Introducción

México es de los principales países productores de nogal pecanero [Carya illinoinensis (Wangehn.) K. Koch] en el mundo, llegando a establecer más de 44 000 hectáreas (^{Martínez y Núñez, 2007}) y su producción se encuentra en zonas áridas y semiáridas del país, por lo que el agua es el factor principal de manejo agronómico que le permite alcanzar una eficiencia fotosintética para una mayor producción (Godoy-Ávila y López-Montoya, 2000) ya que el consumo de agua del nogal es alto comparado con el de otros cultivos (Andales et al., 2006; Wang et al., 2007).

Los requerimientos de riego en cultivos, varían temporal y espacialmente en función del clima, manejo, fase de crecimiento y la variedad sembrada, por lo que su cálculo debe ser hecho de manera local (^{Ojeda et al., 2006}). La incorporación del concepto de días grado-crecimiento para describir los parámetros asociados a la calendarización del riego, es una alternativa factible que permitirá tener mayor control sobre el uso eficiente del agua (^{Barboza et al., 2007}).

Debido a que este cultivo requiere altas cantidades de agua para su producción, cada vez se pondrá en riesgo su permanencia, su requerimiento hídrico es muy variable con rangos de 1 170 y 1 310 mm por año para los arboles adultos por lo que se considera un cultivo de alta demanda. De acuerdo a reportes realizados para el área de Arizona USA y Hermosillo México, se encontró que la estimación anual del requerimiento hídrico del nogal pecanero fluctúa entre los rangos de 1 234 mm en Bonita, Arizona y 2 091 mm cerca de Hermosillo, Sonora; este incremento dramático en el uso del agua en las áreas de baja elevación es debido a los efectos combinados de alta demanda evapotranspirativa (ET) y ciclos largos. (^{Brown, 2010}).

En México se utilizan cada año alrededor de 840 millones de metros cúbicos de agua para el riego de 60 000 hectáreas (^{Godoy y Huitron, 1998}). ^{Miyamoto (1983)} y ^{Worthington et al. (1992)} encontraron que de 500 huertas, 95% fueron regadas con agua del subsuelo aplicada por inundación con eficiencia de 50%, esto ocasiona que a nivel parcelario se utilicen altos volúmenes de agua, que en el nogal exceden en 40% los requerimientos hídricos.

Los árboles de las huertas en riegos mal manejados, muestran baja producción (0.8 t ha^-1) y calidad (ruezno pegado, germinación de la nuez y falta llenado de fruto), que está asociado con estrés hídrico causado por una inadecuada programación de los riegos principalmente en llenado de almendra (Stein et al., 1989; ^{Herrera, 1990}; ^{Sparks, 1995c}).

Aunado a lo anterior, la variabilidad climática propia de cada región cada vez más acentuada por efecto del cambio climático, está provocando alteraciones en el ciclo fenológico de los cultivos y consecuentemente en sus requerimientos hídricos (^{Sifuentes et al., 2014}). Ante esta situación se han utilizado modelos de programación integral del riego basado en tiempo térmico en granos y hortalizas en Sinaloa que han permitido acoplar las demandas hídricas de los cultivos a esta variación y afrontar periodos de baja disponibilidad hídrica (^{Sifuentes et al., 2014}). En el presente trabajo se adecuó un modelo integral basado en el concepto tiempo térmico al cultivo de nogal pecanero en la Comarca Lagunera de Coahuila, para la programación precisa del riego. autoajustable a variabilidad térmica y aplicable a cualquier fecha de trasplante o brotación, suelos, sistemas de riego y manejo.

Materiales y métodos

El estudio se realizó en una plantación localizada en el ejido Hormiguero, municipio de Matamoros de la Laguna, Coahuila, ubicada a los 25° 41' 15" de latitud norte y 103° 19' 52" longitud oeste. El clima es semiárido con una altura sobre el nivel medio del mar de 1 150 metros (Medina, 1998). La temperatura promedio anual es de 18 a 22 °C, presentándose las máximas en los meses de mayo a agosto, alcanzando valores superiores a 35 °C durante el día y de 18 a 20 °C durante la noche. El suelo es profundo, predominantemente franco arcillo-limoso, densidad aparente 1.23 g cm^-3, materia orgánica1.31% y humedad aprovechable de 0.1542 cm³ cm^-3. Se utilizó una sección de estudio de 0.168 hectáreas con árboles de 22 años de edad variedad Western distribuidos en marco real de 14 x 14 m, el cual resulto de la eliminación de árboles en forma alternada cuya distribución original era de 7 x 14 m; la fecha de brotación fue el 20 de marzo de 2014.

