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Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

versión On-line ISSN 2071-0054

Rev Cie Téc Agr vol.28 no.4 San José de las Lajas oct.-dic. 2019  Epub 01-Dic-2019

 

ARTÍCULO ORIGINAL

El régimen de riego para cultivos en Manabí, Ecuador: propuesta para cinco cultivos permanentes

Dr.C. Ramón Pérez-LeiraI  * 

Dr.C. Jacqueline Domínguez-GutiérrezI 

IUniversidad Laica Eloy Alfaro de Manabí (ULEAM), Facultad de Ingeniería, Manta, Manabí, Ecuador.

RESUMEN

El presente trabajo es un complemento del estudio climatológico y edafológico desarrollado en zonas productivas de la provincia de Manabí en Ecuador. El objetivo del estudio es determinar el régimen de riego de cinco cultivos permanentes en Manabí. El estudio estuvo enfocado en tres zonas agrícolas de la Provincia (Chone, San Ramón y Mapasingue). Se analizaron varios escenarios que incluyen cuatro zonas edafoclimáticas combinadas con tres opciones de manejo de riego. Los resultados permiten definir elementos básicos para el diseño y la operación de los sistemas de riego y sirven de referencia para estudios orientados hacia otros cultivos y zonas agrícolas de Manabí.

Palabras clave: suelo; evapotranspiración; cultivos; régimen de riego

INTRODUCCIÓN

En el artículo 282 de la Constitución de Ecuador se establece que ‶El Estado regulará el uso y manejo del agua de riego para la producción de alimentos, bajo los principios de equidad, eficiencia y sostenibilidad ambiental″.

A pesar de que Ecuador es un país con un enorme potencial de riego (más de 3 millones de hectáreas), la superficie total bajo riego es de 942 mil hectáreas. Esto es menos de la tercera parte de la superficie potencial a regar. En el Plan Nacional de Riego y Drenaje 2012-2026 se plantea que en ‶…el transcurso de estos años se han acumulado problemas: la cada vez más escasa disponibilidad del agua; el incremento de la contaminación que incide en la calidad del agua utilizada; el inequitativo acceso al agua; los bajos niveles de tecnificación y de eficiencia; las limitaciones propias de las instituciones responsables de la gestión del agua; las debilidades de las organizaciones en administración, operación y mantenimiento de los sistemas, entre otros.″ (MAGAP, citado por Pérez et al. (2018).

En Centroamérica y América del Sur se han encontrado estudios sobre el régimen de riego del Algodón Méndez et al. (2001), la Caña de Azúcar Avalos y Pacheco (2012), el banano Toro et al. (2016) y la papa Sifuentes et al. (2018). En Ecuador se han desarrollado investigaciones sobre el régimen de riego de diversos cultivos asociados a trabajos de titulación a niveles de pregrado y Maestría, sin embargo, se han encontrado escasas publicaciones científicas sobre este tema. Uno de los trabajos más interesantes es el desarrollado por Caicedo et al. (2015), donde se compararon tres esquemas de programación del riego para el cultivo del banano (Musa paradisiaca). Una de las herramientas de cómputo más difundidas para determinar la programación del riego es el Programa CROPWAT, versión 8.0 (Swennenhuis, citado por (Caicedo et al., 2015). Esta versión puede ser utilizada para el cálculo de los requerimientos de agua de los cultivos basado en datos climáticos, fenológicos y edafológicos Toro et al. (2016). Otros autores como Sosa et al. (2019), emplean esta herramienta para explorar relaciones entre la Evapotranspiración de Referencia (Eto) y las precipitaciones o para predecir el incremento de las dosis de riego asociadas a los cambios climáticos como Duarte et al. (2017). Sin embargo, el programa sigue siendo limitado al considerar el método de método de Penman-Monteith propuesto por la FAO para el cálculo de la Eto. Uno de los principales inconvenientes de este método es que requiere de medidas precisas de temperatura del aire, humedad relativa, la radiación solar y la velocidad del viento (Popova y cols, citados por Pinto et al. (2016).

En la Propuesta de Modelo de Gestión Integral de Riego en Ecuador (Secretaría del Agua (2016), se plantea que existe ¨falta de programas complementarios a la construcción de la obra física, como programas de capacitación, asistencia técnica...¨. En la Actualización del Plan Nacional de Riego y Drenaje 2018-2021 de Ecuador, realizado por la Subsecretaría de Riego y Drenaje (Secretaría del Agua, 2016), se reconoce que existe un balance hídrico negativo en algunas cuencas de la Provincia Manabí y se propone como primer objetivo estratégico ‶Mejorar la eficiencia y ampliar el patrimonio público y comunitario de riego y drenaje de manera sostenible″. En alineación con estas políticas, desde enero de 2018 se ejecuta en la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí el Proyecto de Investigación ‶Estudio Edafoclimático para el diseño y operación de los Sistemas de Riego en Manabí″.

El presente trabajo es una continuación de los estudios publicados por Pérez et al. (2018a, 2018b), enfocados al estudio de las variables climáticas y de las propiedades hidrofísicas de los suelos en zonas agrícolas de la provincia Manabí. El objetivo de este estudio es definir el Régimen de Riego de cinco cultivos de interés económico a partir del balance hídrico realizado en diferentes escenarios en la Provincia.

MÉTODOS

Para el desarrollo de este estudio se seleccionaron tres zonas de interés agroproductivo en la provincia Manabí: Zona norte del Cantón Chone, San Ramón en el Cantón Sucre y Mapasingue en el Cantón Portoviejo. Una representación espacial de las tres zonas se puede apreciar en la Figura 1.

(Fuente: Elaboración de los Autores)

FIGURA 1 Ubicación de las tres zonas de estudio en la provincia de Manabí. 

Definición de las características del Clima y del Suelo

Este trabajo se basa en el análisis estadístico de las series de 23 años de observaciones en 49 estaciones meteorológicas en Manabí desarrollados por Pérez et al. (2018a), para definir la precipitación del 75% de probabilidad y la Evapotranspiración del Cultivo de Referencia (Eto) del 25% de probabilidad de ocurrencia. Para el balance hídrico se tomaron los valores de Eto calculados por el método de Hargreaves-Samani debido a las consideraciones de De Figueredo et al. (2016) y confirmado por Pérez et al. (2018a), quienes obtuvieron resultados más confiables ante la ausencia de datos en Manabí, Ecuador, para aplicar el Método de método de Penman-Monteith, considerado por Sousa et al. (2016).

Las propiedades hidrofísicas de los suelos han sido definidas a partir de determinaciones ¨in situ¨ determinadas por Pérez et al. (2018b) en las tres zonas de estudio.

Definición de las características de los cultivos para el Régimen de Riego

En este estudio se consideraron cinco cultivos permanentes de interés económico en la Provincia: Naranja (Citrus Sinensis), Cacao (Theobroma cacao), Plátano (Musa paradisiaca), Papaya (Carica papaya) y Maracuyá (Passiflora edulis).

Los datos de profundidad de las raíces (H), coeficientes del cultivo (Kc) para el cálculo de la Evapotranspiración (Etc) por cada fase de desarrollo y ciclo de vida de cada cultivo, se muestran en la tabla 1 a partir de las consideraciones de diferentes autores. Se incluye además la Fracción de Agotamiento de Humedad en el suelo sin provocar estrés hídrico (p), definido por Allen et al. (2006).

TABLA 1 Valores de Coeficiente de Cultivo (Kc) y de Profundidad a humedecer (H) por etapas de desarrollo para cada cultivo según recomendaciones de diferentes autores 

Cultivo Fases de Desarrollo p Fuente
Naranja Días 60 90 120 95 50 % Allen et al. (2006) Calderón (2014)
Kc 0.70 0.70 0.65 0.70
Días 365
H (m) 0.80
Cacao Días 365 30 % Allen et al. (2006)
Kc 0.90
Días 365
H (m) 0.70
Plátano Días 120 75 45 35 % Allen et al. (2006) Toro et al. (2016)
Kc 1.0 1.2 1.1
Días 240
H (m) 0.60
Papaya Días 60 90 60 155 35 % Allen et al. (2006) Chaterlán (2012)
Kc 0.90 1.00 1.10 0.90
Días 365
H (m) 0.60
Maracuyá Días 60 210 95 50 % Allen et al. (2006) Vinuesa (2009) Calderón (2014)
Kc 0.70 0.65 0.70
Días 365
H (m) 0.60

Para el cálculo del Régimen de Riego de Proyecto de cada cultivo se analizaron cuatro escenarios a partir de los resultados obtenidos por Pérez et al. (2018b):

  • Chone con suelo de textura fina (CH-TF)

  • Chone con suelo de textura media (CH-TM)

  • Mapasingue con suelo de textura media (MP-TM)

  • San Ramón con suelo de textura media (SR-TM)

El riego en cada escenario fue analizado a su vez para tres valores de p (El mínimo recomendado para cada cultivo, una reducción del 25% de este valor a partir de considerar las condiciones atmosféricas cálidas y secas de Manabí, ambos valores según recomendaciones de Allen et al. (2006), y un valor fijo de p= 15% para todos los cultivos). Esto generó un total de 60 variantes de riego (cinco cultivos x cuatro escenarios x tres fracciones de agotamiento de humedad).

Para el cálculo de Régimen de Riego de Proyecto se siguió el procedimiento descrito en la Norma Cubana 48-46, citado por Duarte et al. (2015). En dicho procedimiento se sustituyeron los valores de Kb por los de Kc de cada cultivo que se mostraron en la Tabla 1.

Una vez definido el Régimen de Riego de Proyecto se procedió a determinar la Evapotranspiración máxima de cada cultivo y el caudal ficticio o dotación. Estos elementos constituyen la base para el diseño hidráulico de sistemas de riego presurizados (sistema de riego localizado o sistema de riego por aspersión).

La Evapotranspiración Crítica del Cultivo: Se obtuvo al dividir la evapotranspiración del mes con mayor consumo (mes crítico) por la cantidad de días del mes.

Dotación o caudal ficticio: Obtenido para la condición crítica por la siguiente expresión:

q=Dn3.6th

donde:

q

- Caudal neto ficticio, hidromódulo o dotación (L/s/ha);

Dn

- Dosis parcial neta de riego (m3/ha);

t

- Intervalo de riego (días);

h

- Duración de la jornada de riego (h). (Se consideró una jornada de 8 horas diarias).

RESULTADOS Y DISCUSION

Luego de haber realizado los cálculos de requerimientos hídricos correspondientes a cada cultivo en los cuatro escenarios se obtuvo el resultado que se resume en la Tabla 2 para el Cultivo de la Naranja.

TABLA 2 Resumen del Régimen de Riego Anual de la Naranja en cuatro escenarios, expresado a partir de la Evapotranspiración, Lluvia Aprovechable, Dosis Total y Cantidad de Riegos 

Cultivo Escenario Etc (mm) Lluvia Aprovechable (mm) Dosis Total de Riego según p* (mm) Cantidad de Riegos según p*
50% 37% 15% 50% 37% 15%
Naranja CH-TF 901,3 426,0 349,0 387,6 471,7 2 3 9
CH-TM 901,3 424,2 498,1 491,3 498,4 3 4 10
MP-TM 990,2 355,2 601,7 556,6 676,9 4 5 15
SR-TM 990,2 254,3 622,4 691,2 747,3 4 6 16

* Se define un valor extremo de p= 50% según consideraciones de Allen et al. (2006).

Como se puede observar, existe una tendencia al incremento de las dosis y el número de riegos en la medida que el valor de p se reduce. Se evidencia un mayor requerimiento de riegos en la zona de San Ramón (SR) debido a las condiciones de evapotranspiración y lluvia aprovechable existentes. Las dosis anuales a aplicar al cultivo de la naranja oscilan entre 349 mm y 743 mm. Estos resultados son inferiores a los 800 mm anuales obtenidos por CEBAS-CSIC (2014) al sur de España en un clima árido con precipitaciones inferiores a 300 mm al año. También son inferiores a los reportados por Santos et al. (2018), que se encuentran entre 1270 mm y 1306 mm al año. Sin embargo, coincide con los valores reportados por Wiegand y Swanson citados por Levy y Boman (2003), quienes obtuvieron dosis anuales de riego en cítricos de 220 mm a 680 mm para complementar 700 mm de lluvia anual en Texas.

El régimen de riego anual para el cultivo del cacao resumido en la Tabla 3 muestra valores de riegos de 641 mm a 1062,2 mm al año. Se confirma la zona de Chone con menores requerimientos hídricos y la cantidad de riego durante el año varía entre 7 y 26 en función de la fracción de agotamiento de humedad (p) con que se decida manejar el régimen de riego.

TABLA 3 Resumen del Régimen de Riego Anual del Cacao en cuatro escenarios, expresado a partir de la Evapotranspiración, Lluvia Aprovechable, Dosis Total y Cantidad de Riegos 

Cultivo Escenario Etc (mm) Lluvia Aprovechable (mm) Dosis Total de Riego según p* (mm) Cantidad de Riegos según p*
30% 22% 15% 30% 22% 15%
Cacao CH-TF 1185,9 513,4 641,7 671,8 686,6 7 10 15
CH-TM 1185,9 511,9 697,0 639,3 696,5 8 10 16
MP-TM 1304,0 355,2 948,1 984,5 948,3 12 17 24
SR-TM 1304,0 254,3 1062,2 1018,5 1061,1 13 17 26

* Se define un valor extremo de p= 30% según consideraciones de Allen et al. (2006).

Los resultados son muy similares a los recomendados por Rodríguez et al. (2010), para Manabí con valores de 500 a 1200 mm al año. También hay similitud con los resultados obtenidos por Romero y Proaño (2008) en su estudio desarrollado en la península de Santa Elena en Ecuador. En dicho trabajo se obtuvieron dosis de riego anuales para el cacao entre 1023,93 y 1535,9 mm para diferentes condiciones de manejo por goteo.

No obstante, varios autores, como Motato y Pincay (2015), insisten en atender con mayor interés la calidad y no la cantidad de las aguas para el riego de este cultivo debido a los problemas de salinidad detectados en las aguas subterráneas en Manabí.

Para el cultivo del plátano se obtuvieron cifras de mayor magnitud, como se muestra en la Tabla 4.

Estos resultados fueron similares a los obtenidos por Caicedo et al. (2015) en sus programaciones realizadas mediante el programa CROPWAT para el riego del plátano en Babahoyo, Ecuador. Los autores obtuvieron valores de Etc entre 990,5 mm y 1340,7 mm anuales. Aunque la cantidad de riegos anuales estuvo entre 20 y 23, la lámina total a aplicar fue ligeramente inferior debido a que las condiciones de lluvia de Babahoyo son menos áridas que las de Manabí.

TABLA 4 Resumen del Régimen de Riego Anual del Plátano en cuatro escenarios, expresado a partir de la Evapotranspiración, Lluvia Aprovechable, Dosis Total y Cantidad de Riegos 

Cultivo Escenario Etc (mm) Lluvia Aprovechable (mm) Dosis Total de Riego según p* (mm) Cantidad de Riegos según p*
35% 26% 15% 35% 26% 15%
Plátano CH-TF 1435,5 555,0 824,7 884,5 902,4 9 13 23
CH-TM 1435,5 553,7 871,3 906,2 895,8 10 14 24
MP-TM 1581,8 337,7 1263,9 1232,6 1254,1 16 21 37
SR-TM 1581,8 254,3 1306,8 1334,9 1329,2 16 22 38

* Se define un valor extremo de p= 35% según consideraciones de Allen et al. (2006).

Los valores de Etc anuales también coinciden con los reportados por Toro et al. (2016) mediante simulaciones efectuadas con el programa CROPWAT en Urabá, Colombia. Estos valores oscilaron entre 1188 mm y 1315 mm anuales.

El resumen del régimen de riego para el cultivo de la papaya se presenta en laTabla 5.

TABLA 5 Resumen del Régimen de Riego Anual de la Papaya en cuatro escenarios, expresado a partir de la Evapotranspiración, Lluvia Aprovechable, Dosis Total y Cantidad de Riegos 

Cultivo Escenario Etc (mm) Lluvia Aprovechable (mm) Dosis Total de Riego según p* (mm) Cantidad de Riegos según p*
35% 26% 15% 35% 26% 15%
Papaya CH-TF 1263,1 534,0 733,1 748,4 745,5 8 11 19
CH-TM 1263,1 532,7 697,0 712,0 746,5 8 11 20
MP-TM 1388,9 355,2 1026,9 1056,5 1084,6 13 18 32
SR-TM 1388,9 254,3 1143,5 1152,9 1154,3 14 19 33

* Se define un valor extremo de p= 35% según consideraciones de Allen et al. (2006).

Bogantes et al. (2011), consideran consumos de agua anuales para este cultivo entre 1200 mm y 1800 mm, muy similar a la Etc que se ha obtenido en el presente estudio (entre 1263,1 y 1388,9 mm). Sin embargo, Chaterlán (2012) obtuvieron valores inferiores de Etc (931 mm) para la papaya en el sur de la Habana en Cuba bajo condiciones de precipitación superiores para un valor de p del 40%.

Un resultado más afín lo reportaron Mellado et al. (2005) en Michoacán, México. Los autores desarrollaron un estudio con el objetivo de evaluar la respuesta del papayo, variedad Maradol, en términos de rendimiento, eficiencia de uso del agua y productividad económica, a los sistemas de riego por goteo y fertilización. Para condiciones de precipitación de 569 mm anuales (muy similares a las de Manabí) obtuvieron láminas de riego anuales entre 1050 mm y 1385 mm.

El cultivo del Maracuyá demandó un régimen de riego en los diferentes escenarios que se resume en la Tabla 6.

TABLA 6 Resumen del Régimen de Riego Anual del Maracuyá en cuatro escenarios, expresado a partir de la Evapotranspiración, Lluvia Aprovechable, Dosis Total y Cantidad de Riegos 

Cultivo Escenario Etc (mm) Lluvia Aprovechable (mm) Dosis Total de Riego según p* (mm) Cantidad de Riegos según p*
50% 37% 15% 50% 37% 15%
Maracuyá CH-TF 883,0 404,8 392,8 484,2 470,8 3 5 12
CH-TM 883,0 403,5 498,0 460,5 484,9 4 5 13
MP-TM 970,9 349,4 564,5 584,5 677,9 5 7 20
SR-TM 970,9 254,3 700,7 691,0 734,5 6 8 21

* Se define un valor extremo de p= 50% según consideraciones de Allen et al. (2006).

Los consumos obtenidos para este cultivo son muy cercanos a los reportados por Guzmán citado por Guerra et al. (2013) entre 650 mm y 950 mm anuales. Sin embargo, son inferiores a los obtenidos por estos últimos autores en sus estudios que abarcan magnitudes entre 1351,1 mm y 230,7 mm anuales.

También en Perú Chacón (2016) en un estudio que registró los consumos del maracuyá durante 5 años consecutivos en ¨La Libertad¨, Perú obtuvo valores que fluctuaron entre 601,5 mm y 977,5 mm al año. Estos valores son muy cercanos a los obtenidos de Etc en los cuatro escenarios analizados en este estudio. También Da Araujo et al., (2006), obtuvieron consumos del Maracuyá en Piracicaba, Brasil de 781,01 mm en un período de 350 días.

Elementos básicos para el diseño y la operación de los sistemas de riego

Los resultados del cálculo de la Evapotranspiración máxima (Etm) que se obtuvieron para cada cultivo en las diferentes condiciones, así como el mayor caudal ficticio se resumen en la Tabla 7.

Los valores de Etm de la naranja coinciden con los reportes de Toledo y cols. (citados por Levy y Boman (2003), quienes definen un intervalo de 2 a 3 mm/día en las condiciones de Cuba. Sin embargo, son considerablemente inferiores a los 4.5 mm/día reportados por Shalhevet y cols. citados Levy y Boman (2003), para las condiciones de Israel.

TABLA 7 Valores de evapotranspiración máxima (Etm) y caudal ficticio (q) que se obtuvieron para cada cultivo en las diferentes condiciones edafoclimáticas 

Cultivo CH-TF CH-TM MP-TM SR-TM
Etm (mm) q (L/s/ha) Etm (mm) q (L/s/ha) Etm (mm) q (L/s/ha) Etm (mm) q (L/s/ha)
Naranja 2,8 0,45 2,8 0,47 3,1 0,64 3,1 0,71
Cacao 3,7 0,65 3,7 0,96 4,0 0,94 4,0 1,01
Plátano 4,5 0,84 4,5 0,86 4,7 1,20 4,7 1,27
Papaya 4,1 0,71 4,1 0,71 4,4 1,03 4,4 1,10
Maracuyá 2,6 0,46 2,6 0,47 2,8 0,64 2,8 0,70

Un aspecto importante a tener en cuenta al analizar los consumos de agua y necesidades de riego en estos cultivos permanentes, adicional a las condiciones climáticas específicas de cada región, es la densidad de plantación. Se ha podido constatar que los marcos de plantación de estos cultivos no son idénticos en todas las investigaciones sobre riego que se han consultado, lo cual influye directamente sobre la magnitud de la extracción de la humedad disponible que hacen las plantas en el suelo.

Vale aclarar que, en todos los casos, los valores de caudal ficticio neto para diseñar el riego en cada cultivo deberán ser incrementados en función de la eficiencia que se estime, de acuerdo a la técnica de riego a emplear. Resulta evidente para todos los cultivos que las condiciones edafoclimáticas de Chone son más favorables para los cultivos en comparación con San Ramón y Mapasingue.

CONCLUSIONES

  • En este estudio se han analizado 12 escenarios de manejo de riego para los cultivos Naranja, Cacao, Plátano, Papaya y Maracuyá en Ecuador (60 variantes en total), lo cual permite definir sus requerimientos hídricos en función de la zona edafoclimática en que se encuentren y de la Fracción de Agotamiento de Humedad en el suelo que se defina para el manejo de riego sin provocar estrés en la planta.

  • La posibilidad de definir el Régimen de Riego de los cultivos permanentes a partir de análisis estadísticos de las variables climáticas propias de la región y la determinación ¨in situ¨ de las propiedades hidrofísicas de los suelos, le transfiere a los resultados de este estudio un margen de confiabilidad superior al de estudios desarrollados sobre otros datos.

  • Los cultivos con mayor demanda de riego fueron el plátano, la papaya y el cacao con dosis anuales que varían de 641,7 mm a 1329,2 mm en función del nivel de agotamiento definido para el manejo de riego.

  • Las condiciones edafoclimáticas de Chone resultan más favorables para el desarrollo de los cultivos en contraste con la zona de San Ramón donde se demandan las mayores dosis de riego.

  • La definición de la demanda hídrica y el régimen de riego para diferentes condiciones de manejo en los cultivos estudiados sirve de base para el diseño de nuevos sistemas de riego o para la programación de los ya existentes en la Provincia, por lo que su aplicabilidad puede ser de carácter inmediato.

AGRADECIMIENTOS

A los Ingenieros Marcos Israel Hinostroza García, Jordan René Manzaba Carvajal y Eric Cabrera Estupiñán por el apoyo en el procesamiento de la información climática, previo a esta publicación.

Se agradece a los Ingenieros Héctor Germán Cedeño Caicedo, José Darío Zambrano Gómez, Luis Alberto Moncayo Zambrano, Jonathan Ricardo Flecher Ponce, Carlos Geovanny Moreira Muñoz, Henry Emilio Delgado Anchundia, Adrián Ricardo Mendoza Briones y Luis Eduardo Chávez García, por el apoyo brindado en la extracción y procesamiento de las muestras de suelo en apoyo a esta investigación.

A la Lic. Orávides Almagro Peñalver por su apoyo brindado en la traducción de este documento.

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Recibido: 14 de Febrero de 2019; Aprobado: 02 de Septiembre de 2019

*Autor para correspondencia: Ramón Pérez-Leira, e-mail: rperezleira@gmail.com

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