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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL DIRECCIÓN GENERAL DE
POSGRADO MAESTRÍA EN NUTRICIÓN VEGETAL
Trabajo de grado para la obtención del título de: Máster en
Nutrición Vegetal
Determinación de las necesidades hídricas de tres híbridos de
maíz (Zea mays
L.) bajo el efecto de tres densidades de siembra utilizando la
reflectometría de
dominio de frecuencia
Autor Gregorio Humberto Vásconez Montúfar
Director Dr. Ángel Marcelo Calvache Ulloa
Santo Domingo de los Tsáchilas – Ecuador
Noviembre – 2010
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i
RESPONSABILIDAD
El contenido de la presente tesis es responsabilidad exclusiva
del autor.
Gregorio Humberto Vásconez Montúfar
AUTOR
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ii
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
En calidad de Director de la tesis de grado titulada:
“DETERMINACIÓN DE LAS
NECESIDADES HÍDRICAS DE TRES HÍBRIDOS DE MAÍZ (Zea mays L.)
BAJO
EL EFECTO DE TRES DENSIDADES DE SIEMBRA UTILIZANDO LA
REFLECTOMETRÍA DE DOMINIO DE FRECUENCIA”, realizada por el
Sr.
Gregorio Humberto Vásconez Montúfar, a través del presente doy
fe que el trabajo de
investigación ha sido dirigido y revisado en todas sus partes,
por lo cual autorizo su
respectiva presentación.
Dr. Ángel Marcelo Calvache Ulloa DIRECTOR DE TESIS
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iii
TRIBUNAL DE TESIS
Dr. Ángel Marcelo Calvache Ulloa DIRECTOR DE TESIS
____________________
Dra. Luz María Martínez Buñay PRESIDENTA DE TRIBUNAL
____________________
Ing. M. Sc. Franklin Marcelino Valverde MIEMBRO DE TRIBUNAL
____________________
Dr. Edison Gastón Silva Cifuentes MIEMBRO DE TRIBUNAL
____________________
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iv
AGRADECIMIENTOS
A Dios, porque a pesar de mis defectos, él bendice a mi familia
y amigos en todo
momento.
Al Dr. Ángel Marcelo Calvache Ulloa, por su confianza, amistad y
por dirigir mi tesis
de grado. Para mi estimado profesor, mis sinceros sentimientos
de gratitud.
A la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ), y
especialmente a sus directivos
2005 - 2010, Dr. Manuel Agustín Haz Álvarez, Rector (+) e Ing.
M. Sc. Tito Efraín
Cabrera Vicuña, Vicerrector, por brindarme la oportunidad de
capacitarme y prestar mis
modestos servicios a la UTEQ.
Al Ing. M. C. Marcial Gorki Díaz Coronel, Director de la Unidad
de Investigación
Científica y Tecnológica (UICYT), por la confianza y por su
amistad.
Al Dr. Juan Humberto Avellaneda Cevallos, Subdirector de la
UICYT, por la confianza
y por su amistad.
A todos los integrantes de la UICYT, que llegaron antes de que
yo llegara, por la
confianza y amistad brindada, haciendo mis días un poco más
sencillos.
A Luz García, Ximena Cervantes, Ximena Reyes, Carlos Sánchez,
Felipe Garcés,
Fernando Cabezas, Fernando Sánchez, Fidel Troya, Freddy
Bustamante, Freddy
Sabando, Gabriel Liubá, Gary Meza, Jaime Vera Jr., Javier Carbo,
Jorge Vanegas, Luis
Godoy, Luis Vallejo, Rommel Crespo, Rommel Ramos y Ronald
Cabezas, por
permitirme compartir junto a ustedes largas jornadas de trabajo,
momentos de alegría y
de tristeza. Es para mí un verdadero placer encontrarme entre
ustedes. Mil gracias.
A Elizabeth Núñez, Mayra Peña, Paola Cedeño, Vanessa Cordero, y
especialmente a
Jessica Morán, Edwin Tapia Jr. y Luis García, por el apoyo
brindado durante la
realización de este trabajo.
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v
A Holger Mora, Gerardo Fuentes, y especialmente a mi primo,
Fortunato Vásconez, por
haberme apoyado en las jornadas de campo, por darme ánimo cuando
el día parecía
corto para terminar una labor.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial (UTE), representada por
el Ec. Joaquín
Morán, por asumir la responsabilidad de capacitar profesionales
a nivel de posgrado.
A mis amigas, Dra. Luz María Martínez Buñay, Coordinadora de
Posgrado UTE – Sto.
Domingo, y Lcda. Sandra Granda, Secretaria de Posgrado UTE –
Sto. Domingo, por
estar pendiente de mi bienestar y el de mis compañeros durante
los estudios de
posgrado.
A mis compañeras y compañeros de la tercera promoción de
Maestría en Nutrición
Vegetal de la UTE – Sto. Domingo, especialmente, a Olga Pérez,
Shirley Nájera y
Genner Bolívar.
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vi
DEDICATORIA
A mis queridos padres y hermanos, porque a pesar de mis
defectos, me quieren y me
apoyan incondicionalmente.
A mi querida María Soledad, por su amor y comprensión.
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vii
ÍNDICE GENERAL
Página 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………….. 1 1.1.
Objetivos…………………………………………………………….. 3 1.1.1. Objetivo
general…………………………………………….. 3 1.1.2. Objetivos
específicos……………………………………….. 3 1.2.
Hipótesis…………………………………………………………….. 3 2. REVISIÓN DE
LITERATURA……………………………………………. 4 2.1. Necesidades hídricas de las
plantas………………………………..... 4 2.1.1. Importancia del agua en las
plantas………………………… 4 2.1.2. Movimiento general del agua en las
plantas……………….. 5 2.1.2.1. Absorción…………………………………...…… 5 2.1.2.2.
Transpiración…………………………………….. 6 2.1.3. Determinación de las
necesidades hídricas de las plantas.. 6 2.1.3.1. Métodos
meteorológicos………………………… 8 2.1.3.2. Métodos
hidrológicos……………………………. 20 2.2. Métodos para medir la humedad del
suelo…………………………. 22 2.2.1. Tensiómetros………………………………………………... 23
2.2.2. Bloques de resistencia eléctrica…………………………….. 24 2.2.3.
Sonda de neutrones………………………………………….. 24 2.2.4. Métodos basados en
la constante dieléctrica……………….. 25 2.2.4.1. Reflectometría en el
dominio del tiempo……….. 25 2.1.3.2. Reflectometría en el dominio de
las frecuencias… 26 3. MATERIALES Y MÉTODOS…………………………………………......
29 3.1. Localización del sitio experimental………………………………… 29 3.2.
Materiales y equipos………………………………………………… 30 3.3. Factores y
tratamientos en estudio………………………………….. 31 3.4. Diseño
experimental………………………………………………… 31 3.5. Tamaño y especificaciones
técnicas de las parcelas experimentales.. 32 3.6. Mediciones
experimentales…………………………………………. 33 3.6.1. Componentes del balance
hídrico…………………………... 33 3.6.1.1. Precipitación………………………………….….. 33
3.6.1.2. Drenaje……………………………………….…... 33 3.6.1.3. Almacenamiento de
agua en el suelo……………. 34 3.6.2. Variables a
medir………………………………………….... 35 3.6.2.1. Evapotranspiración de
cultivo…………………… 35 3.6.2.2. Necesidad hídrica………………………………... 35
3.6.2.3. Coeficiente de cultivo……………………………. 36 3.6.2.4.
Aprovechamiento hídrico………………………... 36 3.6.2.5. Rendimiento por
hectárea………………………... 36 3.7. Manejo agronómico del experimento
………………………………. 37
Continúa…
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viii
…Continuación Página4. RESULTADOS……………………………………………………………... 39
4.1. Balance hídrico………………………………………………………. 39 4.2. Necesidad
hídrica…………………………………………………….. 50 4.3.
Evapotranspiración…………………………………………………... 51 4.4. Coeficiente de
cultivo………………………………………………... 52 4.5. Aprovechamiento
hídrico……………………………………………. 54 4.6.
Rendimiento………………………………………………………….. 56 5. DISCUSIÓN DE
RESULTADOS………………….……………………...... 59 6.
CONCLUSIONES……….………………………………………………….. 62 7.
RECOMENDACIONES…………………………………………………….. 64 8. LITERATURA
CITADA………………………………………………….... 65 ANEXO…..………………………………………………………………….
72
-
ix
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Página1 Descripción de los tratamientos……………………………………… 31
2 Esquema del análisis de varianza……………………………………. 32 3
Especificaciones técnicas de las parcelas de acuerdo a la
distancia
entre hilera…………………………………………………………….
32 4 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz INIAP
H-551
sembrado con un distanciamiento de 80 x 20 cm…………………….
39 5 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz INIAP
H-551
sembrado con un distanciamiento de 90 x 20 cm…………………….
40 6 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz INIAP
H-551
sembrado con un distanciamiento de 100 x 20 cm…………………...
41 7 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
NB-7443
sembrado con un distanciamiento de 80 x 20 cm…………………….
42 8 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
NB-7443
sembrado con un distanciamiento de 90 x 20 cm…………………….
43 9 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
NB-7443
sembrado con un distanciamiento de 100 x 20 cm…………………...
44 10 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
DAS-668
sembrado con un distanciamiento de 80 x 20 cm…………………….
45 11 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
DAS-668
sembrado con un distanciamiento de 90 x 20 cm…………………….
46 12 Componentes del balance hídrico del híbrido de maíz
DAS-668
sembrado con un distanciamiento de 100 x 20 cm…………………...
47 13 Evapotranspiración total de tres híbridos de maíz bajo el
efecto de
tres distanciamientos de siembra……………………………………..
48 14 Necesidad hídrica de tres híbridos de maíz cultivado bajo
tres
distancias de siembra ………………………………………………...
51 15 Evapotranspiración de tres híbridos de maíz cultivado bajo
tres
distancias de siembra………………………………………………….
52 16 Coeficiente de cultivo de tres híbridos de maíz cultivado
bajo tres
distancias de siembra………………………………………………….
