Evaluación del riego superficial en el cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.)

Evaluation of surface irrigation in tomato (Solanum lycopersicum L.)

El estado económico actual de nuestro país impone la necesidad de encontrar medidas alternativas que conduzcan al incremento de la eficiencia de los sistemas de riego superficial teniendo en cuenta que la eficiencia de aplicación y uniformidad de distribución son muy bajas (Burt et al., 1997; Salgado et. al., 2007 citado en De la Paz et al., 2013). Para ello, existe un gran interés en la modernización de esta técnica de riego y como parte de las medidas de adaptación al cambio climático se implementa la modernización del sistema de riego superficial continuo, con la introducción de sistemas de riego por pulsos. Este sistema utiliza un efecto natural que tienen los suelos en mayor o menor medida en la disminución de la capacidad de infiltración, cuando una vez mojado, se retira el agua y se deja "reposar" por un corto tiempo (Romay, et al., 2003, citado en Carbajal, 2004). El proceso se repite en cada ciclo durante el tiempo de desagüe y, por lo tanto, durante los próximos suministros de agua se va reduciendo la infiltración y la resistencia a la rugosidad de la superficie del suelo, consiguiendo que el flujo circule con rapidez y se consiga un avance mayor y una mejor uniformidad en el riego (FAO 2000 y Gurovich, 2001 citados en Carbajal y Guerrero, 2010). El objetivo del trabajo es evaluar económicamente la aplicación del sistema de riego por pulsos y la productividad del agua (Eficiencia del uso del agua) desde el enfoque de la "tecnología de ahorro de agua".

El trabajo se realizó teniendo como base el Programa de Investigaciones en Hortalizas Liliana Dimitrova y las medidas de adaptación promovidas por el proyecto Bases Ambientales para la Sostenibilidad Alimentaria Local (BASAL) y la Universidad de Pinar del Río en la UEB Sierra Maestra del municipio Los Palacios. El suelo donde se montó el experimento es un Gleysol Nodular Ferruginoso según la Clasificación de los suelos de Cuba (Hernández et al., 2015), la pendiente longitudinal 1.3 %, la conductividad eléctrica tuvo un valor de 0.96 dS/m, es un suelo alcalino con pH de 7.56, con contenido de materia orgánica de 1.44 %, capacidad de campo y punto de marchitez de 17.60 % y 9.61 % respectivamente y densidad aparente de 1.42 g cm-3.

Se utilizó un diseño experimental en franjas, para lo cual se delimitó en el campo tres variantes de acuerdo a los parámetros a evaluar, teniendo la presencia de un testigo. Se empleó el sistema de riego tradicional por surcos en riego continuo y el riego intermitente de forma automatizada con tanque de descarga por el fondo con 5 surcos de 130 m de largo de cada tratamiento y seis normas de riego, su empleo obedece a la naturaleza de los estudios para el cultivo del tomate, los surcos son de forma triangular con taludes próximo a 45º. A cada variante se le destinaron tres surcos espaciados cada 1,5 m; en la variante I se delimitaron intervalos de 30 m a lo largo de los surcos por lo que se trabajó con cuatro ciclos de riego, en la variante II los intervalos fueron de 40 m con lo que se trabajó con tres ciclos y en la última variante no existieron intervalos, es decir, fue de flujo continuo, a su vez esta tercera fue el testigo.

El cultivo seleccionado para el experimento fue el tomate (Solanum lycopersicum L.), de la variedad Colorado que tiene un período vegetativo de 135 días, los datos climáticos fueron tomados de la Estación Meteorológica de Paso Real de San Diego, en la zona del proyecto se presentan temperaturas media mensuales que van desde 21.5ºC (enero) hasta 27.05ºC (julio), con valores máximos que ascienden hasta 32.27ºC (agosto) y valores mínimos que descienden hasta 17.28ºC (enero) a lo largo del año, la infiltración se determinó por los métodos de los cilindros (anillos concéntricos) según lo establecido en la Norma Cubana (NC XX: 2010) "Calidad del suelo. Determinación de la velocidad de infiltración".

Se realizó además un estudio para el análisis de las aguas de riego, así como su composición para conocer si las mismas estaban aptas para el riego de los cultivos. Las necesidades de agua de los cultivos se determinaron utilizando la metodología establecida por el método analítico Norma Cubana 48_46 de 2013 y utilizando el Software REGIMEN. BAS confeccionado por los profesores de Riego y Drenaje de la Facultad de Ciencias Forestales y Agropecuarias de la Universidad de Pinar del Río (UPR), donde se tuvo en cuenta los datos climáticos de evaporación y las precipitaciones de una serie de 15 años, además de los coeficientes bioclimáticos de evapotranspiración, así como las profundidades a humedecer por fases de desarrollo del cultivo y las propiedades hidrofísicas del suelo.

