Uso y manejo del agua en agricultura de secano

Jesús M Peña B
Mecanización y manejo de suelos
Venezuela Junio 2018

En la agricultura de “secano” o mejor dicho en la agricultura venezolana que no usa el riego, nosotros hacemos énfasis en el tipo de rotaciones, prácticas aplicadas a los cultivos, posibles rendimientos, comercialización, entre otros. Pero no hacemos énfasis en un aspecto muy importante que es el referido al agua en el suelo. 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. En el caso del maíz y cultivos sembrados bajo lluvia y especialmente en los llanos tanto occidentales como centrales del país, el exceso de agua en el suelo el manejo adecuado de suelos pesados y drenaje constituye la piedra angular para tener buena producción, junto a otras prácticas descritas: labranza, fertilidad, selección de un buen material genético..

Un principio es: 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 CO 2 a nivel de los estomas de las hojas para la producción de fotoasimilados, convirtiendo estos productos en una forma cosechable (biomasa y grano).

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 condiciona las eficiencias hídricas de un sistema de producción.

UEA =        Y x ET x A a = Y
ET     A a      A i A i
(1)               (2)               (3)

1. Y
ET
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 CO 2 , por lo tanto cuanto más energía absorba el cultivo más agua podrá transpirar y más CO 2 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 C 3 o C 4 ), y la composición de la biomasa, a la vez de ser afectado por el clima que define la demanda atmosférica. El maíz (C 4 ) 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 (fotoperiodo y termo período), las características del cultivo (área foliar, estructura, cobertura) y factores edáficos (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.

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 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 micro poros 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.

La propiedad que tiene el suelo de retener agua está determinada por la textura, su capacidad para almacenarla por su profundidad efectiva, y la posibilidad para conducirla depende mayormente de su estructura que define la geometría del espacio poroso ocupado por agua y aire.

Para aumentar la cantidad de agua almacenada es necesario aumentar la proporción de agua de lluvia que infiltra al suelo, respecto de la que escurre. La infiltración es un proceso complejo que depende fundamentalmente de la condición estructural de la superficie del suelo, del contenido de humedad y de la rugosidad y cobertura que
regulan los tiempos de permanencia del agua de lluvia donde cae, aumentando la posibilidad de conducirla a profundidades mayores. Por ejemplo en INTA Argentina se ha demostrado que cuando se comparó SD vs laboreo convencional encontraron que la SD redujo la escorrentía del 46 % al 31 % en trigo y de 62 % al 37 % en soja. Lo mismo ha ocurrido en investigaciones realizadas en Venezuela con cultivos como maíz, crotalaria, frijol..

Los cultivos de cobertura resultan una herramienta efectiva para amortiguar los excedentes hídricos del suelo convirtiéndolos además en aportes importantes de material orgánico. Su efecto protector sobre la superficie del suelo y la generación de bioporos por las raíces permite que en las lluvias inmediatas a las siembras estivales se mitigue el
encostramiento, y se aumente la infiltración.

La rotación de cultivos que incluyen mono y dicotiledóneas generalmente benefician la estabilidad y formación de una estructura del suelo favorable dependiendo de las características de crecimiento de las especies, la secuencia de los cultivos y la frecuencia con que se repiten y que inciden en gran medida a través de los bioporos.

Estos bioporos creados por la meso fauna del suelo y las raíces de los cultivos constituyen rutas preferenciales para la entrada del agua en el suelo. Cuando la intensidad de la lluvia supera la capacidad de infiltración y el agua comienza a estancarse en la superficie, estos macro poros facilitan su drenaje y hacen que el agua penetre en el subsuelo recargando el perfil con mayor rapidez, incluso alcanzando profundidades que no se lograrían con implementos de labranza.

Desde un punto de vista práctico, la densidad aparente y la porosidad total junto con la conductividad hidráulica constituyen indicadores confiables para el estudio del comportamiento estructural del suelo y resultan muy útiles para estudiar la acción  evolución de los efectos producidos por mecanismos bióticos en planteos de siembra
directa y detectar limitaciones de importancia

Una vez más, prácticas de manejo orientadas a conservar los rastrojos en superficie, con rotaciones que incluyan cultivos de biomasa voluminosa (aérea y raíces), y la posible utilización de barbechos vivos sobre todo en ciclos húmedos, permitirá la reducción de los escurrimientos y concomitante acumulación de agua en zonas mas bajas, con la posibilidad de aumentar la cantidad de agua infiltrada, almacenada y disponible para la transpiración. Esto favorecerá el aumento de la producción de biomasa, con mayor aporte de los rastrojos y mayor acumulación de carbono orgánico para continuar con el proceso de manera sustentable.

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