Efectos de la salinidad del agua de riego sobre los componentes del rendimiento en arroz

Transcripción

1 Efectos de la salinidad del agua de riego sobre los componentes del rendimiento en arroz 1. Preámbulo 2. Introducción 3. Descripción de los ensayos 4. Resultados y discusión 5. Conclusiones Anexos

2 Efectos de la salinidad del agua de riego sobre los componentes del rendimiento en arroz. / [Aguilar, M.]. Alcalá del Río (Sevilla). Consejería de Agricultura y Pesca, Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera, p. Formato digital (e-book) - (Producción Agraria) Oryza sativa Arroz Salinidad Agua de riego Componentes del rendimiento Este documento está bajo Licencia Creative Commons. Reconocimiento-No comercial-sin obra derivada. Efectos de la salinidad del agua de riego sobre los componentes del rendimiento en arroz. Edita JUNTA DE ANDALUCÍA. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Consejería de Agricultura y Pesca. Alcalá del Río (Sevilla), enero de Autoría: Manuel Aguilar Portero 1 Colaboradores: José Luis Fernández Ramírez Clemente Ortiz Romero Enrique Rivas Vañó María Aguilar Blanes IFAPA, Centro Las Torres-Tomejil

3 1.- Preámbulo. Los resultados aquí expuestos proceden de los trabajos realizados dentro del Proyecto de Investigación Efectos de la salinidad del agua de riego sobre los componentes del rendimiento en arroz, iniciado y definido por la empresa Hisparroz, S.A., con la colaboración del Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica (IFAPA), enmarcado en la línea de trabajo sobre Sostenibilidad del Cultivo del Arroz, común a ambas entidades. El Proyecto ha sido llevado a cabo por el equipo del Departamento de Arroz, financiado por Herba Ricemills, S.L., a través de un Convenio de Colaboración entre ambas partes. 3/26

4 2.- Introducción. La planta de arroz es altamente tolerante a la inundación (submersión) pero medianamente tolerante a la salinidad, menos que la remolacha o el algodón. La salinidad de la solución del suelo, incrementada por la aplicación de riego con agua salina, es un importante factor limitante del rendimiento en grano. El cloruro sódico es la sal predominante, aunque otras sales de magnesio y calcio también se encuentran disueltas. Los primeros daños sobre la planta de arroz son de carácter osmótico, ya que al aumentarse la salinidad de la solución del suelo se dificulta la absorción radicular de agua y nutrientes. Con elevados contenidos salinos los distintos iones provocan efectos fitotóxicos. La respuesta del arroz al estrés salino varía según su estado fenológico. Los estados de plántula con 3-4 hojas (al final de la fase vegetativa) así como los de iniciación de la panícula y de zurrón temprano (ambos durante la fase reproductiva) son especialmente sensibles (Pearson and Berstein, 1959; Kaddah, 1963; Flowers and Yeo, 1981; Heenan et al, 1988; Cui et al., 1995). En cambio, la planta es relativamente más tolerante a la sal durante la germinación así como a lo largo de la fase de llenado y maduración del grano (Heenan et al., 1988: Khan et al., 1997). La salinidad acarrea un retraso en el espigado y la floración (Kathun et al., 1995). El rendimiento en grano y sus componentes se ven significativamente influenciados por el aumento de la salinidad. Para el área arrocera californiana, con condiciones agroclimáticas y de cultivo cercanas a las nuestras, algunos investigadores (Maas and Grattan 1999; Hanson et al.,1999) determinaron un descenso de rendimiento en grano a partir de una conductividad eléctrica de 3 ds/m (1,9 gramos de sal por litro), decreciendo dicho rendimiento un 12% por cada unidad de conductividad adicional. Otros investigadores (Zeng et al., 2000), también en California, alcanzaron resultados diferentes, en el sentido de situar el umbral de la pérdida de cosecha en sólo 1.9 ds/m (1,2 g/l) pero con un inferior porcentaje de pérdidas en grano por unidad de conductividad eléctrica. En ambos casos los componentes del rendimiento más afectados fueron el número de panículas por metro cuadrado y el número de granos llenos por panícula. En las condiciones de cultivo andaluzas son escasos los resultados de investigación existentes sobre dicha respuesta agronómica. 4/26

