ARTÍCULO ORIGINAL

Base de datos sobre necesidades hídricas

A database on water requirements

M. Sc. Felicita González Robaina, Dr. C. Julián Herrera Puebla , Lic. Osmany Hernández Barreto, Dr. C. Teresa López Seijas Dr. C.  Greco Cid Lazo

RESUMEN

El ordenamiento y accesibilidad a la información sobre régimen hídrico de los principales cultivos agrícolas resulta de gran impacto económico social ya que la misma permite la definición de la función agua rendimiento y la productividad del agua como herramientas eficientes en el planeamiento, diseño y operación del suministro de agua a los cultivos. Este trabajo se trazó como objetivo obtener a partir de la recopilación y tabulación de los resultados experimentales existentes en el Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), una base de datos sobre necesidades hídricas de algunos cultivos de interés agrícola. La base de datos comprende la información experimental de 1971 hasta 2009, más de 22 cultivos, cinco tipos de suelos, con diferentes técnicas de riego y un rango amplio de tratamientos de riego. Así como las variables: evaporación, consumo de agua, rendimientos, número de riegos, agua aplicada por riego, precipitaciones reportadas, lluvia aprovechable. Esta base de datos permitirá en etapas posteriores determinar para cultivos de interés su potencial de producción, así como la productividad agronómica del agua y el factor de respuesta del rendimiento como expresión de la función agua rendimiento; contribuyendo a la definición de estrategias que den respuesta al problema de la escasez de agua y a la seguridad alimentaria a un costo ambiental más bajo. Se programó la base de datos para su colocación en la página WEB del Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric) como parte del sistema de asesoramiento al regante y su consulta por parte de todos los usuarios interesados.

Palabras clave: requerimientos hídricos.

ABSTRACT

The management and accessibility to information on water regime of the main agricultural crops is of great economic and social impact since it allows the definition of the role of water yield and water productivity as efficient tools in the planning, design and operation of supply water to crops. This paper is aimed at obtaining from the collection and tabulation of experimental results available at the IAgric, a database on water requirements of some crops of agricultural interest. The database includes the experimental data from 1971 to 2009, more than 22 crops, five soil types, different irrigation techniques and a wide range of irrigation treatments. And the variables: evaporation, water consumption, yields, amounts of irrigations, water applied per irrigation, rainfall reported, usable rain. This database will determine later in crops of interest potential production, agricultural productivity and water yield response factor as an expression of water-yield performance, contributing to the development of strategies that respond to problem of water scarcity and food security to a lower environmental cost. The database will be placed IAgric website as part of the Advising Irrigator System all interest for users.

Key words: water requirements.

INTRODUCCIÓN

Una base de datos es una colección lógicamente coherente de datos organizados e interrelacionados, con un objetivo definido y en la medida en que este basado en un modelo bien estructurado tendrá mayor rango de aplicación en la experimentación agrícola (Van Evert et al., 1999).

El ordenamiento y accesibilidad a la información sobre régimen hídrico de los principales cultivos agrícolas permitirá la definición de la función agua rendimiento y la productividad del agua como herramientas eficientes en el planeamiento, diseño y operación del suministro de agua a los cultivos.

Desde finales de la década del 70 de la pasada centuria, el entonces Centro de Desarrollo de Riego y Drenaje, posteriormente Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), hoy Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric) ha desarrollado y continúa desarrollando investigaciones con el fin de establecer los requerimientos de agua de los cultivos del país.

La mayor parte de estas investigaciones al ser publicadas en revistas científicas o aún en forma de reporte de investigación han centrado su atención en definir el momento optimo de riego, en la cuantía de la evapotranspiración real del cultivo (ETR) o en la determinación de la relación entre la Evaporación (Eo) y la ETR, expresada esta ultima relación como coeficiente bioclimático (Kb). En muy pocos casos se han establecido las funciones de producción agua /rendimiento o su tratamiento matemático es muy simple y con poca discusión científica del resultado obtenido.

El presente trabajo se propone, a través de la información disponible en los fondos del IIRD (publicada o en forma de llamada información gris) y otras instituciones, obtener una base de datos sobre necesidades hídricas de cultivos de interés agrícola y la puesta a disposición de todos los especialistas de esta información en una forma fácil de usar.

MÉTODOS

Tzenova (1976) y Delibaltov (1981) elaboraron lineamientos metodológicos para la determinación de la ETR de los cultivos en las condiciones de Cuba, por otra parte, Tzenova (1978) propuso lineamientos metodológicos para el estudio del régimen de riego de los cultivos en el país. El IIRD, en su papel de rector en las investigaciones sobre riego en el país, validó y aceptó estas metodologías para aplicar en sus investigaciones y las hizo extensivas a otras instituciones que han laborado en el tema. De lo anterior se desprende que hay una casi absoluta concordancia en los lineamientos metodológicos empleados en los trabajos reportados sobre el tema en el país. Trabajos posteriores, utilizando la modelación matemática (López et al., 2001 y López, 2002) han confirmado la validez de las mismas a la vez que han introducido mejoras y precisiones, sobre todo en la estimación y papel de las reservas de agua en el suelo para el cálculo de la ETR y el régimen de riego de los cultivos.

