Introducción

El agua es un recurso renovable que no tiene sustitutos, es escaso y vulnerable, cumple funciones ecológicas, económicas, sociales y culturales. Dada su escasez relativa o absoluta, que se manifiesta en el tiempo y en el espacio, origina que la asignación del agua disponible en una región debe atender no sólo los requerimientos ambientales y las necesidades básicas del ser humano, sino también mejorar su calidad de vida, poniendo el recurso hídrico al servicio del desarrollo y bienestar de la sociedad Guerrero (2012), citado por Rodríguez-Correa & Bonet-Pérez (2018)Rodríguez-Correa, D., & Bonet-Pérez, C. (2018). Propuesta de estrategia de extensión de buenas prácticas de riego en una unidad productiva agrícola. Ingeniería Agrícola, 8(2), 35-40.
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El agua es un recurso natural vital para la supervivencia de las poblaciones, su creciente escasez y progresiva degradación exigen cambios que mejoren la eficiencia con que la que se utiliza este recurso. Uno de los retos urgentes del siglo XXI es la racionalización económica de la gestión de las aguas para garantizar la sostenibilidad de los diferentes usos compatibles con los objetivos básicos de igualdad social García (2009), citado por Rodríguez-Correa et al. (2023)Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Determinación de coeficientes del cultivo del frijol para las condiciones de las provincias centrales, Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2).
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La demanda creciente por el recurso hídrico en el sector de la agricultura acentúa la necesidad de su manejo cada vez más racional, de modo que permita asegurar el equilibrio del medio ambiente, por lo que, la operación adecuada de los sistemas de riego consiste en suministrar agua de forma óptima al cultivo, en el momento apropiado y la cantidad suficiente para satisfacer sus necesidades hídricas, con el objetivo de maximizar la productividad del cultivo y minimizar el uso del agua Mantovani et al. (2012), citado por López et al. (2017)López, M., Carmenate, D. s, Cervantes, A. M., & Paneque, P. (2017). Evaluación de la dinámica de humedad en suelo con sondas TDR para la operación del sistema de riego de pivote central. Revista Ingeniería Agrícola, 7(3).
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Estudios de Conde (2011), citado por Duarte et al. (2021)Duarte, C. E., Zamora, E., Herrera, J., González, F., & Chaterlán, Y. (2021). Manejo de las normas netas totales de riego en el frijol ante el cambio climático. Revista Ingeniería Agrícola, 11(4), 3-9.
reflejan para América Latina y el Caribe la probabilidad de que los recursos hídricos se vean disminuidos (entre el 10 y 30 %) y la necesidad de hacer un ajuste de los mismos para la producción agrícola. Situación similar se presenta en Cuba, lo que justifica la necesidad de aplicar estrategias que garanticen un uso eficiente del agua de riego.

Los recursos hídricos disponibles en Cuba son limitados y están heterogéneamente distribuidos. Son diversos los problemas relacionados con la gestión sostenible del agua debido al bajo volumen disponible, el bajo índice de reposición anual, la baja eficiencia en el uso del agua y las pérdidas en las redes de distribución. Ha expresado Díaz (2018), citado por Rodríguez-Correa et al. (2023)Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Determinación de coeficientes del cultivo del frijol para las condiciones de las provincias centrales, Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2).
que el agua constituye para Cuba el principal desafío ambiental para garantizar su sostenibilidad en el desarrollo, así como su seguridad ambiental y alimentaria, teniendo en cuenta que el cambio climático agudiza este reto.

Plantean Servín et al. (2012), citado por Bonet (2019)Bonet, C. (2019). Operación de sistemas de riego y drenaje. Elementos básicos. Editorial Académica Española. Académica Española.
, que la programación de riego es un proceso orientado a determinar la cantidad de agua a aplicar y en el momento de cada riego para minimizar deficiencias o excesos de humedad en el suelo que pudieran causar efectos adversos sobre el crecimiento, rendimiento y calidad de los cultivos. Con la programación adecuada del riego se pueden lograr objetivos múltiples como ahorrar agua, disminuir costos por ahorro de energía, mano de obra, minimizar el estrés hídrico y maximizar el rendimiento en los cultivos, así como maximizar la calidad y la rentabilidad.

La baja eficiencia en la operación de los sistemas de riego constituye uno de los problemas más agudos que afectan a las áreas bajo riego en Cuba y en muchos otros países que desarrollan una agricultura de regadío López et al. (2011), citado por Rodríguez-Correa et al. (2023)Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Determinación de coeficientes del cultivo del frijol para las condiciones de las provincias centrales, Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2).
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Para el manejo apropiado del riego se requiere de la evaluación por parte del agricultor de las necesidades de riego de cada cultivo en base a varios parámetros físicos del suelo. Algunos productores utilizan equipos sofisticados mientras que otros se basan en métodos empíricos, cualquiera que sea el método usado cada uno tiene sus propios méritos (Martín, 2019Martín, M. (2019). Revertir crisis en oportunidad. Ministerio de la Agricultura. Diario Juventud Rebelde.
).

