Irrigation with waste waters in the sustainable production of grains for animal food

RESUMEN

El trabajo se realizó en la Unidad Básica de Producción Cooperativa Camilo Cienfuegos de la granja urbana del municipio San Miguel del Padrón, en la provincia La Habana, con el objetivo de Estudiar el efecto del riego con aguas residuales sobre el rendimiento de los cultivos sorgo (Sorghum bicolor. L. Moench var. Blanco C-21) y maíz (Zea mays. L var. Tusón), para incrementar la producción de granos, destinado a la alimentación animal en la agricultura urbana. Los tratamientos estudiados fueron T1: riego con aguas residuales y T2: sin riego (condiciones de secano). El sistema de riego utilizado fue aspersión semiestacionario (aspersor 5022 de 960 L·h^-1 espaciado a 12 m x 12 m). Se aplicó una dosis neta total de 1775,4 m³·ha^-1 de aguas residuales, distribuida en 31 riegos que permitieron incrementar significativamente el rendimiento en granos de los cultivos de sorgo y maíz con valores de 4,29 t·ha^-1 y 1,73 t·ha^-1 respectivamente con relación al tratamiento de secano. La variedad de sorgo estudiada alcanzó un mejor aprovechamiento del agua aplicada con rendimiento promedio de 1,59 kg·m^-3 con respecto al maíz que obtuvo un valor de 1,09 kg·m^-3.

Palabras clave: Rendimiento, humedad, agua, secano, grano.

ABSTRACT

The work was carried out in the Basic Unit of Cooperative Production Camilo Cienfuegos of the urban farm of the municipality San Miguel del Padrón, in the province Havana, with the objective of studying the effect of the irrigation with waste waters on the yield of the cultivations sorghum (white variety C-21) and corn (Tusón variety), to increase the production of grains, dedicated to the animal feeding in the urban agriculture.The studied treatments was T1: irrigation with waste waters and upland conditions. The utilized system was of sprinkler irrigation (sprinkler 5022 of 960 L·.h^-1 spaced 12 m x 12 m). A dose net total of  1775,4 m³·ha^-1 of waste waters was applied, distributed in 31 irrigation; it was possible to increase the yield significantly in grains of the cultivations sorghum and corn with values of 4,29 t·ha^-1 and 1,.73 t·ha^-1 respectively. The sorghum variety reached got a better use of the applied water with yield average 1,59 kg·m^-3 with regard to the corn that obtained a value of 1;09 kg·m^-3.

Key words: Yield, humidity, water, upland, grain.

En los últimos años, se ha intensificado el desarrollo agropecuario en el contexto urbano, principalmente en la provincia La Habana, en el cual el riego juega un papel de gran importancia, sin embargo la disponibilidad de agua de buena calidad para riego es escasa, situación que exige de fuentes alternativas para estos fines, por lo cual se impone el reuso de aguas residuales urbanas. Esta es una práctica que se lleva a cabo en muchos países, con las consiguientes medidas sanitarias de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2006).

En este sentido Ortega y Orellana (2007), plantean que en el riego, es posible el empleo de prácticamente cualquier tipo de agua, a pesar de las malas características que esta pueda tener, siempre que se tomen en cuenta la planificación de las normas de riego, el diseño y forma de siembra, por otra parte; Pérez y Hernández (2007), expresan algunas posibilidades que ofrece la utilización de aguas residuales en el riego de los cultivos como son: contribuyen al aumento del 20% de la disponibilidad de productos agrícolas frescos, ahorro del 10% de fertilizante, debido al valor nutritivo de esta agua, y disminuye al 60% los gastos por concepto de transporte y otros insumos.

A causa de las limitaciones con el agua para el riego, la producción de alimento animal en áreas urbanas y periurbanas es escasa, situación que repercute negativamente en la seguridad alimentaria de la población, razones que motivan a la necesidad de realizar estudios para lograr una estrategia en el manejo del riego con aguas residuales como alternativa económicamente viable, para obtener producciones altas y estables de granos destinados a la alimentación de los animales. Todo esto influirá en un beneficio económico, social y medio ambiental que contribuirá a la seguridad alimentaria del país.

