XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo

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1 XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra Cusco Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014 Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco PLANTILLA DEL RESUMEN EXTENDIDO CARTOGRAFÍA DE BALANCE HÍDRICO APLICADA AL MANEJO DEL SUELO. (Título) Urrego*, Y.F.1; Céspedes, D.C. 1; Ortíz, N.E1 (Autores) 1 Universidad del Tolima (Filiación autores) *Autor de contacto:yfurregop@ut.edu.co; Barrio Santa Elena Parte Alta, A.A. 546, Ibagué, Colombia; Ext RESUMEN El objetivo de este estudio fue identificar la variación espacio-temporal de zonas de exceso o déficit de humedad, para mejorar el manejo del suelo en siete parcelas del Centro Universitario Regional del Norte (Armero, Colombia). Primero, se realizó un Balance Hídrico Ambiental (BHA) restando la Evapotranspiración de Referencia de la precipitación, registradas con una estación meteorológica estándar. En cada parcela, a 15 y 30 cm de profundidad del suelo se determinaron: textura, porosidad, láminas de agua [punto de saturación (Ps), capacidad de campo (CC), punto de marchitez permanente (PMP) y agua disponible en zona radicular (LADzr)], compactación, temperatura y humedad. Todas las variables se integraron en un SIG para generar mapas de humedad a escala 1: Se identificaron tres zonas de humedad: suelo sobresaturado (BHA>Ps), ligeramente saturado (BH Ps) y no saturado (BH<Ps); y dos zonas de déficit: suelo con mínima LADzr [CC>(BHA+CC) PMP] y sin LADzr [CC>(BHA+CC)<PMP]. Las parcelas compactadas (resistencia a la penetración entre

2 1300 y 2800 KPa) presentaron poca LADzr (entre 4 y 9 mm), baja porosidad a 30 cm (hasta 39%), poca refrigeración (sólo 2 C por debajo de la temperatura del aire) y deficiente humedad a 30 cm (ente 3 y 22%). Estas parcelas fueron zonas sobresaturadas en épocas lluviosas y zonas con déficit hídrico durante la sequía. Este estudio permitió establecer déficits permisibles de riego entre 1 y 5 mm, disminuir las tasas de aplicación a 0,3 mm hora -1 y georeferenciar sistemas de drenaje y planes de mitigación de la compactación. PALABRAS CLAVE Evapotranspiración Compactación Humedad INTRODUCCIÓN La integración de variables como la precipitación, evapotranspiración de referencia (ET O) y retención de humedad del suelo generan un balance hídrico en una zona y/o sitio determinado. Al incluir estas variables en un Sistema de Información Geográfica SIG-, se generara una base de datos cartográfica que permite visualizar las zonas de déficit o excesos de humedad y su distribución espacio-temporal. Así, se pueden identificar tanto épocas como zonas secas y húmedas en un territorio agrícola determinado, para estimar cuándo se presentarán situaciones de estrés en los cultivos por déficit o por exceso de humedad. Este tipo de herramientas se han utilizado a nivel mundial en distintas áreas de agricultura extensiva, por ejemplo en México (Delgado et al. 2011) o en Colombia, en el sector cañicultor (Carbonell et al. 2001) y distritos de riego con distintos sistemas de producción (Terán et al. 1998) o monocultivos (Cely 2010), resultando fundamentales para la gestión del regadío y optimización del uso del recurso suelo-agua. Actualmente la cartografía que representa el balance hídrico en una zona determinada es utilizada para la planificación y gestión del regadío porque define: i) la ubicación y diseño de los sistemas de riego y drenaje dependiendo de las zonas con déficit o exceso de humedad, ii) la distribución de los sistemas de producción o especies agrícolas a establecer teniendo en cuenta las potencialidades y limitaciones de los suelos agrícolas y iii) la programación y decisiones de riego en parcela ajustadas a los requerimientos hídricos de los cultivos (Carvajal et al. 2014). El presente trabajo estudió la disponibilidad del recurso suelo-agua mediante el análisis de una cartografía de balance hídrico con el objeto de conocer las zonas y los periodos en los cuales la ET 0, precipitación y variación de la humedad edáfica, presentaron condiciones favorables o restrictivas para el desarrollo de los cultivos. De esta manera, refinar las recomendaciones de uso del suelo y gestión de los sistemas de riego y drenaje presentes en cada parcela estudiada. MATERIALES Y MÉTODOS Este estudio se realizó en el Centro Universitario Regional del Norte (CURDN) de la Universidad del Tolima, localizado en el municipio de Armero, Tolima, Colombia. La zona de estudio está catalogada como bosque seco pre montano (Ps-pm). El estado hídrico atmosférico y edafológico se evaluó en siete parcelas (Docencia, Pangola,