Como fuente de información climática en tiempo real se utilizó una estación agroclimática automatizada ubicada en el Campo Experimental La Laguna (CELALA) instalada a 10 km de la parcela, la cual monitoreó en forma permanente a intervalos de 15 min las variables: temperatura del aire, humedad relativa, radiación solar, precipitación, velocidad y dirección del viento, estimando además evapotranspiración de referencia (ETo) con la ecuación de Penman-Monteith simplificada por ^{Allen et al. (2006)}.

El modelo base de programación del riego basado en tiempo térmico fue el generado por ^{Ojeda et al. (2006)}, cuyos componentes se presentan en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Modelo base de programación integral del riego para cultivos anuales en Sinaloa (^{Ojeda et al. (2004)}. 

Donde: Kco es el coeficiente de cultivo para la primera etapa fenológica la cual depende esencialmente de la evaporación del suelo, Kmáx es el máximo valor de Kc durante su desarrollo, XKmáx corresponde a una variable auxiliar definida por los GDA cuando el cultivo tiene su máximo coeficiente de cultivo, αl es un parámetro de regresión obtenido mediante ajuste de datos experimentales, erfc es la función complementaria del error y x es una variable auxiliar calculada con la siguiente expresión:

Donde: GDA son los grados día acumulados desde la siembra o emergencia hasta un tiempo determinado y α_o son los GDA requeridos hasta alcanzar la madurez. Pro y Prmáx representan la profundidad de siembra y profundidad máxima de la raíz respectivamente, el valor α2 del modelo es ajustado empíricamente de un valor aproximado a 2/3 del valor GDA donde el cultivo alcanza la profundidad radical máxima. Los valores de los parámetros α3 y α4 para el factor de abatimiento fson calibrados considerando la sensibilidad del cultivo al estrés hídrico y las prácticas del manejo por sistema del riego.

Para la parametrización del modelo en nogal pecanero, se monitoreó la fenología a partir de la brotación de acuerdo a la metodología propuesta por Godoy et al. (2000), los grados día (GD) o tiempo térmico se asociaron a cada etapa calculándose de la siguiente manera (^{Ojeda et al., 2006}):

GD= Ta-Tc-min, si Ta<Tc-max

GD= Tc-max-Tc-min, si Ta≥Tc-max

GD= 0, si Ta ≤ Tc-min

Donde: Ta es la temperatura ambiente, Tc-min es la temperatura crítica mínima del cultivo (15 °C); Tc-max es la temperatura crítica máxima del cultivo (40 °C) (Santamaría et al., 1969).

Kmax fue tomado de Stein y Worthington (1996), mientras que la profundidad de raíz se realizó mediante muestreos directos en pozos agrológicos de 0.50 m x1.5 m x 2 m, donde se determinó Pro y Prmáx del modelo, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Pozo agrológico para determinación de profundidad de raíz y parámetros del modelo integral asociados a esta. 

Una vez definidos los parámetros del modelo integral se elaboró una macro en lenguaje Visual Basic en una hoja de cálculo del programa Excel con fines de calibración para que estuviera en condiciones de modelar los requerimientos hídricos. El criterio de aplicación del último riego se definió considerando los grados día acumulados (GDA) y etapa fenológica además del contenido de humedad del suelo a final de madurez fisiológica para evitar estrés hídrico. Con el fin de darle validez al modelo se compararon fenología observada versus modelada, así como la variación de las humedad del suelo modelada versus medida de forma gravimétrica y con un sensor fijo 10HS de la marca Decagon Device el cual colectó datos en un Datalogger EM50, descargados a través de una computadora portátil (Figura 2).

Figura 2 Sensor de humedad del suelo 10HS Decagon Device instalado en lote experimental para calibración del modelo integral. 

Se midieron también láminas de riego neta (Ln) y bruta (Lb), así como la eficiencia de aplicación de cada riego (Ea). La primera mediante la acumulación de la evapotranspiración del cultivo estimada con la macro-Excel y la segunda mediante aforo de láminas aplicadas. Ease calculó con: Ea= Ln /Lb.Al final del ciclo agrícola se evaluó el rendimiento y calidad de nuez, cosechando todos y cada uno de los árboles de la sección estudiada.

Resultados y discusión

En el Cuadro 2 se presentan las etapas fenológicas observadas en el lote experimental, expresadas en función de la acumulación de calor o tiempo térmico (GDA) así como la duración de las mismas en días calendario (DDS). La madurez fisiológico se alcanzó a los 2 356.03 GDA y la cosecha a los 2 463.94 a finales del mes de octubre a los 231 días después de la brotación (DDB).

Cuadro 2 Fenología observada a partir de la brotación (20 de marzo de 2014) en la variedad Western en el Ejido Hormiguero, Matamoros, Coahuila. 

El Cuadro 3 muestra los parámetros del modelo integral de programación del riego, obtenidos experimentalmente integrados en la macro de Excel.

