Irrigation scheduling in 'Perlette' and 'Sugraone' table grapes (Vitis vinifera L.) using moisture sensors
Sergio Payán-Ochoa1*; Antonio Morales-Maza1; Benjamín Valdez-Gascón2; Martha Hortencia Martín-Rivera3; Fernando Arturo Ibarra-Flores2
1 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Valle de Mexicali. km 7.5 Carretera a San Felipe. Mexicali, Baja California, MÉXICO, C. P. 21700. Correo-e: payan.sergio@inifap.gob.mx (*Autor para correspondencia).
2 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Costa de Hermosillo. km 12.5 Carretera a Bahía de Kino. Hermosillo, Sonora, MÉXICO. C. P. 81000.
3 Universidad de Sonora. Campus Norte. Departamento de Ciencias Agrícolas. Carretera Internacional y 16 de septiembre. Santa Ana, Sonora, MÉXICO. C. P. 84600.
]]>Recibido: 11 de abril, 2012.
Aceptado: 22 de mayo, 2013.
Resumen
La limitada disponibilidad de agua obliga a un mayor esfuerzo para eficientar su uso. Una forma de hacerlo es con la programación adecuada de los riegos. El presente trabajo se realizó en un viñedo de la costa de Hermosillo, Sonora, México, con el objetivo de evaluar el efecto de la reducción en la lámina de riego anual en el rendimiento y calidad de los cultivares de vid 'Perlette' y 'Sugraone', reduciendo la ETc 30 %. Se evaluó riego restringido con 70 % de ETc, riego modificado con 100 % de ETc con goteros a 50 cm, y goteros a 75 cm como testigo con 100 % de ETc, monitoreando la humedad del suelo a 40 y 80 cm de profundidad. Se midieron número y peso de racimos, rendimiento de planta, diámetro de bayas y sólidos solubles. Los resultados muestran que en 'Perlette' y 'Sugraone' el rendimiento y la calidad se mantienen al restringir el riego en etapas no críticas de la planta, pero manteniendo tensiones de 25-50 cb hasta cosecha y 100-200 cb en poscosecha. En la comparación de medias Tukey (P ≤ 0.05), 'Perlette' respondió mejor al riego modificado superando en 2008 a riego restringido con 28.7 %. Por el contrario, 'Sugraone' tuvo mejor respuesta con riego restringido, pues superó al testigo en número de racimos y rendimiento de planta con 42.5 y 40.7 %, respectivamente. En diámetro de baya superó al testigo y al riego modificado con 3.6 y 3.5 %, correspondientemente, e incrementó en 7.6 % los sólidos solubles respecto al riego modificado.
Palabras clave: Riego por goteo, evapotranspiración, monitoreo de humedad.
Abstract
Limited water availability requires greater effort to maximize its efficient use. One way of doing this is through proper irrigation scheduling. This study was carried out in a vineyard in the Hermosillo Coast region, Sonora, Mexico, in order to assess the effect of reducing the annual irrigation depth on the yield and quality of 'Sugraone' and 'Perlette' grapevine cultivars. We evaluated restricted irrigation with 70 % ETc, modified irrigation with 100 % ETc with drippers spaced 50 cm apart, and a control with drippers spaced 75 cm apart and 100 % ETc, by monitoring soil moisture at 40 and 80 cm deep. Fruit number and weight, plant yield, grape diameter and soluble solids were measured. Results show that in 'Perlette' and 'Sugraone' yield and quality are maintained by restricting irrigation during non-critical plant stages, but maintaining tensions of 25-50 cb until harvest and 100-200 cb in postharvest. In Tukey's range test (P ≤ 0.05), 'Perlette' responded better to modified irrigation, surpassing restricted irrigation in 2008 by 28.7 %. By contrast, 'Sugraone' had a better response with restricted irrigation, as it surpassed the control in number of clusters and plant yield with 42.5 and 40.7 %, respectively. In grape diameter, it surpassed the control and modified irrigation by 3.6 and 3.5 %, respectively, and increased soluble solids by 7.6 % with respect to modified irrigation.
]]> Keywords: Drip irrigation, evapotranspiration, moisture monitoring.
INTRODUCCIÓN
El cultivo de vid (Vitis vinifera L.) de mesa es de gran importancia en la costa de Hermosillo, Sonora, por los 2.5 millones de jornales y 280 millones de dólares que representa anualmente. Sin embargo, la limitada disponibilidad de agua para riego demanda un uso eficiente (Valdez et al., 2007). Esta situación ha obligado a la reconversión en el padrón de cultivos, donde predominan los hortofrutícolas por su alta rentabilidad por metro cúbico de agua. La vid de mesa se posiciona en segundo lugar, pues supera en 3.7 veces la rentabilidad promedio respecto a otros frutales. Dicha rentabilidad se debe al consumo de agua que tiene este frutal en relación con la utilidad que deja al productor debido al precio en el mercado de la vid de mesa, que está por encima del resto de los frutales que se cultivan en la costa de Hermosillo.
