Introducción
⌅Los
recursos hídricos deben responder a múltiples demandas: agua potable,
higiene, producción de alimentos, energía y bienes industriales, y
mantenimiento de los ecosistemas naturales. Sin embargo, los recursos
hídricos son limitados y están inapropiadamente distribuidos. Esto
complica la gestión del agua y, sobre todo, las labores de los
responsables de la toma de decisiones, que han de afrontar el desafío de
gestionar y desarrollar de forma sostenible unos recursos sometidos a
las presiones del crecimiento económico, el gran aumento de la población
y el cambio climático (Pérez, 2022Pérez, J. (2022). Evaluación y manejo de los recursos hídricos para el riego en la finca Familiar Campesina «Los Alonsos» del municipio Matanzas [Trabajo de Diploma presentado en opción al título de Ingeniero
Agrónomo]. Universidad de Matanzas, Facultad de Ciencias Agropecuarias,
Matanzas, Cuba.
).
En Cuba las precipitaciones durante el período seco del año (noviembre-abril) no son suficientes, por lo que el riego es necesario para obtener un adecuado desarrollo de los cultivos. Este período coincide con los ciclos completos de muchos cultivos como papa, tabaco, hortalizas y con el inicio y finalización de otros. Por otra parte, durante el período lluvioso del año (mayo-octubre) se presentan problemas de drenaje en aquellos suelos que no poseen una buena velocidad de infiltración que dificultan el normal desarrollo de los cultivos.
La importancia de la utilización
eficiente del agua en la agricultura, está dada por la planificación y
la operación de suministro de este recurso orientado a atender en
cantidad y tiempo, las necesidades de agua de un cultivo, así como por
el conocimiento de las funciones agua-rendimiento (Colimba, 2020Colimba, J. E. (2020). Eficiencia en el uso del agua en el cultivo de tomate bajo invernadero en Natabuela, Ecuador [Tesis en opción al grado científico de Doctor en Agroingeniería]. Universidad Politécnica de Madrid, España.
).
A partir de lo anteriormente planteado se propone como objetivo determinar la eficiencia en el uso del agua de riego, a partir del cálculo de la productividad agronómica del agua y la respuesta en rendimiento agrícola de los cultivos en la Finca "Cinco Palmas" del municipio Matanzas.
Materiales y métodos
⌅El presente trabajo se llevó a cabo en los meses de septiembre 2022 a marzo del 2023 en el área No.1 de la Finca "Cinco Palmas¨ en el municipio Matanzas. Los datos del comportamiento de las variables climáticas fueron obtenidos de la Estación Meteorológica de Unión de Reyes. Latitud 22º46'00”, Longitud 81º 22'30" y Altitud 29,9 m y procesados mediante software SARAM 2.24
Las variables climáticas estudiadas fueron las siguientes:
- Temperatura máxima (T máx med) y mínima (T mín med) media decenal en 0C.
- Humedad relativa media decenal (Hr med) en %.
- Velocidad media del viento predominante decenal (FF med pred) en k h-1.
- Radiación solar media (h).
- Acumulados de precipitación decenal (R acum) en mm.
Para la determinación de la eficiencia en el uso del agua de riego se utilizó información sobre los consumos de agua aplicada por riego, precipitaciones y los rendimientos de los cultivos de maíz y frijol en áreas bajo riego para el período analizado.
La eficiencia en el uso del agua se determinó a partir del cálculo de la productividad del agua y de la respuesta en rendimiento agrícola de los cultivos al riego.
La productividad del agua de riego aplicada se determinó mediante las siguientes ecuaciones (Betancourt, 2019Betancourt, A. (2019). Eficiencia en el uso del agua de riego en la UEB Integral Agropecuaria Quemado de Güines [Trabajo de Diploma en opción al título de Ingeniero Agrícola].
Universidad Central de las Villas «Marta Abreu» Santa Clara, Villa
Clara, Cuba.
):
donde:
donde:
El agua total aplicada a los cultivos se refiere a la suma del agua aplicada por riego y las precipitaciones efectivas en el período vegetativo.
Las precipitaciones caídas durante los períodos
estudiados fueron convertidas a precipitaciones efectivas, mediante el
software CROPWAT versión 8.0 (FAO, 1998FAO. (1998). Crop Evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage, Paper No. 56. http://www.fao.org/nr/water/infores_databases_cropwat.html
).