La caracterización del surco (geometría) se realizó fijando tres estaciones en la parte alta, media y baja de las tres variantes evaluadas, en dicha estaciones se colocaron perfilómetros antes del primer riego y después de finalizado éste, determinando los elementos que conforman la geometría del surco, es decir, el ancho del surco (B); ancho medio del surco (bm); ancho de la base del surco (b), profundidad máxima (Ymax) y profundidad media (Yo.5max). La longitud de los surcos se determinó empleando un ordómetro.

Para determinar el avance del frente de agua sobre la superficie, previamente se colocaron estacas (estaciones) a equidistancias de 20 metros sobre la longitud total hacia el pie del surco. La evaluación de las fases de avances del riego superficial por surcos, se aplicó la metodología descrita en la Guía de la FAO para el diseño y evaluación de los sistemas de riego superficial (Walker, 1989; citado en Soto, 2018).

La determinación del número de ciclos o de pulsos de riego estuvo en función de las características físicas del suelo (textura), la longitud de los surcos, el caudal empleado y sobre todo el criterio empleado para proporcionar la lámina necesaria al cultivo (tiempo de riego), según la metodología establecida por Keller & Bliesner citados en Walker & Skogerboe (1987).

Para la evaluación económica se tomó como unidad de evaluación el costo unitario del recurso, es decir el metro cúbico de agua de riego. Teniendo como punto de partida este costo unitario del agua puesta en la parcela, según su origen, y para cada caso, se evaluaron las variaciones que se producen de acuerdo a la eficiencia de aplicación en la parcela, las que dependen del sistema de riego utilizado. La eficiencia de aplicación (EAP) se determinó a partir la expresión matemática empleada por Morábito et al. (2007) y Schilardi, Morábito y Vallone (2010) referido por Rodríguez et al. (2014).

Demostración de los pulsos en cada variante. A continuación, se presenta la prueba de avance en un surco, empleando cuatro pulsos y también se adjunta la prueba de avance cuando se trabaja con riego continuo con la finalidad de realizar una comparación.

Análisis de los Resultados de los pulsos

De acuerdo a los resultados obtenidos en el trabajo y apreciándolo mejor en las Figura 1 y Figura 2 de las curvas de avance, podemos observar que cuando se empleó el riego intermitente, en este caso se realizaron 4 pulsos de riego el frente de avance llegó en menor tiempo (60.38 minutos) al final del surco; mientras que, con el riego continuo, el frente de avance del agua llegó en 82.10 minutos. Ello se debe a que el riego Intermitente, también llamado riego por pulsos, utiliza un efecto natural que tienen todos los suelos en mayor o menor medida y es la disminución de la capacidad de infiltración que tiene un suelo, cuando una vez mojado, se retira el agua y se deja "descansar" por un corto tiempo.

Los resultados reflejan los tiempos óptimos de pulsos de riego empleando una metodología con datos de campo, en donde se variaron los tiempos de los pulsos; realizándose alrededor de 6 pruebas con diferentes tiempos.

Debemos indicar que, dependiendo del cultivo, los tiempos se deben incrementar en épocas de mayor consumo por la planta; en nuestro caso, para el cultivo del tomate, se emplearon cuatro pulsos de riegos, tres para la fase de avance (10, 20 y 35 minutos) más un pulso para la fase de reposo (15 minutos).

Ello se debe a que el riego Intermitente, también llamado riego por pulsos, utiliza un efecto natural que tienen todos los suelos en mayor o menor medida y es la disminución de la capacidad de infiltración que tiene un suelo, cuando una vez mojado, se retira el agua y se deja "descansar" por un corto tiempo.

La explicación del fenómeno del riego intermitente se debe a que entre un pulso y otro se produce un disgregamiento de terrones, un reacomodamiento de partículas y una migración de sedimentos que sellan la base del surco. Por otra parte, al haber una interrupción de suministro de agua queda aire atrapado en los poros del suelo (Roque, 2003, citado en Carbajal, 2004).

