Campo experimental

El experimento se llevó a cabo entre junio de 2017 y junio de 2018, en el área experimental de cultivos frutícolas del Centro de Ciencias Agrícolas en la Universidad Federal de Roraima, Campus Cauamé, localizado en Boa Vista, estado de Roraima, Brasil (2° 52’ 17’’ latitud norte y 60° 42’ 46’’ longitud oeste, a 90 msnm). El clima es de tipo Aw de acuerdo con la clasificación de Köppen, que es tropical lluvioso, caracterizado por una temporada de lluvias de abril a septiembre, con índices pluviométricos mayores en mayo (291.2 mm), junio (352.9 mm) y julio (335.1 mm). La temporada seca va de septiembre a marzo, donde enero (29.3 mm), febrero (24.7) y marzo (47.8 mm) presentan los mayores déficits hídricos. Las precipitaciones y la temperatura media son de 1,700 mm·año^-1 y 27 °C, respectivamente (^{Farias-Araújo, de Andrade, de Medeiros, & Sampaio, 2001}). El suelo de la zona experimental presentó un pH ácido (4.6), bajo contenido de nutrientes y alto índice de aluminio, que son características típicas de las tierras altas de Roraima.

Instalación de los lisímetros

Se instalaron seis lisímetros de drenaje con separación de 6 m. Cada lisímetro tuvo una superficie de 1.60 m² y una profundidad de 0.74 m. Los lisímetros se rellenaron con capas de suelos similares a los del área experimental, de acuerdo con las recomendaciones de ^{Pereira et al. (1997)}, ^{Santos, Montenegro, Silva, y Rodrigues-Souza (2009)}, y ^{Miranda, Gonsaga-de Carvalho, Castro-Neto, y Balbino-dos Santos (2016)}.

Se trasplantaron, a cada lisímetro de drenaje, plantas de Myrciaria dubia de 2 (P2), 4 (P4) y 6 (P6) años de edad, dos plantas por edad con similitudes en cuanto a morfología, altura, número de ramas (basales y terminales) y diámetro (de tallo y dosel). Las P2 se obtuvieron como plántulas del vivero de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa-RR). El resto de las plantas se obtuvieron de las áreas experimentales de Água Boa y Serra da Prata, Embrapa-RR. Previo al trasplante, se realizó el encalado y la fertilización, según lo recomendado por ^{Viegas, Fração, y Silva (2004)}. Además, se incorporaron 5 kg de estiércol de pollo como fuente de materia orgánica y de nutrientes. Posterior al trasplante, se colocó acolchado, alrededor de una planta de cada edad, de 15 cm compuesto de residuos de hierba (Trachypogon plumosus), obtenidos de la zona cercana a los experimentos. Debido a la descomposición del acolchado durante el experimento, este material se reemplazó cada cinco meses. El arreglo de los lisímetros y las etapas de desarrollo de las plantas de Myrciaria dubia se muestran en la Figura 1.

Figura 1 Etapas de desarrollo y arreglo de las plantas de Myrciaria dubia de diferentes edades en lisímetros de drenaje, con y sin acolchado orgánico (I y II, respectivamente): a) plantas de 2 años de edad, b) plantas de 4 años de edad, c) plantas de 6 años de edad, y d) arreglo de las plantas (C = con acolchado; S = sin acolchado) y sección vertical del lisímetro.  

Cultivo

Las plantas de Myrciaria dubia se trasplantaron a finales de marzo de 2017, y las evaluaciones del balance hídrico comenzaron en junio. El control de malezas se realizó manualmente dentro y fuera de los lisímetros. Además, se fertilizó cada tres meses, como lo recomiendan ^{Viegas et al. (2004)}, a fin de reemplazar los nutrientes que se lixivian durante el drenado de los lisímetros. En los lisímetros de las P2 se aplicaron riegos de 7.5 y 10.3 mm en presencia y ausencia de acolchado, respectivamente. En las P4 se aplicaron en promedio 14.7 mm, y en las P6 se aplicaron 21.7 y 29.2 mm, en presencia y ausencia de acolchado, respectivamente. El riego se realizó cada cuatro días por las tardes.

Estimación de la evapotranspiración de referencia

La ETo se estimó utilizando el método Penman-Monteith, parametrizado mediante el esquema PM-FAO 56 (^{Allen et al., 2006}). Los datos climáticos considerados fueron la radiación solar (MJ·m^-2), la velocidad media del viento (m·s^-1), la humedad relativa (%) y las temperaturas mínima, máxima y promedio (°C). Los datos fueron proporcionados por la Estación Automática de Observación Meteorológica del Instituto Nacional de Meteorología (INMET), del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Abastecimiento, desde junio de 2017 hasta junio de 2018. Se utilizó una hoja de cálculo de Excel para determinar la ETo a partir del método de ^{Conceição (2006)}.

Estimación de la evapotranspiración del cultivo

La estimación de la ETc de Myrciaria dubia inició 60 días después del trasplante a partir del balance hídrico (Ecuación 1), el cual se basa en la ley de conservación de masa (^{Reichardt & Timm, 2012}):

donde R es la precipitación (mm), I es la irrigación (mm), D es el drenaje profundo (mm), ETc es la evapotranspiración del cultivo (mm) y Δh es la variación del almacenamiento de agua en el suelo dentro de los lisímetros (mm). El valor de Δh se calculó utilizando la Ecuación 2:

donde θ ₂ es la humedad media del suelo un día después de la lluvia o el riego (m³·m^-3), θ ₁ es la humedad media del suelo un día antes del riego (m³·m^-3) y Z es el balance hídrico adoptado a profundidad (mm).

La humedad del suelo se estimó con un sensor FDR 10HS (Decagon) calibrado antes del experimento. El ajuste de profundidad fue de 150 mm, debido a que el sensor tiene 10 cm de largo y el volumen de influencia del suelo es de 1 L (^{Cobos & Chambers, 2010}).

Estimación del coeficiente de cultivo

El Kc se calculó utilizando la relación de los valores de ETc y ETo (Ecuación 3) presentada por ^{Doorenbos y Pruitt (1977)}:

Para una mejor comprensión de los Kc de Myrciaria dubia, las plantas se caracterizaron por etapas fenológicas de acuerdo con las edades cronológicas estudiadas; P2, P4 y P6 se clasificaron en las etapas EI, EII y EIII, respectivamente, las cuales tienen una cobertura de dosel de hasta 10, 80 y 95 % sobre el área del suelo, respectivamente.

Condiciones climáticas y evapotranspiración de referencia

Las características climáticas y la ETo durante el experimento se presentan en el Cuadro 1. La temperatura promedio fue de entre 25.54 y 29.64 °C, y la máxima y mínima variaron de 26.06 a 30.3 °C, y de 25.02 a 28.99 °C, respectivamente. Cabe señalar que la variación más pequeña se registró en los valores de temperatura mínima, con sólo 3.97 °C entre la temperatura mínima más alta y más baja. ^{Farias-Araújo, Fonseca-Conceição, y Bittencourt-Venâncio (2012)} señalan que la estabilidad de la temperatura mínima es característica de regiones de latitud y altitud bajas. Además, de acuerdo con ^{Ramos, Santos, y Fortes (2009)}, las temperaturas promedio, máxima y mínima registradas en este estudio son compatibles con los rangos de temperatura promedio histórica, lo que indica que los datos colectados corresponden con un año normal en la región.

Los porcentajes de humedad relativa más bajos se registraron en noviembre y diciembre de 2017, así como en enero, febrero y marzo de 2018. Sin embargo, en estos meses también se registró mayor velocidad del viento, mayor radiación solar y menor precipitación (Cuadro 1).

La ETo varió debido a factores climáticos durante el período de evaluación (junio de 2017 a junio de 2018). En promedio, se observó una ETo de 3.3 mm·día^-1 durante junio y julio, y de 5.2 mm·día^-1 de agosto a diciembre. De enero a marzo de 2018 se registraron valores de ETo cercanos a 6.2 mm·día^-1, los cuales se atribuyeron al aumento de la temperatura, la velocidad del viento y la radiación solar, y a la disminución de la humedad relativa. De abril a junio, la ETo disminuyó a 3.6 mm·día^-1, esto como consecuencia del descenso de la temperatura del aire y de la radiación solar al inicio de la temporada de lluvias. ^{Murga-Orrillo et al. (2016)} reportan valores similares de ETo, que oscilan entre 1.7 y 6.6 mm·día^-1, en la misma localidad y utilizando el mismo método de análisis (Penman-Monteith). ^{Farias-Araújo, Antunes-Costa, y dos Santos-Araújo (2007)}, quienes calcularon la ETo mediante diferentes métodos, obtuvieron promedios que oscilan de 3.3 a 5.0 mm·día^-1 en el municipio de Boa Vista, con el valor mínimo reportado en junio y el máximo en marzo.

A nivel mensual, de junio a julio de 2017, la ETo promedio fue de 102 mm, y en los meses siguientes hubo un aumento considerable. Durante enero, febrero y marzo de 2018 los valores de la ETo acumulada mensual fueron 179.2, 184.9 y 196.5 mm, respectivamente. Hacia los últimos tres meses, el valor mensual de ETo disminuyó hasta 106.54 mm. La ETo acumulada durante todo el período de evaluación (12 meses) fue de 1,915.4 mm, la cual es superior a la reportada por ^{Megna-Francisco, Mainar-de Medeiros, Moreira-de Matos, Santos, y Falle-Saboya (2017)} de 1,566.6 mm·año^-1 en el estado de Paraiba. Lo anterior indica que en la región de Boa Vista-RR existe mayor demanda de evaporación por parte de la atmósfera debido a las condiciones climáticas.

En general, se observó que las plantas continuaron con su desarrollo vegetativo y productivo durante los 12 meses de evaluación. Los valores de ETc y Kc se calcularon en plantas con 2, 4 y 6 años de edad, y únicamente hubo fructificación en las plantas de 6 años. La cosecha se produjo en abril y mayo de 2018, en donde se obtuvo una producción promedio de 6 kg por planta.

Evapotranspiración del cultivo de Myrciaria dubia

Los resultados de la ETc de Myrciaria dubia para P2, P4 y P6, en presencia y ausencia de acolchado se presentan en la Figura 2. En dicha figura se puede apreciar que la ETc varió directamente con la ETo y con el desarrollo vegetativo de la planta. Además, el acolchado influyó en la conservación de la humedad del suelo en el área del lisímetro, lo que evitó la pérdida de agua por evaporación. ^{Allen et al. (2006)} mencionan que se pueden obtener valores diferentes de la ETc estándar cuando la superficie del suelo está cubierta, cuando se cultiva intercaladamente (en presencia de acolchado orgánico), y como resultado de otras prácticas específicas de cultivo.

Figura 2 Evapotranspiración mensual promedio en plantas de Myrciaria dubia de diferentes edades: a) 2 años, b) 4 años y c) 6 años, en presencia (pm) y ausencia (am) de acolchado. 

Como se ilustra en la Figura 2a, las P2, en presencia y ausencia de acolchado, tuvieron un consumo acumulado de agua de 805.3 y 1,063.9 mm·año^-1, respectivamente. Los consumos de agua promedio, mínimo y máximo de las plantas con acolchado fueron de 2.0, 0.8 y 3.2 mm·día^-1, respectivamente, y sin acolchado el consumo promedio de agua fue de 2.7 mm·día^-1, con un mínimo de 1.0 mm·día^-1 y un máximo de 4.7 mm·día^-1. Por consiguiente, al iniciar la temporada de lluvias (de abril a mayo), la ETc disminuyó a 1.5 y 1.6 mm·día^-1 en presencia y ausencia de acolchado, respectivamente. El valor acumulado de la ETc en suelo descubierto presentó un consumo de agua estimado 24.3 % más alto que el de las plantas en suelo cubierto.

Las P4, en presencia y ausencia de acolchado orgánico, mostraron valores de ETc de 1,264.6 y 1,539.6 mm·día^-1, respectivamente. Así, las plantas con acolchado consumieron en promedio 3.2 mm·día^-1, con valores que oscilaron entre 2.0 y 4.7 mm·día^-1. Sin embargo, cuando no se utilizó acolchado, los valores variaron de 2.7 a 6.2 mm·día^-1, con un valor promedio de 3.9 mm·día^-1 (Figura 2b). El consumo de agua en el suelo sin acolchado fue 17.9 % mayor que el del suelo con acolchado. Una diferencia comparable de 16.7 % fue reportada por ^{Murga-Orrillo et al. (2016)} en maíz (Zea mays).

Las P6 tuvieron una ETc de 2,395.2 y 2,816.4 mm·día^-1, en presencia y ausencia de acolchado orgánico, respectivamente. La planta con acolchado tuvo una ETc promedio de 6.1 mm·día^-1, lo cual osciló entre 2.3 y 10.3 mm·día^-1. Sin acolchado, los valores variaron de 2.7 a 12.2 mm·día^-1, con una media de 7.2 mm·día^-1 (Figura 2c). Como resultado, el consumo de agua de las plantas en suelo descubierto fue 15 % más alto que en suelo cubierto.

Considerando los resultados anteriores, se puede afirmar que el acolchado compuesto de residuos de hierba nativa (Trachypogon plumosus) redujo la ETc. Al respecto, ^{Scholz-Berça, Grandizoli-Mendonça, y Fonseca-Souza (2019)}, y ^{Cortez, Nagahama, Olszevski, Patrocinio-Filho, y de Souza (2015)} mencionan que la cobertura del suelo con residuos vegetales se presenta como una práctica agrícola para conservar los procesos naturales que mantienen la temperatura estable y para reducir las pérdidas de agua por la evaporación en la superficie del suelo, lo que proporciona un incremento en el ahorro de agua.

Coeficiente de cultivo de plantas de Myrciaria dubia

En general, los valores de Kc de las etapas EI, EII y EIII cambiaron en relación con el estado de desarrollo vegetativo y productivo de las plantas. Además, el acolchado influyó en el valor del Kc en todas las etapas fenológicas (Figura 3). ^{Freire, Cavalcante, Rebequi, Dias, y Viera (2012)} afirman que la cobertura del suelo, en condiciones semiáridas, se utiliza para mitigar los efectos de las altas temperaturas de la superficie del suelo y para evitar pérdidas de agua por evaporación.

Figura 3 Coeficiente de cultivo (Kc) en plantas de Myrciaria dubia en presencia (pm) y ausencia de acolchado (am) por etapa fenológica.  

El valor del Kc de las plantas en la etapa EI, independientemente del acolchado, incrementó durante el periodo de evaluación. En los primeros meses, el consumo de agua fue más bajo debido al desarrollo lento de las plantas, las cuales tenían, en promedio, cuatro ramas terminales, una altura de 50 cm y un diámetro de dosel de 15 cm. Hacia el final del experimento, las plantas tenían 27 ramas, una altura de 125 cm y un diámetro de dosel de 65 cm.

Los valores medios de Kc de las plantas en la etapa EI con y sin acolchado fueron de 0.4 y 0.6, respectivamente, oscilando de 0.3 a 0.5 en los primeros cuatro meses y de 0.4 a 0.7 en los últimos cuatro meses (Figura 3). ^{Doorenbos y Pruitt (1977)} encontraron resultados similares en climas tropicales y mediterráneos para plátano (Musa spp.) (0.5), mango (Mangifera indica L.) (0.4), fruta de la pasión (Passiflora edulis) (0.4) y cítricos (0.5). En forma similar, ^{Allen et al. (2006)} mencionan que el Kc de guayaba (Psidium guajava) es de aproximadamente 0.5 durante el crecimiento vegetativo inicial.

