Métodos para evaluar el impacto y comportamiento del agua en el suelo

Artículo escrito para Minuta Agropecuaria por: Ing Agr Jesus M Peña B

Jesuspe2009hotmail.com

En todas las cátedras de riego de las universidades  nos enseñan a elaborar  el balance hídrico. Han sido diferentes los enfoques de dicha metodología; la mayoría de ellos asociados a los cultivos que se riegan :maíz de riego, arroz,  caña de azúcar, pastos, frutales, hortalizas.

Quizás en la elaboración de proyectos y en algunas fincas especializadas y productivas se controla el agua en el suelo, la frecuencia de riego, el seguimiento al agua infiltrada y agua caída,  la lluvia efectiva, entre otros.

El uso eficiente del agua en el suelo  esta  asociada a prácticas de manejo de residuos, siembra directa, instalación de equipos de seguimiento y monitoreo del agua, censo y registro de pozos  ( y más que pozos inventario de todos los sistemas de riego en operación)  mediante sistemas de información digitalizados.

El contenido de humedad en suelo no depende solo de la lluvia caída ni del agua aplicada. Están implícitas diversas variables tanto del suelo, la planta, el medio ambiente, las prácticas agrícolas aplicadas. Es decir que para una misma precipitación o lluvia, en una misma zona el agua almacenada, el agua infiltrada por ejemplo depende si el suelo está desnudo o tiene vegetación o restos de cosecha en superficie, si tiene un cultivo con gran área foliar como el sorgo o con poca biomasa como las leguminosas. Necesitamos además de  instrumentos de medir la lluvia   analizar su efecto sobre la producción,  aplicando las variables de modelos La transpiración, el agua infiltrada, del agua perdida por escorrentía, del tipo de suelo y las prácticas de labranza aplicadas, de los bioporos y mesofauna del suelo producto del manejo agrícola y de las rotaciones.

En una rotación cualquiera las plantas promueven  mesofauna, bioporos en el suelo, tortuosidad, alelopatía, relaciones suelo: agua, efectos de cobertura sobre impacto de agua en el suelo, entre otros aspectos.

De allí la necesidad de realizar un monitoreo en fincas y lotes, un seguimiento tanto durante el período lluvioso como durante el período seco, del agua inicial disponible en el suelo, de lluvia efectiva, de evapotranspiración de los cultivos, el mínimo contenido de agua o umbral que no afecte el cultivo, los coeficientes del cultivo ajustados entre otros.

Existen  programas digitalizados en base a  algunos modelos entre ellos el CERES Maize con datos sobre  los coeficientes de los cultivos ajustados para cada zona, fechas de siembra, cultivos en rotación, evapotranspiración, lluvia caída, lluvia efectiva, % de reposición de agua en períodos críticos, corrección de humedad gravimétrica, riego aplicado.  Esta herramienta técnica será de gran ayuda para nuestra agricultura y ganadería sustentable, de consumos eficientes de agua, de disminución de costos y sobre todo de mejorar la productividad de los sistemas de producción involucrados y disminuir los riesgos.

En nuestras condiciones tropicales se pierden millares de toneladas de residuos después de las cosechas. Algunos productores queman, otros lo aprovechan como fuente de alimento para animales, otros los dejan en la tierra para incorporarlos con las máquinas de labranza y otros los dejan en el suelo como cobertura muerta.

La cobertura muerta ejerce influencia marcada sobre las características físicas, químicas y biológicas del suelo, evita el impacto directo de las gotas de lluvia sobre el suelo. Los efectos de la cobertura sobre las propiedades del suelo dependen del tipo  material utilizado (gramíneas, leguminosas, subproductos de cosecha), de la cantidad de material dejado en superficie, del manejo de estos residuos ( uso de rotativas horizontales o verticales, herbicidas), composición del material ( nutrimentos liberados, relación Carbono: Nitrógeno).

Por ejemplo el bagazo de caña tiene una relación C:N de 22 y provee al suelo 1,49% de N, 0,28% de P2O5 y 0,99 % de K2O. La cobertura de maíz tiene una relación C:N de 112 y aporta 0,48% de N, 0,35% de P2O5 y  y 1,84% de K2O, los residuos del arroz tiene una relación C:N de 53 y  pueden aportar 0,77 % de N.

Los suelos compactados anulan el efecto de la cobertura muerta, en muchos aspectos como por ejemplo la infiltración. O sea que un mulch o cobertura muerta no será suficiente para mejorar la tasa de infiltración, sobretodo en el caso de suelos compactados de los llanos venezolanos.