5 2.- Introducción. Los componentes del rendimiento son el número de panículas por unidad de superficie, el número medio de granos por panícula, y el peso medio del grano individual. La combinación de estos componentes determina el rendimiento final en grano o cosecha. Así pues, el rendimiento (peso de los granos / hectárea) = número de panículas/ hectárea x número medio de granos por panícula x peso medio de un grano. Cada variedad tiene unos valores idóneos para cada uno de sus tres componentes, que en conjunto determinan su máximo rendimiento potencial. En años de grandes cosechas o mediante ensayos en óptimas condiciones es posible conocer y establecer estos valores ideales de referencia. El primer componente del rendimiento, panículas por unidad de superficie, queda determinado durante la fase vegetativa. Con una buena preparación del suelo y una correcta realización de la siembra se debe asegurar una adecuada y uniforme densidad de plántulas. Mediante las pertinentes prácticas culturales (abonado, manejo del agua, etc.) es también necesario estimular el justo grado de ahijamiento para, en definitiva, alcanzar la densidad óptima de panículas (panículas/m 2 ). Los factores climáticos impiden, con demasiada frecuencia, conseguir ese valor deseado. Conseguido el número deseado de panículas, el siguiente objetivo, y segundo componente del rendimiento, es que dichas panículas alcancen el número ideal de granos, propio de la variedad. En realidad esto se consigue en dos pasos. Primeramente hay que lograr el número adecuado de espiguillas (granos potenciales) por panícula y en segundo lugar que dichas espiguillas tengan un bajo porcentaje de esterilidad (pocos granos vanos o vacíos). Todo ello tiene lugar durante la fase reproductiva. Las prácticas de cultivo y la climatología, durante este período de la vida de la planta, determinarán el grado de cumplimiento de este segundo objetivo. 5/26

6 2.- Introducción. Finalmente, una vez logrado el número apropiado de granos a llenar, es necesario que alcancen su peso idóneo. El tercer componente del rendimiento, el peso del grano, se determina en la última fase de la vida de la planta, la de llenado y maduración del grano. Para estimar el peso medio del grano individual se suele hallar la media de una muestra de 1000 granos. Esta fase tiene también una influencia decisiva sobre la calidad del grano. Aunque la disminución en alguno de los componentes se compensa en parte, sólo en parte, con pequeños incrementos de los valores de los restantes, se debe procurar que la variedad alcance sus valores óptimos para cada uno de los componentes del rendimiento a fin de lograr la máxima producción (Aguilar, 2001). El tramo final del Guadalquivir, que divide el área arrocera sevillana, está sometido a régimen de mareas. El agua salada del mar tiende a penetrar aguas arriba mientras que el agua dulce del río se opone a dicha intrusión, formándose una zona de transición, de salinidad variable, donde se ubican las tomas (bombas) de agua de riego, afectadas, por tanto, por dicha dinámica. La capa superficial del suelo (20-25 cm.), donde se desarrolla la casi totalidad del sistema radicular del arroz, no suele ser excesivamente salina, a causa del lavado por las lluvias y sobre todo por el agua de riego; en cambio, a mayor profundidad la salinidad es muy elevada (Aguilar, 2001). El objetivo de este estudio fue determinar los efectos de diversos contenidos salinos del agua de riego, así como de la duración del estrés salino, sobre el rendimiento en grano y sus componentes, así como sobre otros parámetros fisiológicos (ciclo a espigado) y de calidad industrial (rendimiento en enteros), del arroz cultivado en el sur de España. 6/26

7 3.- Descripción de los ensayos La variedad utilizada fue Puntal, de ciclo temprano y medianamente susceptible a salinidad. Se trata de una variedad tipo índica, de grano largo, que ocupa alrededor del 80% de la superficie arrocera del sur de España. Se llevó a cabo un estudio con el fin de conocer la respuesta agronómica a distintas concentraciones de agua salina. El ensayo se llevó a cabo en Alcalá de Río (Sevilla), en balsetas de investigación (2m x 3m). Los riegos con distintas concentraciones salinas se aplicaron mediante un depósito de litros (Foto1) especialmente diseñado para tal fin. El sistema consistió en un pequeño depósito previo de 1000 litros de capacidad donde se mezcló el agua de riego con las cantidades adecuadas de sal marina, desde donde la mezcla resultante fue bombeada al depósito mayor y diluída con agua dulce hasta alcanzar la concentración final deseada. Foto 1. Depósito de agua salina utilizado en los ensayos. 7/26

8 3.- Descripción de los ensayos. Las determinaciones del contenido salino del agua de riego se llevaron a cabo mediante valoración química (mediante sales de plata), cada dos días, con una muestra de agua tomada en la superficie de la balseta. La salinidad del agua también se puede determinar midiendo su conductividad eléctrica (CE), que se expresa en deci Siemens por metro (ds/m). Entre el contenido de sales y la conductividad eléctrica existe la siguiente relación estimativa: Gramos de sal/litro = 0,63 x CE (ds/m) Foto 2. Detalle de las balsetas de experimentación. 8/26

