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Manejo del Riego

Por ser un cultivo de larga duración que produce enormes cantidades de biomasa, la caña de azúcar es una de las plantas con mayores requerimientos de agua, siendo inclusive considerada como resistente a la sequía. Generalmente es cultivada bajo riego. La temporada de cultivo dura 12 a 18 meses en la India, 13 a 14 meses en Irán, 16 meses en Isla Mauricio, 13 a 19 meses en Jamaica, 15 meses en Queensland (Australia) y 20 a 24 meses en Hawai.

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Padrón de Extracción del Agua

 

La mayor parte de la biomasa radicular de la caña de azúcar se encuentra cercana a la superficie, disminuyendo casi exponencialmente con la profundidad del suelo. Generalmente, casi el 50% de la biomasa radicular se concentra en los primeros 20 cm del suelo y un 85% está en los primeros 60 cm. El porcentaje de raíces en el horizonte de 0 a 30 cm es de 48- 68%; en el horizonte de 30 a 60 cm hay 16 -18% de raíces; entre 60 a 90 cm hay 3 -12%; entre 90 a 120 cm hay 4-7%; entre 120 a 150 cm hay 1-7% y entre 150 a 180 cm hay 0-4% de raíces. De este modo, el patrón de extracción de agua de las distintas camadas del suelo sigue la distribución de la biomasa radicular (Fig.37) (para ampliar el padrón de extracción de agua clique aqui)

El crecimiento de las raíces responde a la naturaleza del suelo, que le da elasticidad a la forma y tamaño del sistema radicular. El tamaño y la distribución del sistema radicular se ven fuertemente afectados por la distribución y disponibilidad de agua en el suelo, causando diferencias en la capacidad de los cultivos para explorar las reservas más profundas del suelo.


En la Fig. 38 se muestra la distribución de las raíces de un cultivo de caña de azúcar establecido en un suelo franco, regado a intervalos de 7, 14 y 21 días. Las raíces de una planta de 12 meses de edad se distribuyeron en mayor profundidad bajo condiciones de riegos más espaciados, probablemente en respuesta al secado de la superficie del suelo. El enraizamiento profundo reduce la susceptibilidad de los cultivos a déficits hídricos en el suelo, al aumentar la capacidad de absorber agua desde reservas más profundas en el suelo. También contribuye a la disminución de los anegamientos del suelo. Por esta razón, la caña de azúcar bajo goteo debe manejarse con riegos más espaciados durante los primeros 2 a 3 meses, para promover el enraizamiento en profundidad.
 
En la figura superior: Distribución de la Biomasa Radicular en Profundidad para Caña de Azúcar Regada con Frecuencias de 7, 14 y 21 días (Baran et. al., 1974)
 
El suministro de nutrientes también ha demostrado afectar de manera similar al padrón de enraizamiento. Una alta resistencia física del suelo produce un crecimiento radicular más lento, con raíces más gruesas y menos ramificadas. La aplicación de una gran cantidad de agua afecta fuertemente la distribución radicular, y muchos estudios han demostrado que el enraizamiento se detiene a aproximadamente 0.1 m de distancia de las capas freáticas estáticas.
 
El escaso crecimiento radicular observado por sobre las capas freáticas superficiales no necesariamente disminuye el crecimiento del cultivo, ya que el alza capilar puede abastecer al cultivo con agua, habiéndose ya observado la extracción de agua desde la zona saturada del suelo.
 
Bajo estas condiciones puede haber riesgo de déficit hídrico, debido a la falta de penetración de las raíces en suelos con capas freáticas superficiales, pues cuando el nivel freático cae drásticamente las raíces quedan expuestas al suelo seco.

