Caña de Azúcar, Vol. 04 (2): 143-167 1986 EVALUACIÓN DE UN MODELO DE RIEGO APLICADO EN PLANTILLA DE CAÑA DE AZÚCAR (Saccharum sp, EN CONDICIONES DE SUELO MOLLISOL Manuel Wagner*, Lely de Guenni*, Gerardo Medina* y Manuel Mújica* *FONAIAP. Centro Nacional de
Investigaciones Agropecuarias. |
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RESUMEN En un diseño de parcelas divididas, ubicadas en un suelo de la serie Maracay (Fluventic haplustol,s), Edo. Aragua, se evaluó el Modelo de Riego Seller, probando tres láminas brutas y tres frecuencias de riego, sobre la producción de caña de azúcar, cv PR 61632 durante el ciclo de plantilla. Los resultados indican que la mejor correlación negativa, significativa al 1% (r = -0,669). se presentó cuando se utilizó una frecuencia de riego de 7 días, combinada con una lámina bruta de riego de 30 mm (4,28 mm/día). Los tratamientos donde se utilizó una frecuencia de riego de 14 días, combinada Con láminas brutas de 30, 50 y 70 mm, respectivamente, presentaron valores no significativos, cuando se les aplicó el modelo de riego. La mayor predicción del modelo de riego se presentó cuando se utilizó el tratamiento donde se combinó una aplicación del riego cada 7 días con una lámina bruta de 70 mm, lo que se traduce en humedad consumida por planta de 6,21 mm/día; valor que resultó del promedio general de las ocho observaciones realizadas durante el ciclo de plantilla. Por otra parte, al comparar la capacidad de campo observada con la capacidad de campo esperada, se encontró que los tratamientos donde se aplicó 50 y 70 m m de agua cada 7, 1.0 y 14 días, hasta 40 cm de profundidad de humedecimiento, se logró una buena aceptación de la hipótesis nula para medias iguales en la prueba de "t de Student". Esto demostró que a mayor cantidad de agua aplicada existió mayor posibilidad de penetración de la humedad, la cual garantizó obtener mayor producción como la señalada en el tratamiento donde se aplicó 50 mm de lámina bruta cada 7 días, traducido en una lámina consumida neta por el cultivo de 5,40 mm/día, para obtener 146,36 toneladas de caña por hectárea. EVALUATION OF AN IRRIGATION MODEL APPLIED AT SUGARCANE PLANT ON A MOLLISOL SOIL ABSTRACT Using a split plot design on a F luventic haplustolls soil at Maracay. the Seller.s irrigation model was evaluated. Three frequencies and three amounts of water were tested on plant of sugarcane (Saccharum sp., var. PR 61632). The results showed that the greatest negative correlation (r = -0.669) was found with frequency of 7 days and 30 mm water consumption (4.28 mm/day). The treatments of 14 days of frequency combined with 30. 50 and 70 mm (6.21 mm/day) gave the best prediction of the Sellers irrigation model. This value was obtained by the average of eight measurements made at plant stage. On the other hand. after comparing the expected and observed field capacities. the treatment with 50 and 70 mm at 7. 10 and 14 days showed concordance with the null hypothesis for equal averages down to 40 cm deep humidity. This means that moisture is deeper when more water is applied. Deeper moisture gives more yield as it was showed 50 mm each 7 days and 5.40 mm/day net water consumption by the crop when sugarcane yield was 146.36 ton of cane per hectare. INTRODUCCIÓN El hombre ha tenido hasta el presente, escaso éxito en su intento de cambiar las características climáticas de una región y las condiciones intrínsecas de los suelos; pero se ha esforzado en modificar el balance hídrico de áreas de adecuadas condiciones edafoclimáticas para la agricultura. Las obras de riego, de drenaje y las prácticas de cultivo en secano, demuestran la capacidad de intervención del hombre, en el aprovechamiento de los recursos hídricos. Sin embargo, para una acción planeada en el uso del agua disponible, se requiere no solamente la evaluación de este recurso, sino también cuantificar su grado de agotamiento en el suelo y las pérdidas que implica su