Resultados y discusión
⌅La finca "Cinco Palmas¨ posee una superficie agrícola total de 108 ha, dedicadas a la producción de cultivos varios y frutales, así como a la cría de especies animales. Dispone de un sistema de riego por aspersión portátil, el cual presenta las siguientes características (Tabla 1).
| Aspersores | Espacia-miento | Caudal L h-1 | Diámetro de la boquilla | Presión de trabajo | Clasifi-cación | Diámetro de cobertura |
|---|---|---|---|---|---|---|
| De impacto, giratorio/circular | Pequeño (12 m) | 420 | < 4mm | 2,5 kg cm-2 | De baja presión | 18,5 m |
| De impacto, giratorio/circular | Pequeño (12 m) | 540 | 6 mm | 4 kg cm-2 | De media presión | 20,5 m |
El análisis del comportamiento de las variables climáticas durante el ciclo fenológico de los cultivos estudiados muestra un promedio de temperaturas máxima (31,2 0C) y mínima (20,2 0C) muy cercanos a los óptimos para el desarrollo de los mismos durante la campaña de frio, la velocidad del viento predominante que fue de 7,6 km h-1 y la radiación solar existente inferior en 3,5 horas, en el mes de febrero.
El promedio anual de precipitaciones fue de 1 654 mm, no bien distribuidos en el año, con períodos de sequía comprendidos en los meses de noviembre a abril (precipitaciones promedio mensuales que oscilan entre 21,8 mm a 100,3 mm); siendo necesario el riego para mantener las reservas de humedad en el suelo, y un período lluvioso que comprende los meses de mayo a octubre, con valores de 157 mm a 337,4 mm; con abundantes precipitaciones en los meses de mayo a septiembre.
De acuerdo con Ortigoza et al. (2019)Ortigoza.
J.; López, C. A. & González, J. D. (2019). Guía técnica cultivo de
maíz. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Asunción,
San Lorenzo, Paraguay. 48 p.
el maíz necesita de 500 a
700 mm de precipitación bien distribuida durante el ciclo del cultivo
para dar respuesta a su requerimiento hídrico, mientras que el frijol
requiere una precipitación de 300 a 700 mm durante todo su periodo
vegetativo (Peralta et al., 2014; citado por Vinces (2020)Vinces, R. A. (2020). Comportamiento
morfo-agropoductivo de diferentes cultivares de fréjol común (Phaseolus
vulgaris L.) en las condiciones edafoclimáticas de la Granja Santa Inés [Trabajo de Titulación.]. Universidad Técnica de Machala, Facultad de Ciencias Agropecuarias.
. Este cultivo necesita alrededor de diez riegos con una norma neta total promedio de 3 500 m3 ha-1) durante todo el ciclo del cultivo, dependiendo de la variedad y el tipo de suelo (Pérez et al., 2014Pérez,
P.; Rodríguez, E.; Grande, O.; Faure, B.; Benítez, R. & Torres, M.
(2014). Guía Técnica para la producción de frijol común y maíz,
Instituto de Investigaciones de Granos, La Habana, Cuba. 40 p.
).
Algunos elementos de la fitotecnia de los cultivos evaluados se presentan en la Tabla 2.
| Cultivos | Agua riego Aplicada (m3 ha-1) [I] | Area sembrada (ha) | Rendimiento agrícola (kg ha-1) [R] | Fecha de siembra | Fecha de cosecha |
|---|---|---|---|---|---|
| Maíz (Zea mays L.) | 3 300 | 5 | 3 500 | 15/11/22 | 5/02/23 |
| Frijol (P. vulgaris L.) | 3 750 | 5 | 1 800 | 5/10/22 | 12/01/23 |
| Total | 7 050 | 10 | 5 300 | ||
La relación entre el rendimiento agrícola y el agua aplicada por riego se muestra en la Figura 1, donde se aprecia una tendencia al incremento del rendimiento con respecto a la cantidad de agua aplicada en el cultivo del maíz y disminución en el cultivo del frijol.
