FORRAJE DE AVENA BAJO ESTRÉS HÍDRICO EN EL SUELO

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1 FORRAJE DE AVENA BAJO ESTRÉS HÍDRICO EN EL SUELO Forage Oat Crop Under Soil Hydric Stress Marco A. Inzunza Ibarra, Ernesto A. Catalán Valencia, Magdalena Villa Castorena, Jose Luis González Barrios y Abel Román López. Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua Suelo Planta Atmósfera (CENID RASPA), INIFAP. Canal Sacramento Km 6.5 margen derecha, Gómez Palacio, Dgo. CP RESUMEN El estudio se estableció en el sitio experimental del Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua Suelo Planta Atmósfera del INIFAP, en Gómez Palacio, Durango. La siembra del cultivo fue el 5 de noviembre del 203. El objetivo fue obtener la relación entre la producción de forraje verde de avena y el régimen de humedad del suelo. Determinar la respuesta de la avena a diferentes contenidos de humedad del suelo y estimar su producción en función de la cantidad de agua aplicada en dos etapas de su crecimiento vegetativo. Se utilizó en campo, un diseño experimental de bloques al azar con cuatro repeticiones. Los siete tratamientos ensayados, fueron resultado de un diseño de tratamientos incompleto San Cristóbal de dos factores y de cuatro niveles de humedad en dos etapas fenológicas de la avena: 40, 60, 80 y 00 % de la humedad aprovechable consumida del suelo (HAC) por el cultivo en ambas etapas: de siembra a inicio de floración y de inicio de floración a grano en estado lechoso-masoso. Se midió en forma continua el contenido de humedad del suelo para cada tratamiento con el método de reflectometría (TDR). Los resultados mostraron que la avena presentó una tendencia lineal al incremento de humedad en el suelo y a su consumo de agua. La más alta producción de forraje verde fue de 0 t ha -, se obtuvo en el tratamiento que se desarrolló bajo 38 y 39 % de la HAC en la primera y segunda etapa de desarrollo de la avena y al consumir 59.2 cm de agua de riego. Palabras clave: Avena sativa L., humedad aprovechable consumida, requerimientos hídricos, reflectometría en el dominio temporal. SUMMARY The study was established in the experimental site of the National Center for Research in Disciplinary Relationship Water Soil Plant Atmosphere (CENID RASPA) of INIFAP in Gomez Palacio, Durango. Oat sowing date was on 5 November 203. The objective was to obtain the relationship between the oat production of green forage and the regime of soil moisture. Determine the response of oat to different contents of soil moisture and estimate its production in terms of the amount of water applied in two stages of its vegetative growth. A randomized block design with four replications was used in the field. The seven treatments tested, were the result of a design of treatments incomplete San Cristobal of two factors and four levels of moisture in two phenological stages of the oat: 40, 60, 80 and 00 % of the soil available moisture consumed (HAC) by the crop in both stages: from emerging to early flowering and early flowering to milky-doughy grain. Soil moisture content was measured continuously, for each treatment, using the time domain reflectometry method (TDR). The results showed that the oat had a linear trend to increased moisture in the soil and its consumption of water. The highest green forage production of 0 t ha - was obtained in the treatment that was developed under 38 and 39 % HAC in the first and second stage of development of the oat and to consume 59.2 cm of irrigation water. Keywords: Avena sativa L., available moisture consumed, hydric requirements, time domain reflectometry. INTRODUCCIÓN La optimización del aprovechamiento del agua de riego es una acción indispensable para disminuir el gran problema de la escasez de este recurso para uso agrícola en la Comarca Lagunera y en más del 50% del territorio nacional. Para esto, se necesita conocer el requerimiento de los cultivos explotados actuales y los de nueva introducción, que sean más eficientes en la conversión del agua de riego a materia seca y grano. El 67

