Caña de Azúcar,  Vol. 14(2): 81-89. 1996

EVAPOTRANSPIRACION DE LA CAÑA DE AZÚCAR EN CLIMA SEMIARIDO 

R. Cabrera*,  A. Luis** e I. Hernández*

*Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA). Ave.
 Van Troi No. 17203, Boyeros, C. P. 19210, C. Habana, Cuba.

**Instituto Superior de Ciencias Agropecuarias de la Habana (ISCAH).
 Autopista Nacional km. 23, San José, La Habana, Cuba.


RESUMEN 

Por la importancia del riego en la producción agrícola y la falta de experiencia en el manejo de la información climática en la parte semiárida de la región cañera de la provincia de Guantánamo (Cuba), se realizaron estudios en parcelas experimentales en suelos Aluviales del Ingenio Paraguay entre los años 1986-1992, bajo condiciones de riego controlado, lluvia y balance de humedad en el suelo. Los resultados demostraron que la evapotranspiración real, determinada por muestreos de campo, presenta una estrecha correlación con la temperatura media del aire. Los meses de mayor demanda de agua en esta región correspondieron a mayo-septiembre en dependencia de la fecha de plantación o cosecha. Se obtuvieron diferencias significativas entre los resultados de las ecuaciones empíricas para el cálculo de la evapotranspiración propuestas por diferentes autores y la evapotranspiración real, ajustándose un modelo que tiene en cuenta la temperatura. 

Palabras Claves: Evapotranspiración, clima semiárido, caña de azúcar, balance hídrico, temperatura, Cuba. 

INTRODUCCIÓN 

Un problema de la agricultura en la época actual lo constituye la sequía, siendo uno de los principales factores limitantes en la producción agrícola en el macizo cañero del Valle de Guantánamo, donde las precipitaciones no exceden los 800 mm anuales y existen períodos secos mayores de 3 meses (5). Es considerable el número de investigaciones en el mundo sobre la relación agua-producción y su manejo en la caña. Esto se debe al hecho que el riego constituye uno de los factores más importantes del costo de la producción (6). Aunque a escala experimental el efecto del agua en la caña, hasta el momento no ha sido suficiente para todo lo que se refiere a variedades, suelos y regiones climáticas, sí ha bastado para confirmar claramente el convencimiento a que llegó Reinoso (7) acerca de la importancia del regadío en la caña de azúcar para obtener cosechas seguras y productivas. 

En la zona semiárida de la región oriental de la República de Cuba, no existían experiencias sobre los valores de evapotranspiración, su relación con los elementos climáticos y el ajuste de ecuaciones empíricas para su cálculo en el diseño de sistemas de riego, lo cual constituyó el objetivo del trabajo, para lograr un aumento sensible en la producción cañera y un desarrollo acelerado del riego en esta zona. 

MATERIALES Y MÉTODOS 

Los trabajos fueron realizados en la zona sur del macizo cañero de la provincia de Guantánamo, en los suelos del Ingenio Paraguay, donde el 100% de sus áreas cultivables se encuentran bajo riego y es donde más inciden los problemas de sequía en el país. Se escogieron dos bloques de riego por aspersión, aledaño al poblado de Cecilia, de 43 ha y plantados en octubre de 1986, cosechando las cepas de caña planta y cinco retoños con la variedad C 266-70. Otra área utilizada fue el bloque experimental de Paraguay, donde se instalaron dos experimentos para el estudio del régimen de riego: uno, plantado en diciembre de 1987 y otro en junio de 1988. En ambos, se cosecharon las cepas de caña planta y dos retoños, de la variedad C 266-70. 

La cosecha de la cepa de frío se realizo en abril a los 15 meses de la plantación, y la de primavera, en febrero a los 21 meses, por lo que la evapotranspiración real de los retoños estudiados se corresponde a cada una de estas fechas, con de 12 a 14 meses respectivamente. El experimento de Cecilia no tenía diseño experimental precisado, por lo que se tornaron cuatro parcelas aisladas de muestreo de 50 m2. En el bloque de Paraguay, en el primer experimento se utilizó un diseño experimental San Cristóbal con 12 tratamientos de riego y tres réplicas, con el testigo en secano. En el segundo experimento, sólo se utilizaron dos tratamientos (con riego a limite productivo fijo y sin riego) con tres réplicas, en parcelas divididas. Los suelos ambas áreas experimentales son de origen aluvial de buena profundidad, de composición mecánica arcilloso-limosos y altos contenidos de carbonatos. En el Cuadro 1 se presentan las principales propiedades físicas de las capas radicales consideradas. 

Cuadro 1.  Propiedades físicas e hidrofisicas de ambos bloques.

Prof. (cm)

D. Aparente (t/m3)

Porosidad (%)

Capacidad de Campo (%) 

0-30

1,19

54,60

35,70

0-50

1,19

53,20

33,10

Las mediciones y observaciones realizadas durante la ejecución del experimento fueron: Elementos climáticos (lluvia diaria tomada en cada bloque y el resto de los elementos climáticos en las estaciones meteorológicas más próximas a ellos, a 8 Km.); balance gravimétrico decenal (muestreos de humedad para determinar la evapotranspiración real por tratamiento, en capas de 10 cm hasta 100 cm de profundidad); volúmenes de agua de riego (controlados con metrocontadores). 