conducción, distribución y utilización. Para predecir la utilización del agua por un cultivo en condiciones de riego, se pudiera pensar en el uso de una metodología o modelo de riego. Sin embargo, una recomendación definitiva implicaría la validación de ese modelo en una determinada región, lo que se traduciría en instalar parcelas demostrativas cuyos resultados indiquen la bondad o funcionabilidad del mismo. Para usar exitosamente los modelos de simulación con fines de transferencia de agrotecnologías en una determinada región, es necesario desarrollar una fase de validación antes de pasar al proceso de predicción y recomendación (3). CASSEL y colaboradores (2) estimaron el potencial a que es extra í da el agua retenida en el suelo, mediante un modelo de regresión múltiple e indicaron que este modelo puede ser usado solo en aquellos suelos que presenten de moderado a buen drenaje, sin que existan limitaciones para el crecimiento radical. Los valores más altos del coeficiente de determinación (R2 = 0,64) se encontraron en los suelos con nivel III de terrazas proyecto C, los cuales se correspondían con suelos de texturas franco-arcillosas y arcillosas, respectivamente. SMITH (13) realizando estudios en Barbados, en suelos de capacidad de campo igual a 32%, punto de marchites igual a 9% y densidad aparente igual a 1,44 g/cm3, encontraron una alta correlación (r = 0,97) entre el valor estimado por el modelo y el observado en el campo, al estudiar el parámetro de humedad aprovechable existente en el suelo. FAUCONNIER y BASSEREAU (7) señalan en trabajos realizados en Hawaii, Africa del Sur y Australia, que existe correlación entre la evapotranspiración máxima de la caña de azúcar y la evaporación en la tina tipo "A", variando la evapotranspiración según el estado en que se encuentre. Insisten los autores que la necesidad de agua es alrededor de 1500 mm anuales, con cantidades mensuales de 100 a 150 mm. MATEU y MIHOR (9) en Cuba, indican que manteniendo una humedad antes del riego del 75% de la capacidad de campo, resultó un rendimiento de azúcar de 23,5 t/ha, comparado al rendimiento de 11,5 t/ha, en plantas no regadas, los cuales suplieron un total de 8860 m3/ha de agua de riego, alcanzando en el ciclo un consumo total de 21350 m3 /ha. En Venezuela, TINEO y VISO (16) encontraron aumentos considerables en la producción de caña en los Valles de Aragua, cuando se aplicaron láminas de riego que fluctuaron entre 700 y 850 mm por ciclo en 15 riegos, y un un intervalo de riego promedio de 10 días. SIGALA (15) en estudio realizado, bajo condiciones de la serie de suelo "El Rodeo" -franco arcillosa, encontró que la mejor producción fue de 259,4 t caña/ha en plantilla, cuando recibió durante el período seco (enero 12abril 14) 92,5 cm de agua de riego más 5,5 cm de precipitación. BUSTILLOS (1) , en estudio realizado en el sistema de Riego Cojedes-Sarare determinó, usando la variedad B 4362, que la frecuencia de riego se aproxima a nueve días cuando el agotamiento es de 50% del agua aprovechable. HUSl (8) realizó en suelos del Central Río Turbio un estudio de correlación entre la cantidad de agua en el suelo y su estado energético, para calificar el régimen de humedad en el suelo. Según el autor la fuerza de succión radical, para la producción óptima de la caña de azúcar debe estar entre 0,1 y 2 atmósferas. El presente trabajo se efectuó con el propósito de comprobar, mediante la utilización de una "parcela demostrativa", la bondad de un modelo matemático de riego en caña de azúcar, en las condiciones de un suelo Mollisol en el Campo Experimental del CENIAP. MATERIALES Y MÉTODOS 1. Descripción y composición del Modelo de Riego. El modelo utiliza para SU funcionamiento parámetros climáticos, fitotécnicos y de suelo (ver Cuadro 1): a. Parámetros climáticos: 1. Con la evaporación atmosférica (E) obtenida de registro en la tina A, ajustada según PEREZ et al (12), y la constante de desarrollo del cultivo (K), de HARGREAVES (17), se determina la Evapotranspiración potencial del cultivo (Etp), la cual es obtenida aplicando: (Etp)(cm) = E (cm) x 0,8 x K 2. La precipitación, se toma como referencia, para asegurar que existe déficit hídrico en el suelo, a través de la aplicación de la fórmula: P (cm) = Etp + S + Lf Li