El riego por goteo es un sistema de por sí eficiente en la irrigación. Sin embargo, existen herramientas y factores que incrementan su eficiencia, como el uso de sensores de humedad del suelo y un correcto mantenimiento del sistema a lo largo de su vida útil. En el caso de la vid de mesa, un frutal caducifolio, el riego por goteo facilita la eficiencia, pues permite restricciones de humedad en ciertas etapas fenológicas del cultivo. Se debe tomar en cuenta que para una adecuada programación del riego es necesario el uso de sensores de humedad del suelo en el perfil de la zona radicular de la planta y de estaciones agrometeorológicas automatizadas, las cuales proporcionan datos de evapotranspiración de referencia (ETo) que se utiliza como un importante parámetro en la programación de los riegos (Labedzki et al., 2011).
La ETo se expresa en milímetros de agua extraídos por un cultivo de cobertura total, como un pasto o alfalfa, que posee una determinada altura y sin estrés hídrico, con base en el método de la FAO de Penman-Monteith (Allen et al., 2006). Williams et al. (2003) mostraron que proporcionando el 90 % de la evapotranspiración del cultivo (ETc) es suficiente para suplir los requerimientos hídricos de la vid de mesa. Sin embargo, con el 60 % de la ETc resulta insuficiente para el cultivo. Se ha observado que los déficit de agua en las hojas de la vid provocan una reducción de elasticidad y plasticidad. Del mismo modo disminuye el tamaño de la lámina foliar (Schultz y Matthews, 1993).
El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la reducción del riego en el rendimiento y la calidad de las bayas de vid en los cultivares 'Perlette' y 'Sugraone', en la costa de Hermosillo, Sonora.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se realizó en el Campo Agrícola San Luis, localizado en la costa de Hermosillo, Sonora, México (29° 00̓ 37.05" N, 111° 28' 39.73" O, a 81 m de altitud), en un suelo franco arenoso. Se evaluaron los cultivares de vid de mesa 'Perlette' y 'Sugraone' de siete años de edad en alta densidad: 'Perlette' con 4.0 m de separación entre hileras y 1.0 m entre plantas (2,500 plantas·ha-1) y 'Sugraone' con 4.0 m de separación entre hileras y 1.5 m entre plantas (1,666 plantas·ha-1). Se utilizó el sistema de riego por goteo con manguera de riego de 16 mm de diámetro, con goteros autocompensados distanciados a 75 cm, con gasto de 3.5 litros·h-1, de modo que se tuvo un gasto nominal equivalente a 4.6 litros·h-1·m-1.
]]> Se elaboraron programas de riego basados en la evapotranspiración del cultivo (ETc), calculados multiplicando la evapotranspiración de referencia (ETo) por el coeficiente del cultivo (Kc) correspondiente a vid de mesa en la región (Cuadros 1 y 2). El programa de riego en ambos cultivares fue en tres etapas: a) riego para la formación del bulbo de humedad (enero), b) riegos para reposición de ETc (febrero-junio) y c) riego para manejo de poscosecha (julio-diciembre).Se evaluaron tres tratamientos:
a) Riego restringido. Se aplicó el 70 % de ETc, con goteros autocompensados de 1.6 litros·h-1 separados 50 cm, con gasto nominal de 3.2 litros·h-1·m-1.
b) Riego modificado. Se aplicó el 100 % de la ETc durante todo el año, con goteros autocompensados de 2.3 litros·h-1, separados 50 cm, con un gasto de 4.6 litros·h-1·m-1. Este tratamiento fue para observar la formación del bulbo húmedo con mayor número de goteros por metro lineal.
c) Testigo. Se aplicó el 100 % de la ETc con goteros autocompensados de 3.5 litros·h-1 separados 75 cm, con un gasto nominal de 4.6 litros·h-1·m-1. Las características del sistema de riego testigo son las predominantes en los viñedos de la costa de Hermosillo.
Se usó un diseño experimental de bloques completos al azar con 15 repeticiones. Las parcelas experimentales fueron de tres hileras de plantas de 100 m de largo. Se seleccionaron cinco plantas por cada hilera, 15 plantas como parcela útil de cada tratamiento. Las variables evaluadas fueron número de racimos, peso de racimos, rendimiento de planta, diámetro de baya y sólidos solubles (°Brix). La cosecha de 'Perlette' se realizó en mayo, y la de 'Sugraone', en junio. Los racimos cosechados se pesaron y se seleccionaron tres bayas, a las que se midieron el diámetro basal, diámetro ecuatorial, diámetro apical y sólidos solubles (°Brix).