 

 


Características Fisiológicas a ser Consideradas para un Manejo Eficiente del Agua

 

  • Un abastecimiento no controlado de agua disminuye la producción de caña y/o de azúcar, mientras que un estrés hídrico moderado aumenta la producción.
  • Los riegos excesivos durante la fase de emisión de retoños deben ser evitados, ya que coinciden con el período de desarrollo activo de las raíces e impiden la absorción de nutrientes, debido a la escasa difusión del oxígeno en el suelo.
  • La longitud de la caña determina la capacidad disponible de almacenaje de azúcar, ya que en la caña de azúcar no hay engrosamiento secundario del tallo.
  • Un período de seca de 4 a 6 semanas antes de la cosecha asegura una óptima producción de azúcar.
  • La reducción del riego durante el período entre maduración y floración ayuda a controlar la floración.

 

 

 

Programación del Riego en el Campo

 

El objetivo de una programación eficiente del riego es determinar la duración del riego y la calidad de agua para optimizar las producciones de los cultivos con una máxima eficiencia de uso del agua y, al mismo tiempo, asegurar un daño mínimo del suelo. De este modo,

  • La programación del riego incluye la decisión de cuándo regar y cuánta agua aplicar al cultivo. 
  • Su objetivo es maximizar las eficiencias de riego mediante la aplicación de la cantidad exacta de agua necesaria para reponer la humedad del suelo al nivel deseado.
  • Permite un uso eficiente del agua y de la energía.

 

 

Por lo tanto, la programación del riego de la caña de azúcar involucra una estimación precisa de la lámina de riego a aplicar en cada riego y del intervalo entre los riegos, para cada condición planta-suelo-clima. Con el sistema de goteo los riegos son generalmente diarios, independiente de la demanda evaporativa de la atmósfera.
 
Bajo condiciones estándares, la evapotranspiración del cultivo (Etc) corresponde a la evapotranspiración de un cultivo de caña sin enfermedades, bien fertilizado, cultivado en un área grande, bajo óptimas condiciones de suelo y que alcanza su máxima producción bajo una determinada condición climática. La cantidad de agua necesaria para compensar las pérdidas por evapotranspiración desde el cultivo, se conoce como requerimiento hídrico del cultivo.

Aunque los valores de evapotranspiración del cultivo y de requerimiento hídrico del cultivo son idénticos, el término requerimiento hídrico se refiere a la cantidad de agua que debe ser aplicada, en cuanto la evapotranspiración del cultivo se refiere a la cantidad de agua que se pierde por evaporación y transpiración.

El agua aportada por el riego representa básicamente la diferencia entre el requerimiento hídrico del cultivo y la precipitación efectiva. El requerimiento hídrico del cultivo también incluye el agua adicional necesaria para el lavado de sales y para compensar la desuniformidad de la aplicación del riego.

La manutención de un nivel de humedad adecuado en el suelo a lo largo de todo el ciclo del cultivo es importante para obtener máximos rendimientos, porque el crecimiento vegetativo de la caña es directamente proporcional al agua transpirada. Dependiendo de las condiciones agro-ecológicas, de las prácticas de cultivo adoptadas y de la duración del ciclo de cultivo (12 a 24 meses), los requerimientos de agua de la caña de azúcar varían entre 1300 a 2500 mm, distribuidos a lo largo de la temporada de cultivo (Tabla 10). Las cantidades de agua requeridas para producir 1 kilo de caña, 1 kilo de materia seca y 1 kilo de azúcar son 50-60, 135-150 y 1000-2000 g, respectivamente. El coeficiente de transpiración de la caña de azúcar es cercano a 400. Esto quiere decir que son necesarios 400 m3 de agua para producir una tonelada de materia seca.

 

Tabla 10. Requerimientos Hídricos de la Caña de Azúcar en Varios Países.

 

País

Requerimiento hídrico (mm/temporada)

1

Australia

1522 (Goteo)

2

Burundi, África Central

1327 a 2017 (Surcos)

3

Cuba

1681 a 2133 (Planta)

4

Hawai

2000 a 2400 (24 meses)

5

Jamaica

1387

6

Isla Mauricio

1670 (Goteo)

7

Filipinas

2451 (Surcos)

8

Pongala, Sudáfrica

1555

9

Puerto Rico

1752

10

Sudáfrica

1670

11

India Subtropical

1800 (Surcos)

12

Taiwán

1500 a 2200 (Surcos)