2 VOLUMEN 4 NÚMERO cultivo de la avena se considera, dentro de estos últimos por generar forraje de calidad aceptable durante el período donde se abate en forma significativa la producción de forraje de alfalfa (Flores et al., 2008). El forraje de la avena presenta alta digestibilidad, alta cantidad de energía metabolizable y su fibra tiene mejores cualidades que otros cereales de grano pequeño; además, el grano presenta alta cantidad y calidad de proteínas, carbohidratos, minerales, grasas y vitamina B (Espitia et al., 202). El SIAP (203) reporta que a nivel nacional se cultivaron 723,56 ha a nivel nacional, de esta superficie la Comarca Lagunera contribuyó para el mismo año con 6,203 ha con un rendimiento promedio de 3.8 t ha -. Espinoza et al. (2009), comentan que este cultivo ha tenido un incremento de un 294% en un período de 27 años de explotación a partir de 980, lo que da idea de la importancia regional para su autosuficiencia forrajera. Abraha and Savage (2008), indican en un estudio en base a modelos de simulación del balance de humedad en el suelo, que manejar la programación del riego para la avena, entre el 40 al 60% de la humedad aprovechable consumida del suelo, resultó aplicar más humedad que la requerida por el cultivo. Concluyen que los resultados demostraron la utilidad de este tipo de modelos en la toma de decisiones del riego de los cultivos, al evitar sobreriegos y aplicaciones menores del requerimiento de la avena. Con el propósito de determinar la etapa más oportuna de cosechar la avena y optimizar su productividad del agua, Espitia et al. (202), concluyeron que realizar el corte en las etapas de grano lechoso y masoso se obtiene la mayor cantidad de forraje de hasta 9 t ha - de materia seca, y en cuanto a calidad, la mejor etapa fue la de embuche, registrando hasta 24% de proteína. En un estudio en la región Lagunera, con el objetivo de encontrar alternativas al sistema productivo de abastecimiento de forraje a la cuenca lechera en base a la alfalfa, de baja eficiencia de uso de agua, Reta et al. (200), encontraron que el sistema en base a la avena y maíz, produjo la más alta productividad de agua de 2.0 kg de materia seca por m 3 de agua utilizada. En esta región sobresaliente por su cuenca lechera, los cultivos forrajeros son de gran importancia, ya que son una fuente de nutrientes para los hatos destinados a la producción de carne y leche. La avena forrajera es la especie más extendida y utilizada como forraje de invierno. Neal et al. (20), realizan estudios con diversos cultivos forrajeros y reportan eficiencias de uso del agua de la avena del orden de 2.8 kg m -3 con rendimientos promedio de 7.9 t ha - y un consumo de agua de 437 mm. Estos autores concluyen que para maximizar la eficiencia de uso del agua (EUA) de cualquier forraje, es necesario maximizar el rendimiento, ya que existe una fuerte y positiva relación entre éste y la productividad del agua de la avena. Al considerar lo anterior, resulta fundamental conocer la relación existente entre el rendimiento de forraje y su cantidad de agua utilizada que permita optimizar su uso y maximizar su producción de forraje. El objetivo del estudio fue la determinación de la relación entre la producción de forraje de la avena y el régimen de humedad del suelo. Determinar la respuesta de la avena a diferentes contenidos de humedad del suelo y estimar su producción en función de la cantidad de agua aplicada en dos etapas de su crecimiento vegetativo. Generar conocimiento para tener herramientas robustas para la toma de decisiones en la planeación regional del manejo de volúmenes disponibles y de qué cultivos explotar, de acuerdo a sus requerimientos hídricos. MATERIALES Y MÉTODOS Este estudio se realizó en el lote experimental del Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua-Suelo-Planta-Atmósfera (CENID RASPA INIFAP), ubicado en la Comarca Lagunera, en Gómez Palacio, Durango. El clima de la región es desértico, muy árido, con precipitación anual de 250 mm promedio, evaporación media anual de 2600 mm y temperatura media anual de 22 o C. Las lluvias son en verano, con lluvias invernales que representan de 5 a 0.2 % del total anual (García, 988). Previo al trabajo, se realizó un análisis del suelo de sus propiedades físicas y químicas donde los resultados ubican el suelo en la serie Coyote que es la más representativa de la región. Suelos profundos, Franco arcillo limosos a franco arcillosos. Las principales características químicas del suelo del sitio experimental (Cuadro ), como contenido de nitratos (método de Kjeldahl), fósforo (método de Duval), potasio (espectrofotometría), carbonato total (volumetría), conductividad eléctrica (conductimetría), porcentaje de sodio intercambiable y la relación de absorción de sodio (RAS), se determinaron de un promedio de seis sitios de muestreo o repeticiones, en tres profundidades del sitio experimental (0-30, y cm), con kg de tamaño de muestra por profundidad, que se muestran en los Cuadros y 2. Las características físicas del suelo que se midieron fueron: contenido de materia orgánica (método de Walkley y Black); arena, limo y arcilla en la textura (método de la pipeta de Robinson); capacidad de campo y punto de marchitez permanente (método de la olla y membrana de presión); y densidad aparente (Método del cilindro) (Plenecassage et al., 977; Richards, 977). 68