53
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x
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Página1 Representación gráfica de las posibles entradas y
salidas de agua del
sistema suelo – planta – atmósfera (balance
hídrico)………………...
21 2 Diagrama estructural y de funcionamiento del
tensiómetro…………. 23 3 Diagrama estructural y de funcionamiento de
la sonda de neutrones.. 25 4 Diagrama estructural y de
funcionamiento de equipos basados en la
medida de la constante dieléctrica…………………………………….
28 5 Precipitación, evaporación y temperatura promedio
registrada en la
localidad del experimento, en el periodo 2000 – 2009……………….
29 6 Humedad volumétrica del suelo registrada con la sonda
DIVINER
2000® y su relación con el drenaje profundo………………………...
49 7 Precipitación y lámina de agua almacenada en el suelo
cultivado con
maíz……………………………………………………………………
49 8 Evapotranspiración promedio y desviación estándar
registrada en
cada rango de edad del cultivo de maíz……………………………….
50 9 Aprovechamiento hídrico observado en tres híbridos de
maíz………. 54 10 Aprovechamiento hídrico observado en tres
distanciamientos de
siembra de maíz……………………………………………………….
55 11 Aprovechamiento hídrico en la combinación del factor
híbrido y
distanciamiento de siembra……………………………………………
55 12 Rendimiento por hectárea observado en tres híbridos de
maíz………. 56 13 Rendimiento por hectárea observado en tres
distanciamientos de
siembra de maíz……………………………………………………….
57 14 Rendimiento por hectárea en la combinación del factor
híbrido y
distanciamiento de siembra……………………………………………
57
-
xi
ÍNDICE DE ANEXO
Anexo 1 Necesidad hídrica (mm) registrada entre los 11 a 30 d de
edad de tres híbridos
de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de siembra
2 Necesidad hídrica (mm) registrada entre los 31 a 60 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
3 Necesidad hídrica (mm) registrada entre los 61 a 90 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
4 Necesidad hídrica (mm) registrada entre los 11 a 90 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
5 Cuadrados medios de la variable necesidad hídrica (mm)
registrada en tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra, durante los periodos 11 – 30, 31 – 60,
61 – 90 y 11 – 90 d
6 Evapotranspiración (mm d-1) registrada entre los 11 a 30 d de
edad de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra
7 Evapotranspiración (mm d-1) registrada entre los 31 a 60 d de
edad de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra
8 Evapotranspiración (mm d-1) registrada entre los 61 a 90 d de
edad de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra
9 Cuadrados medios de la variable evapotranspiración (mm d-1)
registrada en tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra, durante los periodos 11 – 30, 31 – 60
y 61 – 90 d
10 Coeficiente de cultivo registrado entre los 11 a 30 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
11 Coeficiente de cultivo registrado entre los 31 a 60 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
12 Coeficiente de cultivo registrado entre los 11 a 30 d de edad
de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
Continúa…
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xii
…Continuación
13 Cuadrados medios de la variable coeficiente de cultivo
registrado en tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra
14 Aprovechamiento hídrico (mm t-1) de tres híbridos de maíz
bajo el efecto de
tres distanciamientos de siembra
15 Cuadrados medios de la variable aprovechamiento hídrico (mm
t-1) de tres híbridos de maíz bajo el efecto de tres
distanciamientos de siembra
16 Rendimiento (kg ha-1) de tres híbridos de maíz bajo el efecto
de tres distanciamientos de siembra
17 Cuadrados medios de la variable rendimiento (kg ha-1) de tres
híbridos de maíz bajo el efecto de tres distanciamientos de
siembra
18 Resultados de análisis físico del suelo
19 Resultados de análisis químico del suelo
20 Cálculo del programa de fertilización en función del
rendimiento esperado
21 Croquis de campo
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xiii
RESUMEN
Aprovechando el desarrollo de técnicas de capacitancia (FDR:
frequency domain
reflectometry y TDR: time domain reflectometry), es rápido y
objetivo el monitoreo de
la dinámica del agua en el suelo. Sobre esta base, se realizó el
trabajo de investigación
titulado: “Determinación de las necesidades hídricas de tres
híbridos de maíz (Zea mays
L.), bajo el efecto de tres densidades de siembra utilizando la
reflectometría en el
dominio de la frecuencia”, el cual tuvo lugar en la Finca
Experimental La María, de la
Universidad Técnica Estatal de Quevedo, geográficamente ubicada
dentro de las
coordenadas 79º 29´ de longitud oeste, y 01º 06´ de latitud sur.
Para lo cual se hizo uso
de un diseño de bloques completos al azar arreglado de forma
factorial 32. Para las
comparaciones de medias de los factores y tratamientos se
utilizó la prueba de Tukey al
5% de probabilidad. La necesidad hídrica de los tres híbridos de
maíz fue similar en las
etapas de 11 – 30 días, 31 – 60 días y 61 – 90 días, no
registrándose diferencias
(P>0,05), e igual respuesta se observó al medir el efecto del
distanciamiento de siembra
e incluso en la combinación del factor híbrido y el factor
distanciamiento de siembra.
EL aprovechamiento hídrico de los tres híbridos de maíz fue
diferente (P≤0,05), e igual
respuesta se observó al medir el efecto del distanciamiento de
siembra e incluso en la
combinación del factor híbrido y el factor distanciamiento de
siembra.
-
xiv
ABSTRACT
Taking advantage on the development of techniques for
capacitance (FDR, frequency
domain reflectometry and TDR: time domain reflectometry), the
monitoring of water
dynamics on the ground is fast and objective. On this basis, the
research titled:
"Determination of the water needs of three maize hybrids (Zea
mays L.) under the effect
of three planting densities using frequency domain
reflectometry” was performed,
which took place at the Experimental Farm La María at
Universidad Técnica Estatal de
Quevedo, geographically located within the coordinates 79º 29'
west longitude and 01º
06' south latitude. A complete randomized block design arranged
in a factorial 32 was
used. For factors and treatments means comparisons, Tukey test
at 5% of probability
was used. The water need of the three maize hybrids was similar
in stages 11 to 30 days,
31 to 60 days and 61 to 90 days, with no significant differences
(P>0.05) and the same
response was observed by assessing the effect of planting
distance and even the
combination of the hybrid and the seed distance factor. The
water use of the three corn
hybrids was different (P≤0.05) and the same response was
observed by assessing the
planting distance and even the combination of the hybrid and the
seed distance factor.
-
1
1. INTRODUCCIÓN
Los procesos de crecimiento y desarrollo de una misma especie
vegetal varían con la
latitud de la región de producción, debido a la posición del sol
con respecto a la
superficie terrestre y la inclinación del eje de rotación del
planeta con respecto al sol, la
cual cambia durante el año, de tal manera que la temperatura, la
cantidad de luz, la
precipitación y la humedad relativa de una región será mayor o
menor dependiendo la
época; así mismo, las especies vegetales han adaptado sus
necesidades de temperatura,
luz y humedad de acuerdo a la latitud de su hábitat (SEP,
1991).
El rendimiento de los cultivos es fuertemente dependiente de la
disponibilidad de agua
en el suelo y de los elementos que esta le provee; cultivos que
cuentan con una
adecuada disponibilidad de agua en el suelo evapotranspiran a su
máxima capacidad,
alcanzando altos rendimientos en caso de no tener otro tipo de
limitaciones. De acuerdo
a Calvache (1998), los cultivos durante su ciclo consumen una
gran cantidad de agua
pero cerca del 98% de este volumen de agua solamente pasa por la
planta y se pierde en
la atmósfera por el proceso de transpiración. Este flujo de agua
es sin embargo
necesario para el desarrollo vegetativo de los cultivos. Así, la
medición de la humedad
del suelo es importante para estimar la disponibilidad de agua
para las plantas y poder
determinar el momento oportuno para regar o drenar (Calvache and
Reichardt, 1996;
Castro et al., 2004).
El maíz (Zea mays L.) manifiesta una sensibilidad diferenciada a
la sequía de acuerdo a
su ciclo vegetativo. Si la sequía ocurre alrededor de la
floración se produce mermas
importantes en el rendimiento de la cosecha (Shaw, citado por
Caseres et al., 2006). El
rendimiento del maíz se torna altamente dependiente de la
disponibilidad hídrica en un
periodo comprendido entre los 15 días antes y 21 días después de
la floración (Robins y
Domingo, citados por Caseres et al., 2006), de manera que es
necesario evitar la
coincidencia de la sequía con los momentos de máxima demanda
hídrica del cultivo de
maíz.
A partir de un balance hídrico es posible cuantificar la humedad
que existe en el suelo
para el desarrollo de un cultivo, el agua consumida por la
planta en cada etapa de
-
2
desarrollo, e incluso determinar, la asociación de prácticas
agrícolas con la
disponibilidad de humedad y el potencial productivo de los
sistemas agrícolas.
Adicionalmente, con el balance hídrico se pueden generar índices
de humedad para
representar si la planta estuvo expuesta a estrés hídrico o
señalar el grado de deficiencia
de humedad durante el ciclo del cultivo (Calvache and Reichardt,
1996; Flores y Ruíz,
1998).
Desde el punto de vista hidrológico, sólo es posible establecer
balances de agua en el
suelo si se tiene información fiable de la variación de la
humedad, y por tanto, de la
variación del almacenamiento en el perfil considerado. Por otra
parte, esta información
es imprescindible si se quiere obtener valores experimentales de
la tasa de
evapotranspiración de un determinado cultivo (Calvache and
Reichardt, 1996; Tuñón et
al., 1999). Existen diversas metodologías para la determinación
de la humedad, entre
ellas, las clásicas son sin las gravimétricas y la sonda de
neutrones; la primera de ellas
es operacionalmente sencilla pero destructiva, de manera que no
es posible determinar
la variación de la humedad en un mismo punto, mientras que la
sonda de neutrones es
costosa y requiere de personal altamente especializado (Fabregat
et al., 1999).