P, es la precipitación de acuerdo al intervalo o frecuencia de riego considerado, Etp es la Evapotranspiración potencial, S es el escurrimiento del agua, Lf es el agua remanente en el suelo al término del período y Li es el agua del suelo al iniciarse el período. Todos los términos están expresados como lámina en centímetros (cm). b. Parámetros fitotécnicos y de suelo: 1) La duración del ciclo en días de desarrollo del cultivo (tc), se concluye con la cosecha del cultivo. 2) La profundidad de enraizamiento (Rx) se corresponde con la máxima profundidad de extracción de humedad del cultivo (ver Figura 1). 3) La humedad de retención volumétrica a capacidad de campo, se obtuvo aplicando el criterio de la Soil Conservation Service, USDA, citado por EDLEFSEN (5). La fórmula utilizada fue:
Lc, es la lámina de retención de humedad a capacidad de campo, expresada en centímetros (cm); cc es la capacidad de campo retenida en el suelo a 0,30 atmósferas, expresada en porcentaje (% ); DAS es la densidad aparente del suelo expresada en g/cm3; DAA es la densidad del agua (1 g/cm3). 4) La humedad de retención volumétrica a punto de marchites permanente se obtiene aplicando el cirterio citado por EDLEFSEN (5). La fórmula utilizada fue:
Lm, es la lámina de retención de humedad en el punto de marchitez permanente, expresada en centímetros (cm); pmp es el punto de marchites permanente, a 15 atmósferas expresada en porcentaje (% ) ; DAS es la densidad aparente del suelo y DAA es la densidad del agua. 5) Coeficiente de agotamiento del cultivo, se obtiene aplicando el criterio citado por NORERO (11). La fórmula a usar es:
u, es el coeficiente de agotamiento del cultivo caña de azúcar expresado en forma adimensional; r es el coeficiente de enraizamiento, adimensional; s es el coeficiente hidrodinámico del suelo, adimensional; Etp es la evapotranspiración del cultivo expresada en cm/mes y N es el período o intervalo de riego considerado en días.
6) La lámina a la cual desciende el coeficiente de agotamiento del cultivo se obtiene aplicando: Lx = Lc - u . La Lx, es la lámina a la cual desciende el u, expresado en centímetros (cm); La, es la lámina aprovechable, cuyo valor se encuentra por diferencia entre Lc - Lm, expresado en centímetros (cm). 7) El coeficiente de escurrimiento, se obtiene aplicando el criterio de SELLER (14). La fórmula a usar es:
e, es el coeficiente de escurrimiento neto; p es la precipitación en centímetros (cm); Etp es la evapotranspiración en centímetros (cm); Lc, es la lámina de retención de humedad a capacidad de campo en centímetros (cm). 8) La Lámina remanente en el suelo al final del período considerado se estima:
Lfx, es la lámina remanente a fin de período, en centímetros (cm); P, es la precipitación en centímetros (cm); Etp, es la evapotranspiración en centímetros (cm); e, es el coeficiente de escorrentía neta; Li, es la lámina inicial en centímetros (cm). 9) La humedad promedio durante el período considerado debe ser igual a: LM = 0,5 (Li + Lfx) LM, es la lámina promedio en centímetros (cm); Li, es la lámina inicial en centímetros (cm); y Lfx, es la lámina final en centímetros (cm). 10) El coeficiente de aprovechamiento de agua se obtiene usando:
A, es el coeficiente de aprovechamiento de agua; Etp, es la evapotranspiración potencial en centímetros (cm); La, es la lámina aprovechable en centímetros (cm) ; y u, es el coeficiente de agotamiento del cuItivo. 11) La humedad final del período considerado, bajo uso restringido del agua, se obtiene aplicando:
Lf, es la humedad final, bajo uso restringido del agua, en centímetros (cm) ; P, es la precipitación en centímetros (cm) ; e, es la escorrentía en centímetros (cm); Li, es la lámina inicial en centímetros (cm); a, es el coeficiente de aprovechamiento de agua; Lm, es la lámina del punto de marchitez permanente en centímetros (cm); Li, es la lámina inicial en centímetros (cm). 12) La ETR del cultivo es igual a la Etp, si se cumplieran las condiciones exigidas por el Modelo de Riego, según lo establecido por SELLER (1965) citado por NORERO (11); de lo contrario se aplica:
ETR, es la evapotranspiración real en centímetros (cm); LM, es la lámina promedio en centímetros (cm); Lm, es la lámina a punto de marchitez permanente en centímetros (cm); LX, es la lámina a la cual desciende el u en centímetros (cm); y Etp, es la evapotranspiración potencial del cultivo en centímetros (cm). 13) Escurrimiento neto del agua, que completa el balance hídrico en el suelo se determina: S = e (Li + Lf) S, es el escurrimiento neto en centímetros (cm); e, es el coeficiente de escurrimiento neto; Li, es la lámina inicial en centímetros (cm); y Lf, es la lámina final bajo uso restringido del agua en centímetros (cm). 14) La lámina neta sucesiva estimada mediante la aplicación de la fórmula: DNS = Lc - LM DNS, es la lámina neta sucesiva en centímetros (cm); Lc, es la lámina neta a capacidad de campo en centímetros (cm); y LM es la lámina promedio en centímetros (cm). 2. Actividad desarrollada para evaluar el modelo: Se sembró el día 26-03-85 una parcela con el cultivo caña de azúcar (Saccharum sp.), cv PR 61632 distribuido en parcelas divididas, correspondiendo los principales a los tratamientos relacionados con la frecuencia de riego (A) y las secundarias a las láminas brutas de riego (d). Los tratamientos correspondientes a las frecuencias de riego fueron los siguientes: A0 = riego aplicado
cada 7 días Para los tratamientos de láminas brutas se citan: d0 = 30 mm de
agua Los tratamientos fueron replicados tres veces, donde cada subparcela constaba de seis surcos de 20 m y separados entre sí a 1,5 m. La densidad de siembra fue de 12 yemas por metro lineal. El ensayo fue instalado en el Campo Experimental del CENIAP, Lote F2, con longitud Oeste 67º 47', latitud Norte 10° 14' y 455 msnm. EWEL y MADRIZ (6), clasifican esta zona de vida como Bosque Seco Premontano, la cual se caracteriza por presentar una precipitación anual de 978 mm, una temperatura media anual de 25ºC y una evaporación anual de 1308,1 mm . Se aplicó el método de riego por surcos hawaiano, comenzando con el riego inicial el 27-nov.85, finalizando el último riego el día 14-abril-86. La evaluación de la cantidad de agua que entraba a la parcela fue realizada utilizando un aforador Parshal de 6" de garganta. Con la finalidad de obtener la lámina neta sucesiva, consumida por el cultivo, en cada tratamiento se tomaron muestras de suelo para determinarles el contenido de humedad antes de aplicado el riego y 48 horas después de aplicado el riego, el número de muestras correspondió a 2 en cada punto, estratificándola cada 20 cm, hasta alcanzar 80 cm totales. Dichas muestras fueron secadas a 105ºC, durante 24 horas, calculando el contenido de humedad en forma gravimétrica, base seca; los valores obtenidos fueron convertidos en láminas utilizando la fórmula:
DNS, es la lámina neta sucesiva en milímetros (mm); DA, es el contenido de humedad en el suelo 48 horas después de aplicado el riego en porcentaje (% ) ; AR, es el contenido de humedad en el suelo del riego en porcentaje (% ) ; DAS, es la densidad aparente del suelo en g/cm3; DAA, es la densidad aparente del agua (1 g/cm3); AX, es la profundidad de extracción de humedad en centímetros (cm), considerado en el punto de intersección de las curvas de humedad antes y después de aplicado el riego (ver Fig. 1) ; Etp, es la evapotranspiración potencial en mm/día;. N, es el número de días comprendidos entre antes y después de realizado el riego.
La aplicación de este método funciona si se cumple lo siguiente: 1. Si DA es mayor que CC y AR es mayor que PMP.