El análisis estadístico se realizó por cultivares y por año de evaluación. Se hicieron análisis de varianza y pruebas de comparación de medias Tukey con el paquete estadístico SAS.
Para llevar un mejor control de los riegos, en la línea central de cada tratamiento se instaló una estación de monitoreo de humedad del suelo consistente en dos sensores de resistencia eléctrica marca Watermark que indican los cambios de humedad en el suelo mediante valores de tensión expresada en centibares (cb). Dichos dispositivos tienen un rango de medición que va de cero hasta 200 cb. Las lecturas cercanas a cero cb corresponden a un suelo que está completamente saturado de agua, y las cercanas a 40 cb, a un suelo que requiere agua.
Los sensores se colocaron a 10 cm de distancia del gotero con 15 cm entre un sensor y otro, a 40 y 80 cm de profundidad, dentro del bulbo de mojado. Las lecturas de tensión de humedad se registraron diariamente con un medidor digital. Mediante la multiplicación de las horas de riego suministradas por un factor de conversión, se calculó la cantidad de agua en cada riego y finalmente la lámina de riego acumulada durante todo el año. La evapotranspiración de referencia (ETo) se obtuvo consultando diariamente los datos de la estación agrometeorológica Santa Inés, la cual proporciona los valores de ETo en mm·día-1.
]]> RESULTADOS
En los ciclos agrícolas 2007 y 2008 se registró el agua aplicada al cv 'Perlette'. En el testigo y riego modificado la lámina de riego promedio fue de 112.9 cm, mientras que en el riego restringido solamente se aplicaron 79.1 cm. En el cv 'Sugraone' la lámina de riego promedio fue de 112.6 cm para el testigo y riego modificado. En cambio, en el riego restringido fue de 78.8 cm. La ETo acumulada promedio en 2007 y 2008 fue 181.7 cm.
El monitoreo de humedad del suelo se realizó en los años 2007 y 2008. Se presentan únicamente los resultados del último año debido a que los efectos manifestados en los cultivos perennes son del manejo del año anterior. En la Figura 1 se muestra el comportamiento de la humedad del suelo en 'Sugraone'. Se aprecia claramente que en el riego restringido en el sensor a 40 cm durante los meses de marzo a junio, meses más críticos para este cultivar, la tensión de humedad no sobrepasó los 40 cb.
Los datos de tensión de humedad del suelo en 'Perlette' durante el año 2008 se presentan en la Figura 2. Se observa que en el mes de junio el sensor a 40 cm, tanto en riego restringido como en el testigo, registró un ligero déficit de humead, llegando a los 50 cb. Sin embargo, la calidad y rendimiento de la fruta no se vieron afectados debido a que este cultivar es de ciclo de producción más temprano, con respecto a 'Sugraone', y la cosecha se inicia en el mes de mayo.
En el tiempo de cosecha los parámetros de producción y calidad en 'Perlette' no presentaron diferencias estadísticas significativas respecto al número de racimos, peso de racimos, rendimiento de planta, diámetro de baya y sólidos solubles (Cuadro 3).
El cv 'Perlette' no presentó diferencia estadística significativa, durante 2008, en número de racimos, diámetro de baya y sólidos solubles. En cambio, en rendimiento de planta el riego modificado presentó diferencia estadística significativa. En la comparación de medias Tukey (P ≤ 0.05) se observó un incremento de 28.7 %, respecto a riego restringido. En peso de racimo, el riego restringido presentó diferencia estadística altamente significativa, disminuyendo 23.5 y 20.6 % respecto a riego modificado y testigo, respectivamente (Cuadro 4). El cv 'Sugraone' no presentó diferencia estadística significativa en 2007 para número de racimos, diámetro de baya y sólidos solubles. En cambio, para peso de racimo y rendimiento de planta se observó diferencia estadística significativa. En la comparación de medias Tukey (P ≤ 0.05) en peso de racimo, el testigo incrementó 17 % con respecto a riego modificado. En diámetro de baya el testigo superó en 1.6 % a riego modificado (Cuadro 5).
En 'Sugraone' durante 2008, peso de racimo no mostró diferencia estadística significativa. En cambio, número de racimos, rendimiento de planta y diámetro de baya mostraron diferencia estadística significativa, y sólidos solubles obtuvo diferencia altamente significativa. En la comparación de medias Tukey (P ≤ 0.05) el riego restringido en número de racimos superó con 42.5 % al testigo. En rendimiento de planta, el riego restringido incrementó 40.7 % respecto al testigo. En diámetro de baya riego restringido superó a riego modificado y al testigo en 3.5 % y 3.6 %, respectivamente. En sólidos solubles, riego restringido aumentó 7.6 % con respecto a riego modificado (Cuadro 6).