En los últimos años se han desarrollado sensores basados en
técnicas de capacitancia
(FDR: frequency domain reflectometry o TDR: time domain
reflectometry), es decir,
basados en la medida de la constante dieléctrica del conjunto
suelo – agua – atmósfera.
A partir de la medida de polarizabilidad eléctrica del sistema,
se puede inferir el
contenido relativo de agua. Este tipo de medida proporciona un
medio rápido, estable y
razonablemente fiable del grado de humedad en el suelo (Fabregat
et al., 1999;
Zúñiga, 2004).
Sobre esta base, se presenta el trabajo de investigación
titulado: “Determinación de las
necesidades hídricas de tres híbridos de maíz (Zea mays L.),
bajo el efecto de tres
densidades de siembra utilizando la reflectometría en el dominio
de la frecuencia
(FDR)”, con el objeto, de determinar las necesidades de agua de
tres híbridos de maíz
en cada una de sus etapas fenológicas, en la localidad de
Quevedo, durante la época
lluviosa.
-
3
1.1. Objetivos
1.1.1. Objetivo general
Determinar las necesidades hídricas de tres híbridos de maíz
(Zea mays L.) bajo el
efecto de tres densidades de siembra utilizando la
reflectometría en el dominio de la
frecuencia
1.1.2. Objetivos específicos
*
*
*
Conocer el balance hídrico de tres híbridos de maíz bajo el
efecto de tres
distanciamientos de siembra
Estimar la evapotranspiración y coeficiente de cultivo de tres
híbridos de maíz bajo
el efecto de tres distanciamientos de siembra
Determinar el rendimiento de grano de tres híbridos de maíz bajo
el efecto de tres
distanciamientos de siembra
1.2. Hipótesis
*
*
*
El balance hídrico es diferente en cada uno de los tres híbridos
de maíz sembrados
a diferentes distanciamientos
La evapotranspiración y el coeficiente de cultivo son diferentes
en cada híbrido de
maíz y en cada distanciamiento de siembra
El rendimiento de grano de maíz varía de acuerdo al híbrido y al
distanciamiento
de siembra
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4
2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Necesidades hídricas de las plantas
2.1.1. Importancia del agua en las plantas
El agua es la forma en la cual el hidrógeno, elemento esencial
de todas las moléculas
orgánicas, es absorbido, y posteriormente asimilado durante la
fotosíntesis. El agua
puede considerarse como un nutriente para las plantas, de la
misma forma que el
dióxido de carbono. La mayor parte de las funciones en las que
el agua participa son de
naturaleza física, actuando como solvente de sales inorgánicas,
azúcares y aniones
orgánicos. Es también el medio donde se dan todas las
reacciones, las moléculas de
agua se adsorben a la superficie de las partículas de suelo,
formando capas de
hidratación que influyen en las propiedades y reacciones
físicas, químicas y
bioquímicas. El agua en forma líquida permite la difusión y el
flujo de masas de los
solutos, y por esta razón es esencial para la translocación y
distribución de los nutrientes
por toda la planta (Mengel y Kirkby, 2000).
Las plantas sintetizan sus compuestos metabólicos y
estructurales a partir de
determinados elementos químicos que se encuentran en el medio
que las rodean. El
carbono proviene del dióxido de carbono del aire, el cual es
incorporado a la materia
orgánica a través del proceso de fotosíntesis, el hidrógeno de
la materia orgánica
proviene del agua, que es absorbida del suelo por las raíces, el
oxígeno necesario para la
formación de compuestos orgánicos es tomado de la atmósfera, del
agua y de sales
como nitratos, sulfatos, fosfatos, boratos y carbonatos
(Alcántar y Trejo, 2007).
El agua con los nutrimentos disueltos atraviesa la corteza de la
raíz y llena los vasos
leñosos. Este líquido lleva en disolución nitratos, fosfatos,
cloruros, carbonatos, etc., y
constituye la sabia bruta que asciende hasta las hojas
principalmente por flujo de masas.
Una vez que la sabia bruta ha ascendido hasta las hojas, por la
acción de la fotosíntesis
se transforma en sabia elaborada, se distribuye por toda la
planta, asegurándose así el
desarrollo normal de los tejidos y los principales fenómenos que
regulan la vida de las
plantas (Pérez, 1992; Salisbury, 2000).
-
5
2.1.2. Movimiento general del agua en las plantas
La mayoría de las especies vegetales obtienen el agua del suelo.
El agua se mueve a
través del suelo, penetra al interior de las raíces y pasa a la
parte área desde donde casi
la totalidad pasa a la atmósfera por el proceso de
transpiración. En su conjunto, el
sistema suelo – agua – planta – atmósfera constituye un
continuo, en el cual, el agua se
desplaza de acuerdo a gradientes de energía. El proceso es de
naturaleza física en el
sentido de que no utiliza en forma directa la energía metabólica
de la planta (Bidwell,
2002; Rojas, 2003)
La diferencia de potencial entre las hojas de la planta y la
atmósfera determina el escape
de moléculas de agua, principalmente por los estomas,
estableciéndose así un gradiente
de difusión de agua llamado flujo de masas. Al salir el agua de
los vasos hacia la
atmósfera se genera una tensión en las columnas de agua del
xilema, del tallo a la raíz;
al ascender el agua y vaciarse los vasos leñosos se rompe el
balance que existía con las
células vecinas al cilindro vascular; al entrar el agua a los
vasos leñosos se genera un
gradiente osmótico que llega a los pelos radicales, que al
perder turgencia se
desequilibran con la solución del suelo generándose un flujo de
agua en sentido suelo
raíz (Rojas, 2003).
2.1.2.1. Absorción
La absorción del agua se debe al mayor potencial osmótico de la
raíz con respecto al
suelo, que ocurre cuando las células dejan de estar turgentes.
La ecuación que establece
la absorción de agua es: ΔΨ = Ψcel – (Ψt – Ψsol – ΨM), la cual
expresa que la absorción
radical depende del potencial osmótico celular (Ψcel), el
potencial de presión de las
paredes celulares (Ψt), de la solución del suelo (Ψsol), y del
potencial matricial (ΨM).
Esta ecuación indica que los factores del suelo y de la planta
pueden modificarse para
actuar sobre la absorción (Salisbury, 2000; Rojas, 2003): en la
planta, aumentando la
concentración molar de la vacuola o aflojando la pared celular
con alguna enzima
(Rojas, 2003); en el suelo, aumentando o disminuyendo la
concentración de sales,
mediante práctica de fertilización, riegos o drenajes (Padilla,
2005).
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6
2.1.2.2. Transpiración
La transpiración ocurre principalmente por los estomas,
estructuras epidérmicas cuyas
células tienen una conformación especial. Cuando están turgentes
la presión sobre la
pared las hace separarse una de otra dejando un orificio entre
ellas, a través de éste
escapa el vapor de agua; cuando están flácidas la presión de la
pared las hace juntarse
entre sí y el orificio se cierra (Rojas, 2003).
Existen varias explicaciones del movimiento estomático, el mismo
que en realidad
parece obedecer a diferentes mecanismos según la especie. El más
aceptado, hace
depender la apertura del estoma de la concentración intracelular
del dióxido de carbono
y de la luz, de la siguiente manera: la luz inicia la
fotosíntesis en las células oclusivas
del estoma que poseen cloroplastos, en el proceso se genera gran
cantidad de Adenosin
Trifosfato (ATP), esta molécula energética que actúa como una
bomba de protones
activa el intercambio de iones hidrógeno procedentes de la
respiración activa y mediada
por el ion potasio, lo que aumenta la concentración molar y se
pierde el equilibrio
osmótico de las células del estoma con respecto a las células
vecinas y con los espacios
intercelulares, lo cual permite que el agua fluya a las células
estomáticas, abriéndose los
orificios (Rojas, 2003).
2.1.3. Determinación de las necesidades hídricas de las
plantas
Las necesidades hídricas de un cultivo dependen de los factores
climáticos que afectan a
la evaporación (temperatura, humedad del aire, viento e
intensidad de radiación solar),
de las características fisiológicas, de la cobertura vegetal y
de la disponibilidad de agua
en el suelo. Como la cantidad de agua que utiliza la planta para
nutrirse representa el
1% de la que transpira, los términos uso consuntivo y
evapotranspiración se pueden
tomar como sinónimos (Chávarri, 2004).
No toda el agua de lluvia que cae durante el desarrollo de un
cultivo puede ser
aprovechada por las plantas, una parte de dicha lluvia escurre y
otra se percola debajo
de la zona de las raíces; por lo tanto, se dice que la lámina de
lluvia que es aprovechada
por los cultivos, es la “lluvia efectiva”, y la que debe ser
estimada para poder calcular el
-
7
requerimiento de riego de los cultivos (Currié, 2006). La
evapotranspiración resulta de
sumar la fracción de agua que las plantas absorben a través de
las raíces, para luego ser
utilizada en los diferentes procesos fisiológicos, y la fracción
de agua evaporada desde
el suelo adyacente a las plantas y la evaporada desde la
superficie de las hojas
(Calvache, 1998).
La evapotranspiración potencial (ETp), es aquella que se produce
de una vegetación de
poca altura en activo crecimiento, preferentemente pastos, que
cubre íntegramente el
suelo y sin restricción de humedad (Trezza y Andino, s.f.;
Calvache, 1998; Allen et al.,
2006). La ETp puede medirse por procedimientos directos,
utilizando lisímetros e
indirectamente utilizando el tanque evaporímetro tipo A, o bien
el evaporímetro MC
(Calvache, 1998); la ETp se usa como un índice para determinar
la evapotranspiración
del cultivo (ETc) (Gavande, 1991; Calvache, 1998; Darwich,
2006).
La ETc, es la suma de la evaporación desde el suelo y la
transpiración de las plantas,
cuando no hay deficiencia de agua. Mientras que la
evapotranspiración real del cultivo
(ETr) es la cantidad de agua consumida por el cultivo bajo las
condiciones ambientales
existentes durante el crecimiento y desarrollo (Pérez, 1992). En
condiciones de
deficiencia de agua, la ETr se reduce con respecto a la ETc. La
ETr se calcula sobre la
base de la ETp y el coeficiente del cultivo (Kc.). El Kc varía
de acuerdo a condiciones
ambientales específicas, el tipo de cultivo y su cobertura, el
estado de desarrollo y la
época de siembra (Currié, 2006; Allen et al., 2006).