9 3.- Descripción de los ensayos. El agua fue conducida mediante un sistema de tuberías hasta cada una de las balsetas de experimentación. Cada balseta dispuso de una entrada de agua salina y otra de agua dulce, cuyo caudal podía regularse a voluntad. Cada balseta dispuso además de salidas regulables de agua superficial y de agua de drenaje. Se dispuso de un temporizador (programador) de riego que controlaba los distintos turnos de riego según tratamiento. El sistema de riego utilizado fue la inundación continua, similar al empleado en los arrozales de las Marismas del Guadalquivir. Las balsetas fueron rellenadas con tierra procedente de dicha zona arrocera (Anexo 1), siendo, por cercanía, también similares las condiciones climáticas. El experimento se realizó en las campañas 2012 y Se ensayaron cuatro concentraciones salinas del agua de riego, consistentes en T1: 0,4 g/l (0,63 ds/m), T2: 1,4 g/l (2,22 ds/m), T3: 2,8-0,4 g/l (2,54 ds/m) y T4: 2,8 g/l (4,44 ds/m). Dichas concentraciones medias fueron las registradas en el agua superficial de las balsetas, con oscilaciones máximas a lo largo de la campaña de riego de ±0,2 g/l (0,31 ds/m), excepto en el caso del T1, con agua procedente de pozo, que fue de ± 0,1 g/l de sal. En el T4 el agua procedió del depósito de agua salina. En el T2 se reguló el caudal de entrada de agua salina y de agua dulce (mediante muestreos sucesivos) hasta alcanzar una concentración salina media de 1,4 g/l en mitad de la balseta. En el T3 se alternaron sucesivamente 6 horas con riego de 2,8 g/l con 6 horas con 0,4 g/l (agua dulce), tratando de simular el régimen de mareas y el bombeo diario de agua con distintas concentraciones salinas existente en la zona arrocera. Los riegos con agua salina se llevaron a cabo a partir de las fechas de transplante (19/06/12 y 21/06/13). El diseño empleado fue de bloques al azar con tres repeticiones. Las dimensiones de la parcela elemental (balseta) fueron de 2m x 3m (6 m 2 ). La siembra se realizó al voleo a razón de 180 kg./ha. 9/26

10 3.- Descripción de los ensayos. Los parámetros registrados por parcela elemental fueron: Número de días desde siembra hasta 50% de espigado, estimado de visu. Número de panículas por metro cuadrado. Estimado mediante tres muestras de 0,5 m 2 (mediante lanzamiento de aro). Número de granos llenos por panícula. Se muestrearon 40 panículas. % fertilidad (granos llenos / granos totales), sobre la muestra de 40 panículas. Peso de los 1000 granos. Se calculó la media de tres muestras. Rendimiento en grano (14% de humedad). Se cosechó y pesó la parcela completa. Rendimiento industrial en granos enteros. A partir de una muestra de arroz cáscara seco mediante molinos de laboratorio Satake. 10/26

11 4.- Resultados y discusión Con los datos de la campaña de ensayo y para condiciones de riego no salino (T1) se muestra un gráfico (Fig.1) con la duración de las tres fases del cultivo, señalando los períodos y estados fenológicos más destacados del ciclo biológico de la planta. Fig. 1. Fases de desarrollo y estados fenológicos del arroz. Variedad Puntal. 2012, Alcalá del Río (Sevilla). 11/26

12 4.- Resultados y discusión Hemos encontrado una significativa relación entre la salinidad y el ciclo a espigado, es decir, el número de días transcurridos desde la siembra hasta el 50% de espigado (Fig. 2). Con 2,8 g/l (T3) la planta necesitó 2-3 días adicionales para alcanzar dicho estado fenológico, con relación al tratamiento control (T1). Salinidad del agua de riego 0,4 g/l (0,63 ds/m) 1,4 g/l (2,22 ds/m) 2,8-0,4 g/l (2,54 ds/m) 2,8 g/l (4,44 ds/m) Días a 50% de espigado Componentes del rendimiento Panículas / m 2 Nº granos llenos / panícula Peso (g) de 1000 granos Rendimiento en enteros (%) Kg/ha al 14% de humedad CV (%) m.d.s. (95%) Cuadro 1. Respuesta agronómica del arroz al riego con distintas concentraciones de agua salina (Alcalá del Río, ). 12/26

