Estimación de la evapotranspiración del ricino (Ricinus communis L.) cv. BRS Energía regado con diferentes niveles de agua salina

Evapotranspiration estimate of castor bean (Ricinus communis L.) cv. BRS Energía irrigated with different saline water levels

Cruz R. Marenco-Centeno¹, Carlos A. Viera de-Azevedo¹, Delfran B. dos-Santos², Vanda M. de-Lira^3*, João B. dos-Santos¹

¹ Universidad Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande-PB, Rua Maceio, 39, Conjunto Rocha Cavalcanti, Campina Grande-Paraíba, Brasil. CEP: 58423-115. (cruznic58@yahoo.es), (cazevedo@deag.ufcg.edu.br), (agrosantos@hotmail.com).

³ Universidad Federal do Rio Grande do Norte/UECIA, Brasil. (vandalira@yahoo.com.br). ^* Autor responsable.

Recibido: junio, 2011.
Aprobado: marzo, 2012.

Resumen

En el Instituto Federal del estado de Bahía, ciudad de Senhor do Bonfim, al nordeste del Brasil se realizó un estudio de verificación de estrés salino del arbusto ricino (Ricinus communis L.), cv. BRS Energía. Esta planta se cultiva normalmente en secano, característica importante para la agricultura familiar del campesino de esta región típicamente semiárida, y fue elegida porque es una fuente de materia prima para la extracción de biodiesel. El ciclo promedio de crecimiento de esta variedad es de 120 d. Las plantas fueron cultivadas en lisímetros de drenaje y regadas con agua con siete niveles de salinidad (conductividad eléctrica, ECa): 0.12 (testigo), 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0 y 4.8 dS m^-1 , y se cuantificó el agua absorbida y la evapotranspiración. El experimento comenzó en septiembre de 2008 y finalizó 79 d después de la germinación (DDG). El diseño experimental fue completamente al azar con tres repeticiones y 21 unidades experimentales. Los análisis de los datos se efectuaron con el programa SISVAR (p≤0.05). Hubo una influencia gradual en la absorción de agua por las plantas de acuerdo con el nivel salino; así, la mayor absorción (2134.67 L) fue con el tratamiento con menor ECa y la menor (1051.12 L) con el tratamiento con mayor ECa, en todo el período del estudio.

Palabras clave: conductividad eléctrica, consumo hídrico, biodiesel, Ricinus communis L.

In the Federal Institute of Bahía State, City of Senhor do Bonfim, northeastern Brazil, it was conducted a study of verification of saline stress of the shrubby castor bean (Ricinus communis L.) cv. BRS Energía. This plant usually grows in rainfed agriculture, an important characteristic for family small farmers in this typically semiarid region, and was chosen because it is a source of raw material for extraction of biodiesel. The average growth cycle of this variety is 120 d. Plants were grown in drainage lysimeters and irrigated with water with seven levels of salinity (electrical conductivity, ECa): 0.12 (control), 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0 and 4.8 dS m^-1 , to quantify the absorbed water and evapotranspiration (ET). The experiment began in September 2008, and ended at 79 d after germination (DAG). A completely randomized design was used with three replicates and 21 experimental units. Data analysis was performed using the program SISVAR (p≤0.05). There was a gradual influence on water absorption by plants according to the saline level; thus, the higher absorption (2134.67 L) was with the treatment with lower ECa and the lowest (1051.12 L) with treatment with higher ECa, throughout the study period.

Key words: electrical conductivity, water consumption, biodiesel, Ricinus communis L.

INTRODUCCIÓN

El ricino pertenece a la clase Dicotiledoneae serie Geraniales, familia Euforbiáceas y especie Ricinus communis L., de origen tropical, con ia adaptación y distribución en el mundo. Es un cultivo oleaginoso comercial importante y no comestible, tolera la sequía y tiene una buena respuesta en regiones áridas y semiáridas de la India, China y Rusia (Babita et al., 2010). Es una planta de hábito arbustivo con varios colores del tallo, hojas y ramas; sus frutos tienen espinas, pero no ofrecen resistencia mecánica para el descasque. Las semillas tienen diferentes tamaños, formas, y colores; contienen una fuente prácticamente pura de ácido ricinoléico que le confiere propiedades industriales valiosas a tintas, barnices, polímeros sintéticos, fluidos hidráulicos, lubrificantes y cosméticos (Beltrão et al., 2001; Velasco et al., 2005). Debido a sus aplicaciones industriales la demanda anual de ricino en el mundo es 220 000 t y sólo 60 % de la producción mundial usa esa demanda (Pohlmeier et al., 2008).