El maíz es el tercer cultivo de importancia en el mundo después
del trigo y el arroz.
Todos los años se siembran alrededor 130 x 106 ha, que producen
5 x 106 de toneladas
de granos. El maíz se produce donde las precipitaciones superan
los 250 mm anuales y
no existe en condición de secano con precipitaciones menores a
150 mm anuales (Shaw,
citado por Caseres et al., 2006). Este cultivo manifiesta una
sensibilidad diferencial a la
sequía de acuerdo a la etapa del ciclo vegetativo considerada,
si la sequía ocurre
alrededor de la floración, se produce mermas importantes en el
rendimiento del grano
(Shaw, citado por Caseres et al., 2006). Doorenbos y Pruit,
citados por Caseres et al.
(2006), señalaron que el uso consuntivo del cultivo de maíz
varía entre 400 y 700 mm,
-
8
dependiendo de las condiciones ecológicas, por ello, el
rendimiento en grano del maíz
es altamente dependiente de la disponibilidad hídrica que existe
en el suelo.
Existen diferentes métodos para estimar o medir las necesidades
hídricas de los cultivos.
La precisión y confiabilidad varía de unos a otros, muchos solo
proveen una
aproximación. Cada técnica se ha desarrollado con los datos de
clima disponibles para
estimar la evaporación. Las medidas directas de la ETp son muy
costosas y
normalmente son calibrados utilizando los datos climatológicos.
Las metodologías más
usadas son, los métodos meteorológicos y el método hidrológico o
de balance de agua.
2.1.3.1. Métodos meteorológicos
Se han propuesto numerosas ecuaciones para determinar la
evapotranspiración potencial
y la evapotranspiración real, que requieren datos
meteorológicos, y se han hecho
numerosas modificaciones a las fórmulas para su aplicación a
diferentes regiones.
Para determinar la evapotranspiración potencial de cultivo, se
describen los siguientes
métodos:
a) Método de Ivanov
Ivanov, en 1948, expuso una fórmula para el cálculo de la
evapotranspiración potencial,
basada en la temperatura y humedad relativa media mensual. La
ecuación es la
siguiente:
)100()25(0018,0 HRxTxETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; T = temperatura
media mensual, °C; HR
= humedad relativa media mensual, %.
-
9
b) Método de Thornthwaite
En 1948, con los escasos registros que se poseían de la
evapotranspiración potencial,
Thornthwaite, de los Estados Unidos, calculó una fórmula
general, que parece valedera
a la vez en las regiones semiáridas y semilluviosas, mediante la
cual se pueden obtener
los valores de evapotranspiración potencial sin ajustar; es
decir correspondientes a un
mes de 30 días, de 12 horas de heliofanía posible. Según esta
fórmula, dentro de ciertos
límites, existe una relación directa entre el logaritmo de la
temperatura y el logaritmo de
la evapotranspiración potencial sin ajustar.
El método de Thornthwaite subestima la evapotranspiración
potencial calculada durante
el verano cuando ocurre la radiación máxima del año. Además, la
aplicación de la
ecuación a períodos cortos de tiempo puede llevar a errores
serios. Durante períodos
cortos la temperatura promedio no es una medida propia de la
radiación recibida, a
diferencia de los periodos largos, la temperatura y la
evapotranspiración son funciones
similares de la radiación neta. La fórmula hallada es la
siguiente:
a
dp ITxLxET
1016
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; Ld = horas de
claridad dividido para 12;
T = temperatura media mensual, ºC; I = índice de calor anual; a
= función I.
49239,001792,01071,71075,6 2537 IxIxxxIxxa
El índice calórico anual, se obtiene mediante la suma de los 12
valores mensuales (i).
514,1
5
Ti
Donde:
i = índice de calor mensual; T = temperatura media mensual,
ºC.
-
10
c) Método de Penman
La fórmula de Penman se presentó por primera vez en el 1948.
Está basada en cuatro
factores climáticos: radiación neta, temperatura del aire,
velocidad del viento y déficit
de presión de vapor. La ecuación es:
bc
bEaR
ETa
n
p
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm d-1; Rn = radiación neta,
cal cm-2 d-1;
a = energía latente de la vaporización a 29 ºC, cal cm-2; b =
constante psicrométrica
(0,66); Ea = presión media del vapor de aire, mb; c = pendiente
de la curva de presión
del vapor de aire saturado, mb.
d) Método de Papadakis
Papadakis, en 1948, propuso un método basado en el déficit de
saturación de vapor del
ambiente, y más tarde, en 1957, el método de Papadakis fue
perfeccionado, llegando a
la fórmula:
)(625,5 edemexETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; eme = tensión de
vapor saturante a la
temperatura media mensual, en milímetros de mercurio; ed =
tensión de vapor real a la
temperatura media mensual, en milímetros de mercurio.
Resulta difícil encontrar la tensión de vapor en las
publicaciones meteorológicas, en
esos casos, se puede reemplazar por la tensión de vapor
saturante que corresponde a la
temperatura mínima menos dos. En general la temperatura de rocío
es muy cercana a la
temperatura mínima, y el error no es grande cuando se calcula la
evapotranspiración
-
11
potencial sobre la base de la temperatura máxima; naturalmente
la diferencia “dos”
debería variar de caso a caso, basándose sobre el estudio de la
diferencia entre
temperatura de rocío y media mínima, en la región.
e) Método de Turc
Turc, en 1953, llegó a una fórmula muy sencilla, basada
únicamente en la temperatura
media decenal o mensual, y en la radiación solar global,
proponiendo en 1962 las
siguientes fórmulas:
1) Cuando la humedad relativa de la atmósfera es superior al
50%:
15)50(40,0
TTxRsxETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; Rs = radiación
solar global para el mes
considerado, cal cm-2 d-1; T = temperatura media mensual,
°C.
El coeficiente 0,40 es válido para los meses de 30 y 31 días; el
coficiente 0,37 para el
mes de febrero; y el coeficiente 0,13 para cálculos
correspondientes a períodos de 10
días.
2) Cuando la humedad de la atmósfera es igual o inferior al
50%,
70
50115
)50(40,0 HRxT
TxRsxETp
Donde:
HR = humedad relativa media del aire, %.
-
12
f) Método de Budyko
Budyko, en 1970, dio la siguiente fórmula para el cálculo de la
evapotranspiración
potencial:
xETp 18,0
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; Σθ = suma mensual
de las temperaturas
medias diarias mayores a 10°C.
g) Método de Holdridge
Este método considera un factor denominado biotemperatura, que
se define como el
ámbito de temperaturas dentro de las que ocurre el crecimiento
vegetativo, es decir,
entre 0 y 30°C. La fórmula de Ho1dridge para el cálculo de la
evapotranspiración
potencial es:
BtxETp 93,58
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm mes-1; Bt =
biotemperatura media anual, °C.
h) Método de Linacre
Linacre propuso una fórmula sencilla, pero aparentemente
satisfactoria, para determinar
la evapotranspiración potencial. La fórmula es:
T
TdTxA
Tmx
ETp
80
)(15100500
-
13
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm d-1; T = temperatura
media del aire, °C;
Tm = temperatura media a nivel del mar, calculada con datos de
temperatura media del
período en cuestión, la altitud del sitio y el gradiente térmico
vertical, que generalmente
tienen una variación de 6°C por cada 1000 m de altura. Para el
caso particular de
Ecuador es de 4,5°C por 1000 m de altura. Se obtiene mediante la
expresión:
hxTTm 0045,0 ; h = elevación de la localidad expresada en metros
sobre el nivel
del mar; Td = punto del rocío promedio; A = latitud del lugar
expresada en grados y
décimas.
De acuerdo con algunos trabajos realizados por Linacre, y a
resultados obtenidos por
Bosheil en diversos cálculos de evapotranspiración potencial
para la República del
Uruguay, el presente método da resultados más satisfactorios que
otros métodos
simples.
i) Método de Makkink
El método de Makkink se basa en la radiación solar y la tensión
de vapor en función de
temperatura. En algunos sitios se ha obtenido una buena
correlación con respecto a los
datos del lucímetro. La ecuación correspondiente al método es la
siguiente:
21,0061,0
xRsxETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm d-1; Rs = radiación solar
global incidente en el
sitio en cuestión, cal cm-2 d-1; ∆ = gradiente de tensión de
vapor saturante, en función de
la temperatura media ambiental, expresado en milibares por grado
centígrado;
= coeficiente sicrométrico, igual a 0,66.
-
14
j) Método de Hargreaves
Para la aplicación de la fórmula de Hargreaves es necesario
utilizar como variables, las
medias de temperatura del aire, de la humedad relativa, de la
radiación extraterrestre y
la altitud de la estación.
100004,01135,1024,034,0 hxxHRxxTxxRAxETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm d-1; RA = radiación
extraterrestre, mm d-1;
T = temperatura media diaria, °C; HR = humedad relativa
expresada en decimales;
h = altitud, msnm.
k) Método de Christiansen
En la universidad estatal de UTAH, en los Estados Unidos, se
dedujo esta fórmula para
calcular la evaporación y evapotranspiración. Tiene la
característica de incluir al igual
que la de Penman, los factores determinantes de la radiación y
convección, pero
expresadas de tal manera que resulte más simple el proceso de
cálculo. La ecuación es:
CExCSxCHxCWxCTxRAxKETp
Donde:
ETp = evapotranspiración potencial, mm d-1.
324,0K
2
20112,0
20425,0463,0
TxTxCT ; siendo: T = temperatura promedio, °C.
2
7,6078,0
7,6406,0672,0
WxWxCW ; siendo: W = velocidad del viento,
promedio, a dos metros sobre el nivel del suelo, km h-1.