13

India Tropical

2000 a 2400 (Surcos)

14

Venezuela

2420 (Surcos)

15

Tailandia

2600 (Surcos)

 

 

 

El procedimiento de cálculo de la evapotranspiración del cultivo, ETc, consiste en:

 

  • Cálculo de la Evapotranspiración del Cultivo de Referencia (ETo)
    Colecte los datos climáticos disponibles; basándose en los datos meteorológicos disponibles, elija el método de predicción de la ETo, ya sea por el método de Penman-Monteith o por la evaporación de bandeja clase A. Calcule la ETo para los períodos necesarios, considerando los subperíodos del cultivo en cuestión.

 

  • Construcción de la Curva del Coeficiente de Cultivo (Kc)
    Determine la época de plantación, identifique los subperíodos de crecimiento del cultivo, determinando sus duraciones. Elija un valor de Kc para un determinado subperíodo del cultivo bajo las condiciones climáticas prevalecientes. Construya la curva del coeficiente de cultivo (permitiendo determinar los valores de Kc para cualquier período durante el ciclo de crecimiento); y luego proceda con el:

 

  • Cálculo de la  ETc bajo condiciones estándar, como producto de la ETo y del Kc.
    La evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), estimada por el método de Penman-Monteith o por el método de la bandeja evaporimétrica clase A, representa la demanda evaporativa de la atmósfera para cada localidad en cuestión (Fig. 39). El coeficiente del cultivo, que es una razón adimensional, refleja las características del cultivo e indica la pérdida combinada de agua desde un campo de caña de azúcar, debida a la transpiración y a la evaporación desde el suelo (ETc del cultivo), en relación a la ETo para el mismo período (Fig. 40).
    Muchos investigadores han publicado estimaciones de los coeficientes de cultivo determinadas experimentalmente para las distintas etapas de crecimiento de la caña de azúcar. Los requerimientos diarios, expresados en milímetros, son convertidos a la cantidad volumétrica equivalente para el área bajo riego por goteo (1 mm = 10 m3/ha).
     
    En la fotografía superior: Bandeja Evaporimétrica Clase A para la Estimación de la ETo

 

En la figura se presenta una programación del riego para su aplicación en el campo, preparada en base al método arriba descrito, para un cultivo de caña de azúcar en la región tropical de la India. En la figura también están los requerimientos de agua durante los distintos subperíodos del cultivo y los valores acumulados de ETc. Este tipo de programación del riego pueden ser preparada para cada localidad (dependiendo de la disponibilidad de datos climáticos), en tiempo real.


Upper graph legends:
Crop coeficcient: Coeficiente de Cultivo
Tillering & Canopy Establishment: Crecimiento de Retoños y Cierre del Cultivo
Grand Growth Period: Período del Gran Crecimiento
Ripening period: Período de Maduración
Month: Mes
JAN: ENE; FEV: FEB; MAR: MAR; APR: ABR; JUN: JUN;JUL:JUL; AUG: AGO; SEP: SEP, OCT: OCT; NOV:NOV; DEC: DIC.
mm/day: mm/día; m3/day: m3/día; m3/month: m3/mes).

 

En la Tabla Superior: Curva del Coeficiente de Cultivo y de los Requerimientos Hídricos de la Caña de Azúcar.
 
 
Aplicación del Riego y Producción de Caña

 

La frecuencia y la profundidad del riego deben variar entre las distintas fases de crecimiento de la caña. En la figura se muestra la relación entre la reducción del rendimiento relativo (1 - Ya/Ym) y el déficit de evapotranspiración relativa, para los distintos sub-períodos de crecimiento. Durante la brotación inicial, la emergencia y el establecimiento de las plántulas jóvenes, el cultivo requiere menos agua, y por eso son preferibles riegos cortos y frecuentes.

El suministro de agua debe ser en cantidad suficiente para mantener el suelo húmedo y con una adecuada aireación. Si se deja secar el suelo debido a la aplicación de riegos cortos y menos frecuentes, las yemas germinativas se secarán, reduciéndose y atrasándose así la brotación. 