La programación de riego es proceso de determinar cuánta agua aplicar y cuando aplicarla para satisfacer las necesidades del cultivo, maximizando la eficiencia en el uso del agua, no es solo regar mejor, es una herramienta de gestión precisa que transforma el agua de un recurso que no se utiliza eficientemente, en un insumo estratégico y eficientemente utilizado. En el contexto de la escasez hídrica para el cultivo del frijol, su implementación es una de las soluciones más directas, efectivas para garantizar la producción de alimentos y hacer que la agricultura sea más resiliente y sostenible. La programación del riego en los cultivos normalmente se ejecuta sin soporte técnico y se requiere una mayor sistematización y difusión de las técnicas disponibles para realizarla de una manera adecuada Catalán et al. (2007), citado por Martín (2019)Martín, M. (2019). Revertir crisis en oportunidad. Ministerio de la Agricultura. Diario Juventud Rebelde.
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Objetivo de la investigación fue: determinar los parámetros de programación de riego en el cultivo del frijol con el uso del TDR-300 sobre suelo Fersialítico pardo rojizo.

Materiales y Métodos

La investigación se desarrolló durante la campaña 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 II (Figura 1).

Mediante la actualización del estudio realizado por el Instituto de Suelos (2010)Instituto de Suelos. (2010). Informe sobre la actualización de los suelos en la UBPC Victoria II para el Programa de Polígonos de Conservación de Suelos.
, se precisó la existencia de seis tipos de suelos en la UBPC “Victoria II”. El suelo predominante en el área de investigación es el Fersialítico pardo rojizo cuyas principales características se muestran en la Tabla 1.

La tecnología de riego utilizada para el estudio fue la de máquinas de pivot central, las mismas son del modelo BAYATUSA y poseen las siguientes características: 4 torres, 202 m de longitud, 2,90 m de altura del pívot y 102 boquillas difusoras; previamente al estudio fueron revisadas las condiciones de riego, incluyendo distribución de boquillas según modelo de la máquina, presión de trabajo y altura de boquillas Rodríguez et al. (2022)Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., & Mola-Fines, B. (2022). Productividad del agua de riego en el cultivo del frijol en condiciones de producción. Revista Ingeniería Agrícola, 12(3).
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Se realizó el diseño de la investigación a partir del área total que ocupa la máquina de pivote central eléctrica la cual se dividió en cuatro tratamientos, con una dimensión por tratamiento de 3,1 ha para un área total de 12,4 ha (figura 2).

La variedad de frijol utilizada en la investigación fue La Cuba-154, adaptada a condiciones de sequía y baja fertilidad, con un marco de plantación de 0,70 x 0,15 m. La siembra se realizó en el mes de diciembre y las labores agrotécnicas se realizaron de acuerdo con lo establecido por el Instructivo Técnico del Frijol (MINAG, 2019), citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
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En el área de investigación se aplicaron estrategias de riego deficitario controlado (RDC) las cuales se muestran a continuación:

Se determinó la norma de riego a partir de la información de las propiedades hidrofísicas del suelo predominante y la profundidad a humedecer según la ecuación:

donde: Nnp. Norma parcial neta de riego (m³/ha) H. Capa activa de suelo a humedecer (m) DA. Densidad aparente (g/cm³) CC. Capacidad de campo (% b.s.s.). LP. Límite Productivo (% b.s.s.)

La frecuencia de riego se determinó en función de la evapotranspiración del cultivo (ETc) calculada a partir de los datos climáticos utilizando la siguiente ecuación:

donde: Fr- Frecuencia de riego (días) Nnp - Norma neta parcial (mm) ETc - Evapotranspiración del cultivo (mm/día).