-
15
32
6,0275,0
6,0240,0035,1
HRxHRxCH ; siendo: HR = humedad relativa
promedio, expresada en forma decimal. 2
8,0196,0
8,0856,0340,0
SxSxCS ; siendo: S = porcentaje promedio de luz
solar, expresado en forma decimal.
300030,0970,0 ExCE ; siendo: E = altura, msnm, de la estación
meteorológica
considerada.
Para determinar la evapotranspiración de cultivo, se describen
los siguientes métodos:
a) Método de Hedke
Hedke, en 1924, presentó un estudio que relacionaba el consumo
de agua de las plantas
con el calor efectivo. Suponía que existía una relación lineal
entre ambos factores,
siendo sus suposiciones en detalle las siguientes:
1) El calor consumido por una cosecha en particular, durante
cualquier periodo de
tiempo, está determinado por la cantidad de calor disponible
para la cosecha, por arriba
de la temperatura de germinación o de la temperatura mínima para
el crecimiento.
2) Bajo prácticas agrícolas favorables, cada cosecha consume
agua en relación directa
con el calor disponible en la forma que se ha definido.
3) Los suelos considerados están abastecidos de humedad y
principios nutritivos para la
planta, y por lo tanto, el rendimiento de una cosecha solo
estará limitado por el calor
disponible.
4) La influencia de las variaciones de la velocidad del viento,
la humedad relativa y la
tensión de vapor sobre el uso consuntivo de agua, son
relativamente pequeñas,
comparadas con la influencia relativa del calor. Con estas
suposiciones Hedke dedujo la
siguiente ecuación:
-
16
QxKU
Donde:
U = uso consuntivo de las plantas (lámina total de agua en
pies); K = constante de
Hedke (0,000423); Q = calor efectivo en días grados durante el
ciclo vegetativo,
obtenido empleando los excesos de temperatura medias sobre los
32°F.
b) Método de Olivier
Olivier declaró que la evaporación se podía describir como “la
integración de
variaciones del clima ambiental” y que está influida por la
temperatura, la humedad y el
viento. Él se fundamentó en la ecuación de Dalton, que se puede
expresar como:
)()( ThTsxufE
Donde:
E = evaporación; f(u) = función del viento; Ts = temperatura del
bulbo seco, °C;
Th = temperatura del bulbo húmedo, °C.
A partir de resultados medios, Olivier descubrió que E/(Ts – Th)
es aproximadamente la
unidad cuando se toma a lo largo de todo un año, o sea, la
depresión media anual del
bulbo húmedo es igual a la evaporación media diaria para el año
(mm), que es
aproximadamente igual a la evaporación registrada en el tanque
evaporímetro tipo A, al
aire libre. Para periodos mensuales se supone que:
ExaEo
Donde:
Eo = evaporación media, mm mes-1; a = contante igual a la unidad
para el año completo,
pero que varía de acuerdo con los meses y las latitudes; E =
evaporación media, mm a-1.
Seguidamente, Olivier expresó: “la evaporación en una gran
extensión de agua responde
principalmente a los componentes verticales de radiación. El
bulbo húmedo reacciona a
-
17
la radiación total, por ende, es lógico corregir la depresión
del bulbo húmedo de acuerdo
con la razón de la radiación total a la vertical”. Se determinan
valores para la razón de la
radiación total a la vertical (L), a partir del descenso del sol
y los ángulos horarios. El
promedio para el año y la latitud se da como (Lo). El método de
Olivier se utiliza como
sigue:
1) Estimación de evaporación de un tanque evaporímetro tipo A,
la cual se calcula
como sigue:
o
o
LL
ThTsE
Donde:
Eo = evaporación, mm d-1, para el mes en cuestión; L/Lo =
valores para latitudes norte y
sur; Ts – Th = depresión promedio del bulbo húmedo para el mes,
°C.
2) Estimación de evapotranspiración de los cultivos
o
c
LL
ThTsET 2
Donde:
ETc = evapotranspiración del cultivo, mm mes-1; Ts – Th =
depresión promedio del
bulbo húmedo para el mes, °C; L2/Lo = valores para latitudes
norte elevado al cuadrado
y sur.
c) Método de Blaney y Criddle
La ecuación de Blaney Criddle fue desarrollada para climas
áridos para predecir la
evapotranspiración. Esta fórmula utiliza el porcentaje de horas
de luz mensual y la
temperatura promedio mensual. Este método es fácil de usar y los
datos necesarios son
-
18
de fácil disponibilidad. Ha sido ampliamente usado en el oeste
de Estados Unidos con
resultados precisos, pero no así, en el estado de Florida, donde
sobreestima la
evapotranspiración para los meses de verano. Entre las fórmulas
empíricas para
determinar la evapotranspiración de los cultivos, la propuesta
por Blaney y Criddle se la
puede utilizar para diversos cultivos, algunos de los cuales no
son de cobertura
completa y el resultado obtenido se puede considerar como la
evapotranspiración
máxima. La ecuación es la siguiente:
FxKETc
Donde:
ETc = evapotranspiración total del cultivo (lámina en pulgadas);
K = coeficiente global
de evapotranspiración estacional, determinado experimentalmente,
considerándose
circunstancias diferentes a las climáticas, como: naturaleza y
estado de la planta;
F = fuerza evaporante.
d) Método de la curva única de Hansen
De acuerdo a este método, las exigencias hídricas a través del
ciclo fenológico de un
cultivo, se conjugan en la denominada curva única de Hansen.
Comparando este método
con el de Blaney y Criddle, el factor climático es reemplazado
con el dato de
evaporación registrado en el tanque. La curva de Hansen no es
más que la distribución
del coeficiente de evapotranspiración a través del ciclo
vegetativo, expresado en
décimos de edad. Conociendo la lámina evaporada en el tanque
evaporímetro tipo A, la
evapotranspiración para un periodo determinado se obtendrá
simplemente multiplicando
el coeficiente de evapotranspiración para el periodo en cuestión
por la lámina evaporada
en dicho periodo.
e) Método de Christiansen
Para determinar la evapotranspiración de un cultivo por este
método, se debe disponer
de la evapotranspiración potencial, del ciclo vegetativo y de
los coeficientes de
desarrollo, estimados por Christiansen en función del
crecimiento del cultivo que se
-
19
asemeja a una curva gaussiana. Todos los cultivos, especialmente
los anuales, presentan
una curva de crecimiento, las mismas que no son semejantes ya
que se manifiestan en
función de ciertos factores como la temperatura, presencia de
heladas, etc. La
característica de este sistema de coeficientes es que para el
primer mes resulta muy bajo,
sobre todo si se comienza a elegir valores a partir del día
cero.
f) Método de Hargreaves
El método de Hargreaves permite calcular la evapotranspiración
mensual de los
cultivos, en función de la temperatura media, humedad relativa
al medio día, duración
diurna, la misma que es dependiente de la latitud, los
coeficientes para diferentes
cultivos y un factor constante adicional de corrección. La
ecuación es la siguiente:
HnxxTxdxKcxETc 01,0137,17
Donde:
ETc = evapotranspiración del cultivo, mm mes-1; Kc = coeficiente
de cultivo;
d = coeficiente mensual de duración del día; T = temperatura
media mensual, °C;
Hn = humedad relativa al medio día, %.
El coeficiente mensual de duración del día se lo obtiene del
producto entre la constante
0,12 y el porcentaje de luminosidad del mes con respecto al año.
La humedad relativa al
medio día, se la deduce a partir de la fórmula:
)(0042,0)(42,01 2HRHRHn
Donde:
HR = humedad relativa media del día, %.
g) Método del tanque evaporímetro tipo A
La evapotranspiración del cultivo se obtiene experimentalmente
usando lisímetro o
evaporímetros. Se ha determinado que cualquier correlación entre
la evapotranspiración
de un cultivo y la evaporación del tanque, es única de acuerdo
al tipo de tanque.
-
20
El tanque evaporímetro tipo A permite estimar los efectos
integrados del clima
(radiación solar, temperatura, viento y humedad relativa del
aire) en función de la
evaporación de la superficie libre de agua. La fórmula para
estimar la
evapotranspiración correspondiente a este método es:
KcxETET pc
Donde:
ETc = evapotranspiración del cultivo, mm d-1; ETp =
evapotranspiración potencial, mm
d-1; Kc = coeficiente del cultivo.
tantan KxEETp
Donde:
E tan = evaporación del tanque, mm d-1; K tan = coeficiente del
tanque.
El coeficiente del tanque evaporímetro tipo A (K tan), está en
función de su ubicación y
del medio que lo rodea. Así, que se debe considerar el carácter
de la cobertura que rodea
el tanque (vegetación seca o verde), la extensión barlovento de
dicha cobertura, es decir,
la distancia del tanque al punto en que cambia la cobertura.
p
c
EETKc
Los coeficientes de cultivo están dados por el cociente entre la
evapotranspiración del
cultivo y la evapotranspiración potencial, corresponde a la
expresión arriba descrita.
2.1.3.2. Métodos hidrológicos
Los métodos hidrológicos para medir la evapotranspiración se
basan en el balance
hídrico, el cual se determina principalmente mediante lisímetros
o por gravimetría. El
concepto de balance hídrico es una representación teórica entre
los intercambios de agua
-
21
entre el suelo, las plantas, y la atmósfera, de fácil
modelación, y sujeto a aplicarse por
medio de simulaciones de toda clase de situaciones climáticas,
edáficas y de cultivos. El
principio general del balance hídrico se representa en la Figura
1, en la que se describen
los posibles entradas y salidas de agua del sistema suelo –
planta – atmósfera.