De acuerdo con lo anterior, el presente trabajo se propuso estudiar el efecto del riego con aguas residuales urbanas sobre el rendimiento y la productividad del agua en el sorgo y maíz cultivados en áreas de agricultura urbana.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se realizó en la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) "Camilo Cienfuegos" de la granja urbana del municipio San Miguel del Padrón, en la provincia Ciudad de La Habana. La siembra se efectúo de forma manual el 8 de enero del 2008, y se utilizó la distancia de plantación propuesta por Cross (2006), en el sorgo a chorrillo, posteriormente se procedió a ralear para dejar las plantas a una distancia deseada y 0.70 m entre hileras y en el maíz 0,50 m entre plantas y 0,70 m entre hileras (Cross 2006).  Las cosechas se realizaron a los 5 días del mes de mayo en el sorgo (var. Blanco C-21)  y a los 28 días del mes de junio en el maíz (var. Tusón) en el mismo año.

El suelo es un material transportado, semiconsolidado, bastante perturbado en sus posibles características originales, típico de áreas urbanas. Las propiedades hidrofísicas de este material fueron determinadas In Situ, para ello se utilizaron los métodos establecidos por Cid (1995) y se muestran en la Tabla 1.

El riego se realizó teniendo en cuenta la humedad existente en el suelo, manteniendo la misma en un límite productivo de 85% del límite suprior de humedad en el suelo.

Características del sistema de riego

Mediciones y evaluaciones realizadas

La humedad volumétrica del suelo se midió a una profundidad de 0- 20 cm en cinco puntos en cada parcela a intervalos entre 3 y 5 días, con sonda electromagnética del tipo TDR, calibrada por López et al, (2006), para este tipo de suelo.

Los componentes del rendimiento se estimaron mediante los procedimientos descritos por Giralt (2005).

Los análisis de calidad del agua se realizaron a la fuente de abasto que consistió en el Río Hondo que tiene su origen en la presa San Francisco de Paula y en su curso atraviesa el área de la UBPC Camilo Cienfuegos, en principio se realizó un levantamiento para conocer la procedencia de los residuales y se determinó que en su  totalidad son de origen domésticos. Para determinar la calidad de las aguas residuales se utilizaron las normas vigentes en los laboratorios de la Empresa Nacional de Análisis y Servicios Técnicos. Se realizaron dos muestreos, uno en el punto donde está ubicada la toma de agua del sistema de riego y otro después de la toma (aguas abajo), los indicadores de calidad del agua fueron: pH, Conductividad Eléctrica (CE en dS·m^-1), Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5 en mg·L^-1), Demanda Química de Oxigeno (DQO en mg.L^-1) y Coliformes Totales y Fecales (CT, CF en Número Más Probable). Estos se evaluaron según las clasificaciones para aguas residuales recomendadas por Moreno et al. (1996).

Tratamientos, diseño experimental y análisis estadísticos utilizados

Los tratamientos objetos de estudio fueron: a) Riego con aguas residuales y b) Sin riego (condiciones de secano). Los experimentos se montaron en un diseño de bloque al azar con cuatro réplicas en parcelas de 48 m². Los datos fueron procesados por el paquete estadístico STATGRAPHIC. PLUS. Se realizaron análisis de varianza y en los casos donde existieron diferencias significativas las medias se compararon mediante la prueba de Tukey al 5% de probabilidad de ocurrencia del error (*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Comportamiento de los análisis de calidad de las aguas residuales del Río Hondo para el riego de los cultivos sorgo y maíz

Los resultados de los análisis de la calidad del agua, desde el punto de vista bioquímico y microbiológico en los puntos analizados se muestran en la Tabla 2, se puede observar que los valores de pH (7,96 y 8,11) y CE (0,50 y 0,58), están dentro de los rangos permisibles para el uso del agua de riego de los cultivos de sorgo y maíz (Román et al., 2001). En cuanto a los valores de DBO y DQO estos son muy bajos lo que significa que no hay contaminación por materia orgánica, en cambio los niveles de coliformes totales indican alta contaminación por microorganismos patógenos, lo cual limita el uso de estas aguas en el riego de cultivos de alto y mediano riesgo, no incluidos entre ellos ni el sorgo ni el maíz Moreno et al., (1996).

