Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 32, No. 4, October-December, 2023, ISSN: 2071-0054
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ORIGINAL ARTICLE

Variability of Agroclimatic Factors and Irrigation Rate in Protected Cultivation of Pepper (Capsicum annuum)

 

iDElvis López-BravoIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba. *✉:elvislb@uclv.edu.cu

iDArley Placeres-RemiorIIUniversidad Católica de Temuco, Facultad Técnica, Chile.

iDEmily Carbonell-SaavedraIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.

iDArturo Martínez-RodríguezIIIUniversidad Agraria de La Habana, UNAH. Facultad de Ciencias Técnicas, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDOmar González CuetoIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.


IUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.

IIUniversidad Católica de Temuco, Facultad Técnica, Chile.

IIIUniversidad Agraria de La Habana, UNAH. Facultad de Ciencias Técnicas, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

 

*Author for correspondence: Elvis López-Bravo, e-mail: elvislb@uclv.edu.cu

ABSTRACT

The objective of the present work was to find the relationship between uniformity of irrigation flow and agro-climatic factors with the yield, during pepper growing in greenhouse. The study was carried out in brown soil with carbonates, in a module of three greenhouses, Granma-1 Model, placed at “Valle del Yabú" Agricultural Company, in Villa Clara Province. In each greenhouse, six soil beds were formed with three irrigation branches with non-compensating Twin Drip drippers. For the study, 27 sampling points were taken, evenly distributed in the three greenhouses. The wind speed, temperature and relative humidity were measured with the Kestrel 5000 micro weather station. For the sampling of dripper flow, rain gauges were located at each experimental point and the irrigation coefficient of uniformity was determined. As a result, wind speed, relative humidity and temperature, inside the greenhouse, showed spatial variability values that satisfy the crop requirements. The coefficient of uniformity of irrigation rate was considered as acceptable with value of 71.2%, as a consequence of the obstruction of drippers, denoting a wide variability of irrigation rate without the presence of water flood or dry soil.

Keywords: 
Soil, Drip, Wind, Temperature, Moisture

Received: 21/5/2023; Accepted: 01/9/2023

Elvis López-Bravo, Dr.C., Profesor Titular, Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Santa Clara, Villa Clara, Cuba e-mail: elvislb@uclv.edu.cu.

Arley Placeres-Remior, Dr.C., Profesor, Universidad Católica de Temuco, Facultad Técnica, Chile. e-mail: aplaceres@uct.cl.

Emily Carbonell-Saavedra: Dr.C., Profesor, Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Santa Clara, Villa Clara, Cuba e-mail: emily@uclv.edu.cu.

Arturo Martínez-Rodríguez, Dr.Cs. Prof. Titular e Inv. Titular, Prof. de Mérito. Universidad Agraria de La Habana (UNAH). Facultad de Ciencias Técnicas, Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, e-mail: armaro646@gmail.com.

Omar González-Cueto, Dr.C., Profesor Titular, Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Santa Clara, Villa Clara, Cuba e-mail: omar@uclv.edu.cu.

The authors of this work declare no conflict of interests.

AUTHOR CONTRIBUTIONS: Conceptualization: Elvis López Bravo. Data curation: Elvis López Bravo, Arley Placeres Remior. Arturo Martínez Rodríguez. Formal analysis: Elvis López Bravo, Arley Placeres Remior, Omar González Cueto. Investigation: Elvis López Bravo, Emily Carbonell Saavedra, Omar González Cueto. Methodology: Elvis López Bravo, Emily Carbonell Saavedra. Supervision: Elvis López Bravo, Omar González Cueto. Validation: Arturo Martínez Rodríguez, Arley Placeres Remior. Writing, original draft: Elvis López Bravo. Writing, review & editing: Arley Placeres Remior, Arturo Martínez Rodríguez

CONTENT

INTRODUCTION

 

The efficient application of water is based on achieving the minimum possible losses by percolation and surface runoff. The amount of water applied in each irrigation, must be sufficient to cover the water consumed by plant in the period between irrigations, covering the inevitable losses. The uniformity of irrigation depends on the uniform distribution of water and nutrients provided by fertigation. A non-uniform application of water adversely influences the crop, because it does not receive the adequate proportion of nutrients with the corresponding effects on yield. (Ajete Gil et al., 2011AJETE-GIL, M.; BONET-PÉREZ, C.; DUARTE-DÍAZ, C.; VARGAS-CRUZ, M.C.; PÉREZ-GARCÍA, V.: "Criterios sobre la uniformidad de riego en cultivos protegidos de las provincias centrales", Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 20 (2): 47-50, 2011. ISSN:1010-2760.; Caro et al., 2015CARO, J.M.B.; PARÍS, J.C.; ZAFRA, P.G.: "Análisis de la uniformidad del riego en cultivos de fresa", Agricultura: Revista agropecuaria y ganadera, vol. (988): 710-718, 2015. ISSN:0002-1334.; Reyes-Requena et al., 2023REYES-REQUENA, R.; BAEZA-CANO, R.J.; ROLDÁN-CAÑAS, J.; CÁNOVAS-FERNÁNDEZ, G.; MORENO-PÉREZ, M.F.: "Evaluación hidráulica en laboratorio de goteros de bajo caudal usados en cultivos intensivos bajo plástico", Ingeniería del agua, vol. 27 (1): 1-12, 2023. ISSN:1134-2196.).