Cuadro 3 Modelos con parámetros calibrados para la programación integral del riego en el cultivo del Nogal Pecanero adulto, en la Comarca Lagunera. 

Se encontraron valores con alto nivel de semejanza entre el contenido de humedad modelado utilizando el modelo calibrado y el contenido de humedad medido gravimétricamente y con el sensor de humedad del suelo 10HS, comportamiento similar a lo encontrado por ^{Sifuentes et al., (2014)} en granos y hortalizas en el norte de Sinaloa, México, lo cual se puede observar en la Figura 3. La discrepancia del segundo valor (73 DDB) se debió a que operativamente se retrasó la aplicación del riego en ese periodo.

Figura 3 Comparación de la humedad volumétrica del suelo observada y modelada en la parcela estudiada. 

El modelo calibrado generó los requerimientos hídricos diarios y acumulados (Evapotranspiración), de la Figura 4, como una función de tiempo térmico o grados día, se encontró un requerimiento total de 741 mm, menor al requerimiento reportado por ^{Brown (2010)} que fue superior a los 1 100 mm para la Costa de Hermosillo, México y Arizona. Esta diferencia fue debida a los siguientes factores: por la reducción de la evapotranspiración por estrés hídrico presentado en el retraso del riego mencionado en la Figura 3, por las condiciones climáticas de la zona y duración del ciclo principalmente como lo menciona el mismo autor.

B= brotación; FM= floración masculina; FF= floración femenina; PP= Pos polinización; CIF= crecimiento inicial del fruto; CRR= crecimiento rápido; CFN= crecimiento final de la nuez; ILLA= inicio llenado de almendra; LLA= llenado de almendra; LLF= llenado final; M= madurez; C= cosecha.

Figura 4 Requerimientos de riego de nogal pecanero adulto para la Comarca Lagunera de Coahuila, México, estimado mediante programación integral y el concepto tiempo térmico. 

El modelo permitió también estimar el comportamiento fenológico del cultivo en diferentes fechas de brotación, escenario que es probable se presente cada vez más frecuente considerando la variabilidad climática actual (^{Sifuentes et al., 2014}). Para un rango de fechas donde podría presentarse el inicio de brotación del 28 de febrero al 31 de marzo, se estimó una diferencia superior a 20 días calendario en la mayoría de las etapas fenológicas, como se presenta en el Cuadro 4. En la práctica esta diferencia contribuye a caer en discrepancias en el manejo agronómico del huerto y consecuentemente en pérdidas en la producción.

Cuadro 4 Variación de la duración de etapas fenológicas en días calendario, para diferentes fechas de brotación del nogal pecanero adulto en la Comarca Lagunera. 

FM= floración masculina; FF= floración femenina; PP= pos polinización; CIF= crecimiento inicial del fruto; CRR= crecimiento rápido; CFN= crecimiento final de la nuez; ILLA= inicio llenado de almendra; LLA= llenado de almendra; LLF= llenado final; M= madurez; C= cosecha.

El Cuadro 5 presenta un resumen de riegos de auxilio aplicados y la etapa en la que fueron aplicados en la parcela de estudio. Se aplicaron un total de 8 riegos de auxilio, incluyendo el riego inicial de brotación (no se consideran los riegos de pre-brotación). Los intervalos de riego fluctuaron entre 12 y 47 días y una lámina neta máxima de 82.18 mm con árboles activos y una lámina neta acumulada de 748.58 mm. La eficiencia de aplicación promedio de los riegos varió de 50 a 70% y el rendimiento obtenido estuvo dentro del promedio regional de 2 a 3 t ha-1, lo cual indica que las condiciones en que se desarrolló el estudio fueron las del manejo convencional de la zona.

Cuadro 5 Calendario de riegos aplicados en la parcela de estudio ubicada en Hormiguero, Matamoros, Coahuila, México. 

Conclusiones

Se cuenta con un modelo integral para programación del riego calibrado para el cultivo de Nogal pecanero adulto en el la Comarca Lagunera de Coahuila, México, con indicadores de precisión aceptables como variación en el contenido de humedad del suelo, fenología, eficiencia de aplicación del riego y rendimiento. El requerimiento de riego menor al de otras zonas de riego obedece al manejo del riego, condiciones climáticas y fenología del cultivo, el cual aumenta a medida que las condiciones de desarrollo del cultivo sean más favorables. El modelo demuestra que puede existir variación significativa en la fenología del cultivo al variar la fecha de brotación, lo cual puede afectar el manejo del cultivo y rendimiento. Esta tecnología es recomendable para atemperar la variabilidad climática y manejar escenarios de disponibilidad hídrica, para ello se deben implementar programas de validación y transferencia a gran escala.