Se realizó un análisis de regresión múltiple entre la evapotranspiración real y los elementos climáticos, determinando las ecuaciones de regresión entre ellos. Además, se evaluaron y compararon las ecuaciones empíricas para el cálcico de la evapotranspiración real de: Meyer, Hande, Davidov, Sharov, Penman, Mokliak, Ivanov, Chaumian, Maluguin y Luis, referidas por Doorenhos y Pruitt (1) y la propuesta por Luis y Cabrera (6).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

El análisis del comportamiento de las curvas de evapotranspiración real (Etr, mm/día), en las diferentes cepas estudiadas, suavizadas y simuladas por el procedimiento matemático propuesto por Luis y Cabrera (6) permitió estimar los valores de Etr de la cepa de primavera (plantación de abril). De esta forma, se pudo apreciar que en la cepa de primavera existen dos campanas o picos máximos de la Etr, que coinciden con los meses de mayor temperatura (mayo-septiembre), obteniéndose los mayores valores diarios a los 16 meses en la plantación de abril y a los 14 en la de junio; en ambos casos coincidiendo en el mes de julio con valores 4,9 y 4,93 mm/día, respectivamente. La Etr total alcanzó valores de 2070 mm para la plantación de abril y 1920 mm para junio. En la plantación de secano de junio, la Etr total no sobrepasó los 1580 mra, con máximos de 4,51 mm/día a los 13 meses de plantado. 

En la cepa de frío, los mayores valores de Etr se obtuvieron a los nueve meses de edad con 4,96 mm/día, en la plantación de octubre, y a los 8 meses con 4,95 mm/día en la plantación de diciembre; la Etr total fue de 1486 mm y 1303 mm, respectivamente. En las condiciones de secano la Etr total para la plantación de diciembre fue de 868 mm, con máximas de 4,61 mm/día. 

En los retoños, los picos de Etr se encontraron para ambas fechas (febrero y abril) en el mes de agosto, con 4,69 mm/día y valores totales de Etr de 1045 mmy 893 mm, respectivamente. Los valores de Etr en las diferentes fechas de plantación y cepas se encuentran dentro de los rangos brindados por Fonseca (3). 

Los coeficientes biológicos (Kb) globales que se obtienen en todos los casos, son menores que los reportados para la región occidental del país (2), siendo la diferencia más marcada a partir que la caña cierra totalmente el campo; es decir después de los seis meses de plantada. La relación es de 0,9-0,95 Kb, en comparación con el reportado para la zona occidental (de mayor precipitación); mientras, de los seis meses en adelante la relación es del orden de 0,5-0,6 Kb. Esto puede explicarse debido a que en el Valle de Guantánamo existen mayores valores de temperatura, radiación solar y evaporación, y de acuerdo a Gasho y Shih (4), en zonas donde existan estas condiciones, la hoja de la planta como mecanismo de defensa, cierra los estomas disminuyendo su transpiración y reteniendo en sus tejidos el líquido vital para su desarrollo. Además, el suelo en el Valle de Guantánamo presenta mayor retención de humedad que los de la región Occidental, por lo que la extracción de agua por la planta y por la atmósfera resulta difícil. 

Al analizar la relación entre los elementos climáticos y la Etr determinada en el campo (Cuadro 2), se encontró un resultado similar al reportado por Luis y Cabrera (6) en otras condiciones del país, donde la temperatura (T) es el elemento de mayor correlación con la Etr. 

Cuadro 2.  Matriz de correlación entre los diferentes elementos meteorológicos y la evaporación.

Como aspecto interesante es de resaltar que la temperatura mínima (Tmin) presenta una alta correlación con la Etr, mayor que la temperatura máxima (Tmax), aunque algo inferior que la temperatura promedio. Otros elementos climáticos presentan una correlación baja, como la humedad relativa (Hr), velocidad del viento (VY), precipitación (P), precipitación aprovechable (Paprv), horas luz (HI) e incluso con la evaporación (Evp). 

La ecuación de regresión que considera todos los elementos cismáticos para el cálculo de Etr, se expresa como: 

Etr = 12,05 + 0,422 T + 0,036-Hr 0,106 Vv + 0,301 Evp + 0,004 P 0,103 HI(1) 
R2adj = 0,813 P = 0,000 e.s.e. = 0,513 86

Para el caso de una variable, se evaluaron todos los modelos propuestos por Luis y Cabrera (6). La ecuación de mayor ajuste resultó la cuadrática, con el elemento temperatura: 

Etr = 41,864 3,652 T + 0,082 T2 
R2adi = 0,875 P = 0,001 c.s.e. = 0,458 

En todos los casos los coeficientes de regresión de los modelos resultan altamente significativos. 