The consumption of water by plants is conditioned by the effect of climatic conditions such as: temperature, solar radiation, wind speed, among other factors, which cause the release of water vapor from the soil to the atmosphere, from the plant by excess transpiration and from the soil by the evaporation process. These losses of water together, from the plant and the soil, are called evapotranspiration. (Cun et al., 2012CUN, R.; PUIG, O.; DUARTE, C.; MONTERO, L.; C. MORALES: "Evaluación de la uniformidad del riego en miniaspersores y difusores en casa de producción de plántulas", Revista Ingeniería Agrícola, vol. 2 (1): 12-16, 2012. ISSN:2306-1545.).

The cultivation of vegetables in greenhouse makes it possible to control the temperature, the amount of light and the rational application of irrigation; it is also possible to incorporate an optimal chemical and biological control to protect the crop. With protected grow, it has been possible to increase production per unit of area, reaching higher yields and better quality of the products that are grown in open field. (Mesa Bocourt et al., 2013MESA-BOCOURT, Y.; DUARTE-DÍAZ, C.; GARCÍA-LÓPEZ, A.: "Efectividad de aplicación de bioplaguicida a través del sistema de riego localizado por micoaspersión en el cultivo del tomate", Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 22 (2): 41-46, 2013. ISSN:2071-0054.; Ramos-Tamayo et al., 2023RAMOS-TAMAYO, Á.L.; CUN-GONZÁLEZ, R.; DUARTE-DÍAZ, C.: "Evaluación técnica del riego localizado en una casa de cultivo de Santiago de Cuba", Ingeniería Agrícola, vol. 13 (1): 2023. ISSN: ISSN-2306-1545.).

In the protected production of pepper (Capsicum annuum), the contribution of water and a large part of the nutrients is carried out using the drip irrigation technique, adjusting the fertigation parameters to the phenological state of the plants, as well as the environment (Rodríguez et al., 2008RODRÍGUEZ, Y.; DEPESTRE, T.; GÓMEZ, O.: "Eficiencia de la selección en líneas de pimiento (Capsicum annuum), provenientes de cuatro sub-poblaciones, en caracteres de interés productivo", Ciencia e investigación agraria, vol. 35 (1): 37-49, 2008. ISSN:0718-1620.; Liang et al., 2011LIANG, Y.-L.; WU, X.; ZHU, J.-J.; ZHOU, M.-J.; PENG, V: "Response of hot pepper (Capsicum annuum L.) to mulching practices under planted greenhouse condition", Agricultural Water Management, vol. 99 (1): 111-120, 2011. ISSN:0378-3774.). Considering the advantages of drip irrigation in protected cultivation conditions and the agrotechnical requirements of pepper, the objective of this work was to determine the relationship between the uniformity of the irrigation rate and agro-climatic factors with the yield during the growing of pepper in greenhouses.

MATERIALS AND METHODS

 

The study was carried out in a module of three greenhouses, belonging to "Valle del Yabú" Agricultural Company, in Villa Clara Province, located at 22° 27' 02.4'' N latitude, 80° 00' 44.7'' W longitude and 22 meters above sea level of altitude. The greenhouses were Granma-1 model of 12 m wide and 46 m long for an area of 540 m², a height of 4.4 m at the top and 35% shading mesh on the sides and front (Figure 1a). They are located on a brown soil with carbonates or Cambisol (FAO, 2012FAO: “Soil Clasification”, Forest Harvesting Bulleting, Promoting Environmentally Sound, 2012.).

FIGURE 1.  Greenhouse (a); flow rate measurement (b) and relative humidity, temperature and wind speed measurement (c).

In each greenhouse, six beds were set up for the cultivation of pepper (Capsicum annuum) with dimensions of 1.20 m wide and 45 m long. The planting frame of 1.20 m x 0.20 m was used, for a living area of 0.24 m² per plant. Three branches of 16 mm in diameter and 43 m long were used for each soil bed, with non-self-compensating drippers Twin Drip model with a flow rate of 2 L/h at a pressure of 10.0 mca.