13 4.- Resultados y discusión En las condiciones ensayadas, el número de panículas / m 2 y el número de granos llenos por panícula fueron significativamente inferiores en T3 con relación al control, siendo ambos componentes los más influyentes sobre el rendimiento en grano. Por el contrario no existieron diferencias significativas entre tratamientos para el peso de los 1000 granos (Cuadro 1). También se encontraron diferencias significativas en relación con la fertilidad (nº granos llenos/nº granos totales). Aunque el rendimiento industrial en enteros decreció con el aumento de la conductividad del agua de riego, no se alcanzaron diferencias significativas. Estudios llevados a cabo en invernadero (Khatun and Flowers,1995) también mostraron que la salinidad redujo el número de hijos, retrasó la floración y redujo la fertilidad, el número de granos llenos/panícula y el rendimiento en grano. El rendimiento en grano (Cuadro 1) decreció significativamente (9,2%) con contenidos salinos de 1,4 g/l, siendo lógico estimar que las pérdidas de cosecha comienzan cuando la salinidad es algo menor, del orden de 1,1-1,3 g/l ( ds/m). Los resultados alcanzados traen consigo un alto valor para la pendiente de la recta (14,9), es decir, un notable ritmo de pérdida de cosecha al incrementarse la salinidad, en las condiciones ensayadas, como discutiremos más adelante. Con relación al tratamiento de riego alternativo T3 (2,8 g/l-0,4 g/l), los resultados obtenidos para los diferentes parámetros (Cuadro 1) no muestran diferencias notables a los correspondientes a T2 (1,4 g/l). Aunque la salinidad media en T3 podría considerarse 0,2 gramos por encima de la correspondiente a T2, posiblemente el efecto lavado (2 períodos de 6 horas al día con agua dulce) explique dicha respuesta. En cualquier caso, investigaciones adicionales más amplias deberían ser llevadas a cabo a fin de obtener una información más precisa sobre la respuesta agronómica de la variación diaria de la salinidad del agua de riego, tal como ocurre en condiciones de gran cultivo. 13/26

14 Disminuciones relativas de cada componente del rendimiento (%) EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL 4.- Resultados y discusión Panículas / m2 Nº granos llenos / panícula Peso (g) de 1000 granos Conductividad eléctrica (CE) (ds/m) Fig. 2. Componentes del rendimiento del arroz bajo distintas concentraciones de agua de riego salina, expresadas mediante su conductividad eléctrica (CE). Disminuciones porcentuales con relación al testigo (0.63 ds/m), por componente del rendimiento. Alcalá del Río, media de las campañas /26

15 Días desde siembra a 50% de espigado EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL 4.- Resultados y discusión Conductividad eléctrica (CE) (ds/m) Fig. 3. Efecto distintas concentraciones de agua de riego salina, expresadas mediante su conductividad eléctrica (CE), sobre el ciclo a espigado del arroz. Alcalá del Río, media de las campañas /26

16 Rendimiento en grano, al 14% de humedad (%) EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL 4.- Resultados y discusión Rendimiento en grano potencial Recta a la que se han asimilado los resultados según cálculos estadísticos Conductividad eléctrica (CE) (ds/m) Fig. 4. Rendimiento en grano potencial del arroz bajo distintas concentraciones de agua de riego salina, expresadas mediante la conductividad eléctrica (CE) del agua de riego, y recta a la que se han asimilado dichos valores en este estudio. Alcalá del Río, media de las campañas /26

17 4.- Resultados y discusión Foto 3. Balsetas de experimentación. IFAPA-Centro Las Torres-Tomejil 17/26

18 4.- Resultados y discusión Foto 4. T 2 : 1,4 g/l (2,22 ds/m). De izquierda a derecha y de arriba a abajo. Efectos de la salinidad en panícula y detalles de las balsetas de investigación. Se aprecian algunos granos vanos (vacíos). 18/26

19 4.- Resultados y discusión Foto 5. T 3 : 2,8-0,4 g/l (2,54 ds/m). De izquierda a derecha y de arriba a abajo. Efectos de la salinidad en panícula y detalles de las balsetas de investigación. Se aprecian panículas sin granos. 19/26

20 4.- Resultados y discusión Foto 6. T 4 : 2,8 g/l (4,44 ds/m). De izquierda a derecha y de arriba a abajo. Efectos de la salinidad en panícula y detalles de las balsetas de investigación. Se aprecian panículas con granos vacíos y hojas afectadas. 20/26