3 RELACIONES AGUA-SUELO-PLANTA Cuadro. Características químicas del suelo del sitio experimental. NO 3 = Nitratos; P = Fósforo disponible; K = Potasio disponible; CO 3 = Carbonatos totales; Ce = Conductividad eléctrica; PSI = Porciento de sodio intercambiable; RAS = Relación de adsorción de sodio. Cuadro 2. Características físicas del suelo del sitio experimental. MO = Materia orgánica; CC = Capacidad de campo; PMP = Punto de marchitez permanente; Da = Densidad aparente. Según estos análisis, el suelo contenía bajos contenidos de nitrógeno total, moderadamente bajo de fósforo y altos contenidos de potasio, bajos contenidos de sales solubles, de sodio y de materia orgánica, de acuerdo con rangos reportados por Castellanos et al. (2000). Con estos datos se calculó la dosis de fertilización recomendada y se hizo el diseño y programación de los riegos. La calidad del agua utilizada en el estudio se clasifica como: CS, baja en contenido de sales y sodio. Metodología El trabajo consistió de dos factores en estudio: la variación del contenido de humedad en el suelo en dos etapas de crecimiento de la avena forrajera. El primer factor fue la variación del régimen de humedad del suelo en la etapa de emergencia a inicio de floración. El segundo factor fue la variación del régimen de humedad del suelo en la etapa de inicio de floración a formación del grano en estado lechoso-masoso del cultivo. Los niveles de estudio para la primera etapa (de emergencia a inicio de floración) fueron: 40, 60, 80, 00 % de la humedad aprovechable consumida del suelo (HAC ) por la avena. Similarmente, para la segunda etapa (inicio de floración a grano lechoso-masoso del grano) se ensayaron los mismos niveles de estudio (HAC 2 ). Se utilizó el diseño de tratamientos San Cristóbal para dos factores (Martinez, 988), en el cual se eligen solo siete tratamientos en forma estratégica de un total de 6 combinaciones del original 4x4. De acuerdo a este diseño de tratamientos las combinaciones resultantes ensayadas en el campo fueron siete diferentes niveles de abatimiento de la humedad aprovechable en el suelo en los primeros 90 cm de profundidad radicular del cultivo. Estos se muestran en el Cuadro 3. Los tratamientos fueron distribuidos de manera aleatoria en el campo, con base en un diseño experimental de bloques al azar con cuatro repeticiones. A cada parcela o unidad experimental se le asignó una superficie de 20 m 2 (4 de ancho por 5 de largo). Instalación del sistema de riego Para la irrigación del área experimental, se instaló una red de distribución de agua en base a la instalación de tubería de presión, esto desde la fuente de abastecimiento hasta el área experimental. La tubería de conducción instalada en el área experimental fue de un diámetro de seis pulgadas, incluyendo la adaptación de hidrantes en el tubo a una distancia de 36 m entre estos para la conexión de tubería de compuertas para el riego de las melgas colindantes al área experimental. Con el fin de aplicar el volumen requerido para cada una de las parcelas experimentales y para cada tratamiento, se instaló tubería de

4 VOLUMEN 4 NÚMERO Cuadro 3. Tratamientos de humedad del suelo ensayados en el cultivo de la avena. HAC = Humedad aprovechable consumida en la etapa ; HAC 2 = Humedad aprovechable consumida en la etapa 2. mm de diámetro, con conexiones a lo largo del área experimental para la unión de manguera flexible y conducir el agua de riego a cada una de las parcelas experimentales. Para controlar la cantidad de agua aplicada a cada uno de los tratamientos ensayados, se instaló un medidor volumétrico previamente calibrado. Este medidor fue conectado al final de la manguera mencionada, para la aplicación del volumen de agua consumido por cada uno de los tratamientos. Para determinar y monitorear el contenido de agua del suelo y su variación a través el ciclo del cultivo en cada tratamiento, se utilizaron los métodos de reflectometría en el dominio temporal (TDR) previamente calibrado con el gravimétrico como método estándar para su calibración basado en la toma de muestras del suelo con barrenas tipo Vehimeyer. La variedad de la avena usada fue la Cuauhtémoc, la siembra se efectuó el 05 de noviembre del 203, con una densidad de siembra de 40 kg ha -, esta se realizó en seco y la emergencia inició el 3 del mismo mes. Para la fertilización se aplicó la fórmula Las variables evaluadas fueron, el rendimiento de forraje verde (FV) en t ha -, la lámina de agua consumida. El análisis de la información se realizó en base al análisis de varianza, de comparación de medias (Tukey 5%) y del análisis de regresión. Se utilizó el SAS, 2003 para realizar los análisis estadísticos a los datos. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el Cuadro 4 se presentan los valores del régimen de humedad a los que fueron sometidos los diferentes tratamientos en el cultivo de la avena. El contenido de la humedad aprovechable consumida osciló de 38 a 95 % durante el período de emergencia a inicio de floración, y de 39 a 96 % durante el período de inicio de floración al grano en estado lechoso-masoso. Estos rangos de la HAC fueron los operativamente posibles de manejar, bajo riego por gravedad en los tratamientos. El consumo de agua por el cultivo fluctuó de 5. a cm durante la etapa vegetativa y de 0.73 a cm en la reproductiva. Los límites inferiores corresponden a contenidos de humedad aprovechable más reducidos en el suelo y los consumos de agua más grandes correspondieron a condiciones de humedad altos en el mismo. Esto significó que el consumo de agua por la avena fue proporcional al contenido de humedad en el suelo. Cuadro 4. Contenidos de humedad y rendimientos promedios de forraje de los tratamientos ensayados para avena. HAC y HAC 2 = Humedad aprovechable consumida en las dos etapas de avena; LC y LC 2 = Lamina consumida en las dos etapas estudiadas; FV= Rendimiento de forraje verde. 70

5 RELACIONES AGUA-SUELO-PLANTA Así, la avena observó mayor consumo de agua, de cm, en la segunda etapa y en los tratamientos y de condiciones más húmedas que el resto, y contrariamente, el menor consumo se mostró en el tratamiento de bajo contenido de humedad en la etapa vegetativa de la planta de avena. En los tratamientos más húmedos se generó la mayor disponibilidad de agua para la avena con valores de 62 y 6 % de la humedad aprovechable residual en el perfil de 90 cm del suelo. Este tratamiento (40-40) presento el mayor consumo de agua durante todo el ciclo de la avena con 59.7 cm. En contraste, entre los tratamientos de más estrés hídrico, el 60-00, en la etapa reproductiva consumió la menor cantidad de agua de cm durante todo su ciclo de desarrollo. Respuesta del rendimiento de forraje verde FV de la avena en los diferentes tratamientos Se muestra el comportamiento del rendimiento de FV (t ha - ) de la avena, como respuesta a las condiciones diferentes de humedad del suelo en cada tratamiento ensayado en el campo. El análisis de varianza mostró diferencias altamente significativas (α = 0.0) para esta variable respuesta a los diferentes tratamientos del régimen de humedad en el suelo (Cuadro 5). La combinación tuvo un rendimiento de FV promedio más alto, de 0 t ha -. Este valor de producción, de acuerdo a la prueba de comparación de medias de Tukey (Figura ), resultó estadísticamente más alto que el resto de los tratamientos ensayados (α = 0.05) y se obtuvo al aplicar el riego al consumir la avena el 38 y el 39% de la humedad aprovechable del suelo, esto es, aplicar el riego bajo condiciones de humedad no restrictivas durante las dos etapas bajo estudio. Por otro lado, los rendimientos más bajos se obtuvieron en los tratamientos y 00-60, que alcanzaron un rendimiento promedio de 62.5 y 72.5 t ha -, respectivamente, y tuvieron en común crecer bajo condiciones de estrés hídrico cercanas al punto de marchitez permanente en alguna de sus etapas estudiadas. (Figura ). De acuerdo al análisis de Tukey de comparación de medias mostrado en la referida Figura, estos tratamientos resultaron ser estadísticamente inferiores en rendimiento de FV con respecto al resto de los tratamientos, pero iguales entre sí. El análisis anterior permite concluir que los resultados muestran una respuesta lineal del rendimiento de FV de la avena por condiciones de diferentes regímenes de humedad del suelo al momento del riego. Es decir, un efecto positivo sobre el rendimiento,a la mayor humedad del suelo contenida en el suelo, dentro del rango explorado. Cuadro 5. Análisis de varianza y prueba de F para rendimiento de forraje y eficiencia de uso de agua de la avena ** Altamente significativo al nivel de probabilidad de 0.0. G.L. = Grados de libertad. Figura. Rendimientos de forraje verde de avena de los tratamientos ensayados en el campo 7