Figura 1. Representación gráfica de las posibles entradas y
salidas de agua del sistema suelo – planta – atmósfera (balance
hídrico)
La ecuación fundamental simplificada del balance hídrico se
deriva del principio de
conservación del agua, que indica: de la totalidad del agua
aportada mediante las
precipitaciones o por medio del riego no se pierde nada, ya que
esta, puede ser
evaporada desde el suelo o ser transpirada por la planta, que en
conjunto se denomina
evapotranspiración real de la cobertura vegetal; puede filtrarse
hacia la profundidad del
suelo, fuera del alcance de las raíces de las plantas, caso
denominado drenaje; puede
escurrirse sobre la superficie del suelo, y ser recolectada
fuera del área de cultivo, caso
denominado escorrentía; puede ser almacenada en el suelo y
recargar la reserva de agua
del mismo . El agua no puede tomar otro destino, por lo tanto,
entre dos momentos, se
puede escribir la ecuación de balance hídrico en los términos
siguientes (Calvo, 2005):
12 RESRESESCDREETRIEPRE c
-
22
Donde:
PRE = precipitación; RIE = riego; ETc = evapotranspiración real
del cultivo;
DRE = drenaje; ESC = escorrentía; RES1 = reserva inicial de agua
en el suelo; RES2 =
reserva final de agua en el suelo.
2.2. Métodos para medir la humedad del suelo
La porosidad total de los suelos arcillosos es mayor que la de
los suelos arenosos por el
siguiente hecho: como el material arcilloso es más fino que las
arenas, disponen de una
mayor cantidad de poros pequeños, en comparación a las arenas
que son partículas más
grandes y por tanto, dejan huecos de tamaño mayor pero menos
numerosos. Por otra
parte, el movimiento del agua libre es mayor en los arenosos que
en los arcillosos y la
retención de agua es mayor en los suelos arcillosos que en los
arenosos (Jara y
Valenzuela, 1998).
La energía del agua cuando está retenida por el suelo, implica
efectuar un trabajo para
sustraerla de la matriz del suelo. En tanto más seco se
encuentre el suelo, mayor será el
trabajo que tendrá que ejercer la planta para extraer el agua.
Es importante entonces,
conocer la humedad el suelo, la cual varía en función inversa a
la fuerza con que esta es
retenida al suelo (Jara y Valenzuela, 1998).
El contenido de humedad del suelo se puede determinar por
métodos directos e
indirectos. Las medidas directas constituyen la forma más simple
y precisa de medir la
humedad del suelo, consiste en tomar muestras de suelo con el
contenido de humedad
en un determinado momento y posteriormente son llevadas al
laboratorio donde son
analizadas con el método gravimétrico. Las medidas indirectas
consisten en determinar
el potencial matricial del agua contenida en el suelo o bien
determinando la atenuación
de la velocidad de electrones emitidos por una fuente
radioactiva y relacionarlas con el
contenido de humedad del suelo.
-
23
2.2.1. Tensiómetros
Un tensiómetro es un instrumento que indica la tensión con que
el agua está adherida a
las partículas del suelo. Es uno de los métodos usados para
indicar, en forma relativa, si
en el suelo existe suficiente humedad disponible para el
crecimiento de las plantas. Los
cambios que ocurren en el espesor de la capa (película) de agua
que rodea las partículas
del suelo alteran la tensión del agua en el mismo. Estos cambios
se expresan en
fluctuaciones de tensión de la humedad en el suelo. En la
práctica, el tensiómetro mide
los rangos de humedad de suelo bajo las cuales las raíces de las
plantas absorben
activamente el agua.
El tensiómetro está constituido por una capsula porosa de
cerámica la cual conecta a un
manómetro a través de un tubo lleno de agua. El rango de
aplicación de los tensiómetros
es de 0 a 80 cb, después de este valor el aire penetra al
sistema a través de la copa
porosa y deja de funcionar. El agua se mueve hacia adentro o
hacia afuera a través de la
copa porosa debido a que está conectada con el agua con el agua
del suelo y por lo tanto
en equilibrio hídrico. Cuando el suelo se seca succiona agua de
la copa porosa
creándose una tensión que va en aumento al irse secando el
suelo, la cual es registrada
por el manómetro. Cuando el suelo es humedecido, se invierte el
sentido de la succión y
el agua penetra a la capa porosa registrándose un descenso de la
lectura del manómetro.
Figura 2. Diagrama estructural y de funcionamiento del
tensiómetro
-
24
2.2.2. Bloques de resistencia eléctrica
Este método se basa en el hecho de que la conductividad
eléctrica de un sólido poroso,
como lo es el suelo, depende de la cantidad de agua que se
encuentre en el mismo.
Consiste en colocar dos electrodos dentro de un bloque de yeso,
de tal manera que al
saturarlo y colocarlo en el terreno a la profundidad deseada,
permite que la humedad
dentro de este se mueva hasta alcanzar equilibrio con el
suelo.
Todas las unidades deben calibrarse, de manera que su lectura
exprese la tensión o
contenido de humedad. La mayoría de los bloques sufren cambios
de calibración con su
uso por lo que es recomendable recalibrarlos con cierta
frecuencia. El funcionamiento
de los bloques de yeso inicia en el límite máximo de operación
del tensiómetro, es decir,
80 cb.
2.2.3. Sonda de neutrones
El método consiste en colocar una fuente radioactiva a la
profundidad deseada en el
perfil del suelo. Los neutrones rápidos emitidos por la fuente
radioactiva se hacen lentos
(termalizados) por las colisiones que sufren con los núcleos del
suelo los cuales pueden
contarse en un intervalo de tiempo con un detector. Debido a que
la capacidad
moderadora de los núcleos del suelo es pequeña comparada con la
del hidrógeno que
tiene la misma masa y tamaño que el neutrón, y como este
elemento está presente
principalmente en el agua, se puede correlacionar el número de
neutrones lentos
contabilizados en un intervalo de tiempo con el contenido
volumétrico de agua del
suelo.
Para realizar las lecturas, la fuente radioactiva de neutrones
(Americio+Berilio o
Radio+Berilio) se introduce dentro de un tubo de acceso
previamente instalado en
campo. Seguidamente se enciende la sonda para emitir neutrones
rápidos, estos pasan
por el tubo de acceso y gradualmente se convierten en neutrones
lentos. Una proporción
de los neutrones lentos dispersados, es absorbida en un tubo
contador lleno de
Triofluoruro de boro (BF3). La ionización de este gas genera
pequeñas descargas
eléctricas los cuales son amplificados y medidos con un
dispositivo electrónico que está
-
25
conectado a la sonda a través de un cable. Por este motivo
cuanto mayor es la humedad
del suelo, mayor es el número de neutrones lentos que llegan al
contador.
Figura 3. Diagrama estructural y de funcionamiento de la sonda
de neutrones
2.2.4. Métodos basados en la constante dieléctrica
La constante dieléctrica de un material es una medida de la
capacidad (permeabilidad
eléctrica) de un material no conductor de transmitir ondas o
pulsos electromagnéticos de
alta frecuencia. La constante dieléctrica de un suelo seco varía
entre 2 y 5, mientras que
la constante dieléctrica de agua es de 80. Cambios relativamente
pequeños en la
cantidad del agua libre en el suelo tienen grandes efectos sobre
las propiedades
electromagnéticas del medio suelo-agua. Por lo anterior, la
medida de la constante
dieléctrica del medio suelo-agua es una medida sensible del
contenido de agua del
suelo. Dos métodos han sido desarrollados para medir la
constante dieléctrica del medio
suelo agua y de esta manera el contenido volumétrico de agua.
Estos son, reflectometría
en el dominio tiempo (TDR) y reflectometría en el dominio de las
frecuencias (FDR).
2.2.4.1. Reflectometría en el dominio del tiempo (TDR)
Un sistema TDR consiste en un osciloscopio conectado a dos o
tres varillas metálicas
que se insertan paralelas en el suelo. Si se aplica una
diferencia de potencia a un
-
26
extremo de las varillas, la energía se trasmite a lo largo de
las mismas hasta su extremo,
donde son reflejadas hacia el osciloscopio. En el mismo se mide
la evolución del
potencial a lo largo del tiempo. La velocidad de transmisión de
la onda en el viaje de ida
y vuelta depende de la constante dieléctrica del suelo que rodea
las varillas.
El equipo consta de dos partes principales: la unidad
electrónica, y las guías de onda. La
unidad electrónica contiene el osciloscopio y el procesador
central, el cual controla
todas las funciones de medición, visualización, y almacenaje.
Las guías de onda pueden
ser instaladas en forma horizontal o vertical y quedar
permanentemente en el suelo para
poder hacer medidas periódicas en la misma localización o
utilizarse en forma portátil.
El TDR utiliza una serie de tablas de conversión para convertir
la constante dieléctrica a
un porcentaje de humedad en el suelo. Hay diferentes tablas de
conversión para ser
usadas con los distintos tipos de guías de onda. No es necesario
tener una tabla distinta
para los diferentes tipos de suelos ya que la constante
dieléctrica depende más de la
cantidad de agua que de los otros componentes del suelo. El
aparato calcula el valor
promedio de la humedad sobre la longitud total de las guías de
onda. Permite tomar
medidas manuales, utilizando tanto sensores fijos como
portátiles, o medidas continuas
conectando sensores fijos a un datalogger.
Los equipos TDR son exactos al estimar el contenido de humedad
volumétrica (1 – 2 %
de error), se pueden realizar medidas periódicas en el mismo
sitio, no altera la estructura
del suelo, la lectura es independiente de la temperatura, de la
densidad y composición
mineral del suelo, no es radioactivo, estables y requieren poco
mantenimiento.
2.2.4.2. Reflectometría en el dominio de las frecuencias
(FDR)
El sistema FDR también es conocido como sonda de capacitancia.
Los electrodos y el
suelo adyacente forman un condensador cuya capacidad es función
de la constante
dieléctrica del suelo. Ésta se relaciona empíricamente con el
contenido volumétrico de
agua. El FDR es un sensor de capacitancia está compuesto de
electrodos enterrados en
el suelo, un oscilador electrónico, un frecuencímetro, y cables
conectores. Cada sensor
de la sonda está constituido por dos anillos metálicos que
actúan como placas o
armaduras de un condensador, cuyo campo electromagnético se
extiende por el suelo
-
27
que lo circunda. Existen varios diseños de estos equipos. Según
su geometría, los
electrodos pueden ser enterrados en el suelo, instalados en el
extremo de una sonda y
hundidos en el suelo, o insertados dentro de un tubo de
acceso.