2. Si DA es mayor que CC y AR es menor que PMP.
3. Si DR es menor que CC y AR es mayor que PMP
4. Si DR es menor que CC y AR es menor que PMP
Para el estudio del suelo se tomaron muestras a distintas profundidades, a fin de someterlas a análisis físicos y químicos, respectivamente (ver cuadro 2). La metodología usada para determinar: textura, materia orgánica, pH y conductividad eléctrica fue la señalada por CHIRINOS et al (4). La curva de retención de humedad se determinó usando la olla de presión según metodología de RICHARDS, citado por MALAGON (10) a 0, 10, 0,33, 1, 5, 10 y 15 atmósferas, respectivamente. La densidad aparente del suelo se obtuvo, utilizando el método de UHLAND, citado por WAGNER (17) hasta 80 cm de profundidad. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Figura 3, se indican las funciones de regresión, mostrando la relación que existe entre la lámina neta de riego esperada y la lámina neta de riego observada, bajo tres frecuencias de riego y tres láminas brutas de riego. Se puede observar que la mejor correlación negativa significativa (1%) (r = -0,669) se presentó cuando se utilizó una frecuencia de riego de 7 días combinada con una lámina bruta de 30 m m (4,26 mm/día). Así mismo, se nota que los tratamientos donde se aplicaron 70 m m de agua cada 10 días (7 mm/día) y 70 m m de agua cada 7 días ( 10 mm/día), respectivamente, presentaron correlaciones negativas de r = -0,51 y r = -0,47, aunque por debajo de la mejor correlación (r = -0,669); sin embargo, con valores significativos
(*) - Realizado en el Laboratorio del CENIAP 1/ - Tomado de Granados F. (1976)
(5%) muy cercanos, que los ubican como tratamientos aceptables. Los tratamientos donde se utilizó una frecuencia de riego de 14 días, combinada con láminas de 30, 50 y 70 mm, respectivamente, presentaron valores no significativos cuando se les aplicó el modelo de riego. En las Figuras 4, 5 y 6 se comparan la lámina neta observada y la lámina neta esperada. Se observa que la mayor predicción (47%) del modelo de riego de SELLER (14) se presentó en el tratamiento donde se combinó una aplicación de riego cada 7 días con una lámina bruta de 70 mm, lo que se traduce en humedad consumida por la planta de 6,21 mm/día, valor que se corresponde con el promedio general de las ocho observaciones de riego realizadas en el ciclo de plantilla de la caña de azúcar. Así mismo, se nota que el valor más próximo de predicción se corresponde con el riego aplicado cada 7 días con 50 m m de lámina bruta, lo que se traduce en una humedad consumida de 5,40 mm/día con una predicción del modelo del 41,2% . Por otra parte, se observa en las Figuras 4 y 5, que los valores más bajos de predicción del modelo de riego (33, 1% y 29,7%) se presentaron en los tratamientos donde se aplicó 30 m m de lámina bruta cada 7 días, respectivamente. En el Cuadro 3 y Figuras 7, 8 y 9, se comparan el valor observado a capacidad de campo con el valor esperado. Se nota que los tratamientos donde se aplicó 50 y 70 mm de agua cada 7, 10 y 14 días, hasta 40 cm de profundidad, mantienen una buena aceptación de la hipótesis para medias iguales en la prueba de "t de Student". Esto demuestra que a mayor cantidad de agua aplicada, hay más posibilidad de penetración del agua en profundidad, que garantiza alta probabilidad de obtener mayores rendimientos en el cultivo de la caña. Esto se puede comprobar al observar la Figura 10, donde se ve claro que los mayores rendimientos obtenidos (146,36 toneladas de caña/ha), se presentaron en el tratamiento donde se aplicó 50 mm de lámina bruta cada 7 días (7,20 mm/día), lo que se traduce en una lámina neta consumida por el cultivo de 5,40 mm/día, según se observa en la Figura 3 antes mencionada.
