90 m de camellón por 0,25 m de narigón. El área se riega por aspersión, con la máquina de pivote central No 2, del modelo Western, con 5 torres, abarcando un área de 30,7 ha.

Para el estudio se tomó el IV cuadrante de la máquina siendo representativa del área total, por no existir variabilidad espacial de las propiedades del suelo Ferralítico Rojo lixiviado según Hernández et al. (2015)Hernández, J., Pérez, J., Bosch, I., & Castro, S. (2015). Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA, 93., 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. y se establecieron 6 parcelas de 60 m² (10 m de largo por 6 de ancho), una en cada tramo de máquina de riego para las evaluaciones de las variables de crecimiento y desarrollo y rendimiento del cultivo (Figura 2).

Caracterización de la finca “La Prosperidad” de la UBPC “Cuba Libre”

Se tuvieron en cuenta los siguientes elementos:

Determinación de forma experimental in situ de los parámetros del suelo y del cultivo de maíz, según las etapas de crecimiento

Límite superior del agua disponible en el suelo (capacidad de campo): Se determinará en condiciones de campo tomando muestras cada 10 cm de profundidad hasta los 40 cm.

Límite inferior del agua disponible en el suelo (coeficiente de marchitez): El punto de marchitez permanente se determinará mediante el uso de la fórmula empírica (1) $PMP=\frac{CC}{\mathrm{1,84}}$ , la cual se deriva de conocer el valor de la capacidad de campo (Cisneros, 2003Cisneros, R. (2003). Apuntes de la materia de Riego y Drenaje (p. 164). Universidad Autónoma De San Luis Potosí Centro de Investigación y Estudios de Postgrado de la Facultad de Ingeniería, San Luís, Potosí, Bolivia.).

donde:

PMP: es el punto de marchitez permanente, % pss;

CC: contenido de humedad a la capacidad de campo, % pss;

Densidad aparente: se tomaron las muestras de suelo con anillos de volumen conocido, se pesaron (psh) y luego se llevaron a la estufa durante 24 horas a 110 ºC y se vuelve a pesar (pss). Con estos datos se calcula la densidad aparente a partir de la siguiente expresión 2 $\text{Da}=\frac{ms}{Vt}=\frac{peso del suelo seco-\text{peso del anillo}}{Volumen del anillo}$ .

donde:

Ms= masa de los sólidos (g)

Vt= volumen del anillo (cm³)

Humedad inicial del suelo. Se determinó empleando el método gravimétrico tomando las muestras en 8 puntos del campo y a diferentes profundidades (0-10; 10-20 y 20-30 cm).

Del cultivo se evaluará: Variedad, fecha de siembra, agrotecnia aplicada, fecha de cosecha, % de humedad del grano al momento de la cosecha.

Establecimiento del momento y la norma de riego requerido para el cultivo en cada una de las fases de desarrollo del mismo a partir del balance de humedad

Para determinar el momento y dosis de riego se cuantificó la lluvia caída con el pluviómetro instalado en la propia finca.

Para determinar las necesidades hídricas de la planta (ETc) se aplica la ecuación del balance ajustada a las condiciones concretas del lugar y de la que se despeja la Evt como variable desconocida.

Despejando de la ecuación anterior se tiene la Evapotranspiración real

donde

Wf: reserva final;

Wi: reserva inicial;

Mh: ingreso por lluvias;

Mn: ingresos por riego;

ETc: evapotranspiración de cultivo.

El muestreo de la humedad se realizó por el método gravimétrico, tres veces a la semana a tres niveles de profundidad y en los cinco tramos con que consta la máquina de riego.

Estas muestras se pesaron con una balanza analítica para obtener el peso del suelo húmedo (psh) y se colocaron en la estufa a 105 ºC durante 24 horas para extraer toda la humedad contenida en la misma.

Después de secadas las muestras y cuando ya tengan una temperatura igual a la ambiental se pesaron para obtener el peso del suelo seco (pss). Los datos obtenidos se registraron en el modelo que se muestra en la Tabla 1.

El contenido de humedad presente en las muestras seleccionadas se determina por la ecuación (5) $Hpresente=\frac{Psh-Pss}{Pss}.100$ y se registrarán en el modelo que se muestra en la Tabla 1.

donde:

Psh: peso del suelo húmedo (g);

Psh: peso del suelo seco (g).

El valor de la humedad presente determinado en condiciones de campo se consideró como la humedad final de un periodo determinado y la inicial del otro que comienza. Al realizar cada medición se ubicó el valor la humedad obtenida entre los límites de la humedad óptima (capacidad de campo y Límite productivo) para determinar el momento y dosis de riego.