21 4.- Resultados y discusión Según Linghe Zeng et al. (2000), la compensación entre componentes del rendimiento no es suficiente para corregir las perdidas de rendimiento debidas al estrés salino, incluso en caso de moderados niveles de salinidad. Los resultados de sus ensayos indican que la compensación entre el número de hijos por planta y los granos llenos por panícula queda limitada, y que el efecto de la salinidad sobre el número de granos llenos es más pronunciado que sobre el número de hijos. El número de panículas por metro cuadrado y el número de granos llenos por panícula fueron los dos componentes del rendimiento que más afectaron al rendimiento final en grano (Fig. 2), además de ser los más afectados por el estrés salino. Dichos investigadores concluyeron que la reducción en la tasa de supervivencia de las plántulas de arroz, el número de hijos por planta y el número de granos por panícula fueron la causa mayor de las pérdidas de rendimiento en grano, en condiciones de salinidad. En nuestro estudio los resultados fueron coincidentes en el sentido de que los dos componentes que más influyeron sobre el rendimiento en grano, y más afectados por la salinidad del agua de riego, fueron el número de panículas/m 2 y el número de granos llenos por panícula. En cambio, nuestra ecuación lineal (Fig. 4), que estima el rendimiento potencial de arroz basado en la conductividad del agua de riego, % rendimiento en grano= ,9 (CE-1,6), presenta notables diferencias con relación a otras descritas en condiciones agroclimáticas similares. En California, Mass and Grattan (1999) y Hanson et al. (1999) obtuvieron que las pérdidas de rendimiento en grano decrecieron un 12% por cada ds/m, situando el umbral de pérdidas a partir de los 3 ds/m (1,9 g/l). Sin embargo, Zeng et al. (2000), también en California, situaron dicho umbral en 1,9 ds/m (1,2 g/l), de acuerdo con la siguiente ecuación: % rendimiento = 100-9,1 (CE-1,9). Nuestros resultados muestran un descenso más pronunciado del rendimiento en grano, conforme aumenta la salinidad, que el reportado por los mencionados investigadores. El mayor grado de salinidad de los suelos de las Marismas del Guadalquivir podría, en parte, explicar las divergencias existentes. Con relación al umbral de inicio de pérdida de cosecha, nuestros resultados (1,7-1,9 ds/m, es decir, 1,1-1,2 g/l) son cercanos a los alcanzados por Zeng. 21/26

22 5.- Conclusiones Nuestros resultados han sido obtenidos en balsetas experimentales, donde los niveles de salinidad de cada tratamiento se han mantenido constantes a lo largo de todo el ciclo del cultivo, a partir del transplante. Es por ello que estos resultados deben ser tomados como referencias con respecto al gran cultivo, sometido a cambios en la salinidad del agua de riego motivados por el efecto de las mareas y los desembalses. Sin embargo, consideramos que pueden ser de interés a efectos estimativos de pérdidas de cosecha y de planificación de desembalses en años de escasez de agua de riego. Otros experimentos deberían ser llevados a cabo en las Marismas del Guadalquivir, tanto en relación con el manejo de riego como de otras prácticas culturales, a fin de obtener una mayor información del efecto del contenido salino del agua de riego sobre el rendimiento y la calidad del arroz. 22/26

23 Anexo 1: Análisis de suelos (Alcalá del Río, Sevilla). Parámetro analizado Unidades Resultado análisis Capacidad de intercambio catiónico meq/100g 18.2 Porcentaje de sodio intercambiable % 14.1 Conductividad eléctrica. Ext. 1:5 ms/cm. 2.1 ph 1/ Materia orgánica oxidable % P/P 1.92 Fósforo asimilable ppm 19,6 Potasio asimilable ppm 407 Arcilla % 44 Limo % 42.2 Arena % 13.8 Clasificación Textura ARCILLO-LIMOSO 23/26

24 Temperatura (ºC) Precipitación (mm) EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL Anexo 2: Datos climatológicos de la campaña Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Precipitaciones (mm) Tª máxima (ºC) Tª Mínima (ºC) Tª Media (ºC) 24/26

25 Temperatura (ºC) Precipitación (mm) EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL Anexo 2: Datos climatológicos de la campaña Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Precipitaciones (mm) Tª máxima (ºC) Tª Mínima (ºC) Tª Media (ºC) 25/26

26 EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL AGUA DE RIEGO SOBRE LOS COMPONENTES DEL Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera Avenida de Grecia, s/n , Sevilla (Sevilla) España Teléfonos: / Fax: webmaster.ifapa@juntadeandalucia.es La financiación necesaria para el desarrollo de este trabajo ha sido cofinanciada al 80% por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, dentro del Programa Operativo FEDER de Andalucía , con código de operación AM