En Brasil el ricino presenta un potencial de producción de aceite alto, tiene aplicaciones en la industria química y farmacéutica, y se usa para la producción de biodiesel (Savy, 2005). Según Santos et al. (2001), el repunte de la producción de ricino ocurrió en Bahía, Brasil, a partir del Protocolo del ricino en el año 2000. El gobierno federal, en una iniciativa conjunta con el Banco del Nordeste y una industria local de aceite que garantiza la compra de la producción directamente de los productores, inició el Programa Nacional de la Producción y el Uso de Biodiesel (PNBP), pagando los precios definidos por el mercado a través de contratos firmados. Esto intensificó las investigaciones del procesamiento de transformación de aceites vegetales y animales en biodiesel, con apoyo del Gobierno Federal. En 2004 el ricino fue altamente calificado como una de las fuentes de materia prima para la extracción de biodiesel (Nass et al., 2007; César y Batalha, 2010).

El ricino cv. BRS Energía fue desarrollado y difundido en 2007 por la Empresa Brasileña de Pesquisa Agropecuaria (EMBRAPA) junto con la Empresa Bahiana de Desarrollo Agrícola S. A. (EBDA) y la Empresa de Pesquisa Agropecuaria del Río Grande del Norte (EMPARN). Este cultivar es precoz con ciclo promedio de crecimiento de 120 d, un tamaño de 1.40 m, tallo verde, los racimos de sus frutos son cónicos o capsulares y un tamaño medio de 60 cm, verdes con cera, esférico, espinoso, con tres divisiones y tres semillas indehiscente (0.40 a 0.53 g; castaño y beige) y de ellas se extrae de 35 a 55 % del aceite purgante de ricino, que es la base para la producción de biodiesel en las industrias brasileñas. La productividad media es alrededor de 1800 kg ha^-1 y el espaciado recomendado en condiciones de monocultivos es 1.0 ×1 m y 0.70×0.40 m.

La región nordeste del Brasil presenta una temperatura anual de 20 a 28 °C en zonas con altitudes superiores a 200 m, mientras que junto al mar oriental va de 24 a 26 °C (Carvalho y Egler, 2003). Esa región tiene alrededor de 3000 h de sol al año e índices acentuados de evapotranspiración (2000 mm año^-1 ) debido a la incidencia perpendicular de la luz solar en la superficie de la tierra. La distribución de las precipitaciones es muy compleja porque puede ser de tres meses y a veces cero, y la precipitación anual varía de 300 a 2000 mm en función de la subregión nordeste. Galo (2008) observó que la precipitación y temperatura son factores importantes en el desenvolvimiento del ricino, y en el trabajo de campo la mayor frecuencia de recolectas corresponde a las zonas relativamente secas; además, todas las recolecciones botánicas se han realizado entre 13 a 26 °C. El ricino requiere luminosidad alta y necesita 10 a 12 h de luz diaria para completar su ciclo, además temperaturas de 20 a 30 °C, baja disponibilidad de agua o una precipitación promedio de 500 mm anual y altitudes de 400 a 1200 m (Diamond, 2010).

Para el nordeste brasileño, una región semiárida, el ricino tiene gran potencial económico debido a sus características xerofíticas o tolerante a la sequía (Azevedo y Lima, 2001). Puede desarrollarse satisfactoriamente en climas secos, por lo cual es baja la probabilidad de perder de la producción por la falta de agua.

Por tanto, el objetivo del presente estudio fue cuantificar el agua absorbida por el ricino, cv. BRS Energía, basándose en la medición de la ET_c y riego con agua con siete niveles de salinidad.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el Instituto Federal de Bahía, estado del nordeste del Brasil, en la finca experimental de riego y drenaje del Campus de la ciudad del Senhor do Bonfim, ubicado en 10° 22' S, 40° 08' O, con una altitud de 530 m. El diseño experimental fue completamente al azar con tres repeticiones, y los tratamientos fueron siete niveles de salinidad del agua de riego con siete conductividades eléctricas: 0.12 (agua limpia o testigo); 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0 y 4.8 dS m^-1 (25 °C). Se usó el ricino cv. BRS Energía, con un espacio entre líneas de 0.7 m y 0.5 m entre plantas, de acuerdo con recomendaciones técnicas. Se instalaron 21 lisímetros de drenaje y cada unidad tenía cuatro plantas, con 84 plantas útiles durante el estudio. Las dimensiones del área fueron: ancho 7.0 m, largo 17.8 m, y 124.6 m² total.