La diferencia que existe entre los valores de los coliformes, se debe a la posición donde fueron tomadas las muestras de agua, el análisis de agua realizado en el punto después de la toma de agua, presenta una mayor concentración de residuales, ya que está ubicado aguas abajo del mayor desagüe de vertido urbano en el Río Hondo, mientras que la toma de agua del sistema de riego, está situada aguas arriba del punto de vertido urbano y se observa que las deposiciones de residuales durante el trayecto, desde la presa hasta el punto de la toma del agua para el regadío son menores, por tanto los tenores de coliformes determinados según el análisis del agua en la toma para el riego, presentan valores permisibles para ser utilizadas para el riego de estos cultivos (Moreno et al., 1996). Siempre que se tengan en cuentas las normas sanitarias para el uso de aguas residuales, recomendadas por la OMS (2006). Además de los análisis de calidad del agua se tuvieron en cuenta otras medidas para evitar al máximo las posibles contaminaciones de los granos cosechados. Esta consistió en el manejo del riego deficitario con estas aguas en el período crítico de los cultivos. En el sorgo se suspendió el riego cuando el cultivo se encontraba en la fase de formación de la cosecha (establecimiento de la semilla hasta el inicio de la madurez fisiológica), dejando de regar la  última fase (15 a 20 días ante de la recolección), en este período las panículas permanecen expuestas al sol y de presentar algún microorganismo patógeno, estos pueden desaparecer a causa de su corto ciclo biológico (Moreno et al., 1996). Con relación al maíz, en el momento que se suspende el riego, coincidió con el final de la fase de llenado de los granos, es decir que el agua aplicada hasta este momento determina los rendimientos del maíz sin que se comprometa la producción final del cultivo (Monasterio et al., 2008).

Comportamiento de las precipitaciones y la humedad volumétrica en el suelo durante el período en estudio

En los meses de estudio las precipitaciones registradas fueron de 311,89 mm, distribuidas con una frecuencia de 19 ocasiones (Figura 1a) comportándose el período como húmedo. Estas lluvias permitieron mantener la humedad en el suelo, con valores por encima del 85% de la capacidad de campo (Figura 1b), la que favoreció el tratamiento de secano en los dos cultivos, fundamentalmente en las fases de espigamiento a inicio de la maduración del grano en el sorgo y durante el período de formación de los cabellos de la mazorca en el maíz.

Comportamiento del rendimiento de las variedades de sorgo Blanco C-21  y maíz Tusón regada con aguas residuales del Río Hondo.

El efecto del riego con aguas residuales sobre el proceso productivo de los cultivos del sorgo y el maíz se relacionan en la Tabla 4. Se aprecia que existen diferencias significativas en los componentes del rendimiento, entre los tratamientos estudiados. Estos resultados confirman la importancia que tiene el riego sobre el rendimiento de estos cultivos. El sorgo en el tratamiento con riego alcanzó una producción de granos de 8,64 t·ha^-1, valor que supera al obtenido en el  tratamiento en secano con 4,35 t·ha^-1, la diferencia que existe en cuanto a la masa de los granos entre los tratamientos, pudo estar dada a que en el tratamiento donde se aplicó riego con aguas residuales existió mayor número de granos. Estos resultados expresan, que este cultivo a pesar de tener características que le permiten ser resistente a la sequía también responde satisfactoriamente a la aplicación del riego. No obstante el tratamiento de secano, se vio favorecido por las precipitaciones que ocurrieron durante las fases más críticas del cultivo (Doorenbos y Kassam 1980).

La producción de granos obtenidos en el sorgo en este trabajo superaron a los expresados con la misma variedad por Orama et al. (1998), en la provincia Habana en condiciones óptimas para el desarrollo del cultivo con valores de 3,9-4,8 t·ha^-1. Resultados similares fueron obtenidos por Machado et al, (2001), en la Universidad Central de las Villas, quienes alcanzaron  rendimientos que oscilan entre 5.9 - 9.9 t.ha^-1  con la aplicación de dos riegos, mientras que Gamboa et al. (2008), en diferentes localidades de la provincia de Tucumán en condiciones de secano logró obtener buenos resultados en híbridos con rendimientos entre 3,1-7,1 t·ha^-1.