^{Flumignan y Teixeira-de Faria (2009)} obtuvieron resultados diferentes a los de este trabajo al evaluar plantas de café en el primer y segundo año de cultivo. Dichos autores reportan un Kc de 0.9, el cual se atribuyó a una gran área foliar y a características de arbusto con un gran número de ramas.

El valor del Kc obtenido en las plantas EII también mostró un aumento con el tiempo debido al desarrollo del dosel. Al inicio del experimento, las plantas en EII tenían dos tallos principales, 25 ramas terminales, una altura de 130 cm y un diámetro de dosel de 70 cm. Después de 12 meses las plantas alcanzaron 175 brotes terminales, una altura de planta de 187 cm y un diámetro de dosel de 194 cm.

Los valores promedio de Kc de las plantas EII con y sin acolchado fueron de 0.6 y 0.8, respectivamente, oscilando de 0.5 a 0.7 en los primeros cuatro meses y de 0.7 a 0.9 en los últimos cuatro meses (Figura 3). ^{Doorenbos y Pruitt (1977)} reportaron resultados similares a los obtenidos en este estudio en climas tropicales y mediterráneos para plátano (Musa spp.) (0.7 a 0.85), mango (Mangifera indica L.) (0.5 a 0.75), fruta de la pasión (Passiflora edulis) (0.75 a 0.8) y cítricos (0.75 a 0.8) durante la etapa II (desarrollo vegetativo), definida como la cobertura del suelo en un 80 % por el dosel de la planta.

El consumo de agua de las P6 en la etapa EIII también mostró un aumento sustancial durante el desarrollo vegetativo y productivo. Al inicio del experimento, las P6 tenían tres tallos principales, 60 ramas terminales, una altura de 180 cm y un diámetro de dosel de 130 cm. Después de 346 días, las plantas tenían, en promedio, 365 brotes terminales, una altura de 245 cm y un diámetro de dosel de 265 cm. Los valores medios del Kc, de las plantas en EIII con y sin acolchado fueron de 1.1 y 1.3, respectivamente, oscilando de 0.8 a 1.3 en los primeros cuatro meses y de 0.9 a 1.6 en los últimos cuatro meses (Figura 3).

El mayor consumo de agua se presentó entre los 180 y 240 días, lo que corresponde a las fases de desarrollo vegetativo del dosel, la floración y la fructificación, en donde los valores medios del Kc fueron de 1.3 y 1.5 para las plantas con y sin acolchado, respectivamente. Tras la maduración del fruto, los valores del Kc disminuyeron, posiblemente debido a la senescencia de las hojas, lo que reduce la capacidad transpiratoria al causar pérdida de turgencia e incremento de la resistencia estomática. ^{Silva et al. (2000)} obtuvieron resultados similares en Mangifera indica de Valle de São Francisco, Petrolina, Pernambuco, Brasil. En contraste, ^{Calgaro y Braga (2012)} reportan valores inferiores de Kc, que van de 0.70 a 1.45, con una media de 0.98, en el cultivo de Acerola/Surinam en un estudio edafoclimático en Fortaleza, CE, Brasil. ^{Allen et al. (2006)} encontraron valores de Kc similares en plátano (Musa spp.), cacao (Theobroma cacao) y café (Coffea arabica L.), los cuales fueron en promedio de 1.1, 1.05 y 0.95, respectivamente. Doorenbos y Pruitt (1979) mencionan que los Kc asumen valores bajos en la fase de emergencia, valores máximos durante el desarrollo vegetativo/frutal y disminución en la fase de maduración/senescencia.