El mulch o cobertura eleva la capacidad para mantener la humedad del suelo. Se ha demostrado en suelos de los llanos occidentales que la cobertura incorporada al suelo de forma natural reduce las perdidas por evaporación  entre las capas de suelo, manteniéndose uniforme la humedad siendo beneficioso tanto para cultivos del período lluvioso (maíz) como para cultivos sembrados durante el periodo seco. Bajo condiciones del trópico se ha demostrado también que la cobertura reduce las perdidas por evaporación producida por efectos del viento.

La cobertura reduce el efecto de los daños por la temperatura sobre el desarrollo de los cultivos. Especialmente relacionados con germinación de semillas, desarrollo y crecimiento de raíces, absorción de iones, actividad biológica.

La cobertura muerta afecta y puede mejorar  la disponibilidad de nutrientes, debido entre otras cosas al balance de agua en el suelo, descomposición de residuos en el suelo, mineralización y disponibilidad de nutrimentos que habían sido  inmovilizados en el suelo.

Los residuos dejados en la superficie del suelo son incorporados lentamente y serán aprovechados posteriormente en los cultivos siguientes de las rotaciones.

En algunos países se ha sembrado algunos cultivos como la crotalaria durante los períodos de transición entre la época lluviosa y la época seca, para ser incorporados como cobertura muerta, mejorando las propiedades del suelo así como también con efectos alelopáticos disminuyendo el efecto de plantas invasoras o malezas.

El siguiente modelo identifica y analiza aquellos factores y sus interacciones,   que pueden impactar en el uso del agua a nivel del suelo y del cultivo, y cómo las prácticas culturales en particular las vegetativas, y el manejo en su conjunto  pueden condicionar las eficiencias hídricas de un sistema de producción.

Y 

En un cultivo, la biomasa (Y) producida por unidad de agua consumida (evapotranspiración,  ET) expresa la eficiencia con la cual dicho cultivo fija carbono en relación con el agua que pierde  (Y/ET). Sin embargo, el concepto de Uso Eficiente del Agua (UEA) que se logra a nivel del sistema de producción es mucho más amplio ya que engloba  además a la eficiencia del uso de agua almacenada en el suelo (ET/A_a)  y a la capacidad de disponer la mayor parte del agua almacenada que ingresa por vía de las precipitaciones, riego o capas friáticas  (A_d/A_i) con relación a las posibles perdidas por escurrimiento, evaporación y percolación.

Cuando el agua no es limitante la cantidad transpirada por el cultivo depende fundamentalmente de la cantidad de radiación interceptada por su área foliar. La radiación solar es la fuente de energía utilizada tanto en el proceso transpiratorio como en el de fijación de CO₂, por lo tanto cuanto más energía absorba el cultivo  más agua podrá transpirar y más CO₂ podrá fijar para la generación de hojas, tallos, raíces y grano. En Paraná, se  observó un aumento en la eficiencia del uso del agua  por efecto de la fertilización nitrogenada, siendo el 60 % explicada por un aumento en la eficiencia en el uso de la radiación solar.

La Y/ET varía entre especies (tipo de metabolismo C₃ o C₄), y la composición de la biomasa, a la vez de ser afectado por el clima que define la demanda atmosférica. El maíz (C₄) capta más carbono por unidad de agua transpirada, resultando más eficiente que la soja y el girasol en la producción de grano por unidad de agua utilizada.

Por otro lado, el desarrollo fenológico y el crecimiento máximo para  cada estado de desarrollo de un cultivo bien provisto de agua resultará de la interacción entre factores climáticos (fotoperíodo y termoperíodo), las características del cultivo (área foliar, estructura, cobertura) y factores edaficos (disponibilidad de agua y nutrientes). Por lo tanto aspectos como: la elección de la especie, selección de los cultivares, duración del ciclo, fecha de siembra, densidad de la siembra, nutrición y sanidad del cultivo jugarán un rol importante a la hora de establecer las estrategias de manejo para optimizar la ET.

Del mismo modo una buena cobertura del suelo, con suficientes rastrojos y bien distribuidos,  es también un  aspecto a tener en cuenta  si el objetivo es tratar que la mayor proporción del agua sea utilizada en la traspiración del cultivo y no perdida en el proceso de evaporación .

 ET 

Los requerimientos totales de agua de un cultivo  durante el periodo de crecimiento generalmente superan la cantidad  de agua que un suelo  puede almacenar. Esto nos está indicando que  la acción de “bombeo” ejercida por el cultivo a través de sus raíces, puede contribuir de manera muy efectiva a la eliminación de excesos hídricos. Por ejemplo,  para un rendimiento de  4.000 de soja  se necesitarían entre 450 y 600 mm de agua para satisfacer los requerimientos de evapotranspiración, mientras  la cantidad de agua disponible que un suelo puede almacenar en un metro de profundidad está muy por debajo de esos valores. Es necesario entonces almacenar agua en  el perfil del suelo.