6 VOLUMEN 4 NÚMERO Modelo del rendimiento de FV y el régimen de humedad del suelo El modelo de simulación de la respuesta de la avena en FV a los diferentes condiciones de humedad del suelo se obtuvo mediante el análisis de regresión múltiple al relacionar los datos observados del forraje de la avena, como variable dependiente, con sus correspondientes condiciones de humedad del suelo expresados mediante la HAC, como variable independiente, en las dos etapas consideradas. La función generada de mejor ajuste fue: FV = * HAC 0.002* HAC *HAC *HAC 2 Con R 2 = 0.84 Donde todos los coeficientes que aparecen en el modelo contribuyen en forma significativa a la explicación del fenómeno productivo; FV es la producción de forraje de la avena (t ha - ); HAC y HAC 2 representan la humedad aprovechable consumida en la etapa vegetativa y reproductiva de la avena (%), respectivamente. Relación entre la producción de forraje y su consumo de agua El modelo que explica la relación entre producción de forraje (FV) y el consumo de agua de la avena se obtuvo por medio del análisis de regresión y la variable dependiente (t ha - ) fue la variable respuesta y los diferentes consumos de agua (cm), la variable independiente. El modelo que mejor representó dicha relación fue: FV = * LC * LC 2 R 2 = 0.84 CV= 0.2% Donde los coeficientes del modelo son altamente significativos; LC y LC 2 representan el consumo de agua en la etapa vegetativa y reproductiva de la avena (cm), respectivamente. CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos como respuesta a los diferentes contenidos de humedad del suelo, la avena presento una tendencia lineal al incremento de humedad en el suelo y a su consumo de agua. La mayor producción de forraje verde de 0 t ha - se manifestó en el tratamiento con menor restricción de humedad en el suelo de 38 % HAC en la etapa vegetativa y de 39% HAC en la segunda etapa (reproductiva). El cultivo de la avena alcanzó su mayor producción de forraje verde al consumir y cm de agua durante la etapa vegetativa y reproductiva, respectivamente. Los modelos de simulación obtenidos predicen en forma precisa y continua el comportamiento de la producción de la avena para diferentes escenarios de estrés hídrico en el suelo y de consumo de agua, de acuerdo a sus favorables parámetros estadísticos de los modelos citados. LITERATURA CITADA Abraha, M. G. and M. J. Savage The soil water balance of rainfed and irrigated oats, Italian rye grass and rye using the CropSyst model. Irrig Sci. 26: Castellanos, R. J., B. S. Uvalle y S. A. Aguilar Manual de interpretación de análisis de suelos y aguas. 2a ed. Colección INCAPA. San Miguel de Allende, Gto. Espinoza, A. J, H. Salinas G., I. Orona C. y M. Palomo R Planeación de la investigación del INIFAP en la Comarca Lagunera en base a la situación de mercado de los principales productos agrícolas de la región. Revista Mexicana de Agronegocios. Cuarta Época. Año XIII. Vol Espitia, R. E., H. E. Villaseñor, R. Tovar G., M. de la O y A. Limón O Momento óptimo de corte para rendimiento y calidad de variedades de avena forrajera. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas 3(4): Flores M., J., G. Sapién M., B. Corral D., U. Figueroa V Calidad nutricional de avena forrajera en suelos tratados con biosólidos y agua residual en el Valle de Juárez, Chihuahua. Ciencia en la Frontera: revista de ciencia y tecnología de la UACJ, Vol. VI:07-7. García, M. E Modificaciones al sistema de clasificación climática de Köppen (para adaptarlos a las condiciones de la República Mexicana). 4a ed. Talleres Offset Larios. México, D. F. 220 p. Martínez, G. A Diseños experimentales. Métodos y elementos de teoría. Trillas. México, D.F. Neal, J.S., W.J. Fulkerson, R.B. Hacker. 20. Differences in water use efficiency among annual forages used by the dairy industry under optimum and deficit irrigation. Agric. Water Manage. 98: Plenecassage, A., E. Romero-Fierro, C. López-Borrego Manual de laboratorio. Análisis de suelos y aguas. INIFAP ORSTROM. Gómez Palacio, Durango, México. Reta, D. G. S., U. Figueroa V., R. Faz C., G. Núñez H., A. Gaytán M., J. Santos S. C. y J. A. Payán G Sistemas de producción de forraje para incrementar la productividad del agua. Rev. Fitotec. Mex. Vol. 33 (Núm. Especial 4): Richards, L. A Diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos. Editorial Limusa, México. Statistical Analysis System (SAS) (SAS/STAT) by SAS Institute Inc. Cary, NC, USA. SIAP (Servicio de Información y Estadística Agroalimentaria y Pesquera) Anuario Estadístico 20. SAGARPA. Disponible en: (Noviembre 204). 72

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