Equipos fijos como el EnviroSCAN® permanecen todo el tiempo en
el campo, dentro
de tubos de acceso de PVC que son herméticamente sellados. La
sonda es retirada del
tubo de acceso únicamente para su mantenimiento o cambio de
configuración de los
sensores. Admiten varios sensores a diferentes profundidades,
con una separación
mínima de 10 cm entre ellos. Los datos son registrados a
intervalos de tiempo fijados
previamente y se almacenan en un datalogger del cual luego son
transferidos a un
procesador de datos. Este tipo de sondas es recomendado en el
caso de monitoreo
continuo de la humedad del suelo, cuando se quieren conocer los
patrones de consumo
de los cultivos o conocer la dinámica del agua en el suelo.
Equipos portátiles como el Diviner 2000® permiten medidas en
varios sitios sin
restricción de distancia entre ellos. Deben instalarse tubos de
acceso de PVC en cada
sitio a evaluar. Poseen un sistema que permite al sensor de la
sonda reconocer
profundidades cada 10 cm. Los datos son visualizados en una
pantalla o se almacenan
para luego transferirse a un procesador de datos. Se utiliza
cuando se requiere
monitorear mucha superficie y en el caso de brindar servicios a
regantes. Correctamente
calibrada y con una instalación cuidadosa del tubo del acceso,
la exactitud de la sonda
es buena.
El método FDR se basa en la relación existente entre el
contenido volumétrico de
humedad y la constante dieléctrica aparente del medio. Dicha
constante se determina a
partir del tiempo de tránsito de una señal electromagnética a lo
largo de una sonda
metálica introducida en el suelo (Ferre y Topp, citados por
García et al., 2005). Este
tipo de sondas permiten la obtención de un registro de datos en
continuo a lo largo de
todo el perfil del suelo, ofreciendo medidas más o menos
precisas pero que necesitan de
una calibración previa en suelos arcillosos o con altos
contenidos en materia orgánica
(García et al., 2005).
-
28
Figura 4. Diagrama estructural y de funcionamiento de
equipos
basados en la medida de la constante dieléctrica
-
29
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Localización del sitio experimental
La presente investigación se realizó en la Finca Experimental La
María, de la
Universidad Técnica Estatal de Quevedo, geográficamente ubicada
dentro de las
coordenadas 79º 29´ de longitud oeste, y 01º 06´ de latitud sur,
a una altura de 73 msnm.
La temperatura media anual registrada durante el periodo 2000 –
2009, fue de 24,54 ºC,
con una temperatura mínima de 21,55 y máxima de 29,54 ºC; la
humedad relativa fue
de 84,47%, con una humedad relativa mínima de 62,95 y máxima de
97,48%; la
precipitación anual fue de 1784,73 mm, el 89,42% de la
precipitación registrada
correspondió a la época lluviosa (enero a junio) y el porcentaje
restante a la época seca;
y la evaporación fue de 964,67 mm (Figura 5).
Figura 5. Precipitación, evaporación y temperatura promedio
registrada en la localidad del experimento, en el periodo 2000 –
2009
Las parcelas experimentales se establecieron sobre un suelo
uniforme y profundo, es
decir sin la influencia de pendientes cercanas, con contenidos
medios de arcilla, limo y
arena de 22, 54 y 24%, respectivamente, no observándose
diferencias claras de textura a
los 20, 40 y 60 cm de profundidad (Anexo 18), perteneciendo a la
clase textural Franco
Limoso cada uno de los tres estratos (Cavazos, 1992); debido a
la proporción de
-
30
partículas minerales, se trata de un suelo con una gran
porosidad y una elevada
capacidad de retención de agua durante la época estival, dando
al suelo propiedades
altamente productivas (Buckman y Brady, 1977; Rucks et al.,
2004).
La fertilización de las parcelas experimentales se realizó sobre
la base del análisis de
suelo, considerando un perfil de 0 a 20 cm, el cual arrojo una
disponibilidad de N y P de
11,00 y 13,00 ppm; de K, Ca y Mg de 0,2, 2,0 y 1,1 cmol(+) kg-1;
y de S, Zn, Cu, Fe, Mn
y B de 1,0, 3,7, 2,7, 240,0, 7,3, 1,0 ppm, respectivamente;
además, se determinó un pH
en agua de 5,80 (Anexo 19), el cual es adecuado para el normal
desarrollo del maíz
(Porta, 1994; Rodríguez et al., 2001).
La cantidad de fertilizantes y la fórmula de fertilización para
las parcelas experimentales
(Anexo 20), se la determinó sobre la base de un rendimiento de
grano de 9 t ha-1, para
tal efecto, se tomó como referencia las curvas de absorción de
nutrientes del cultivo de
maíz reportadas por Bertsch (2003), indicando que, el cultivo de
maíz necesita absorber
por tonelada de rendimiento 24,5 kg de N; 4,7 kg de P y 18,6 kg
de K. De acuerdo a
Bertsch (1998), la eficiencia del N, P y K se encuentra entre 55
a 65, 30 a 35 y de 70 a
80%, respectivamente; para este estudio se consideró los valores
medios, es decir, 60,
30 y 75% para N, P y K.
3.2. Materiales y equipos
Semilla de tres híbridos de maíz: INIAP H-551 (moderado
rendimiento), NB-7443
(mediano rendimiento) y DAS-668 (alto rendimiento), e insumos
agrícolas
(herbicidas, insecticidas, fungicidas y fertilizantes)
Registros meteorológicos de la zona de estudio
(INAMHI-INIAP-EET)
DIVINER 2000® (sonda electromagnética)
36 tubos de policarbonato de un metro de longitud
Barreno para instalar los tubos de acceso de la sonda DIVINER
2000®
Medidor de humedad de semillas y balanza digital
-
31
3.3. Factores y tratamientos en estudio
En el estudio se evaluaron dos factores con tres niveles cada
uno: primer factor (H),
híbridos de maíz y el segundo factor (D), distancias entre
hilera. En el factor H, se
consideró un híbrido de moderado, mediano y alto rendimiento. En
el Cuadro 1 se
presentan los tratamientos en función de los factores en
estudio.
Cuadro 1. Descripción de los tratamientos Tratamiento Factor H
Factor D
1 = h1d1 2 = h1d2 3 = h1d3 4 = h2d1 5 = h2d2 6 = h2d3 7 = h3d1 8
= h3d2 9 = h3d3
h1 = INIAP H-551 h1 = INIAP H-551 h1 = INIAP H-551 h2 = NB-7443
h2 = NB -7443 h2 = NB-7443 h3 = DAS-668 h3 = DAS-668 h3 =
DAS-668
d1 = 80 cm d2 = 90 cm d3 = 100 cm d1 = 80 cm d2 = 90 cm d3 = 100
cm d1 = 80 cm d2 = 90 cm d3 = 100 cm
3.4. Diseño experimental
Con el objeto de determinar las necesidades hídricas de los
híbridos de maíz INIAP H-
551, NB-7443 y DAS-668 (factor H), sembrados a diferentes
distancias entre hileras
(factor D), se usó un diseño de bloques completos al azar (DBCA)
con un arreglo
factorial 32. Para las comparaciones de medias de los factores y
de los tratamientos se
utilizó la prueba de Tukey al 5% de probabilidad. El modelo
estadístico del diseño
experimental se describe a continuación (Cochran y Cox, 1980),
previo a la
presentación del esquema de análisis de varianza (Cuadro 2).
Xijk = µ + ρi + αj + βk + (αβ)jk + εijk
Donde:
µ = Media de observación; ρi = Efecto de bloque; αj = Efecto de
los híbridos de maíz;
βk = Efecto de las distancias entre hilera; (αβ)jk = Interacción
entre los híbridos de maíz
y las distancias entre hilera; εijk = Error experimental
-
32
Cuadro 2. Esquema del análisis de varianza
Fuentes de Variación Grados de libertad
Repetición
Híbridos de maíz (H)
Distancias entre hilera (D)
H x D
Error experimental
Total
r – 1
h – 1
d – 1
(h – 1)(d – 1)
(hd – 1)(r – 1)
hdr – 1
3
2
2
4
24
35
3.5. Tamaño y especificaciones técnicas de las parcelas
experimentales
Se establecieron 36 parcelas de maíz, las cuales fueron
sembradas de forma manual, a
una distancia de 20 cm entre planta y una distancia entre hilera
de acuerdo a los niveles
del factor D (80, 90 y 100 cm), es decir que se obtuvieron
poblaciones de 62500, 55555
y 50000 plantas ha-1. El área total y útil se determinó en
función de las distancias entre
hileras (Cuadro 3).
Cuadro 3. Especificaciones de las parcelas de acuerdo a la
distancia entre hilera Número de
parcelas Hileras por
parcela Distancia
entre hilera (m)
Distancia entre planta
(m)
Longitud de parcela
(m)
Área total por parcela
(m2)
Área útil por parcela†
(m2) 12
12
12
5
5
5
0,80
0,90
1,00
0,20
0,20
0,20
10,00
10,00
10,00
40,00
45,00
50,00
24,50
27,57
30,63
† Parcela útil se consideró a las tres hileras centrales, con
una longitud de 9,20 m
Las parcelas fueron bloqueadas en grupos de nueve. En cada una
de las nueve parcelas
que constituyeron el bloque se introdujo un tubo de
policarbonato de 100 cm de
longitud, para el ingreso de la sonda DIVINER 2000® al interior
del suelo a fin de
determinar la humedad en puntos equidistantes en el perfil.
-
33
3.6. Mediciones experimentales
3.6.1. Componentes del balance hídrico
3.6.1.1. Precipitación
La precipitación se cuantificó mediante el uso de un
pluviómetro, ubicado en la estación
meteorológica del Instituto Nacional de Meteorología e
Hidrología (INAMHI), situada a
1000 m del sitio experimental. Las lecturas fueron tomadas
diariamente y registradas en
milímetros de lámina de agua. De esta manera se determinó el
aporte o ingreso de agua
por precipitación.