Agrotecnia del cultivo

La siembra se realizó el 5 de julio, un poco retrasada respecto a la prevista inicialmente por la presencia de lluvias.

El manejo agrotécnico con que se condujo el cultivo cumple con lo establecido en la ficha técnica de este híbrido, se garantizó el nivel de fertilización exigido, el control de arvenses, el aporque y el riego.

Se aplicó la fertilización mineral con la fórmula 9-13-17 a razón de 350 kg ha^-1 (por debajo de lo recomendado en la Ficha Técnica 2020, según Becerra et al. (2023)Becerra, F. E. J., García, Q. E., García, V. J., & Pérez, A. R. (2023). Producción de maíz (Zea mays L) H-Ame15 en la Empresa Agropecuaria de Horquita, Abreu-Cienfuegos. Universidad y Sociedad, 15(S2), 59-69., que estipula una dosis de 600 kg ha^-1. El control de malezas se realizó de manera mecánica mediante el uso de un cultivador y dos labores de chapea. Las labores de manejo agronómico se efectuaron de igual manera para todas las unidades experimentales.

Se aplicaron dos fertilizaciones foliares con Byfolan a razón de 2 L ha^-1, con intervalo de una semana a partir del estado vegetativo V1 de las plantas. Se aplicó urea (200 kg ha^-1), cuando las plantas alcanzaron el estado vegetativo V6. No se utilizó ningún producto para el control de la palomilla del maíz al no observarse presencia de este insecto ni sus daños. La cosecha se realizó de forma manual, cuando las mazorcas tuvieron el 25% de humedad del grano. El secado se realizó al sol. El desgrane de las mazorcas se realizó de forma manual, con 13% de humedad del grano.

La cosecha se realizó el 31 de octubre, a los 120 días de la siembra y seis días menos que los indicados en la ficha técnica para este híbrido simple por el laboratorio de botánica del CIGB según Téllez et al. (2021)Téllez, R. P., Morán, B. I., Riverón, 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..

Rendimiento

Se realizó el muestreo para estimar rendimiento fresco del maíz al final de la campaña, mediante el peso en t ha^-1 en las áreas de muestreo y midiendo la humedad del grano. Se determinó la desviación estándar y el coeficiente de variación.

Calidad del riego de la máquina de pivote central. Clasificación según Tarjuelo (2005)Tarjuelo, M. B. J. M. (2005). El riego por aspersión y su tecnología, Editorial Mundi-Prensa. Tercera edición, Madrid, España.

Estado de funcionamiento:

Caracterización del área de estudio

El suelo de la finca pertenece al grupo IIA Ferralítico Rojo lixiviado, según Hernández et al. (2015)Hernández, J., Pérez, J., Bosch, I., & Castro, S. (2015). Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA, 93., apto para el cultivo del maíz, con condiciones óptimas, como lo muestra un análisis de laboratorio, cuyos resultados pueden observarse en la Tabla 1, el que presentó un alto contenido de materia orgánica, de fósforo y potasio, con un pH ligeramente alcalino.

Según Schindelbeck et al., 2008Schindelbeck, R. R., van Es, H. M., Salgado, G. S., Wolfe, D., Whitlow, T. L., Gugino, B. K., Idowu, O. J., & Moebius, C. B. N. (2008). Comprehensive assessment of soil quality for landscape and urban management. Landscape and Urban Planning, 88(2-4), 73-80, ISSN: 0169-2046, Publisher: Elsevier.) un 5,4 % de MO en suelo se considera excelente, 2,3 % es bajo, mientras que suelos con menos de 1%, se clasifican con baja fertilidad (USDA, 2006), citados por León et al. (2023)León, V. Y. J., Ojeda, Q. L. J., Martínez, A. A., & Bernal, C. Y. (2023). Propiedades físicas y componentes de la fertilidad del suelo en la Finca Maripa, Cumanayagua, Cienfuegos. Revista Científica Agroecosistemas, 11(2), 141-149, ISSN: 2415-2862.. En éste caso el suelo se encuentra abastecido de MO, pues los valores se encuentran entre 2,9% y 3,9%. El pH se encuentra entre los valores neutros, así como el fósforo y el potasio asimilable aptos para el suelo y el consumo nutricional del cultivo de maíz.

El contenido de fósforo encontrado en el suelo se considera alto y supera los mostrados por Becerra et al. (2023)Becerra, F. E. J., García, Q. E., García, V. J., & Pérez, A. R. (2023). Producción de maíz (Zea mays L) H-Ame15 en la Empresa Agropecuaria de Horquita, Abreu-Cienfuegos. Universidad y Sociedad, 15(S2), 59-69., en el estudio hecho en la propia Empresa Agropecuaria Horquita, con valores de 223 y 228 mg kg^-1 en las campañas 2020-2021 y 2021-2022, respectivamente.