Según García (1991), citado en Carbajal (2004), durante el proceso de recesión, la estructura del suelo se altera, los terrones se disuelven parcialmente, las partículas se acomodan y forman una sedimentación que origina el aislamiento de la superficie. Aunque el flujo se suspenda en consecuencia la infiltración superficial también, las partículas de arcilla contenidas en el suelo humedecido continúan con un proceso de expansión tanto el agua como el suelo en contacto con la atmósfera captan aire por atracción capilar y bloquean las pequeñas superficies de los poros del suelo. El proceso se repite en cada ciclo durante el tiempo de desagüe y, por lo tanto, durante los próximos suministros de agua se va reduciendo la infiltración y la resistencia a la rugosidad de la superficie del suelo, consiguiendo que el flujo circule con rapidez y se consiga un avance mayor y una mejor uniformidad en el riego.

La causa de la reducción entre los tiempos de contacto entre la cabeza del surco y la cola, logrando una distribución más uniforme del agua gracias al riego por impulsos parece que tiene que ver con la dispersión de los agregados del suelo; cuando cesa el flujo del agua las partículas de arcilla continúan su expansión, disminuyendo el tamaño de los poros; al mismo tiempo, las partículas más finas, generalmente limosas, arrastradas por la corriente del agua, tienden a depositarse sobre el fondo del surco, con lo que también disminuye la infiltración (Castañón, 2000, citado en Carbajal, 2004).

Según Gurovich (2001), citado en Carbajal (2004), el riego por pulsos presenta menores tiempos de avance como resultado de la reducción en las velocidades de infiltración, el mismo que se origina por una reducción de la permeabilidad del suelo, siendo la principal causa de esta reducción la consolidación del suelo mojado durante la interrupción del flujo, debido a un incremento en la tensión suelo-agua. También puede ser ocasionada por la disminución de la rugosidad del surco y una sección de surco más estable durante la infiltración de agua entre pulsos y la entrada y captura de aire que ocurre entre pulsos.

Eficiencia del uso del agua.

Se puede observar que el tratamiento donde se aplicó el riego por pulsos con cuatro ciclos la eficiencia del uso del agua fue mayor, con una Eficiencia de Uso de Agua (EUA) de 9.17 Kg/m3 de agua aplicado. Beláustegui y Mustieles (2010) reportan una EUA de 1.4 y 5.5 Kg/m3 de agua aplicado en tomate a cielo abierto y en invernadero respectivamente, mientras que Robaina (2013) obtuvo una eficiencia de 24.5 Kg/m3 para tomate en invernadero, mientras que Zotarelli et al. (2009), indican una EUA desde 8.7 hasta 14.8 respectivamente, lo cual concuerda con los resultados obtenidos en este trabajo, lo que nos indica que se puede obtener una mejor EUA al disminuir la cantidad de agua aplicada, pero con un impacto negativo en el rendimiento total. Además, Zhang et al. (2004); Simsek et al. (2005), citados por Antunez et al. (2015) obtuvieron la EUA en el cultivo del maíz como la relación entre el rendimiento total del cultivo y el total de agua aplicada (productividad del agua) con valores que oscilaron entre 4.8 y 7.22 Kg/m3 de agua aplicada ( Tabla 1).

Según los resultados obtenidos en el trabajo, se puede inferir que la eficiencia de aplicación del riego es uno de los elementos que influyen en la obtención de altos rendimientos y alta calidad del fruto, ya que se produce una mayor uniformidad de la humedad a todo lo largo y profundidad del surco donde se desarrolla la masa principal del sistema radical, por lo que existe una mayor dilución de los nutrientes presentes en el suelo a disposición de los cultivos, una mayor actividad fotosintética y por ende una mayor acumulación de materia seca.

Según Cruz y Pérez Báez, citados en Pérez Bouza (2018), un riego de superficie que opere de manera idónea, debe tener un equilibrio entre los procesos de avance e infiltración para que la lámina infiltrada en cada punto del surco sea similar, todas las plantas de la parcela dispongan de aproximadamente la misma cantidad de agua, y a la vez coincida con las necesidades hídricas de las plantas.

Evaluando perfomances de riegos por surcos en Mendoza, operados tradicionalmente y con caudal discontinuo, Romay et al. (2012) informaron que considerando el manejo realizado por el operario regador, el riego por pulsos en surcos sin pendiente alcanzó valores de eficiencia de aplicación del 79 %, superando al riego tradicional sin pendiente (69 %) y con pendiente (29 %).

Romay et al. (2000) y Romay et al. (2012) afirman que el riego por pulsos logró en la mayoría de los casos estudiados duplicar la eficiencia de aplicación respecto del riego tradicional, sin encontrar diferencias en las eficiencias de almacenamiento y distribución. Schilardi (2010) evaluó el desempeño de sistemas regados de la Cuenca del Río Tunuyán Superior, encontrando bajos valores de eficiencia de aplicación (43 %) y valores adecuados de eficiencias de conducción, almacenaje y distribución (91 %, 99 % y 91 % respectivamente), coincidentes con los reportados en varias investigaciones extranjeras sobre evaluaciones de métodos tradicionales de riego ( Pérez, Jiménez & Silveira, 2020).