El aumento de la eficiencia en el uso del agua de acuerdo con Colimba (2022)Colimba, J. E. (2020). Eficiencia en el uso del agua en el cultivo de tomate bajo invernadero en Natabuela, Ecuador [Tesis en opción al grado científico de Doctor en Agroingeniería]. Universidad Politécnica de Madrid, España.
conlleva asociado una reducción de la cantidad de agua aplicada al cultivo por lo que el rendimiento del cultivo disminuye.
Autores como (Abd-Elhakim et al., 2021Abd-Elhakim,
A., Elmeadawy, M., El-Sybaee, I., & Egela, M. (2021). Effect use of
pulsed deficit drip irrigation for tomato crop in greenhouse powered by
solar energy. Revista Misr Journal of Agricultural Engineering, 38(1), 1-14.
y Wu et al. 2021Wu,
Y., Yan, S., Fan, J., Zhang, F., Xiang, Y., Zheng, J., & Guo, J.
(2021). Responses of growth, fruit yield, quality and water productivity
of greenhouse tomato to deficit drip irrigation, Revista Scientia Horticulturae, 275, 1-10.
) observaron una mayor eficiencia en el uso del agua con láminas de riego más pequeñas, por el contrario, Liu et al. (2019)Liu,
H., Li, H., Ning, H., Zhang, X., Li, S., Pang, J., Wang, G., & Sun,
J. (2019). Optimizing irrigation frequency and amount to balance yield,
fruit quality and water use efficiency of greenhouse tomato. Revista Agricultural Water Management, 226, 1-11.
obtuvieron una mejor eficiencia en el uso del agua con 70% ETc en vez de 50% ETc.
Al estudiar el rendimiento de grano de maíz en déficit hídrico en el suelo en dos etapas de crecimiento Inzunza et al. (2018)Inzunza,
M. A.; Villa, M. M.; Catalán, E. A.; López, R. & Sifuentes, E.
(2018). Rendimiento de grano de maíz en déficit hídrico en el suelo en
dos etapas de crecimiento, Revista Fitotecnia Mexicana, 41(3), 283-290.
manifiestan que el maíz alcanza el mayor rendimiento de grano y eficiencia de uso del agua del orden de 10,3 kg m-3 y de 1,63 kg m-3,
al desarrollarse con aproximadamente el 59 y 60% de la humedad
aprovechable consumida del suelo en las etapas vegetativa y
reproductiva, respectivamente.
En la Tabla 3 se muestra el agua total aplicada a los cultivos estudiados, es decir el agua de riego aplicada más las precipitaciones efectivas en el período.
| Cultivo | I (m3 ha-1) | P (mm) | Pe (m3 ha-1) | T (m3 ha-1) | R (kg ha-1) |
|---|---|---|---|---|---|
| Maíz (Zea mays L.) | 3 300 | 145,9 | 136,9 | 3 436,9 | 3 500 |
| Frijol (Phaseolus vulgaris L.) | 3 750 | 256,2 | 211,1 | 3 961,1 | 1 800 |
La relación entre el rendimiento agrícola del cultivo y el agua total aplicada se muestra en la Figura 2.
El cultivo del maíz muestra un rendimiento agrícola de 3 500 kg ha-1 con una diferencia en el aumento de agua total de 136,9 m3 ha-1 por las precipitaciones efectivas en el período, valores que coinciden con los señalados por Pérez et al. (2014)Pérez,
P.; Rodríguez, E.; Grande, O.; Faure, B.; Benítez, R. & Torres, M.
(2014). Guía Técnica para la producción de frijol común y maíz,
Instituto de Investigaciones de Granos, La Habana, Cuba. 40 p.
citado por Pérez et al. (2020)Pérez, J.; Liriano, R. & Moinelo, S. (2020). El cultivo del maíz (Zea mays L.). Monografías, Universidad de Matanzas. ISBN: 978-959-16-4472-5.
,
al manifestar que en Cuba los rendimientos han fluctuado para las
variedades; Francisco, Gibara, VST-6, P-7928, FR-28, FR-BT1, Palenque y
Tusón, entre 3 000 y 4 500 kg ha-1.