For the study, 27 sampling points were taken, uniformly distributed in the houses of the module. For this, three points were established for each selected soil bed, located in the center and 5 m from the ends, four replicas were made per each measurement. The wind speed, temperature and relative humidity were measured with the Kestrel 5000 micro weather station (Figure 1c). For the analysis of the temporal behavior of the variables, three measurements were made with an interval of 15 days between them, during the fruiting stage of the crop. To determine the variability of crop yield, the average number of fruits per plant was used in five of the neighboring plants at each previously defined measurement point.

The dripper flow rate was sampled according to the procedure described by Merrian & Keller (1978)MERRIAN, J.L.; KELLER, J.: Farm irrigation system evaluation: a guide for management, Inst. Department of Agricultural Engineerin University at Logan, Utah, USA, 1978., for which rain gauges were installed at each experimental point, and the uniformity coefficient was also determined according to the following equation:

C U = Q 25 Q n * 100  (1)

where:

CU: System Uniformity Coefficient (%),

Q25: Average value of the 25% of the dripper with the lowest flow rate (ml),

Qn: Average value of the total number of drippers (ml).

RESULTS AND Y DISCUSSION

 

The measurements obtained for the agro-climatic variables inside the greenhouses, the rate of the emitters, as well as the yield per pepper plant are shown in Table 1. The average values reached are in the adequate range for the requirements of this crop in greenhouses as reported in several studies (Pérez et al., 2018PÉREZ, R.A.; BRITO, J.D.; GUERRA, Y.R.; RE, S.S.; GUTIÉRREZ, R.T.; BURGOS, J.C.V.: "Indicadores morfofisiológicos y productivos del pimiento sembrado en invernadero ya campo abierto en las condiciones de la Amazonía ecuatoriana", Centro Agrícola, vol. 45 (1): 14-23, 2018. ISSN:0253-5785.; Rodríguez & Hernández, 2021RODRÍGUEZ, Y.E.O.; HERNÁNDEZ, D.C.: "Influencia de diferentes marcos de siembra en el desarrollo del pimiento (Capsicum annuum L.) híbrido ‘Carleza’ bajo cultivo protegido", Cultivos Tropicales, vol. 42 (3): 15, 2021. ISSN:0258-5936.). The wind speed reached an average value of 1.42 km/h. However, the spatial distribution (Figure 2a) shows that more than 70% of the area had wind velocity below 1km/h, being zero in many places. In this range, the wind speed is considered as low, having beneficial behavior for the crop because it does not favor the movement of the plants in production and avoids the physical damage of leaves and fruits, as well as the abortion of flowers and breaking of branches (Michels-Mighty et al., 2020MICHELS-MIGHTY, J.; RODRÍGUEZ-FERNÁNDEZ, P.; MONTERO-LIMONTA, G.: "Producción de pimiento (Capsicum annum L.) en casa de cultivo protegido con fertirriego e inoculación con Glomus cubense", Ciencia en su PC, vol. 1 18-30, 2020. ISSN:1027-2887.).

TABLE 1.  Results of the measurements inside the greenhouses
W.Speed km/h Temp. ºC Relat.H. % F.Rate L/h Yield Fruits per Plant
Average 1.42 33.02 77.56 1.945 11.86
Standard deviation 0.58 1.309 8.84 0.32 1.99
Coeff. of variation 40.6 % 3.9% 11.4% 16.9% 16,7%
Minimum 0.0 30.7 63.6 1.2 7.1
Maximum 2.7 35.4 90.0 2.55 13.9
FIGURE 2.  Wind speed (a) and temperature inside the greenhouse (b).

Spatial Variability of Wind Speed and Temperature

 

Figure 2a shows the spatial variability of the wind speed inside the greenhouses. The maximum values were found distributed in three fundamental points located in the first and the third section of the installation in the range of 2 to 2.5 km/h. However, it was in the first section, where the highest speed in wind circulation were reached, with a tendency of decreasing in the corners. This behavior responds mainly, to the effect of the position of zenithal windows, by means of which, air circulation and relative humidity control are guaranteed. Also, the geographical position of the greenhouses have relation with the wind direction inside of them.

The temperature inside the greenhouses reached an average of 33.02°C, which is defined as optimal temperature for the development of this type of crop (Díaz et al., 2010DÍAZ, A.; QUIÑONES, M.; ARANA, F.; SOTO, M; HERNÁNDEZ, A.: "Potyvirus: Características generales, situación de su diagnóstico y determinación de su presencia en el cultivo del pimiento en Cuba", Revista de Protección Vegetal, vol. 25 (2): 69-79, 2010. ISSN:1010-2752.). In this sense, the authors highlight that plants can dry out quickly if the temperature is higher than 40°C and combination of solar radiation and temperature could raise the soil temperature up to 50°C. As shown in Figure 1b, the highest values were found in a small area at the center and at side of the greenhouses, reaching values in the range between 30 to 35.4ºC.