Por otro lado, los riegos excesivos llevan a la podredumbre de las yemas debido a la falta de aireación y al ataque de hongos, y además reducen la temperatura del suelo. De esta manera, tanto los riegos excesivos como los deficitarios son perjudiciales para la brotación, causando una baja población de tallos por unidad de área.

Graph legend:
Accumulated Water Requirement (m3/ha): Requerimiento Hídrico Acumulado (m3/ha)


Al comienzo del período vegetativo (de formación) el crecimiento de los retoños se relaciona directamente con la aplicación del agua. Una brotación temprana de los retoños es ideal, ya que esto produce brotes de aproximadamente la misma edad. Cualquier déficit de agua durante la fase de formación de macollos reducirá la producción de los mismos, aumentará su mortalidad y reducirá la población final de tallos, que es un importante componente del rendimiento.


Figure’s legends:
Ripening: Maduración
Yield formation: Formación de la Producción
Establishment: Establecimiento
Tillering and stalk elongation: Formación de Retoños y Elongación de Tallos
Sucrose yield: Rendimiento de Sacarosa
Individual growth periods: Períodos de Crecimiento Individual

Sin embargo, el riego excesivo durante la fase de formación de retoños es especialmente perjudicial en suelos pesados, ya que coincide con la época de crecimiento activo de las raíces, que es inhibida por la condición anaeróbica creada en el suelo como resultado del riego excesivo.
 
El período de crecimiento máximo es el más crítico para el suministro de agua a la caña de azúcar. Esto se debe a que en esta fase ocurre el crecimiento de los tallos, consolidándose la producción final de la caña de azúcar. La producción y elongación de los entrenudos, la producción de hojas en los tallos y su expansión, el engrosamiento y, por último, el peso de los tallos se determinan en este período. En esta fase también ocurre la formación de los tejidos que almacenan azúcar. Por lo tanto, en esta fase el cultivo alcanza su máximo requerimiento hídrico. Con un suministro adecuado de agua en esta fase de activo crecimiento, que permita mantener en 84-85% el contenido de humedad de las vainas de la tercera, cuarta, quinta y sexta hoja desde el ápice, se producirán entrenudos más largos de mayor grosor y el peso total de la caña será mayor. 
 
Por otro lado, los déficits hídricos durante la formación de retoños reducen la elongación de los tallos, debido al acortamiento de los entrenudos, lo que lleva a un menor peso de la caña, con un efecto bien marcado sobre la producción.
Un déficit hídrico severo durante la última fase del período del gran Crecimiento provoca la maduración forzada del cultivo. En muchas zonas de la India el período de formación de retoños/formación temprana de la producción coincide con el período caluroso (Marzo a Junio). La demanda evaporativa de la atmósfera es muy alta durante el período caluroso, aumentando las necesidades hídricas del cultivo. Por esta razón, el manejo de los suministros de agua disponibles para satisfacer el máximo requerimiento de agua es crucial para alcanzar el máximo potencial de rendimiento.


Figure’s legends:
Relative Water Content (%): Contenido de Humedad Relativa (%)
Days after planting: Días después de la plantación

Durante el período de maduración un suministro restringido de agua o la ocurrencia de condiciones de estrés hídrico moderado (74-76% de humedad en las vainas de las hojas) son necesarios para producir la maduración del cultivo, debido a la reducción de la tasa de crecimiento vegetativo, que deshidrata a la caña y la fuerza a la conversión total de los azúcares en sacarosa recuperable. Con la detención del crecimiento vegetativo, aumenta la relación entre la materia seca almacenada como sacarosa y la materia seca usada para el nuevo crecimiento.
Por otra parte, un suministro pleno de agua produce un crecimiento vegetativo continuo, afectando al proceso de acumulación de azúcar. No obstante, cuando la planta es privada seriamente de agua, se interrumpirá el metabolismo de la planta y la pérdida del contenido de azúcar puede ser mayor que la formación de azúcar. Una consideración importante es que el suelo no debe dejarse agrietar, porque producirá la poda de raíces y daños al sistema radicular.
 