Boudet et al. (2015)Boudet, A.; Boicet, T. & Oduardo, R. (2015). Rendimiento y sus componentes en variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) bajo condiciones de sequía en Rio Cauto, Granma. Revista Centro Agrícola, 42(3), 61-68.
al evaluar la respuesta del rendimiento y sus componentes en variedades
de frijol común bajo condiciones de sequía reportan un rendimiento
agrícola de 1 800 kg ha-1 con una diferencia en el aumento de agua total de 211,1 m3 ha-1 por las precipitaciones efectivas en el período, lo que demuestra que las precipitaciones acumuladas durante la etapa
reproductiva de este cultivo juegan un papel fundamental en el aumento
del rendimiento agrícola, en años con precipitaciones irregulares, por
debajo de las necesidades del cultivo, los rendimientos bajan
drásticamente, especialmente si coinciden con la floración y el llenado
de las vainas del cultivo.
En la tabla 4, se muestran los valores utilizados para el cálculo de la productividad del agua aplicada y total a cada cultivo.
| Cultivos | Pe (m3 ha-1) | R (kg ha-1) | Cant. de agua total ingresada (m3 ) | WPI (kg m-3) | WPT (kg m-3) |
|---|---|---|---|---|---|
| Maíz (Zea mays L.) | 136,9 | 3 500 | 3 436,9 | 1,06* | 1,01* |
| Frijol (Phaseolus vulgaris L.) | 211,1 | 1 800 | 3 961,1 | 0,48* | 0,45* |
Leyenda: Pe: precipitación efectiva (m3 ha-1), R: rendimiento (kg ha-1), WPI: productividad del agua de riego aplicada (kg m-3), WPT: productividad del agua total (norma total de riego más precipitaciones) (kg m-3)
Se observa un incremento del agua aplicada por riego y rendimientos de los cultivos con valores muy cercanos al valor mínimo obtenido por otros estudios realizados en iguales cultivos con normas de riego ajustadas.
Estudios sobre la productividad del agua de riego es abordado por diferentes autores: González et al. (2015)González,
F.; Herrera, J.; López, T.; Cid, G.; Dios, R.; Hernández, M.; Salazar,
W.; Romero, A. & Zúñiga, C. A. (2015). Uso de las funciones
agua-rendimiento y la productividad agronómica del agua en la
planificación del agua en cultivos de importancia agrícola en Cuba, Revista Iberoamericana de Bioeconomía y Cambio Climático, 1(1), 96-108.
informan valores de WPI y WPT en frijol común de 0,72 y 0,92 kg m-3 y en maíz de 2,12 y 2,68 kg m-3,
la productividad del agua aplicada por riego (WPI) y total ingresada al
suelo (WPT), fueron inferiores; por lo que se evidencia que en la finca
no se está haciendo un uso eficiente del agua en estos cultivos.
Rodríguez et al. (2022)Rodríguez,
D.; Bonet, C.; Guerrero, P. A.; Mola, B.; Avilés, G. & Martínez,
CH. (2022). Productividad del agua de riego en el cultivo del frijol en
condiciones de producción, Ingeniería Agrícola, 12(3), 62-67.
concluyeron que el valor medio de productividad del agua de riego
obtenido para el cultivo del frijol bajo riego con máquinas de pivot
central sobre suelo Fersialítico pardo rojizo es de 4,30 kg m-3 resultando inadecuado y mostrando mucha variabilidad entre los sistemas de riego.
Villa et al. (2021)Villa,
A. O.; Ontiveros, R. E.; González, A. & Ordoñez, L. M. (2021).
Análisis de la productividad del agua de riego en el Estado de
Chihuahua, Sexto Congreso Nacional de Riego, Drenaje y Biosistemas,
Hermosillo, Sonora. 9 al 11 de junio.
, reportan valores de la productividad del agua de riego de 0,334 a 0,466 kg m-3.
Los resultados obtenidos en el presente estudio permiten afirmar que,
para obtener un mayor rendimiento en maíz y frijol, se debe incrementar
el uso eficiente del agua aplicada. Sin embargo, teniendo en cuenta el
déficit de agua, más los proyectos de incrementos en las áreas bajo
riego en la finca, se necesita hacer un uso racional del agua para
lograr altos rendimientos con un menor consumo de agua.
Conclusiones
⌅En la finca Finca "Cinco Palmas" se realiza un uso ineficiente del agua aplicada y total en el cultivo del frijol.
El maíz manifiesta una respuesta positiva del rendimiento agrícola al agua total ingresada al suelo, con una productividad de 1,01 kg m-3, no siendo así en frijol donde se obtuvo un valor de 0,45 kg m-3 de productividad.