Esta coincidencia metodológica hace valida la comparación de los diferentes resultados, difiriendo entonces los mismos en cuanto al cultivo, suelo y región donde se realizaron.

Primeramente se procedió a la recopilación y tabulación de los resultados de investigación sobre el tema recogidos en revistas nacionales e internacionales así como tesis de grado y maestría, informes de etapas de investigación e informes no publicados. En todos los casos se hará citación de la fuente de procedencia de los datos utilizados.

La tabulación se hizo inicialmente en Formato Excel y comprendió los siguientes campos:

No.: Corresponde al número de serie del trabajo en la lista, cada trabajo tendrá un solo numero aun cuando reporte diferentes variedades o cultivos.

Cultivo

1. Variedad.

2. Suelo: tipo acorde a la 2da clasificación genética de los suelos en Cuba.

3. Diseño Experimental.

4. Tratamientos: Se describirán por filas cada uno de los tratamientos empleados.

5. Año/s: años en los que se realizó el experimento.

6. Desde/a: fecha de siembra y cosecha.

7. Ciclo: total de días del ciclo vegetativo.

8. Época.

10. Autor principal.

11. Publicado en.

12. Localidad: lugar donde se realizó el experimento.

13. EO (mm): Evaporación total para el periodo del cultivo.

14. ETO (mm): Evapotranspiración de referencia (suma para el período).

15. ETmax (mm): Evapotranspiración máxima del cultivo medida en lisímetro.

16. ETR (mm): Evapotranspiración real total del cultivo según reporta el autor.

17. R (t/ha): rendimiento reportado por el autor.

18. No. Riegos: Numero de riegos.

20. Precipitación (mm): Precipitación total caída durante el periodo del cultivo.

21. Lluvia aprovechable (mm): Lluvia aprovechable reportada por el autor.

22. Agua total (mm) : Sumatoria de 21 y 22.

Cada artículo o información recopilada está indexado y con posibilidades de hipervínculos con los artículos completos que están disponibles en la biblioteca digital del IAgric.

Posteriormente se programó la base de datos para su colocación en la página Web del IAgric como parte del sistema de asesoramiento al regante y su consulta por parte de todos los usuarios interesados.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Más de 22 cultivos (ajo, bermuda, boniato, cebolla, col, frijol, garbanzo, lechuga, maíz, malanga, naranja, papa, papayo, pepino, pimiento, piña, plátano fruta, plátano vianda, sorgo, soya, tomate, toronja, yuca).

5 tipos de suelos (Aluvial, Ferralítico Rojo Compactado, Fersialítico Pardo Rojizo, Ferralítico Cuarcítico Amarillo Lixiviado, Pardo con Carbonatos).

Diferentes técnicas de riego (aspersión, superficial, localizado).

Un rango amplio de manejos de riego, desde el límite productivo al 100% de la humedad correspondiente a la capacidad de campo (Cc) hasta tratamientos de secano.

Y también se incluyen otras variables como: evaporación, consumo de agua, rendimientos, número de riegos, agua aplicada por riego, precipitaciones reportadas, lluvia aprovechable.

La base de datos está programada para su colocación en la página Web del IAgric. El sistema SIR 1.1 (Sistema Informativo para Regantes) es una aplicación Web que responde a encuestas, consultas y procesa información según los requerimientos del cliente, basado en la búsqueda de información contenida en diversas tablas de datos asociados. Está diseñada en DELPHI 6, y puede ser instalada en los sistemas operativos que cuenten con la tecnología NT, corre sobre 32 MBytes de RAM y solo necesita 5 MBytes de espacio en disco duro para los sistemas básicos sin contar el espacio de las bases de datos. (Figura 1).

Esta base de datos de los resultados experimentales en régimen hídrico permitirá en etapas posteriores determinar para los diferentes cultivos su potencial de producción, así como la productividad agronómica del agua y el factor de respuesta del rendimiento como expresión de la función agua rendimiento.

A partir de estas curvas agua rendimiento pueden elaborarse reglas, con criterios técnicos económicos, para la distribución del agua disponible entre un grupo de cultivos a fin de maximizar la producción o la ganancia económica en condiciones de déficit hídrico. En el aspecto ambiental, su aplicación contribuye a un mayor control del riego que se le aplica a los diferentes cultivos agrícolas, con lo cual se reduce el consumo del agua y la energía.

Los cultivos con mayores necesidades hídricas son: malanga, yuca, plátano fruta, plátano vianda, papayo, piña, naranja, toronja y bermuda, cultivos con un ciclo relativamente largo y con las etapas más intensas de crecimiento y desarrollo en los meses de alta demanda evaporativa. En el otro extremo, los cultivos con menores necesidades son: ajo, cebolla, col, frijol, garbanzo, lechuga, siendo todos ellos cultivos que desarrollan sus ciclos agronómicos en meses de baja demanda evapotranspirativa.