Se obtuvo con frecuencia semanal desde el Centro Meteorológico Provincial (CMP) en la provincia de Camagüey el pronóstico del comportamiento de la evapotranspiración de referencia (ETo) diaria para el área de estudio. Con los datos de ETo obtenidos en la investigación para el mismo período y lugar se realizó el cálculo de la ETc por períodos de diez días, siendo agrupados en correspondencia con las etapas de desarrollo fisiológico (Allen et al., 2006Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Roma: FAO, 298(0).
). Los datos de Kc utilizados fueron los obtenidos para la región central del país

Previamente al inicio del estudio se procedió a realizar la calibración del equipo TDR-300 con empleo de varillas de 12 cm, utilizando el método gravimétrico para la determinación de la humedad presente. Se empleó una balanza digital Sartorius Signum 1 con rango de pesada hasta 35 g y precisión de 0,1 g. Con la calibración del TDR- 300 se obtuvieron valores que reflejan la relación entre la lectura del equipo y la humedad del suelo en el área de investigación, esta calibración es un proceso crucial para garantizar la precisión de sus mediciones de humedad del suelo. Para la determinación de la humedad del suelo a emplear en el balance de humedad se definió una posición control que ocupó un área de 4 m² (Figura 3). En la misma se efectuaron los muestreos de humedad del suelo presente con el equipo TDR-300, cada cinco días, a una profundidad de 10 y 20 cm según las etapas de desarrollo.

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. El cálculo de la lluvia aprovechable se realizó a partir del balance de humedad.

Resultados y Discusión

Las necesidades hídricas del cultivo se obtuvieron teniendo en cuenta las distintas fases fenológicas del frijol, para lo cual se realiza la planificación del riego que sea capaz de satisfacer la demanda durante todo el desarrollo del cultivo.

Como resultado de la programación del riego aplicada, en la posición control se logró mantener durante todo el ciclo un nivel de humedad satisfactorio con el objetivo de conseguir la máxima producción y mejorar la calidad del grano en el cultivo del frijol como se muestra en la Figura 4 la cual permitió realizar el riego en la investigación según el balance de humedad en todo el ciclo del cultivo.

La Figura 5 muestra los resultados de la evapotranspiración del cultivo (ETc) del frijol por etapas de desarrollo fisiológico calculada a partir del balance de humedad, para lo cual se contó con la información diaria de la Evapotranspiración potencial (ETo).

Los valores de la ETc variaron en todas las etapas de desarrollo del cultivo aumentando a medida que el cultivo fue creciendo y desarrollándose alcanzando su valor máximo en el momento la floración y formación de las vainas. Estos resultados de la investigación están en correspondencia con reportes de González et al. (2016)González, F., Herrera, J., López, T., & Cid, G. (2016). Factores que afectan la respuesta de los cultivos al agua. Revista Ingeniería Agrícola. Vol. 6, № 3. ISSN-2306-1545, E-ISSN-2227-8761. pp. 11-17.
respecto a que, independientemente de la época de siembra, la mayor tasa de evapotranspiración de los cultivos de ciclo corto se produce en las fases de floración y maduración, que son las etapas de desarrollo de mayor actividad fisiológica.

Los resultados de humedad del suelo obtenidos con la lectura del TDR- 300 a las profundidades correspondientes al desarrollo del sistema radical del cultivo del frijol en sus diferentes etapas de desarrollo fisiológico, unido al control de los riegos efectuados según la programación prevista y el control de las precipitaciones ocurridas, permitieron calcular la lluvia aprovechable.

Se muestran los resultados obtenidos de la lluvia total y aprovechable durante la campaña 2019 - 2020. Durante el ciclo del cultivo se produjeron seis eventos de lluvias con una magnitud total de 62,5 mm y 51,0 % de aprovechamiento, resultando favorable para las plantas debido a la humedad que aporta al suelo. En la Figura 6 se muestran su distribución.

En informe emitido por el Ministerio de la Agricultura (MINAG, 2016), citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
, se refiere a que la lluvia trae ventajas para los productores y productoras, ya que reduce la necesidad de riego y con ello los costos asociados a la actividad. Además, favorece la recuperación del agua que suelen perder los embalses durante la temporada de sequía. Aspecto de importancia teniendo en cuenta que la presión sobre los recursos hídricos ha aumentado debido a los efectos del cambio climático y al uso intensivo en el sector agrícola (FAO, 2021FAO. (2021). Climate-smart irrigation for resilient agriculture. FAO Water Reports 44. https://www.fao.org/publications.
). Por lo que la programación de riego con el uso del TDR-300 diseñada en el estudio contribuye a utilizar con más eficiencia el agua disponible. Teniendo en cuenta que el cambio climático es uno de los fenómenos más importantes y estudiados de nuestra era y puede tener un profundo impacto en la agricultura, debido fundamentalmente a la ocurrencia de escasas precipitaciones (Morales et al., 2024Morales, D., Dell’Amico J., Guerrero, L., & Santa Cruz, S. (2024). Respuesta del cultivo del frijol al riego deficitario controlado en diferentes momentos de su ciclo biológico. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias.vol.33 no.2.
).

Con la calibración del TDR- 300 se obtuvieron valores que reflejan la relación entre la lectura del equipo y la humedad del suelo en el área de investigación como se muestra en la Tabla 2 que sirvió de guía para la determinación de la humedad presente en cada muestreo.