Cada lisímetro es de 1120 L (ancho 1.0 m, largo 1.4 m, profundidad 0.8 m), con una separación de 1 m. El volumen de agua drenado se usó para determinar la conductividad eléctrica. La siembra se realizó manualmente a 2 cm de profundidad del suelo y cuatro semillas por hoyo, el 13 de septiembre de 2008. La limpieza de hierbas dañinas y abono de las plantas se hizo manualmente durante el período de crecimiento de la planta. La fertilización se hizo con base en el análisis de suelo, aplicando P durante la siembra y después de 20 d de germinación; al nacer las primeras hojas de la planta se aplicó 40 kg ha^-1 N y 60 kg ha^-1 K.

El cálculo del consumo de agua (C.A.) de las plantas se realizó desde la siembra de las semillas y a cada 15 d después de la germinación (DDG), hasta llegar a los 79 DDG:

donde C.A. es consumo de agua (L); Vap , Vad es volumen de agua aplicado y drenado (L).

Todos los lisímetros fueron regados hasta la capacidad de campo, tomando como base el contenido volumétrico de agua en el suelo (Figura 1).

Las dosis de riego aplicado correspondieron a la ET_c durante el ciclo del ricino cv. BRS Energía, añadiendo 10 % de fracción de lixiviación en todos los tratamientos. El tiempo de riego fue 2 d con aplicación manual y uniforme. Durante el ciclo de crecimiento del ricino se realizó un muestreo de suelo en cada lisímetro para evaluar la humedad por el método gravimétrico. Se calculó la ET_o diaria, a través de mediciones directas en un lisímetro de drenaje de pasto (1.5 m diámetro) instalado en el área de estudio:

donde Vap y Vad es volumen de agua aplicado y drenado (L), S es superficie de exposición del lisímetro de pasto, TR es tiempo de riego (1 día), P_e es precipitación efectiva (mm).

La ET_c se calculó de manera similar a la determinación de ET_o:

donde Vap, Vad es volumen de agua aplicado y drenado (L), S es superficie de exposición del lisímetro (1.4 m²), TR es tiempo de riego (2 d).

El coeficiente de cultivo (Kc) del ricino cv. BRS Energía se obtuvo con la relación entre la ET_c (mm) y la ET_o (mm) diaria (Doorenbos y Kassam, 1979):

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La Figura 2 muestra el estado climático en el que se desarrolló el estudio del ricino cv. BRS Energía, y que influyó en los resultados de la ET_c porque la temperatura permaneció alrededor de 35 °C, prácticamente no hubo precipitación, y los lisímetros se mantuvieron en capacidad de campo. Eso causó una reducción en el crecimiento de la planta y se debe considerar también el efecto osmótico que afecta las fases fisiológicas de las plantas.

El aumento de la temperatura causa en las plantas mayor evapotranspiración, independientemente de los cambios en las precipitaciones (Nobre et al., 2007). Tanto la precipitación como la temperatura afectan el ricino, pues puede producir con disponibilidad baja de agua y en períodos secos; la semilla se desarrolla bien con temperaturas de 20 a 30 °C (Samayoa, 2007).

En el Cuadro 1 se muestra el análisis de varianza relativo al consumo total de agua y en el Cuadro 2 los estadísticos del consumo por tratamiento, desde la germinación hasta 79 DDG; desde 60 a 79 DDG no se aplicó agua al ricino. Pero la tendencia de absorción de agua en los tratamientos con salinidad baja siguió aumentando, mientras que en los de mayor nivel de salinidad hubo absorción menor de agua, lo cual puede estar relacionada con el periodo de la maduración de los frutos.

Los valores de agua mayores aplicados correspondieron con la conductividad eléctrica (ECa) de 0.12 dS m^-1. No hubo diferencia significativa en la cantidad de agua drenada entre tratamientos. Silva et al. (2008) señalan que con el aumento de la salinidad del agua, desde 4.7 dS m^-1 , a los 80 y 100 d después de la siembra, disminuyó el consumo diario de agua de las plantas. En un estudio con maní (Arachis hipogeo) sometido a estrés salino, con ECa entre 0.4 y 6.0 dS m^-1, la salinidad afectó la altura de las plantas con una tasa de reducción de 3.29 % por incremento unitario de la ECa (Correia et al., 2005).