Spatial Variability of Relative Humidity and Crop Yield

 

The relative humidity reached an average of 77.56%. Figure 3 (a) show that values in the range of 60 to 65% are found in the center of the greenhouses, agreeing with the values obtained in temperature as expected. The optimal relative humidity set point for pepper grow is in between 65 to 85%, at this level the highest growth rates are achieved. Humidity values below or above this range affect physiological processes, including plant pollination, slower growth and lower quality of production.

FIGURE 3.  Relative humidity (a) and crop yield (b).

The yield, shows values between 6.7 and 14.7 fruits per plant, having a relatively high coefficient of variation (16.7%), being in correspondence with the results of several studies (Zamljen et al., 2020ZAMLJEN, T.; ZUPANC, V.; SLATNAR, A.: "Influence of irrigation on yield and primary and secondary metabolites in two chilies species, Capsicum annuum L. and Capsicum chinense Jacq", Agricultural Water Management, vol. 234 106104, 2020. ISSN:0378-3774.; Kabir et al., 2021KABIR, M.Y.; NAMBEESAN, S.U.; BAUTISTA, J.; DÍAZ-PÉREZ, J.C.: "Effect of irrigation level on plant growth, physiology and fruit yield and quality in bell pepper (Capsicum annuum L.)", Scientia Horticulturae, vol. 281 109902, 2021. ISSN:0304-4238.). However, in more than 80% of the area, averages between 11 and 14.7 fruits were obtained.

Uniformity of Irrigation Flow Rate

 

The uniformity coefficient of the irrigation system was 71.2%, value considered acceptable, despite to be at limit of the denomination according Merrian & Keller (1978)MERRIAN, J.L.; KELLER, J.: Farm irrigation system evaluation: a guide for management, Inst. Department of Agricultural Engineerin University at Logan, Utah, USA, 1978.. The distribution of the flow rate in the surface of the greenhouses is shown in Figure 4. The values below the nominal rate are dispersed in the area. In all the cases, the emitters provide an amount of moisture over the ground that contribute to maintaining soil moisture, without presence of dry areas which favors the processes of water absorption and redistribution (Ricardez-Miranda et al., 2021RICARDEZ-MIRANDA, L.E.; LAGUNES-ESPINOZA, L.C.; HERNÁNDEZ-NATAREN, E.; PALMA-LÓPEZ, D. J.; CONDE-MARTÍNEZ, F.V.: "Water restriction during the vegetative and reproductive stages of Capsicum annuum var. glabriusculum, and its effect on growth, secondary metabolites and fruit yield", Scientia Horticulturae, vol. 285 110129, 2021. ISSN:0304-4238.). In the same way, in the areas where the spray nozzles delivered values higher than 2 L/h, there was no evidence of waterlogging, proliferation of fungi or other visible affectations in plants or soil. In the inspection of the nozzles, it was observed that the main cause of the irregular distribution was their obstruction by particles and calcium salts.

FIGURE 4.  Distribution of flow rate in the greenhouse.

The correlation between the agroclimatic factors and crop yield is shown in Table 2. The Pearson coefficient shows a strong correlation of 0.85 between flow rate and yield, with a significant linear relationship from the zero trend of p-value.

TABLE 2.  Correlation between agroclimatic factors and crop yield
Yield Temp W. Speed Relat. H.
F. Ratio 0.8526 0.0473 0.1152 0.0083
0.0000 0.8146 0.5671 0.9671
Yield 0.0979 0.2070 0.0366
0.6271 0.3001 0.8564
Temp 0.1518 -0.2046
0.4498 0.3059
W. Speed -0.3065
0.1199

First value: Pearson Coefficient

Second value: P-valor

CONCLUSION

 

The agro-climatic factors: wind speed, relative humidity and temperature inside greenhouse showed values of spatial variability that satisfy the requirements of pepper crop (Capsicum annuum). The air circulation inside greenhouse made possible the redistribution of the temperatures, finding areas of zero wind speed to favors the growing process. The uniformity coefficient of irrigation is considered as acceptable (71.2%), showing a wide variability, affected mainly by the obstruction of the drippers. Flooding areas or dry soil were not found. While, the crop yield was 11.86 fruits per plant and showed a strong correlation with the distribution of irrigation flow rate.

REFERENCES

 

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Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias Vol. 32, No. 4, October-December, 2023, ISSN: 2071-0054
 
ARTÍCULO ORIGINAL

Variabilidad de factores agroclimáticos y gasto de riego en cultivo protegido del pimiento (Capsicum annuum)

 

iDElvis López-BravoIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba. *✉:elvislb@uclv.edu.cu

iDArley Placeres-RemiorIIUniversidad Católica de Temuco, Facultad Técnica, Chile.

iDEmily Carbonell-SaavedraIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.

iDArturo Martínez-RodríguezIIIUniversidad Agraria de La Habana, UNAH. Facultad de Ciencias Técnicas, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

iDOmar González CuetoIUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.


IUniversidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Villa Clara, Cuba.

IIUniversidad Católica de Temuco, Facultad Técnica, Chile.

IIIUniversidad Agraria de La Habana, UNAH. Facultad de Ciencias Técnicas, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

 

*Author for correspondence: Elvis López-Bravo, e-mail: elvislb@uclv.edu.cu

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la relación entre la uniformidad del caudal de riego y la variabilidad de los factores agroclimáticos con el rendimiento durante el cultivo del pimiento en casas de cultivo. El estudio se llevó a cabo en un módulo de tres casas de cultivo protegido modelo Granma-1, perteneciente a la Empresa Agropecuaria "Valle del Yabú", en la provincia Villa Clara sobre suelo pardo con carbonatos. Dentro de cada casa se conformaron seis canteros con tres ramales de riego con goteros no autocompensantes modelo Twin Drip. Para el estudio se tomaron 27 puntos de muestreo, distribuidos uniformemente en las tres casas de cultivo. La velocidad del viento, temperatura y humedad relativa se midieron con la micro estación meteorológica Kestrel 5000. Para el muestreo del gasto de los goteros se instalaron pluviómetros en cada punto experimental y se determinó el coeficiente de uniformidad. Como resultado se evidenció que la velocidad del viento, la humedad relativa y la temperatura en el interior de la casa de cultivo mostraron valores de variabilidad espacial que satisfacen los requerimientos del cultivo. El coeficiente de uniformidad del gasto de riego obtuvo un valor de 71,2%, catalogándose de aceptable, como consecuencia de la obstrucción de goteros y denotando una amplia variabilidad del gasto en el área cultivada sin la presencia de encharcamiento ni zonas de suelo seco.

Palabras clave: 
suelo, goteo, viento, temperatura, humedad

INTRODUCCIÓN

 

La aplicación eficiente del agua se basa en lograr las mínimas pérdidas posibles en los procesos de percolación y escurrimiento superficial. La cantidad de agua que se aplique en cada riego debe ser suficiente para cubrir el agua consumida por la planta en el período entre riegos y cubrir las pérdidas que ocurren de forma inevitables. De la uniformidad del riego depende la distribución uniforme del agua y nutrientes que se aportan mediante el fertirriego. Una aplicación no uniforme del agua influye desfavorablemente en el cultivo por no recibir la proporción de nutrientes adecuada con las correspondientes afectaciones al rendimiento (Ajete Gil et al., 2011AJETE-GIL, M.; BONET-PÉREZ, C.; DUARTE-DÍAZ, C.; VARGAS-CRUZ, M.C.; PÉREZ-GARCÍA, V.: "Criterios sobre la uniformidad de riego en cultivos protegidos de las provincias centrales", Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 20 (2): 47-50, 2011. ISSN:1010-2760.; Caro et al., 2015CARO, J.M.B.; PARÍS, J.C.; ZAFRA, P.G.: "Análisis de la uniformidad del riego en cultivos de fresa", Agricultura: Revista agropecuaria y ganadera, vol. (988): 710-718, 2015. ISSN:0002-1334.; Reyes-Requena et al., 2023REYES-REQUENA, R.; BAEZA-CANO, R.J.; ROLDÁN-CAÑAS, J.; CÁNOVAS-FERNÁNDEZ, G.; MORENO-PÉREZ, M.F.: "Evaluación hidráulica en laboratorio de goteros de bajo caudal usados en cultivos intensivos bajo plástico", Ingeniería del agua, vol. 27 (1): 1-12, 2023. ISSN:1134-2196.).

El consumo del agua por las plantas está condicionado al efecto de las condiciones climáticas tales como: temperatura, radiación solar, velocidad del viento, entre otros factores, que hacen que se libere el vapor de agua desde el suelo hasta la atmósfera, desde la planta por exceso de transpiración y desde el suelo por el proceso de evaporación. Estas pérdidas de agua en conjunto, desde la planta y el suelo se denomina evapotranspiración (Cun et al., 2012CUN, R.; PUIG, O.; DUARTE, C.; MONTERO, L.; C. MORALES: "Evaluación de la uniformidad del riego en miniaspersores y difusores en casa de producción de plántulas", Revista Ingeniería Agrícola, vol. 2 (1): 12-16, 2012. ISSN:2306-1545.).