CONCLUSIONES Los resultados preliminares expuestos en este trabajo evidencian ciertas tendencias entre las cuales se pueden destacar las siguientes: 1. El modelo de riego solo predice el 50%; valor que debería ser mayor , si se quiere realizar recomendaciones definitivas acerca de su uso. La razón del por qué debería ser mayor se debe posiblemente a que en los tratamientos probados se utilizaron láminas brutas de riego muy bajas para caña de azúcar, las cuales deberían para futuros estudios ser superiores. 2. En este trabajo se utilizó para cálculos la Evapotranspiración potencial del cultivo caña de azúcar, el método de la tina tipo "A", ajustado, el cual según estudios citados por PEREZ et al (12) sobreestima los valores obtenidos en el campo. Esto último sugiere la necesidad de seguir evaluando el modelo de SELLER ( 14) utilizando otros métodos para calcular la Evapotranspiración potencial. 3. Los tratamientos donde se aplicaron 50 y 70 mm de lámina bruta cada 7, 10 y 14 días, mantienen la capacidad de campo en el suelo hasta 40cm profundidad. Esto se demostró a través de la aplicación de la prueba de "t de Student", resultando una buena aceptación de la hipótesis para medias iguales. 4. Los mayores rendimientos obtenidos se presentaron cuando se aplicó 50 m m de lámina bruta cada 7 días, lo que se traduce en una lámina neta consumida por el cultivo de 5,40 mm/día. BIBLIOGRAFÍA 1. BUSTILLOS, A. 1971. Ensayo sobre manejo de suelos con fines de riego y drenaje para el cultivo de la Caña de Azúcar, en el Sistema de Riego Cojedes-Sarare. MOP. Div. de Edafología. Cojedes. 15 p. 2. CASSEL, D.F., RATLIFF and RITCHIE. 1983. Models for estimating in situ potencial extractable water using soil physical and chemical properties. Soil Sci. Soc. A. 47:764-769. 3. COMERMA, J. 1985. Validación del balance hídrico del Modelo de Cerez-Maíz en la zona de Maracay. Edo. Aragua. FONAIAP. CENIAP-IIAG. Maracay.11 p. mimeo. 4. CHIRINOS A. et al 1975. Aspectos básicos de un programa de análisis de suelos con fines de fertilidad. FONAIAP-CENIAP-IIAG. Maracay. 76 p. 5. EDLEFSEN, N. and ANDERSON, A. 1943. Termodinamics of soil moisture. Hilgaria 15:31-298. 6. EWEL, J. y A. MADRIZ. 1968. Zonas de vida de Venezuela. MAC. Dirección de Investigación. Caracas. pp. 16-17. 7. FAUCONNIER, M., M. BASSEREAU. 1975. La Caña de Azúcar. Ed. Blume Colec. Agric. Trop. España. 433 p. 8. HUSZ, G. 1979. Cuantificación del régimen de agua en el suelo para la optimización del riego. Bol. Inf. No.9. Gerencia de Campo C.A. Central Río Turbio. Yaracuy. pp. 4-14. 9. MATEU, T. and I. MIHOR. 1976. Experiments on the irrigation of sugar cane in Cuba. Abst. Tropc. Agric. Bulgaria 13(2):75-85. 10. MALAGON, D. 1976. Propiedades físicas de los suelos. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Bogotá. Colombia. 622 p. 11. NORERO, A. 1976. Evaporación y transpiración. CIDIAT. 59 p. 12. PEREZ, F., O. HERNANDEZ y F. KEY SANCHEZ. 1984. Bases para el diseño agronómico del riego y el drenaje. UCV-FA. Dep. Ing. Agr. Maracay. pp. 19-24. Mimeo. 13. SMITH, C. 1970. Soil moisture measurement and estimation. Caribbean Meteorological Institute. Bridgetown, Barbados. pp. 11-12. 14. SELLER, N. 1965. Physical climatology. The University of Chicago. Press. Chicago. 15. SIGALA, L. 1972. Efecto del riego sobre el desarrollo y producción de la Caña de Azúcar. Bol. No.97. Estación Experimental Occidente. parte I. Yaritagua. pp. 7-25. 16. TINEO, I. y A. VISO. 1965. Observaciones sobre el riego de la caña de azúcar en los Valles de Aragua. MOP. Div. Edafología. Edo. Aragua. 8 p. Mimeo. 17. WAGNE R, M. et al 1984. Evaluación de los métodos de riego en el Sistema de Riego Suata-Taiguaiguay. FONAIAP-CENIAP. Edo. Aragua. 15 p. Mimeo. |
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