Una comparación entre los rangos de consumo de agua y rendimientos para algunos cultivos bajo riego según el boletín 33 de FAO (Doorenbos y Kassam, 1986) y los valores en Cuba reportados en la base de datos se presenta en la tabla 2. Como puede apreciarse, excepto en la papa, frijol, piña y pimiento, los rendimientos en la mayoría de los cultivos están por debajo de los valores reportados por FAO.

Otro ejemplo de aplicación de esta base de datos se muestra en la Figura 2, donde a partir del procesamiento matemático y estadístico de los datos experimentales se obtuvieron dos de las funciones agua rendimiento para el cultivo de la soya. El modelo lineal fue el de mejor ajuste para la relación entre el rendimiento del grano de soya y la ET con un coeficiente de determinación de 0,91 (Figura 2A). La pendiente de la ecuación lineal nos muestra una eficiencia del agua evapotranspirada de alrededor de 9,17 kg de grano de soya por cada milímetro adicional de agua.

Mientras que para la relación lineal entre la disminución relativa del rendimiento y el déficit relativo de evapotranspiración (Figura 2B) se obtuvo un factor de respuesta del rendimiento en el cultivo de la soya (Ky) de 1,34, superior al 0,85 obtenido por Doorenbos y Kassam (1986). Diferencias que pueden estar relacionadas con las variaciones en las condiciones climáticas, suelo y nivel de ET. Este alto valor de Ky significa que este cultivo no es tolerante al estrés hídrico, por lo que serán altas las pérdidas de rendimiento en condiciones de escasez de agua.

Una comparación entre las curvas rendimiento-consumo para diferentes granos se muestra en la Figura 3. El modelo lineal fue el de mejor ajuste para esta relación en todos los granos estudiados y nos permite conocer las diferentes eficiencias del agua consumida. La relaciones obtenidas en la Figura 3 explican porque el maíz es el cultivo elegido cuando prevalecen condiciones favorables del recurso agua, con una mayor eficiencia del agua consumida de 15,9 kg/ha de grano de maíz por cada milímetro adicional de agua consumida, mientras que el frijol se desempeña mejor cuando esta limitado este recurso.

CONCLUSIONES

]]> Esta base de datos de los resultados de investigación de más de 30 años del IIRD en régimen hídrico permitirá a los profesionales de esta rama avanzar en los estudios de modelación de la función agua/rendimiento en cultivos de interés agrícola y la puesta a disposición de investigadores, inversionistas, proyectistas y profesionales dedicados a la operación del riego, de toda esta información en una forma fácil de usar y sin costo experimental.

REFERENCIAS BIBLOGRÁFICAS

1. DOORENBOS, J. ; KASSAM, A. H.: Yield response to water. Irrigation and Drainage, 193pp., Paper N° 33. FAO: Rome, 1986.

2. DELIBALTOV, Y.: Metodología para determinar la evapotranspiración real de los cultivos, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), La Habana, (monografía), 1981.

3. HERRERA J.; R. PUJOL; G. LÓPEZ y J. REYES. Estudio Básico para la Formulación de un Programa de Drenaje y Lucha Contra La Salinidad en Cuba, FAO, Proyecto TCP/CUB/0167. (E), La Habana, 2004.

4. LÓPEZ, T.; G. DUEÑAS, J. SIERRA, H. OZIER-LAFONTAINE, F. GONZÁLEZ, E. GIRALT, Y. CHATERLÁN y G. CID: Simulación del manejo del riego y la fertilización nitrogenada del maíz sobre suelo Ferralítico del sur de La Habana, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 10(3): 59-66, 2001.

5. LÓPEZ, T.: Caracterización del movimiento del agua en suelos irrigados del sur de La Habana: Contribución metodológica al procedimiento actual para la determinación de los Balances Hídricos, 110pp., Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas), Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA)/Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), La Habana, 2002.

6. TZENOVA, L. K. Sobre la evapotranspiración y métodos para su determinación, Ciencias Agropecuarias, Universidad de La Habana, Serie I. Ing. Agronómica, La Habana, 1976.

7. TZENOVA, L. K.: Optimización del régimen de riego de los cultivos agrícolas. Cienc. Tec. Agric. Riego y Drenaje, 1(2): 1978.

8. VAN EVERT F.K., E.J.A. SPAANS, S.C. KRIEGER, J.V. CARLIS J. M. BAKER: A database for agroecological research data: I. Data model, Agron. J., 91: 54-62, 1999.

Recibido: 11 de diciembre de 2012.
Aprobado: 30 de enero de 2012.

Felicita González Robaina, Investigador Auxiliar, Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Carretera de Fontanar, km 2½, Reparto Abel Santamaría, Boyeros, La Habana, Cuba, Correo electrónico: felicita@iagric.cu