En el periodo transcurrido durante la investigación se pudo determinar la humedad presente en el suelo mediante el muestreo con el empleo del equipo TDR-300, lo cual posibilitó garantizar la aplicación del agua al cultivo en el momento oportuno y en la cantidad necesaria, como resultado de lo cual se logró una mayor eficiencia en el uso del agua.

La frecuencia de riego se comportó en un rango entre 4 y 7 días, con una media de cinco días, a partir de un manejo del riego basado en un límite inferior de humedad del suelo del 80 % CC, las condiciones climáticas y la norma de riego aplicada en las distintas etapas de desarrollo fisiológico. Los resultados mencionados anteriormente coinciden con los obtenidos por López et al. (2011), citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
quienes realizaron un ajuste del intervalo de riego cada cuatro o cinco días, evidentemente, estos resultados están en dependencia del tipo de suelo y las condiciones climáticas de cada lugar estudiado.

En resultados obtenidos por estos autores en función de la humedad en el suelo tomada con la sonda TDR-300, se logró disminuir el consumo de agua y energía eléctrica y aumentar el rendimiento de los cultivos, manteniendo una lámina de agua entre los límites superior e inferior de la reserva fácilmente utilizable. El mismo autor hace referencia a que son diversos los estudios realizados que analizan la humedad del suelo empleando sondas TDR-300 para el manejo del agua en el riego lo que ha permitido ajustar las frecuencias de riego para las condiciones edafoclimáticas, lo que repercute en un uso racional de los recursos hídricos y energéticos.

Servín et al. (2012), citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
plantea 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 del contenido de humedad del suelo en el área de investigación permitieron cumplir los objetivos antes planteados, lo que es de vital importancia aplicar técnicas y métodos para mejorar la programación de riego.

Han expresado Bonet-Pérez et al. (2023)Bonet-Pérez, C., Agramonte-Almanza, A. M., Mola-Fines, B., Rodríguez-Correa, D., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Adaptación de la producción agrícola al Cambio Climático. Estudio de caso. Ingeniería Agrícola, 13(4), cu-id.
que, dado que el agua es un recurso natural cada vez más escaso, se hace imprescindible que la aplicación del agua de riego se realice de una manera eficiente para poder incrementar la producción agrícola con una menor disponibilidad de agua.

En la investigación se aplicaron 16 riegos con una norma total neta de 2 760 m³/ha, la cual es superior a lo mostrado en estudios realizados por Herrera et al. (2013)Herrera, J., Gacía, L., Cun, R., Rodríguez, M., Pujol, R., Cid, G., Cisneros, E., Alemán, C., & Roque, R. (2013). Uso eficiente de sistemas de riego. Manual práctico sobre el riego de los cultivos.
donde aplicaron 14 riegos con una norma de 2 560 m³/ha.

Diversos estudios se han realizado encaminados a la precisión de la demanda de agua de este cultivo; durante una investigación realizada por González-Cueto et al. (2017) citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
, referida a la programación del riego durante todo el desarrollo fisiológico del cultivo del frijol, se concluye que los requerimientos hídricos se satisfacen aplicando 14 riegos con una norma total neta a aplicar de 2 517 m³/ha inferior a la obtenida en esta investigación. Hay que tener en cuenta que el cultivo del frijol es sensible al exceso y déficit de agua. Una mala programación de riego no solo se desperdicia agua, sino que afecta el rendimiento.

En estudios realizados por Abreu (2015), citado por Rodríguez (2023)Rodríguez, C. (2023). Modelo de gestión integral del riego en sistemas con máquinas de pivote central eléctrico en el cultivo del frijol en suelos fersialítico pardo rojizo. Universidad de Ciego de Ávila.
plantea que se determinó que los requerimientos hídricos del cultivo del frijol se satisfacen aplicando 14 riegos, con una norma total neta a aplicar de 2 342 m³/ha, mientras que Martínez-López et al. (2023) Martínez‐López J., Montoya, F., Martínez‐López H., Martínez‐Romero, A., J, Pardo., & López- Urrea, A. (2023). Herramienta de programación de riego deficitario controlado para la sostenibilidad de cultivos leñosos en regiones semiáridas. XXXIX Congreso Nacional de Riegos ÚBEDA (JAÉN). B‐03‐2023 Comunicación científico‐técnica. https://doi.org/10.17561/XXXIX_CNR.B‐03.
exponen que, de acuerdo con las investigaciones realizadas incluyendo esta, los mejores resultados económicos y agrícolas se lograron cuando se suministró agua al cultivo en el momento de la floración y de formación de las vainas.

Conclusiones

Referencias Bibliográficas