El cultivo de hortalizas en casas de cultivos posibilita controlar la temperatura, la cantidad de luz, y la aplicación racional del riego, lográndose además incorporar un óptimo control químico y biológico para proteger el cultivo. Con el cultivo protegido se ha logrado incrementar la producción por unidad de área, alcanzando rendimientos superiores y mejor calidad de los productos que cuando se cultivan en campo abierto (Mesa Bocourt et al., 2013MESA-BOCOURT, Y.; DUARTE-DÍAZ, C.; GARCÍA-LÓPEZ, A.: "Efectividad de aplicación de bioplaguicida a través del sistema de riego localizado por micoaspersión en el cultivo del tomate", Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 22 (2): 41-46, 2013. ISSN:2071-0054.; Ramos-Tamayo et al., 2023RAMOS-TAMAYO, Á.L.; CUN-GONZÁLEZ, R.; DUARTE-DÍAZ, C.: "Evaluación técnica del riego localizado en una casa de cultivo de Santiago de Cuba", Ingeniería Agrícola, vol. 13 (1): 2023. ISSN: ISSN-2306-1545.).

En la producción protegida del pimiento (Capsicum annuum), el aporte de agua y gran parte de los nutrientes se realiza mediante la técnica de riego por goteo, ajustando los parámetros del fertirriego al estado fenológico de la planta, así como del ambiente en que se desarrolla (Rodríguez et al., 2008RODRÍGUEZ, Y.; DEPESTRE, T.; GÓMEZ, O.: "Eficiencia de la selección en líneas de pimiento (Capsicum annuum), provenientes de cuatro sub-poblaciones, en caracteres de interés productivo", Ciencia e investigación agraria, vol. 35 (1): 37-49, 2008. ISSN:0718-1620.; Liang et al., 2011LIANG, Y.-L.; WU, X.; ZHU, J.-J.; ZHOU, M.-J.; PENG, V: "Response of hot pepper (Capsicum annuum L.) to mulching practices under planted greenhouse condition", Agricultural Water Management, vol. 99 (1): 111-120, 2011. ISSN:0378-3774.). Considerando las ventajas del riego por goteo en condiciones de cultivo protegido y las exigencias agrotécnicas del pimiento, el presente trabajo tuvo como objetivo determinar la relación entre la uniformidad del caudal de riego y la variabilidad de los factores agroclimáticos con el rendimiento, durante el cultivo del pimiento en casas de cultivo.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

El estudio se llevó a cabo en un módulo de tres casas de cultivo protegido perteneciente a la Empresa Agropecuaria "Valle del Yabú", en la provincia Villa Clara, situada a una latitud de 22° 27' 02,4'' N, a una longitud de 80° 00' 44,7'' W y a una altitud de 22 msnm. Las casas de cultivo son del modelo Granma-1 de 12 m de ancho y 46 m de largo para un área de 540 m² y una altura a la cumbre de 4,4 m, dotado de malla sombreadora 35% por los laterales y el frente (Figura 1a). Se encuentran localizadas sobre un suelo pardo con carbonatos o Cambisol (FAO, 2012FAO: “Soil Clasification”, Forest Harvesting Bulleting, Promoting Environmentally Sound, 2012.).

FIGURA 1.  (a) Casa de cultivo; (b) medición de gasto y (c) medición de humedad relativa, temperatura y velocidad del viento.

Dentro de cada casa se conformaron seis canteros destinados al cultivo del pimiento (Capsicum annuum) con dimensiones de 1,20 m de ancho y 45 m de largo, Se empleó el marco de plantación de 1,20 m x 0,20 m, para un área vital de 0,24 m² por planta. Se emplearon para cada cantero tres ramales de 16 mm de diámetro y 43 m de largo, con goteros no autocompensantes modelo Twin Drip con gasto de 2 L/h a una presión de 10,0 mca.

Para el estudio se tomaron 27 puntos de muestreo, distribuidos uniformemente en las tres casas que conforman el módulo. Para ello se establecieron tres puntos por cada cantero seleccionado, ubicados al centro y a 5 m de los extremos y se realizaron cuatro réplicas por medición. La velocidad del viento, temperatura y humedad relativa se midieron con la micro estación meteorológica Kestrel 5000 (Figura 1c). Para el análisis del comportamiento temporal de las variables se realizaron tres mediciones con un intervalo de 15 días entre ellas, durante la etapa de fructificación del cultivo. Para la determinación de la variabilidad del rendimiento del cultivo se empleó el promedio de frutos por plantas en cinco de las plantas aledañas a cada punto de medición previamente definido.

