Riego en cultivos de alto rendimiento

low tech cuke gh_MMWConocer la cantidad de agua que un cultivo necesita y la forma en que la planta la asimila es fundamental para el éxito en la producción de cultivos de alto rendimiento.

El conocimiento de los factores anteriores permite estimar con mayor precisión los requerimientos de riego y el momento de aplicación durante el día.

Dicha precisión es necesaria porque las tasas de evapotranspiración (ET) de un cultivo pueden ser muy altas en las horas de mayor insolación, por lo que cuando se presentan los síntomas de estrés hídrico en las plantas podría ser muy tarde para regar, afectado la productividad del cultivo, el crecimiento de los frutos y produciendo frutos de menor tamaño.

Demanda hídrica del cultivo

En el cultivo del tomate el caso puede ser más severo — un deficiente acoplamiento del riego con las demandas del cultivo se asocia con la deficiencia nutricional del calcio a través de una pudrición apical del fruto (Blossom-end Rot).

Esta deficiencia se presenta debido a que el calcio (Ca) no es un elemento muy movible en la planta aun en sustratos ricos con este nutriente. El Ca se mueve disuelto en el agua a través del xilema de la planta inducido por la transpiración de las hojas. Por ello, las fluctuaciones en el suministro de agua interfieren con el suministro de Ca hacia los órganos con altos niveles de demanda tales como frutos y tubérculos.

Lo anterior se complica aún más, ya que la transpiración se concentra en hojas maduras, compitiendo por agua las partes de la plantas con baja capacidad transpiración, como frutos y hojas jóvenes internas. Ante esta situación, se recomienda aplicar riegos nocturnos (aunque en menor cantidad) cuando las hojas maduras no están transpirando — no como forma de riego propiamente, sino para posibilitar el transporte de iones que presentan dificultad de movilidad, como Ca, y que bajo las condiciones descritas el agua ha de fluir al resto de órganos de la planta.

 

Eficiencia en el uso del agua

La eficiencia en el uso del agua por el cultivo suele referirse también como productividad del agua.

El agua está presente en todos los procesos fisiológicos de las plantas, por lo que la frecuencia y oportunidad con la que el agua es aportada a las plantas, es tan importante como la cantidad de agua, relacionada principalmente con la transpiración de la planta.

Oportunidad y cantidad de agua, son los factores determinantes en el desarrollo de las plantas, no obstante en agricultura de temporal estos requisitos difícilmente pueden ser garantizados, y por eso se recurre al riego programado, donde se han encontrado incrementes de 3.6 veces en el rendimiento de los cultivos. Un caso puede ser ejemplificado con los cultivos de maíz y frijol que se producen en Sinaloa, asumiendo una lamina de 5 mm diarios durante tres meses (aproximadamente 4,500 m3 en el ciclo) para constatar el incremento de 3.6 veces en el rendimiento y la disminución de la productividad del agua hasta menores a la unidad como se muestra en el cuadro 1.

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La eficiencia en el uso del agua (EUA) es un concepto usado a nivel biológico para describir la cantidad de carbohidratos formados con la fotosíntesis y la transpiración. Si aplicamos este concepto a la agricultura protegida, su definición es compleja debido a los indicadores involucrados para expresar la productividad del agua en términos de rendimiento [kg/m3] o en términos económicos [pesos MXN/m3].

Se han propuesto indicadores para expresar la productividad del agua (PA) tomando en cuenta sólo el rendimiento [kg/m3] pensando en que el rendimiento es el resultado de una interacción de elementos relacionados con el proceso.

La expresión de productividad del agua que se aplica en agricultura de riego es la siguiente:

imta2Los requerimientos de riego a cielo abierto se expresan usualmente en términos de lámina por unidad de tiempo [mm/día] o en volumen por unidad de superficie [m3/ha]. Sin embargo, en un invernadero lo más común es expresarlo en litros por planta [L/planta] o en unidad de superficie [L/m2].

Es importante tener en cuenta que en México, las altas densidades de plantación (más de 3.5 plantas/m2) son más comunes que en Estados Unidos, Canadá, los Países Bajos o Francia, por lo que la información generada en otras latitudes podría no ser válida en México.

 

Agricultura protegida frente a campo abierto

En un invernadero donde las aportaciones de lluvia son nulas, los requerimientos de riego dependen de la demanda evapotranspirativa y de la fracción de drenaje requerida.

Conocer la demanda evapotranspirativa de un cultivo al aire libre es complejo ya que depende principalmente de las condiciones ambientales, de la especie y etapa fenológica del cultivo, y del nivel de humedad del suelo. Al estar confinado, el ambiente en un invernadero es más predecible y menos variable que al aire libre. En consecuencia, el uso de tablas de consumo medio de agua para condiciones de invernadero es más conveniente que para cielo abierto.

En un invernadero pasivo de 1,000 m2 se requieren cerca de 500 L/m2 para completar el ciclo productivo, lo que indica un volumen total de 500 m3, equivalente a 5,000 m3/ha o una lámina total de 50 cm.

Si consideramos además la fracción de drenaje — asumiendo un valor promedio del 30% de volumen adicional para drenaje — se tendría que se requieren 6,500 m3 o una lámina de 65 cm, la cual puede ser mayor que la aplicada en una parcela regada por riego por goteo, pero menor que la aplicada en sistemas de riego por gravedad a campo abierto.

Lo anterior indica que los invernaderos demandan cantidades de agua equivalentes a las usadas en la producción a cielo abierto.

 

Capacidad de almacenamiento

Consideraciones especiales se tienen que tomar en cuenta en la época de mayor consumo de agua.

En la época de producción se demanda la mayor cantidad de agua — 4.3 L/m2 de invernadero diarios — por lo que 1,000 m2 de invernadero demandarán 4,300 L diarios. Si se asume una fracción de drenaje del 30%, esta cantidad incrementa a 5,600 L.

El volumen anterior es útil para dimensionar la capacidad del almacenamiento disponible para riego. Un día sin agua, por problemas en el suministro, puede ser una catástrofe para el cultivo, principalmente cuando se usan contenedores de bajo volumen.

 

Productividad del agua en invernadero

La ventaja de los invernaderos está en su productividad agrícola y en el uso del agua.

A cielo abierto, la productividad agrícola del tomate de riego es del orden de 2 a 5 kg/m2, dependiendo del nivel tecnológico, con una productividad de 2.5 a 6.3 kilos producidos por metro cúbico de agua aplicada. Es decir, que a cielo abierto se necesitan 214 litros de agua para producir 1 kg de tomate, contrastando los 35.7 litros que se necesitarían si se cultiva en invernadero.

La tasa de crecimiento de cultivos protegidos en México se estima en 1,200 hectáreas anuales, distribuidos principalmente en cuatro estados — Sinaloa (30%), Baja California (16 %), Jalisco (7%) y Estado de México (12%) , quedando un 35% en el resto de los estados. Sinaloa concentra la mayor superficie de cultivos en invernadero teniendo como principal cultivo el tomate con diferentes niveles de tecnología, micro y macrotúneles, malla sombra, cenitales pasivos y automatizados.
El cultivo que predomina por mucho es el tomate rojo (72%) y muy alejado el pimiento (11%) y el pepino (11%), quedando el resto a otras hortalizas y flores.

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Para estos tres cultivos principales, el SIAP (2013) reporta una gran diferencia en los rendimientos en invernaderos comparando con cielo abierto [Tabla 3]. Aun cuando en invernadero el consumo de agua debe ser menor, si consideramos una lámina de riego de 60, 45 y 40 cm respectivamente, la productividad del agua se muestra en el mismo cuadro.

Volumen de agua consumida por los cultivos bajo riego

De acuerdo con estimaciones propias, México cuenta con unas 25,000 hectáreas de superficie bajo algún tipo de protección (invernaderos, malla sombra, túneles etc.), lo que coloca a México entre el sexto y séptimo lugar a nivel mundial [SIAP 2013]. Con rendimientos promedio de producción protegida de tomate de 132.5 t/ha, en 18,000 hectáreas (72% de la superficie protegida total en México), será posible cosechar cerca de 2.4 millones de toneladas de tomate y para ello será necesario aplicar unos 108 millones de metros cúbicos de agua.

El principal factor que posibilita el aumento de la productividad del agua (PA) es un manejo adecuado del agua de riego a nivel sistema de producción. Esto indica que no sólo es importante la función del riego por sí mismo, sino también la eficacia con que el agua es aplicada.

 

Aumento de la productividad del agua

Entre los mecanismos para aumentar la eficiencia en aplicación de agua, se pueden mencionar la estimación de la transpiración (para saber la cantidad de riego), el tipo de suelo o sustrato (para estimar la frecuencia) y el sistema de riego en sí para garantizar ambos (cantidad y oportunidad) y los factores asociados.

Por ejemplo, para la transpiración, será importante definir la densidad de siembra, que estará determinada por la radiación que la cubierta plástica está dejando entrar de la radiación global que incide sobre el techo del invernadero. Y por otro lado, la mejor gestión del riego, con acciones encaminadas a reducir la evaporación del suelo, reduciendo las pérdidas de drenaje y eliminar al máximo la compactación del suelo debido a restos de cultivo húmedos.

 

Fuente: Dr. Jorge Flores-Velazquez, Subcoordinación de Riego, Especialista en Hidráulica ([email protected]) del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) 

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