En este análisis se relacionaron más de 140 pares de observaciones. Las mejores correlaciones con más de una variable brindan los siguientes valores de los coeficientes de determinación: 

Dos variables: 

TyEvp = 0,859; TyHr = 0,854; TyVv 0,854; TyP = 0,862; TyHl = 0,954 

Tres variables: 

T,HryVv=0,853; T, HryEvp=0,870; T, HryP=0,886 

Las pruebas de bondad de ajuste, de hipótesis, el análisis de residuos, así como las pruebas de consistencia y homogeneidad de los diferentes modelos obtenidos, permite afirmar que entre estas correlaciones no destaca ninguna que brinde resultados más precisos que los obtenidos a través de la ecuación cuadrática que tiene en cuenta la temperatura, propuesta para las condiciones de Guantánamo. 

La comparación de diferentes ecuaciones empíricas se realizó teniendo en cuenta los resultados de todos los datos reales de campo por cepas y fechas de plantación (Cuadro 3), obteniendo que los métodos de Maluguin, Davidoy, Ivanov, Meyer, Chaumian y Mokliak, subestiman los valores de evapotranspiración real en un 47-89%, durante todo el ciclo vegetativo, especialmente en los meses de verano (abril-octubre). En el caso de Haude, Penman, Sharov y Davidov, se sobrevalora la Etr en los meses de invierno (principalmente en las ecuaciones de Haude y Sharov). Los análisis estadísticos aplicados permitieron concluir que el mejor ajuste con los datos de campo fueron obtenidos a través de la metodología que proponen Luis y Cabrera (6).

Cuadro 3.  Coeficientes de correlación de las ecuación empíricas con la Etr obtenida en campo.

Ecuación 

Coeficiente

Meyer 

0,24

Haude 

0,17

Davidoy 

0,51

Sharov 

0,57

Penman 

0,18

Mokliak 

0,11

Ivanov 

0,42

Chaumian 

0,096

Maluguin 

0,26 

Luis y Cabrera 

0,87

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

1. Los consumos de agua para el ciclo de primavera oscilaron entre 1.920-2.070 mm; en frío entre 1.300-1.500 y retoños de 900-1.100 mm, para condiciones de riego. 

2. Los coeficientes biológicos globales son menores en un 50-60% con relación a los reportados en la región occidental del país; esta relación es de un 90-95% en el período de la germinación y cierre de campo y de un 50% en los períodos donde la cubierta vegetal es del 100%. 

3. La temperatura es el elemento climático de mayor correlación con la evapotranspiración real de la caña de azúcar en las condiciones de clima semiárido de Guantánamo. 

4. Las ecuaciones empíricas internacionales no se ajustan a las condiciones semiáridas del Valle de Guantánamo para el cultivo de la caña de azúcar, sólo la que tiene en cuenta la función temperatura propuesta para las condiciones nacionales por Luis y Cabrera presenta la mejor opción de cálculo empírico. 

SUGARCANE EVAPOTRANSPIRATION IN SEMIAMD CLIMATE 

ABSTRACT 

Given the importance of irrigation for the agricultural production in the semiarid part of the sugarcane region of Guantánamo province (Cuba), experinients wei-e carried out in plots on Aluvial soils of the Paraguay SugarmiU, during the years 1986 through 1992, under condition of controlled irrigation, rainfau and soil moisture balance. The results showed that the actual evapotranspiration as determined by field sampling is closely related with the mean air temperatura. The higher water demands are from May to September, depending on planting or harvesting date. There are significant differences between the results of the empirical evapotranspiration equations proposed by different authors, and the actual evapotranspiration, with the fitting of a model that takes temperatura into aecount. 

Key Words: Evapotranspiration, semiarid climate, sugarcane, hydric balance, temperatura, Cuba. 

BIBLIOGRAFÍA 

1.DOORENBOS, J.; W. O. PRUITT (1988). Las necesidades de agua de los cultivos. Estudio FAO Riego y Drenaje, 24, Roma. 194 p. 

2.ECIRDCA (1986). Metodología para el pronóstico de riego en la caña de azúcar. INICA. La Habana, Cuba. 56 p. 

3.FONSECA, J. (1984). Necesidades de agua de la caña de azúcar plantada en diferentes épocas de siembra en el occidente de Cuba. Tesis para el Grado de Candidato a Doctor en Ciencias, C. Habana, Cuba. 239 p. 

4.GASHO, G. J.; S. F. SHIH (1985). Relación agua-rendimiento en la caña de azúcar. En: Memorias del Seminario de Riego y Drenaje de la caña de azúcar. Miami, Florida: 23-31.

5.INRH (1991).Esquema detallado de desalinización de tierras del Valle de Guantánamo. Informe de Proyecto. Guantánamo, Cuba. (en tres tomos) .

6.LUIS, A.; R. CABRERA (1995). Un modelo matemático para estimar la evapotranspiración de la caña de azúcar bajo condiciones cubanas. Caña de Azúcar (Venezuela) 13: 3-22.

7.REINOSO, F. (1963). Ensayo sobre el cultivo de la caña de azúcar. Ed. Nacional de Cuba, Sa Edición. La Habana, Cuba. 462 p.