3 Cimientos, Avalancha, Mangos A, Mangos B y Costeña) del CURDN donde ocurre la mayor actividad agrícola. Primero, se evaluó el estado hídrico atmosférico registrando durante un año (abril abril 2014) datos agroclimáticos de precipitación, temperatura y humedad relativa del aire, radiación solar y velocidad y dirección del viento. Estos registros se utilizaron para determinar el Balance Hídrico Ambiental (BHA) como la diferencia entre la precipitación y la ET 0 calculada con la ecuación de FAO Penman-Monteith (Allen et al. 1998). Por otra parte, los días 11, 18 y 25 de abril de 2014 se establecieron marcos de muestreo de 20 X 20 m en cada una de las siete parcelas del CURDN para determinar las siguientes variables edafológicas: profundidad efectiva radicular (determinada visualmente desde cada calicata), textura (método de Bouyoucos), densidad aparente, densidad real (Método del Picnómetro), porosidad, punto de saturación (Ps), capacidad de campo (CC) y punto de marchitez permanente (PMP) (utilizando ollas de Richards), lámina de agua disponible en la zona radicular (LADzr), temperatura y humedad del suelo (usando sondas y termómetro) y compactación (midiendo la resistencia a la penetración con un penetrómetro). Una vez consolidada la base de datos edafológicos, se realizó un análisis de varianza (ANOVA) utilizando un software estadístico (SAS Institute, Inc., Cary, N.C.), para determinar el efecto de las parcelas, los tipos de suelo y los diferentes niveles de compactación sobre el almacenamiento y flujo de humedad y temperatura del suelo. Los datos de BHA y las variables edafológicas se integraron en ArcGIS. El mapa de zonificación de excesos de humedad inició con un análisis previo en Excel donde se aplicó BHA en el periodo semanal de mayor precipitación, luego se utilizaron las láminas de agua en el suelo a Ps para establecer tres niveles de humedad: Suelo Sobre Saturado (BHA>Ps), Suelo Ligeramente Saturado (BHA Ps) y Suelo No Saturado (BHA<Ps). El mapa de Zonificación de Déficit de Humedad también inició en Excel aplicando BHA en el periodo semanal de mayor ET 0 y ninguna precipitación, luego las láminas de agua en el suelo a CC, PMP y LADzr permitieron establecer las escalas de déficit así: Suelo sin LADzr [CC>(BHA+CC)<PMP], Suelo con mínima LADzr [CC>(BHA+C) PMP] y Suelo con deficiente LADzr [CC>(BHA+C)>PMP]. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el año 2003, el comportamiento hidrodinámico de la atmósfera no fue característico de la región ya que no se registró una distribución bimodal de la lluvia como suele ocurrir durante los periodos abril-mayo y octubre-noviembre. En este año, las lluvias se concentraron únicamente en el periodo abril-junio y durante el resto del año se registró una sequía que ocasionó un déficit hídrico entre los 43 y 220 mm, siendo el déficit más extremo en los meses de septiembre y octubre. Mientras que al año siguiente, en vez de presentarse periodos de déficit de humedad atmosférica, se registraron excesos de humedad entre 16 y 61 mm. Los valores de densidad aparente estuvieron por debajo de 1,6 gr cm -3 y los de densidad real oscilaron entre 2,4 y 2,5 g cm -3, este resultado correspondió a la textura Franco Arenosa de las muestras. La Tabla 1 muestra que los suelos Aquic Haplustolls y los de baja compactación mostraron una retención de humedad a Ps significativamente mayor que los demás suelos analizados. Los contenidos de humedad fueron ligeramente mayores a 15 cm frente a 30 cm de profundidad, aunque