3.6.1.2. Drenaje
Este estudio se lo realizó en una época donde hay humedad
suficiente para el cultivo, en
un terreno plano, sin influencia de desniveles cercanos de
suelo, razón por la cual, no
fue necesario considerar en la ecuación de balance hídrico los
componentes: ingreso de
agua en el perfil de interés por ascensión capilar, escorrentía
superficial y
subsuperficial, pero sí, drenaje profundo, utilizándose para
este efecto la metodología de
perfiles unitarios de humedad descrita por Calvache (2008); de
tal modo que, para cada
bloque se determinó una ecuación para estimar el drenaje
profundo en función de la
humedad volumétrica, aplicando las siguientes igualdades:
PxHvA 260
fi HvHvHv
t
AAD fi
Donde:
A = almacenamiento de agua en todo el perfil de interés, cm; Hv
= humedad
volumétrica media del perfil, cm3 cm-3; P = profundidad del
perfil de interés, cm;
Hv60 = humedad volumétrica a 60 cm de profundidad, cm3 cm-3; Hvi
= humedad
volumétrica inicial a 60 cm de profundidad, cm3 cm-3; Hvf =
humedad volumétrica final
a 60 cm de profundidad, cm3 cm-3; D = drenaje, mm; Ai =
almacenamiento de agua
-
34
inicial registrado en el perfil, cm; Af = almacenamiento de agua
final registrado en el
perfil, cm; t = tiempo transcurrido desde una y otra lectura,
d.
En el suelo se delimitó, con muros de tierra (15 cm de alto), un
área de 4 m2 (2 x 2 m)
en cuyo centro se introdujo un tubo de acceso para sonda DIVINER
2000®, luego se
procedió a saturar de agua el suelo anteriormente delimitado.
Para evitar la pérdida de
humedad por evaporación se colocó en contacto con el suelo un
plástico negro,
asegurándose que la pérdida de agua del perfil de suelo solo sea
por drenaje (Calvache
et al., 1995; Calvache, 2003).
Aplicando las igualdades descritas, se determinó para cada
tiempo (0, 2, 4, 7, 9 y 11 d)
el almacenamiento de agua en el perfil de suelo (0 a 60 cm), una
humedad volumétrica a
60 cm de profundidad y un drenaje de agua del perfil de interés,
en un tiempo
determinado. Los datos de humedad volumétrica a 60 cm de
profundidad y drenaje de
agua del perfil de interés, calculados para cada tiempo, se
correlacionaron con el objeto
de conocer el drenaje de agua (y) en función de la humedad
volumétrica (x).
3.6.1.3. Almacenamiento de agua en el suelo
El almacenamiento de agua se determinó a partir de la lectura de
la humedad del suelo
en puntos equidistantes del perfil, humedad que fue medida
haciendo uso de un
DIVINER 2000®, cuya sonda debió introducirse en el suelo al
momento de realizar las
lecturas, para tal efecto se instaló un tubo de policarbonato de
100 cm de longitud en
cada una de las 36 parcelas. El DIVINER 2000® previamente fue
calibrado de acuerdo
a la guía del usuario: “DIVINER 2000® versión 1,4” (SENTEK,
2007).
Conociendo la humedad volumétrica de cada punto en el perfil de
interés, se calculó la
humedad media existente en los primeros 60 cm. El almacenamiento
de agua, para un
instante determinado, resulta del producto entre la humedad
volumétrica media y los 60
cm de espesor del perfil de interés. La variación de
almacenamiento de agua, en el perfil
de suelo de interés, resulta de la diferencia entre el
almacenamiento inicial y el
almacenamiento final.
-
35
3.6.2. Variables a medir
El periodo vegetativo del cultivo de maíz fue divido en tres
etapas: una etapa inicial (11
a 30 d), comprendida desde el estado vegetativo tres hasta la
caída de las hojas
seminíferas; una etapa de desarrollo (31 a 60 d), comprendida
desde la caída de las
hojas seminíferas hasta la floración; y una etapa de
fructificación (61 a 90 d),
comprendida desde la floración hasta que el 50% de las hojas
dejaron de ser
funcionales.
3.6.2.1. Evapotranspiración de cultivo (ETc)
La evapotranspiración del cultivo se dedujo a partir de la
ecuación del balance hídrico
(Dantas, 2000; Darwich, 2006; Calvache, 2008). En la ecuación
del balance hídrico no
se consideró el componente irrigación ya que el estudio se lo
realizó durante la época
lluviosa. La variable ETc fue determinada en cada una de las
unidades experimentales
utilizando la siguiente expresión:
DPSSET fic
Donde:
Si = almacenamiento de agua inicial, mm; Sf = almacenamiento de
agua final, mm;
P = precipitación, mm; D = drenaje, mm
3.6.2.2. Necesidad hídrica (NH)
La necesidad hídrica de los híbridos de maíz se la estimó como
producto de la ET media
diaria observada en cada una de las etapas evaluadas (11 – 30;
31 – 60 y 61 – 90 d) y los
días de duración de cada etapa (20, 30 y 30 d). Esta variable se
la registró en milímetros
de lámina de agua; además, se realizó la suma algebraica de cada
una de las láminas de
agua de cada etapa de evaluación, a fin de obtener la lámina
total de agua o la necesidad
hídrica total del cultivo.
-
36
3.6.2.3. Coeficiente de cultivo (Kc)
El coeficiente de cultivo esta dado por el cociente resultante
al relacionar la ET y la
evapotranspiración de referencia (ETp) (Trezza y Andino, s.f.;
Allen et al., 2006). La
variable Kc fue determinada en cada una de las unidades
experimentales utilizando la
siguiente expresión:
p
c
ETETKc
La ETp se la calculó a partir del tanque evaporímetro clase A,
el cual tiene de forma
circular, de hierro galvanizado de 3 a 4 mm de espesor, de 120,7
cm de diámetro y 25,5
cm de profundidad, con un tornillo micrométrico para medir el
nivel de agua con
precisión (UAE, 2004). La variación del nivel de agua en el
tanque evaporímetro clase
A, registrada en un periodo determinado, fue multiplicada por el
coeficiente del tanque,
obteniéndose así la ETp (Allen et al., 2006).
3.6.2.4. Aprovechamiento hídrico (AH)
El aprovechamiento hídrico resulta de relacionar la necesidad
hídrica total y el
rendimiento de maíz en grano con un 13% de humedad, obteniéndose
como resultado,
la cantidad de agua que el cultivo de maíz necesita
evapotranspirar para alcanzar un
rendimiento determinado. Esta variable fue registrada en
milímetros de lámina de agua
por tonelada de rendimiento.
3.6.2.5. Rendimiento por hectárea (RH)
El rendimiento de grano de maíz por hectárea estuvo dado por el
peso proveniente del
área útil de cada una de las parcelas experimentales, expresado
en kilogramos y
ajustados al 13% de humedad, haciendo uso de la siguiente
fórmula:
AUP
xRPUxHCRH 1000013100
100
-
37
Donde:
RH = rendimiento por hectárea, kg; HC = humedad de campo del
grano, %; RUP =
rendimiento de la parcela útil, kg; AUP = área útil de la
parcela, m2
3.7. Manejo agronómico del experimento
El terreno en donde se estableció el experimento ha sido
dedicado a la siembra de maíz
y soya, básicamente a nivel experimental. El terreno fue
preparado con dos pases de
rastra, previo al retiro de los residuos de la cosecha anterior,
la siembra se realizó de
forma manual.
Al momento que se delimitaron los bloques y las parcelas de cada
bloque, se procedió,
con la ayuda de un barreno, a instalar en cada parcela un tubo
de policarbonato de 100
cm de longitud. Cada una de las 36 parcelas o unidades
experimentales fueron
identificadas de acuerdo al croquis de campo (Anexo 21). Las
lecturas de campo con la
sonda DIVINER 2000® se las realizó cada cuatro días hasta la
floración del maíz; en
adelante, se las realizaron cada dos días, hasta que se observó,
en todas las unidades
experimentales, el proceso natural de secamiento de las hojas
bajeras.
La siembra se realizó manualmente, en estricto ajuste al croquis
de campo, colocando
dos semillas por sitio a una distancia de 20 cm entre planta y
la distancia entre hilera fue
de acuerdo a los niveles del factor D (80, 90 y 100 cm), es
decir que se alcanzaron
poblaciones de 62500, 55555 y 50000 plantas ha-1. El raleo de
plantas se lo efectuó
luego de 15 d de haberse realizado la siembra, con el fin de
dejar una planta por sitio.
La fertilización se la realizó previo conocimiento de la
necesidad de nutrientes del
cultivo de maíz por tonelada de rendimiento, la cual fue de:
24,5 kg de N; 4,7 kg de P y
18,6 kg de K, la eficiencia considerada para el N, P y K fue de
60, 30 y 75%,
respectivamente, y prever el rendimiento esperado, que para este
estudio fue de 9 t ha-1.
Se determinó que se necesitarían por hectárea un total 330,83 kg
de N; 147,39 de P2O5 y
18,32 de K2O.
-
38
La aplicación del P y K, en las parcelas experimentales, se
realizó en banda al día
siguiente de la siembra del maíz, haciendo uso de 320 y 100 kg
ha-1 de superfosfato
triple [Ca(H2PO4)2] y sulpomag [K2SO4.2(MgSO4)],
respectivamente, además, el
sulpomag, hizo un aporte de Mg y S de 11 y 22 kg ha-1. La
fertilización nitrogenada se
la realizó de forma fraccionada a base de urea [CO(NH2)2], a los
20, 40 y 60 d de edad
del cultivo, aplicando 288, 288 y 144 kg ha-1,
respectivamente.
Para evitar la competencia temprana entre las malezas en el
cultivo, se aplicó en
preemergencia Pendimetalin (Prowl) y Glifosato (Glifomax) a
razón de 3,0 y 2,0
L ha-1; luego de postemergencia en adelante se realizaron
controles manuales de las
malezas. Para el control de malezas del contorno del área
experimental se realizaron
aplicaciones periódicas de Paraquat (Gramoxone) a razón de 1,5 L
ha-1.
Durante el desarrollo del cultivo cuando se observó la presencia
de mariquita (Ce