En los componentes del rendimiento analizados en el cultivo del maíz (Tabla 4), se puede observar que tuvieron un comportamiento similar al presentado en el sorgo, el mayor rendimiento se alcanzó en el tratamiento que se le aplicó una mayor dosis de agua, con un valor de 5,40 t·ha^-1 con diferencia significativa con respecto al resultado alcanzado en el tratamiento de secano con 3,67 t·ha^-1. Estos valores muestran que con el empleo del riego con las aguas residuales en las condiciones que se realizó el estudio, es posible incrementar la producción de granos de maíz en 1,73 t·ha^-1 en relación a la cosecha de secano, lo que evidencia el beneficio que nos aporta el riego con estas aguas residuales, en áreas productivas con déficit de agua de buena calidad para el riego de los cultivos. Además si consideramos que el maíz es uno de los granos más extensamente cultivado en Cuba y que factores como las limitaciones con el agua para riego deprimen su rendimiento (Zamora 2006), condiciones que a menudo se encuentran en las áreas de la agricultura urbana, justifican el  reúso de las aguas residuales, como alternativas para el riego de este cultivo. Por lo que en este estudio se derivan  como ventajas las medio ambientales conocidas, además que se obtienen producciones altas y estables, que contribuyen a la garantía de la alimentación animal. Es de señalar que los rendimientos logrados en este cultivo, superan el promedio a nivel mundial con 3,20 t·ha^-1 según Zamora (2006), sin embargo están por debajo de los expresados por Doorenbos y Kassam (1980), que plantearon que en condiciones de riego un buen rendimiento de maíz para grano se encuentra en el rango de 6–9 t·ha^-1. Sin embargo los rendimientos alcanzados por Gamboa et al. (2007), en la provincia de Tucumán en condiciones de secano los híbridos estudiados alcanzaron rendimientos promedios de 7,9 t·ha^-1.

El comportamiento del rendimiento de los cultivos estudiados con relación a la cantidad de agua aplicada se resume en la tabla 5. En ella puede apreciarse que el sorgo obtuvo un rendimiento superior con un valor promedio de 1.59 kg·m^-3 con respecto al maíz, que alcanzó como promedio 1,095 kg·m^-3. Estos resultados muestran que con la misma dosis de agua aplicada  a estos cultivos, se obtuvo 0,495 kilogramos de granos de sorgo más por cada metro cúbico de agua con respecto al maíz. Por tanto podemos decir que la variedad de sorgo blanco C-21 utilizó con mayor eficiencia el agua aplicada que la variedad de maíz Tusón. En consecuencia se debe tener presente, que al decidir que cultivo sembrar en condiciones de limitaciones de agua, el sorgo podría ser una mejor opción que el maíz, de igual modo, cuando se siembran  ambos cultivos en la misma superficie y se pretende alcanzar la máxima producción por unidad de volumen de agua, el maíz tendrá prioridad con respecto al sorgo para el suministro del recurso agua (Doorenbos y Kassam 1980).

CONCLUSIONES

• El uso de las aguas residuales en el riego para incrementar la producción de granos con fines a la alimentación animal es una fuente adicional y segura para satisfacer las demandas productivas en las unidades de producción urbanas, además de liberar considerables volúmenes de agua potable, así como aumentar el área de cultivos bajo riego.

• La aplicación de 1775,4 m³·ha^-1 de aguas residuales del Río Hondo en el riego ejerció un efecto en el  rendimiento de los cultivos de sorgo y maíz, al incrementar la producción de granos  con valores de 4,29 t·ha^-1 y 1,73 t·ha^-1 respectivamente con relación al tratamiento de secano.

• En el sorgo se logró un mejor aprovechamiento del agua aplicada al obtener un incremento en el rendimiento en granos de  1,59 kg·m^-3  con respecto al producido en el maíz que fue de 1,095 kg·m^-3.
• La variedad de sorgo blanco C-21 sembrada en  condiciones de secano   con precipitaciones de 311,89 mm alcanzó un rendimiento satisfactorio con  4,35 t·ha^-1 de granos.

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