4 esta diferencia no fue significativa. Los valores de PMP que oscilaron entre 12 y 18% de humedad, mostrando poca retención de humedad. Estos resultados coinciden con los observados por Pereira et al. (2010). Las LADzr registradas en Cimientos y Mangos B fueron significativamente mayores que en el resto de parcelas, en este caso, la capacidad de almacenamiento hídrico se asoció al amplio rango de humedad entre CC y PMP y al espacio o profundidad efectiva radicular (45 cm) propia del cultivo de plátano allí establecido. Las parcelas Docencia, Pangola, Avalancha, Costeña y Mangos A presentaron deficientes cantidades de LADzr (entre 4 y 10 mm). La deficiente oferta hídrica en estas parcelas se relacionó con la naturaleza del material y el nivel de compactación. Por una parte, Docencia, Pangola y Avalancha eran suelos Fluventic Haplustolls, suelos que mostraron una LADzr significativamente menor al resto de suelos. Por otra parte, en Avalancha, Costeña y Mangos A se registraron valores de resistencia a la penetración entre 1000 y 4000 KPa, indicando parcelas con compactación moderada a muy alta, estos suelos compactados mostraron LADzr significativamente menor al resto de parcelas. Teniendo en cuenta que la ET 0 de la zona oscila entre los 4 y 13 mm día -1, las LADzr entre 4 y 10 mm sólo suplirían un día de necesidades hídricas en los cultivos. El componente arenoso en la estructura del suelo debería sugerir mayor aireación, sin embargo todas las muestras presentaron valores de porosidad menores del 50%. Esta poca aireación se observó al analizar el comportamiento de la temperatura y humedad de suelo a través del perfil. Las parcelas compactadas presentaron una mínima variación de temperatura entre la atmósfera y el suelo, mientras que parcelas con compactación moderada y baja presentaron descensos significativamente mayores entre 5 y 6 ºC (Tabla 1). Asimismo, las parcelas compactadas tenían la humedad concentrada en los primeros 15 cm, mientras que parcelas no compactadas presentaban humedad similar o ligeramente mayor a 30 que a 15 cm de profundidad, mostrando un movimiento gravitatorio del agua. Finalmente, el mapa de Zonificación del Exceso de Humedad ubicó las parcelas con problemas de compactación y poca LADzr dentro de las zonas sobre saturadas y ligeramente saturadas, tras precipitaciones semanales superiores a 90 mm (Figura 1). El mapa de Zonificación del Déficit de Humedad permitió visualizar las parcelas más susceptibles a déficit extremos de humedad o que tras una sequía (ETo semanal máxima de 54 mm y 0 precipitaciones) se quedarían sin la LADzr (Figura 2). Tabla 1. Comportamiento de la humedad y temperatura del suelo, según las parcelas, tipo de suelo, nivel de compactación y profundidad de medida. PS (%) CC (%) PMP (%) LADzr (mm) Humedad Temperatura (%) ( C) Δ1 a Δ2 b Δ3 c Parcela Docencia 39 b d 21 a 18 a 8 b 23 a 5 a 1 a Pangola 29 b 20 a 18 a 4 b 23 a 5 a 0 a Avalancha 41 b 23 a 18 a 8 b -4 b 2 a 0 a Cimientos 47 a 21 a 14 a 32 a 6 a 6 a 1 a