La capacidad volumétrica de un suelo desde el punto de vista agronómico está muy relacionada con la profundidad efectiva que alcancen  explorar las raíces de los cultivos, pero la posibilidad que tiene de abastecer los requerimientos de transpiración en sus distintos horizontes dependerá de la fracción del agua almacenada que se encuentra disponible en cada uno de ellos y de la conductividad hidráulica que posean para trasmitirla. Estas características de almacenamiento de agua, aireación y enraizamiento  son totalmente dependientes de las características estructurales, en particular de la proporción de macro y microporos y de la continuidad y estabilidad de los mismos. Propiedad que a su vez esta muy ligada a la textura, al nivel de carbono orgánico y a la actividad biológica, incluida las de las propias raíces y la fauna del suelo.

De este análisis se desprenden algunos aspectos que se deberían tener en cuenta para aumentar la ET/A_a.

• Elección de especies y cultivares que presentan sistemas de raíces  profusos y profundos, y buena capacidad de profundizar. Esto constituye una manera indirecta  de aumentar la cantidad de agua almacenada y disponible y capacidad para utilizarla.
• La densidad de plantación  puede constituir una estrategia para modificar el patrón de enraizamiento .
• Evitar la formación de capas compactadas superficiales y subsuperficiales. La densificación del suelo genera una mayor proporción de microporos  aumentando la energía de retención del agua (menor disponibilidad) para la ET.
• Rotación de cultivos con especies que aporten volúmenes  de rastrojo que permitan mantener el balance del C orgánico.
• Ajustar la planificación de los ciclos de los cultivos de tal manera de maximizar  el uso del agua en función de la cantidad y distribución de las lluvias, y de la capacidad de almacenaje de los suelos.

Cuando hacemos balances hídricos fundamentalmente nos referimos a agricultura de riego. Por la experiencia de trabajo en agricultura de secano, puedo asegurar que uno de los factores que inciden en los rendimientos de los cultivos de “verano” es el contenido de agua almacenada en el suelo en los momentos críticos de cada uno de los cultivos sembrados: Soya, ajonjolí, girasol, caraotas, frijol, algodón entre otros.

La mejor manera  de usar el agua del campo es convirtiéndola en material  vegetal. Es necesario analizar la complejidad del suelo, su relación que guarda con el uso del agua y la producción de los cultivos en un ambiente definido.

En un sistema de cultivo, el balance de agua en el suelo resulta de las diferencias entre: a) ingresos: precipitaciones, riego, capa freática y los aportes por escurrimiento desde las áreas mas elevadas; y b) egresos: dados por la transpiración de los cultivos y la evaporación desde la superficie del suelo (evapotranspiración),  el escurrimiento hacia zonas mas bajas y la percolación por debajo de la zona explorada por las raíces

En este balance, la transpiración es el componente que está directamente ligado con la fotosíntesis y por consiguiente con el crecimiento del cultivo y los rendimientos. Es decir, que los cultivos pueden aprovechar la mayor parte del agua del suelo, y utilizar este recurso, intercambiándolo  por el CO₂ a nivel de los estomas de las hojas para la producción de fotoasimilados, convirtiendo estos productos en una forma cosechable (biomasa y grano).

Un suelo cultivado bajo las consideraciones comentadas permitirá ciertas ventajas para el agro-sistema como:

• Mayor protección de la superficie del suelo y conservación de las propiedades funcionales de la porción superficial del subsuelo.
• Mejor aprovechamiento de los excedentes hídricos transformándolos en materiales orgánicos.
• Generar más macro-porosidad continua y estable
• Mejor aireación del suelo
• Mejor control de malezas, por tener más tiempo el suelo ocupado con cultivos densos y eventualmente cultivos de cobertura.
• Potenciar la activación de los procesos biológicos del suelo
• Facilitar un aumento en la capacidad de almacenaje, mayor renovación del agua almacenada y mejor aprovechamiento del agua incorporada.

Necesitamos capacitación y asistencia técnica y en esos convenios suscritos entre  Venezuela  con  otros países (especialmente con Argentina, con  los países europeos y  asiáticos).Las delegaciones gerenciales que van a esas misiones lleven estas lindas y eficientes experiencias; para que suscriban convenios pragmáticos y formen recursos para ese gran reto de Venezuela: Utilizar eficientemente el agua y los recursos de producción.