El muestreo del gasto de los goteros (Gg) se realizó según el procedimiento descrito por Merrian y Keller (1978)MERRIAN, J.L.; KELLER, J.: Farm irrigation system evaluation: a guide for management, Inst. Department of Agricultural Engineerin University at Logan, Utah, USA, 1978., para lo cual se instalaron pluviómetros en cada punto experimental, determinándose además el coeficiente de uniformidad según la siguiente ecuación:

C U = Q 25 Q n * 100  (1)

donde:

CU: Coeficiente de Uniformidad del sistema (%);

Q25: Valor medio del 25% de los emisores de más bajo caudal (ml);

Qn: Valor medio del total de emisores (ml).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

Los resultados de las mediciones de las variables agroclimáticas en el interior de las casas de cultivo, el gasto de los emisores, así como el rendimiento por plantas se muestran en la Tabla 1. Se constata que los valores promedio alcanzados por las diferentes variables se encuentran en el rango adecuado para los requerimientos de este cultivo en casas de cultivo (Pérez et al., 2018PÉREZ, R.A.; BRITO, J.D.; GUERRA, Y.R.; RE, S.S.; GUTIÉRREZ, R.T.; BURGOS, J.C.V.: "Indicadores morfofisiológicos y productivos del pimiento sembrado en invernadero ya campo abierto en las condiciones de la Amazonía ecuatoriana", Centro Agrícola, vol. 45 (1): 14-23, 2018. ISSN:0253-5785.; Rodríguez y Hernández, 2021RODRÍGUEZ, Y.E.O.; HERNÁNDEZ, D.C.: "Influencia de diferentes marcos de siembra en el desarrollo del pimiento (Capsicum annuum L.) híbrido ‘Carleza’ bajo cultivo protegido", Cultivos Tropicales, vol. 42 (3): 15, 2021. ISSN:0258-5936.). La velocidad del viento, alcanzó un valor promedio de 1,42 km/h. No obstante en la distribución espacial (Figura 2a) se aprecia que en más del 70% del área se obtuvieron valores por debajo de 1km/h, llegando a ser nulos en algunos casos. En este rango, la velocidad del viento se considera baja y posee un comportamiento beneficioso para el cultivo al no propiciar el movimiento de las plantas en producción y evitar con ello el daño físico de hojas y frutos, así como el aborto de flores y la rotura de ramas (Michels-Mighty et al., 2020MICHELS-MIGHTY, J.; RODRÍGUEZ-FERNÁNDEZ, P.; MONTERO-LIMONTA, G.: "Producción de pimiento (Capsicum annum L.) en casa de cultivo protegido con fertirriego e inoculación con Glomus cubense", Ciencia en su PC, vol. 1 18-30, 2020. ISSN:1027-2887.).

TABLA 1.  Resultados de las mediciones en el interior de la casa de cultivo
V.viento km/h Temp ºC H. relat. % Gasto L/h Rendimiento frutos/planta
Promedio 1,42 33,02 77,56 1,945 11,86
Desviación estándar 0,58 1,309 8,84 0,32 1,99
Coef. de variación 40,6 % 3,9% 11,4% 16,9% 16,7%
Mínimo 0,0 30,7 63,6 1,2 7,1
Máximo 2,7 35,4 90,0 2,55 13,9
FIGURA 2.  Velocidad del viento (a) y Temperatura en el interior de la casa de cultivo (b).

Variabilidad espacial de la velocidad del viento y la temperatura

 

En la Figura 2a se muestra la variabilidad espacial de la velocidad del viento en el interior de la casa de cultivo. Los valores máximos se encontraron distribuidos en tres puntos fundamentales ubicados en la primera y la tercera sección de la instalación en el rango de 2 a 2,5 km/h, no obstante fue en la primera sección donde se denota mayor velocidad en la circulación del viento y apreciándose una tendencia a disminuir en uno de los extremos. Este comportamiento responde principalmente al efecto de la posición de la ventana cenital, por medio de la cual se garantiza la circulación del aire y control de la humedad relativa, influyendo además la posición geográfica de la instalación respecto a la dirección del viento.

La temperatura dentro de la casa de cultivo alcanzó un valor promedio de 33,02°C, lo que la define como una temperatura óptima para el desarrollo de este tipo de cultivo (Díaz et al., 2010DÍAZ, A.; QUIÑONES, M.; ARANA, F.; SOTO, M; HERNÁNDEZ, A.: "Potyvirus: Características generales, situación de su diagnóstico y determinación de su presencia en el cultivo del pimiento en Cuba", Revista de Protección Vegetal, vol. 25 (2): 69-79, 2010. ISSN:1010-2752.). En este sentido los autores resaltan que las plantas pueden desecarse rápidamente si la temperatura es superior a 40°C y la combinación entre radiación solar y temperatura puede elevar hasta 50°C la temperatura del suelo seco. Como se muestra en la Figura 2b los valores más elevados se encontraron al centro y en uno de los extremos de la casa de cultivo alcanzando valores en el rango de 30 a 35,4ºC.