Resultados de la evaluación económica

Para realizar la evaluación económica de un sistema de riego se debe partir del análisis de los costos involucrados y determinar cuáles son los costos incurridos en la producción de un cultivo y los beneficios del mismo. En este caso, la determinación del costo total implicado para una hectárea permitió analizar los resultados desde el punto de vista económico, a partir de los elementos de costos involucrados para los distintos tratamientos en estudio y el precio de venta del tomate en ese periodo de cosecha fue de 2.38 pesos kg-1 (2 380 pesos t-1). Los costos totales incurridos son los reportados por el departamento económico de la UEBA Sierra Maestra. El costo de compra del sistema fue de 13 750 pesos ha-1.

En el trabajo se demuestra que los rendimientos alcanzados generan beneficio neto en los tres tratamientos, sin alteración de precios en ninguno de ellos. Se destaca el tratamiento donde se aplicó el riego intermitente utilizando cuatro pulsos con el mayor beneficio neto, superando al tratamiento donde se aplicó el riego intermitente utilizando tres pulsos en 2,53 veces y al riego tradicional continuo en 1.47 veces, lo que equivale al 39.54 y 67.87 % respectivamente.

Los estudios realizados por Martín (2018), referida a la evolución de los criterios de evaluación del riego indica la vigencia de los indicadores utilizados en la presente investigación, pues se realizó en un zona donde su aplicación es de carácter casi obligatorio para el manteniminento de la humedad en el suelo y la obtención de los mas altos rendimeintos por parte del cultivo y lograr una mayor eficiencia del uso del agua. A diferencia de los métodos de riego presurizados, el riego por pulsos requiere de una puesta a punto del sistema en campo. Se trata de la calibración de caudales y tiempos de riego (avance y remojo) y de infiltración, tanto para el primer riego (sobre suelo movido) como para los subsiguientes, que lleva implícito el esfuerzo de aprendizaje (teórico - práctico y cultural) de productores, encargados y operarios acostumbrados al manejo del riego tradicional.

Se demuestra que este novedoso método de aplicación del agua a los cultivos constituye un verdadero modelo de incorporación de tecnología y, como tal, es una herramienta que debe ser usada y ajustada día tras día, en base a la experiencia particular de cada regante para optimizar sus resultados. Puede afirmarse que existe una significativa reducción o ahorro de agua en la utilización del riego por pulsos. Esta respuesta es una consecuencia del aumento de la eficiencia de aplicación, lograda gracias a la mejora tecnológica introducida. Se evidencia un subaprovechamiento de los equipos, ya que las eficiencias alcanzadas están muy lejos de las aceptables para el método (70 % ó más).

Es necesario continuar trabajando para mejorar el aprovechamiento del agua de riego, tanto en la conducción, distribución, asi como en la aplicación y tomar en cuenta que muchas fracciones de agua asumidas tradicionalmente como pérdidas, forman parte del proceso productivo.

Los estudios realizados por Keller y Keller (1995); Zotarelli et al. (2009); Martín (2018), y Pérez Bouza (2018), demuestran que un mayor rendimiento está asociado a un mayor coeficiente de uniformidad del riego. Es por ello que hay que considerar la importancia de conocer cuánta agua se necesita, conocer cuánta agua se utiliza, conocer los tiempos y conocer los costos y oportunidades que se ganan con un buen manejo, pero es fundamental el ejercicio de plantear un escenario con un mejor manejo del agua desde el punto de vista productivo, económico y de uso de los recursos.

La eficiencia de riego por surcos cuando se aplica el riego intermitente es mayor (65.2 %). comparadas con el riego continuo (39.75 %).

La aplicación del riego intermitente en comparación con el riego continuo influyó significativamente el rendimiento y la calidad del fruto. La aplicación del riego intermitente con cuatro ciclos produjo significativamente un 23 % mas de fruto de calidad comercial que cualquier otro tratamiento aplicando el mismo volumen de agua y con una eficiencia del uso del agua de 9,17 Kg / m3 de agua aplicado.

Con base a un buen rendimiento y calidad del fruto y una adecuada eficiencia en el uso del agua, se deriva que el riego intermitente es una alternativa que puede ser adoptado por todas aquellas empresas y agricultores que puedan obtener esa tecnología de riego.