DISCUSIÓN
En los cultivares 'Perlette' y 'Sugraone', tanto en testigo como en riego modificado, la lámina de riego promedio aplicada (113 cm) durante todo el ciclo de producción correspondió al 62 % de la ETo acumulada promedio de 2007 y 2008, y en el riego restringido se aplicó únicamente el 43 % (79 cm de lámina de riego). En forma similar Williams et al. (2003) realizaron un estudio durante tres años consecutivos, donde aplicaron el 60 y 73 % de la ETo, sin que se afectaran negativamente la calidad y el rendimiento de la vid. En 'Perlette' durante la primera semana de mayo se redujo el riego para acelerar la acumulación de azúcares, ya que déficit hídricos controlados mejoran la calidad de las bayas (Muñoz et al., 2002). En 'Sugraone' no fue necesario realizar esta labor debido a que es un cultivar de ciclo más largo.
]]> Se observó que aun cuando se manejó una restricción en el riego, no hubo una disminución significativa en rendimiento y calidad durante los dos años que se evaluaron. Sin embargo, el efecto podría presentarse hasta los tres o cinco años posteriores a la modificación del riego, según mencionan Keller et al. (2008). La diferencia de ETo acumulada fue mínima y no presentó una tendencia ascendente ocasionada por el incremento continuo en la temperatura, como se menciona en investigaciones relacionadas con el cambio climático y calentamiento global realizadas por Rackley y Marshall (2010). Por el contrario, en el 2008 la ETo decreció 3.0 cm con respecto al 2007.Los valores más altos de Kc no necesariamente corresponden a los meses más calurosos, como mencionan Santos y Kaye (2009). Se observó que el valor de coeficiente de cultivo está regido por la fenología de la planta, más que por las condiciones climáticas. Dichos valores en la región de la costa de Hermosillo se presentan en abril y mayo, coincidiendo con la etapa fenológica de crecimiento y maduración de bayas.
Con respecto al monitoreo de humedad del suelo, 'Sugraone' en riego restringido a 80 cm de profundidad presentó un contraste en valores de tensión del primer año con respecto al segundo: en 2007 las tensiones sobrepasaron los 100 cb mientras que en 2008 se mantuvieron en 40 cb. Esto indica que 'Sugraone' reaccionó al cambio de riego con una pérdida de humedad en el sensor a 80 cm en el primer año, pero se adaptó relativamente a la restricción del riego, ya que la vid es una de las especies que mejor se adaptan a las condiciones de estrés hídrico y posee una adaptación fisiológica a nivel celular, conocida como ajuste osmótico (Cifré et al., 2005; Patakas y Noitsakis, 2001). La variación en el déficit de humedad observada se puede explicar por qué la cantidad de agua aplicada suplía el perfil de suelo hasta 40 cm, pero fue insuficiente para mantener la humedad hasta 80 cm. Dado que se observó que las plantas de 'Sugraone' estaban más vigorosas que en 'Perlette', puede afirmarse que la demanda hídrica fue mayor en el segundo. Sin embargo, a pesar del incremento en los valores de tensión no se afectaron negativamente la calidad y el rendimiento de la fruta para el primer año.
El cultivar 'Perlette' no respondió a las modificaciones de riego en 2007, pero en 2008 el riego modificado incrementó el rendimiento por planta y peso de racimos. Esto significa que el patrón de mojado provocado con el incremento de goteros por metro favoreció a este cultivar. 'Sugraone' respondió a la modificación del riego en 2007, pues presentó decremento del rendimiento y calidad en el riego modificado con respecto al testigo. Esto quiere decir que el incremento en el número de goteros por metro lineal no favoreció a este cultivar. Sin embargo, en 2008 el riego restringido mostró resultados más favorables, superando al testigo en número de racimos, rendimiento de planta y diámetro de baya. De forma similar, superó al riego modificado en diámetro de baya y sólidos solubles.
Se requiere realizar este tipo de evaluaciones por más tiempo, ya que solamente se tienen datos de dos años, y es posible que los efectos se manifiesten con más severidad en los años siguientes, como mencionan Keller et al. (2008).
CONCLUSIONES
En los cultivares de vid de mesa 'Perlette' y 'Sugraone' se puede aplicar una disminución en la lámina de riego por debajo de la evapotranspiración potencial (ETo), restringiendo los riegos en etapas no críticas del cultivo para reducir los efectos negativos en el rendimiento y calidad de la producción en la región de la costa de Hermosillo.
El continuo monitoreo de la humedad del suelo manteniendo tensiones de 25 a 50 cb hasta cosecha, y posteriormente de 100 a 200 cb, permite reducir el consumo de agua para riego sin afectar rendimiento y calidad.
El cultivar 'Sugraone' responde favorablemente al riego restringido, optimizando en 30 % el consumo de agua sin decrementos en rendimiento y calidad de la producción. En cambio, en el cultivar 'Perlette' la restricción del riego provocó una reducción de dichos parámetros.
]]>LITERATURA CITADA
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