Durante el estudio se observó visualmente que ninguna planta presentó síntomas de toxicidad, incluso con ECa altos, y se puede afirmar que el cultivo del ricino cv. BRS Energía en la región de estudio se puede regar con los niveles de salinidad evaluados en este estudio. Además, la reducción del consumo de agua puede relacionarse directamente con la influencia de la salinidad del agua de riego, que disminuye la exposición de hojas del ricino y el crecimiento de la planta. Cavalcanti et al. (2005) señalan que en condiciones salinas (0.70 a 4.70 dS m^-1) y 80 DDG, la salinidad del agua de riego afectó significativamente el área de la hoja y el consumo de agua por las plantas disminuyó 6.29 % con el aumento unitario de la ECa.

Los resultados entre los valores integrados diarios de ET_o mostraron una diferencia mínima entre los métodos usados. Esto mostró que la tasa de evapo-transpiración del ricino tuvo un efecto mínimo ya que los valores promedios de ET_o obtenidos por el método del lisímetro de pasto y por el método indirecto de Hargreaves-Samani fueron 5.3 mm d^-1 y 4.6 mm d^-1 (Figuras 3, 4 y 5). Para condiciones atmosféricas cálidas y secas, la fracción promedio del total de agua disponible en el suelo (p), con ET≈5 mm d^-1, puede ser 0.50, valor usado para varios cultivos, entre ellos el ricino (Allen et al., 2006).

Los datos de la ET_o del lisímetro de pasto se usaron para calcular el Kc del ricino cv. BRS Energía (Cuadro 3), en todos los tratamientos desde la siembra hasta la germinación y en DDG cada 15 d, totalizando 79 DDG.

Los valores de la ET_c decrecieron con el aumento de la ECa del agua de riego en los periodos de aplicación (Cuadro 4), desde la siembra y especialmente desde 45 a 79 DDG. Los efectos de la salinidad se intensificaron durante el tiempo del estudio y la intensidad de la evapotranspiración aumentó de acuerdo con la edad de la planta, es decir, de acuerdo a su crecimiento y desarrollo.

Durante este estudio, el ricino fue afectado sensiblemente con la aplicación de agua salina, reduciendo el nacimiento de hojas y el tamaño de la planta.

Las plantas que recibieron agua con concentraciones bajas de salinidad se desarrollaron mejor que las que tuvieron mayor concentración. En general, cultivos sometidos a estrés salino ejercen gran influencia en la extracción de agua del suelo por las raíces (Sausen y Rosa, 2010), lo cual afecta las variables fisiológicas de la planta.

CONCLUSIONES

El consumo de agua del cultivo ricino cv. BRS Energía está directamente relacionado con los niveles de salinidad en el agua de riego; así, el consumo fue mayor con la menor salinidad. Los valores medios de la ET_o, obtenido por el método del lisímetro de pasto y por el método indirecto de Hargreaves-Samani, fueron semejantes. Los resultados de la evapotrans-piración se relacionan con los datos visuales, según lo cual una alta concentración de sales en el agua de riego reduce el crecimiento vegetal.

LITERATURA CITADA

Azevedo, D. M. P. , e E. F. Lima. 2001. O agronegócio da mamona no Brasil. Brasília, DF: Embrapa Informação Tecnológica. 350 p.         [ Links ]

Babita, M., M. Maheswari, L. M. Rao, A. K. Shanker, and D. G. Rao. 2010. Osmotic adjustment, drought tolerance and yield in castor (Ricinus communis L.) hybrids. Environ. Exp. Bot. 69: 243-249.         [ Links ]

Beltrão, N. E. M. 2001. Fitologia. In: Azevedo, D. M. P. , e E. L. Lima. (eds). O agronegócio da mamona no Brasil. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica. pp: 37-61.         [ Links ]

Bernardo, S., A. A. Soares, e E. C. Mantovani. 2005. Manual de Irrigação. 7ª Ed. Viçosa-MG: Impressora Universitária, 611 p.         [ Links ]

Carvalho, O., e C. A. G. Egler. 2003. Alternativas de desenvolvimento para o Nordeste Semi-Árido. Ministério da Fazenda, Banco do Nordeste do Brasil. 204 p.         [ Links ]