Las propiedades hidrofísicas del suelo determinadas en el momento del estudio se muestran en la Tabla 2.

Sistema de riego

El sistema de riego empleado en la finca, cuyas principales características de trabajo se muestran en la Tabla 3, es una máquina de pivote central modelo western de cinco torres

La evaluación pluviométrica realizada a la máquina de riego (Tabla 4, Figura 3), permitió comprobar la calidad del riego, de acuerdo al valor del coeficiente de uniformidad (CU). Según Tarjuelo (2005)Tarjuelo, M. B. J. M. (2005). El riego por aspersión y su tecnología, Editorial Mundi-Prensa. Tercera edición, Madrid, España., el CU 80 - 85% es considerado REGULAR, sin embargo, si se tiene en cuenta, las condiciones técnicas de explotación en Cuba en la mayoría de las MPC y la incidencia de los vientos, éste valor es considerado aceptable, para su funcionamiento, lo que garantiza la distribución de la lámina de agua aplicada en el riego a través de toda la máquina de forma aceptable.

Del clima

El comportamiento de las variables climáticas, según la serie histórica 1981-2010, cuyas medias históricas se muestran en la Tabla 5, permitió predecir que no habría una influencia negativa en el cultivo, pues las variables muestran valores que se corresponden con las exigencias ecológicas del mismo, para la etapa de siembra de verano.

Humedad inicial del suelo

En general la humedad del suelo después de la siembra se encontraba al límite superior del agua disponible en el suelo o capacidad de campo considerando que inmediatamente que concluyó la siembra se aplicó un riego para garantizar la germinación.

López & Gil (2011)López, R., & Gil, V. (2011). Generalidades del Cultivo del Maíz. Editorial Feijoo, Santa Clara, Villa Clara, Cuba: http://feijoo.cdict.uclv.edu.cu/wpcontent/uploads/2018/05/Generalidades-del-cultivo-del-Ma% C3% ADz-Ram% C3% B3n-L% C3% B3pez-Fleites. pdf consideran que la humedad óptima para el cultivo del maíz durante todo su ciclo debe estar del 75 al 80% de la capacidad de campo. Esto es lo ideal, sobre todo en la época de siembra de primavera, donde las lluvias pueden presentarse con sistematicidad y altos volúmenes y si la humedad es alta pueden aparecer encharcamientos que serían muy perjudiciales al cultivo principalmente en las primeras semanas posteriores a la siembra.

Comportamiento de las precipitaciones en el periodo de estudio

Las precipitaciones alcanzaron valores altos considerando que el mismo se encuentra dentro del periodo de la primavera (Tabla 6). Los meses de septiembre y agosto registraron los mayores volúmenes con valores de 226,2 y 117,3 mm respectivamente. De la lluvia total caída el 65,4% se consideró efectiva, la cual se encuentra en un rango similar al porciento de la lluvia efectiva histórica del período la cual es de 68.18%.

Los valores reportados son inferiores a los medios históricos, como muestra la Tabla 6. Si bien el comportamiento histórico de las precipitaciones es importante a la hora de establecer un régimen de riego de proyecto, muy importantes es lo que ocurre en el propio año en que se desarrolla el cultivo, lo que permite atender así a las verdaderas necesidades hídricas que las lluvias no suplen.

Momento y dosis de riego

El seguimiento sistemático al contenido de humedad del suelo mediante la gravimetría y considerando las lluvias caídas y aprovechadas, así como las láminas de riego aplicadas, permitió conocer el valor de la evapotranspiración a través de la ecuación del balance Considerando la época del año en el que se desarrolló el estudio donde las temperaturas son las más altas del año y el viento también tiene dvc2rft5 sus mayores valores la evapotranspiración del cultivo muestra valores elevados como se refleja en la Figura 4, el consumo total de agua por la planta fue de 528 mm, su comportamiento decenal y mensual se presenta en la Figura 4 donde puede observarse hay una tendencia al incremento del consumo de agua por la planta en los tres primeros meses y luego desciende en la etapa de senescencia del cultivo, en lo que influyó el clima y la fase de desarrollo de la planta.

Con la información del suelo, el cultivo y la técnica de riego se comenzó la implementación del régimen de riego de explotación, que incluyó el aprovechamiento máximo posible de las lluvias caídas.

Del consumo total de agua del cultivo, mostrado en la Figura 4, que alcanzó los 528 mm, el 48,5 % (255,9 mm) fue cubierto con el riego como suplemento de las lluvias aprovechadas, para lo que se requirió de la aplicación de 19 riegos durante todo el ciclo del cultivo como se muestra en la Figura 5. El índice de aprovechamiento de las lluvias que se reporta es superior al notificado por Gallardo et al. (2018)Gallardo, B. Y., Brown, M. O., & Álvarez, T. M. (2018). Análisis de los impactos provocados por la sequía agrícola en los cultivos de maíz y frijol en áreas agrícolas del municipio Venezuela, Ciego de Ávila, Cuba. Sociedade & Natureza, 30(2), 96-115, ISSN: 1982-4513, Publisher: SciELO Brasil. http://dx.doi.org/10.14393 en la provincia de Ciego de Ávila en un estudio de los impactos provocados por la sequía agrícola en los cultivos de maíz y frijol en áreas agrícolas del municipio Venezuela.

Las necesidades hídricas obtenidas en este estudio guardan relación con las normas netas del maíz reportadas por Duarte (2015)Duarte, D. C. (2015). Nuevas normas netas de riego para los cultivos agrícolas en Cuba. Ingeniería Agrícola, 5(4), 46-51, 2227-8761. para el periodo del 2016 y 2099, las cuales oscilan entre 510,8 y 550,4 mm, con un promedio de 532,4 mm, y superior a la norma recomendada actualmente de 480 mm, según Resol 17/2020 del INRH, lo cual evidencia que esta última no será capaz de satisfacer al cultivo toda el agua necesaria para su desarrollo óptimo, teniendo en cuenta que las necesidades hídricas han ido en aumento a partir del aumento de las variables climáticas, por lo que se requiere la actualización de la norma de riego del cultivo en la propia resolución para la zona de estudio en Matanzas.

El intervalo entre dos riegos sucesivo no tuvo un valor fijo atendiendo a que se determinaba el momento de riego según la dinámica de la humedad del suelo y considerando que se debe regar cuando el contenido de agua se aproxima al límite productivo (85% de la CC o LSADS). El intervalo varió desde 3 hasta 12 días. Las láminas de riego aplicadas, como muestra la Figura 5, fueron de 10,7 y 14,2 mm que se corresponden con las regulaciones del 40 y el 30%, respectivamente, de la velocidad máxima de la máquina. Las dosis mayores se correspondieron con la etapa de máximo crecimiento y desarrollo reproductivo del cultivo, lo que coincide con los criterios de Sáez et al. (2024)Sáez, C. A., Morales, G. D., Gordon, M. R., Jaén, V. J., Franco, B. J., & Ramos, M. F. (2024). Sensibilidad del cultivo de maíz (Zea mays L.) a diferentes períodos de déficit hídrico controlado. Agronomía Mesoamericana, 35(1), ISSN: 1659-1321, Publisher: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. en un estudio de sensibilidad del cultivo a diferentes períodos de déficit hídrico controlado.

Rendimiento del maíz

El rendimiento medio estimado en el periodo estudiado mostró valores que superan la media nacional que se obtiene en Cuba, la que viene mostrando un comportamiento decreciente desde el 2017 hasta alcanzar 1,76 t ha^-1 en el año 2022 según cifras de la Oficina Nacional de Estadísticas e Informática, (ONEI-Cuba, 2023ONEI-Cuba. (2023). Anuario Estadístico de Cuba 2022. [Anuario estadístico]. Oficina Nacional de Estadísticas e Informática, La Habana, Cuba. http://www.one.cu/aed22/ ). En el estudio desarrollado se obtuvo un rendimiento de 10,3 t ha^-1 con una desviación estándar de 0,5 y un coeficiente de variación de 4,86%, como muestra la Tabla 7, con el valor más bajo en la parcela 5 que se encuentra en el extremo de la máquina de riego y que es el único que se mostró por debajo de las 10 t ha^-1.

Téllez et al. (2021)Téllez, R. P., Morán, B. I., Riverón, 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. afirman que la variedad H-Ame 15 puede alcanzar rendimientos de 12 t ha^-1 e incluso superiores, por lo que el presente estudio no llegó a ese potencial a pesar del manejo realizado y sobre todo del riego que garantizó la humedad óptima en todo el ciclo del cultivo.

Otros estudios realizados en Cuba como el de Blanco et al. (2022)Blanco, V. Y., Cartaya, R. O. E., & Espina, N. M. (2022). Efecto de diferentes formas de aplicación del Quitomax® en el crecimiento del maíz. Agronomía Mesoamericana, 47246-47246, ISSN: 2215-3608. que, al evaluar el efecto de diferentes bioproductos, incluyendo del quitomax, en el rendimiento del maíz alcanzaron rendimientos de 12 t ha^-1 en uno de los seis tratamientos evaluados, lo cual abre una perspectiva para incorporar esta variable en nuevos estudios del régimen de riego del maíz en la Empresa Agropecuaria Horquita.