Variabilidad espacial de la humedad relativa y el rendimiento

 

La humedad relativa alcanzó un valor promedio de 77,56%. En la Figura 3(a) se puede apreciar que los valores en el rango de 60 a 65% se encuentran en el centro de la casa de cultivo lo que está en correspondencia con los valores obtenidos de temperatura. El punto de ajuste de humedad relativa óptimo para el cultivo del pimiento se encuentra entre 65 a 85%, en este nivel se logran, las mayores tasas de crecimiento. Valores de humedad por debajo o por encima de este rango afecta los procesos fisiológicos entre ellos la polinización de las plantas, lo que lleva a un crecimiento más lento y una producción de menor calidad.

FIGURA 3.  Humedad relativa (a) y rendimiento del cultivo (b).

El rendimiento por su parte muestra valores entre 6,7 y 14,7 frutos por plantas, resultando en un coeficiente de variación relativamente alto (16,7%) estando en correspondencia con los resultados en estudios realizados (Zamljen et al., 2020ZAMLJEN, T.; ZUPANC, V.; SLATNAR, A.: "Influence of irrigation on yield and primary and secondary metabolites in two chilies species, Capsicum annuum L. and Capsicum chinense Jacq", Agricultural Water Management, vol. 234 106104, 2020. ISSN:0378-3774.; Kabir et al., 2021KABIR, M.Y.; NAMBEESAN, S.U.; BAUTISTA, J.; DÍAZ-PÉREZ, J.C.: "Effect of irrigation level on plant growth, physiology and fruit yield and quality in bell pepper (Capsicum annuum L.)", Scientia Horticulturae, vol. 281 109902, 2021. ISSN:0304-4238.). No obstante en más del 80% del área se obtienen valores promedios entre 11 y 14,7 frutos.

Uniformidad del gasto de riego

 

El coeficiente de uniformidad de riego del sistema fue de 71,2%, este valor se considera aceptable no obstante de estar al límite de la denominación según los autores Merrian y Keller (1978)MERRIAN, J.L.; KELLER, J.: Farm irrigation system evaluation: a guide for management, Inst. Department of Agricultural Engineerin University at Logan, Utah, USA, 1978.. La distribución del gasto en la superficie de la casa de cultivo se muestra en la Figura 4, como se puede apreciar los valores por debajo del valor nominal se encuentran dispersos en el área. En todos los casos los emisores aportan valores de humedad al terreno que contribuyen a mantener la humedad del suelo, sin llegar a identificarse zonas con suelo seco, lo que favorece el procesos de absorción y redistribución del agua en el suelo (Ricardez-Miranda et al., 2021RICARDEZ-MIRANDA, L.E.; LAGUNES-ESPINOZA, L.C.; HERNÁNDEZ-NATAREN, E.; PALMA-LÓPEZ, D. J.; CONDE-MARTÍNEZ, F.V.: "Water restriction during the vegetative and reproductive stages of Capsicum annuum var. glabriusculum, and its effect on growth, secondary metabolites and fruit yield", Scientia Horticulturae, vol. 285 110129, 2021. ISSN:0304-4238.). De igual modo, en las zonas donde las boquillas entregaron valores superiores a 2 L/h no se aprecia encharcamiento, ni proliferación de hongos u otras afectaciones visibles al cultivo. En la revisión de las boquillas se denota que la causa principal de la distribución irregular es la obstrucción de las mismas por la presencia de partículas y sales de calcio.

FIGURA 4.  Distribución del gasto en la casa de cultivo.

La correlación entre los diferentes factores agroclimáticos y el rendimiento del cultivo se muestra en la Tabla 2. El coeficiente de Pearson muestra una fuerte correlación de 0,85 entre el gasto y el rendimiento con una relación lineal significativa a partir de la tendencia a cero de p-valor.

TABLA 2.  Correlación entre los diferentes factores agroclimáticos y el rendimiento
Rend. Temp. V. viento H. relativa
Gasto 0,8526 0,0473 0,1152 0,0083
0,0000 0,8146 0,5671 0,9671
Rend, 0,0979 0,2070 0,0366
0,6271 0,3001 0,8564
Temp, 0,1518 -0,2046
0,4498 0,3059
Vviento, -0,3065
0,1199

1er valor: Coeficiente de Pearson

2do valor:P-valor

CONCLUSIONES

 

La velocidad del viento, la humedad relativa y la temperatura en el interior de la casa de cultivo mostraron valores de variabilidad espacial que satisfacen los requerimientos del cultivo. La circulación del aire dentro de la casa de cultivo posibilitó la redistribución de las temperaturas encontrándose zonas donde la velocidad es nula. Por su parte el coeficiente de uniformidad del gasto de riego obtuvo un valor de 71,2%, catalogándose de aceptable, como consecuencia de la obstrucción de goteros y denotando una amplia variabilidad del gasto en el área cultivada sin la presencia de encharcamiento ni zonas de suelo seco. El rendimiento del cultivo fue de 11,86 frutos por planta y mostró una fuerte correlación con la distribución del gasto de riego.