Cavalcanti, M. L. F. , P. D. Fernandes, H. R. Gheyi, G. B. Júnior, F. A: L. Soares, e E. C. da Siqueira. 2005. Índices ecofisiológicos da mamoneira sob estresse salino. Ver. Bras. de Engenharia Agrícola e Ambiental 9: 66-70.         [ Links ]

César, A. S., and M. O. Batalha. 2010. Biodiesel production from castor oil in Brazil: a difficult reality. Energy Policy 38:4031-4039.         [ Links ]

Correia, K. G., P. D. Fernandes, H. R. Gheyi, L. N. Rodrigues, e A. R. Nery. 2005. Relações hídricas e produção em plantas de amendoim irrigadas com águas salinas. Rev. Bras. Eng. Agríc. Amb. 9: 86-89.         [ Links ]

Diamond, A. F. A. 2010. Cultivo del ricino una alternativa sustentable para el uso de suelos degradados. Rev. Virtual Época Ecol. Santa Cruz, Bolivia. 10 p.         [ Links ]

Doorenbos, J., y A. H. Kassan. 1979. Efectos del agua sobre el rendimiento de los cultivos. Riego y drenaje 33. Rome, Italia. 212 p.         [ Links ]

Allen, G. R., L. S. Pereira, D. Raes, y M. Smith. 2006. Evapotranspiración del cultivo. Guías para determinación de requerimientos de agua de los cultivos. Riego y Drenaje 56. Rome, Italia. 322 p.         [ Links ]

Galo, P. G. 2008. Estudio de las características botánicas y etnobotánicas de higuerilla (Ricinus comunis L.). Cultivos Energéticos Alternativos. Universidad Católica del Ecuador, Ecuador. pp: 09-24.         [ Links ]

Nass, L. L., P. A. A. Pereira, and D. Eliss. 2007. Biofuels in Brazil: An overview. Crop Sci. 47: 2228-2237.         [ Links ]

Nobre, C. A., D. Lapola, G. Sampaio, L. F. Salazar, M. Cardoso, e M. Oyama. 2007. Mudanças climáticas e possíveis alterações nos biomas da América do Sul. In: Mudanças climáticas globais e efeitos sobre a biodiversidade: Caracterização do clima atual e definição das alterações climáticas para o território brasileiro ao longo do século XXI. Ministério do Meio Ambiente-MMA, Secretaria de Biodiversidade e Florestas-SBF, Diretoria de Conservação da Biodiversidade-DCBio. CPTEC/INPE, IAE/CTA, São Paulo, Brasil. 29 p.         [ Links ]

Pohlmeier, A., A. Oros-Peusquens, M. Javaux, M. I. Menzel, J. Vanderborght, J. Kaffanke, S. Romanze, J. Lindenmair, H. Vereecken, e N. Shah. J. 2008. Changes in soil water content resulting from Ricinus root uptake monitored by magnetic resonante imaging. Vadose Zone J. 7: 1010-1017.         [ Links ]

Samayoa, M. O. C. 2007. Manual Técnico del Higuerillo. Ministerio de Agricultura y Ganadería. Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria y Forestal, CENTA, Programa Agroindustria. El Salvador C. A. 17 p.         [ Links ]

Santos, R. F. , M. A. L. Barros, F. M. Marques, P. T. de Firmino, e L. M. G. Requião. In: Azevedo, D. M. P. de, e E. F. Lima. 2001. O Agronegócio da mamona no Brasil: análise econômica. Embrapa Informação Tecnológica. Campina Grande-PB. pp: 17-35.         [ Links ]

Sausen, T. L., e L. M. G. Rosa. 2010. Growth and carbon assimilation limitations in Ricinus communis (Euphorbiaceae) under soil water stress conditions. Acta Bot. Brasilica 24(3): 648-654.         [ Links ]

Savy, A. F. 2005. Mamona tecnologia agrícola. Campinas-SP, Brasil. EMOP. 105 p.         [ Links ]

Silva, S. M. S., A. N Alves, H. R. Gheyi, N. E. M. de Beltrão, L. S. Severino, e F. A. L. Soares, 2008. Desenvolvimento e produção de duas cultivares de mamoneira sob estresse salino. Rev. Bras. Eng. Agríc. Amb. 12: 335-342.         [ Links ]

Velasco, L., P. Rojas-Barros, and J. M. Fernández-Martínez. 2005. Fatty acid and tocopherol accumulation in the seeds of a high oleic acid castor mutant. Ind. Crops Prod. 22: 201-206.         [ Links ]