Cuando el cultivo está en la fase de maduración, en la mayoría de los casos el agricultor puede también tener un cultivo recién plantado en su campo. Por lo tanto, la tendencia del agricultor será de suministrar agua al nuevo cultivo, descuidando al cultivo antiguo que está próximo a ser cosechado. Esta situación es particularmente común cuando la disponibilidad de agua es limitada. Si el cultivo ya desarrollado no es regado como necesita, sufre fuerte estrés hídrico, pudiendo ocurrir el quiebre de las cañas, la formación de cavidades en los tallos, una reducción significativa del peso de la caña, un aumento en el contenido de fibras y el deterioro de la calidad del jugo.

La situación es agravada si la cosecha se retrasa. De este modo, tanto el agricultor como la industria sufrirán. Por eso, para obtener un buen rendimiento de caña debe aplicarse una cantidad razonable de agua al cultivo ya desarrollado.

 

 

 


Contenido de Humedad de las Vainas

 

En la Fig. 43 se muestra la humedad de las vainas, o contenido de humedad relativo, determinado por la técnica de inundación del cultivo. Este parámetro es muy utilizado para controlar la aplicación de agua en cultivos comerciales de caña de azúcar, más específicamente durante la fase de maduración, en la que el aumento gradual del estrés hídrico es utilizado para estimular el almacenamiento de azúcar en los tallos.


Figure’s legends:
Cane yield (ton/ha): Producción de caña (ton/ha)
Seasonal crop ETc (mm): ETc del cultivo por temporada (mm)
Hawai: Y= 1.01 * (Consumo Real de Agua) + 0.03 (R2= 0.90, n=14)
Sudáfrica, Australia, Hawai & Isla Mauricio: Y= 0.0969 ET – 2.4 (R2= 0.90, n=91)

Una curva logarítmica de maduración es usada para comparar el contenido de humedad medido con el deseado, durante aproximadamente 12 a 24 semanas (dependiendo de la duración del cultivo) antes de la cosecha. El contenido de humedad de las vainas es medido periódicamente, y tanto los intervalos como las cantidades de riego son modificados para producir una reducción gradual del contenido de humedad de las vainas, de un 83% al comienzo de la maduración, a un 75% en la cosecha. En Hawai y Taiwán el contenido de humedad de las vainas ha resultado un buen indicador del contenido de azúcar de los tallos. Métodos similares, envolviendo otros tejidos de la planta, son usados en Méjico, Sudáfrica, India y Zimbabwe.


Figure’s legend:
Irrigation Water Management: Manejo del Riego
Crop ETc (cm/ha): ETc del Cultivo
Subsurface drip: Goteo subterráneo
Surface drip: Goteo superficial
Furrow: Surcos

El agua de riego es frecuentemente limitada y es un insumo caro. Por esta razón, es de gran importancia la determinación de la cantidad óptima de agua necesaria a lo largo del ciclo del cultivo, para lograr una mayor eficiencia en el uso del agua. (Para ampliar el gráfico de manejo del riego clique aqui)
 
Estudios conducidos en varios países han demostrado que, para una determinada condición climática, existe una relación lineal entre la producción de caña y el consumo de agua en la temporada.
Cuando el aporte de agua por las lluvias es mayor que el requerimiento hídrico del cultivo, pueden ocurrir condiciones anaeróbicas o pérdidas de N, que reducen las tasas de crecimiento del cultivo y de producción de caña. En la Fig. 45 se muestra la eficiencia productiva del agua bajo diferentes métodos de riego.

 

En las fotografías superiores:

  • Respuesta de la Producción de Ccaña a Déficits Hídricos (Doorenbos and Kassam, 1979).
  • Valores Óptimos de Contenido de Humedad de las Vainas para la Caña de Azúcar (Lakshmikantham, 1983).
  • Repuesta de la Caña a la Evapotranspiración de la Temporada [Thompson (1976) & Jones (1980)].
  • Cantidad de Agua Requerida para Producir 1 ton de Caña Bajo Diferentes Métodos de Riego (Deshmukh et. al., 1998).

 

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