5 Costeña 37 b 18 a 12 a 9 b -2 b 1 a 1 a Mangos A 41 b 20 a 14 a 10 b -3 b 2 a 1 a Mangos B 51 a 23 a 16 a 22 a 5 a 6 a 0 a Tipo de Suelo Fluventic Haplustolls. 36 b 21 a 18 a 6 b 14 a 4 a 0 a Typic Haplustolls. 40 b 19 a 13 a 20 a 2 b 4 a 1 a Aquic Haplustolls. 46 a 21 a 15 a 16 a 1 b 4 a 0 a Compactación Muy Alta 37 b 18 a 12 a 9 b -2 c 1 b 1 a Alta 41 b 21 a 16 a 9 b -4 c 2 b 0 a Moderada 34 b 21 a 18 a 6 b 23 a 5 a 1 a Baja 47 a 22 a 15 a 27 a 6 b 6 a 0 a Profundidad de Suelo 15 cm 41 a 21 a 16 a nc e nc nc nc 30 cm 39 a 20 a 15 a nc nc nc nc a Cambio entre la humedad registrada a 15 cm y la humedad a 30 cm, b Cambio entre la temperatura del aire y los primeros 15 cm de suelo, c Cambio entre la temperatura del suelo a 15 cm y la temperatura a 30 cm de profundidad, d Las letras distintas dentro de cada columna indican diferencias significativas (P< 0,005) según análisis ANOVA, e no calculado. Figura 1. Mapa de Zonificación del Exceso de Humedad en el CURDN.

6 Figura 2. Mapa de Mapa de Zonificación del Déficit de Humedad en el CURDN. CONCLUSIÓN La susceptibilidad de los suelos del CURDN a la sequía o saturación estuvo relacionada a la baja retención de humedad y los problemas de compactación del suelo. En las zonas susceptibles a la saturación se recomendaron sistemas de drenaje con capacidad mínima de 20 mm. En las zonas susceptibles a la sequía se recomendó: i) establecer sistemas forestales en linderos para generar microclimas con temperaturas más frescas, ii) evaluar y seleccionar materiales que agrupen características como resistencia a la sequía, crecimiento vegetativo y tejidos vegetales leñosos, iii) disminuir la tasas de aplicación de los sistemas de riego a 0,3 mm h -1. Los mapas de déficit y excesos de humedad permitieron georeferenciar los sitios a implementar sistemas de drenaje y planes de mitigación de la compactación. AGRADECIMIENTOS Esta investigación fue financiada por la Universidad del Tolima a través del Grupo de Investigación en Agronomía de Riegos, Producción y Agroclima GIARPA del Departamento de Suelos y Aguas. Los autores expresan su agradecimiento a R. Bautista, A. Espitia y J. A. Quiroga por los aportes realizados al documento y la asistencia técnica en la toma y procesamiento de información de campo. BIBLIOGRAFÍA Allen, R.G.; L.S. Pereira; D. Raes and M. Smith Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements- FAO Irrigation and Drainage Paper 56. FAO, Rome, Italy. Carbonell, J.A.; R. Quintero; J.S Torres; C.A. Osorio; C.H Isaacs and J.I. Victoria Zonificación agroecológica para el cultivo de la caña de azúcar en el valle del río Cauca (cuarta aproximación): principios metodológicos y aplicaciones. Cenicaña, Cali, Colombia.

7 Carvajal, F.; F. Agüera y J. Sánchez-Hermosilla Water balance in artificial onfarm agricultural water reservoirs for the irrigation of intensive greenhouse crops. Agricultural Water Management 131: Cely, G Determinación de parámetros de riego para el cultivo cebolla de bulbo en el distrito de riego del Alto Chicamocha. Tesis de Maestría. Universidad Nacional de Colombia. [Bogotá, Colombia]. Delgado, C; F. Bautista; R. Orellana y H. Reyes Clasificación y zonificación agroclimática utilizando la relación precipitación evapotranspiración en el estado de Yucatán México. Invesigaciones Geográficas 75: Pereira, L. S.; J.A. de Juan; M.R. Picornell y J.M. Tarjuelo El riego y sus tecnologías. CREA-UCLM. Albacete, España. Terán, C; C. Jiménez; C. González y E. Villaneda Metodología para la zonificación agroclimática de la región de la Mojana usando el sistema de información geográfica ARC/INFO. Revista Corpoica 2: