Algunos productores aplican la mayor parte del fertilizante de nitrogeno (N) a traves de las lineas de riego por goteo durante la temporada de cultivo; sin embargo, dosis excesivas de fertilizante o de agua de riego podrian elevar el riesgo de lixiviacion de nitratos.
El fertilizante de N puede inyectarse en los sistemas de microirrigacion mediante la utilizacion de varios compuestos nitrogenados tales como urea, amonio o nitratos. Cualquiera que sea la mezcla aplicada, en algunas regiones gran parte del N del suelo se convierte rapidamente en NO3-N, el cual es mas susceptible al lixiviado.La distribucion real del N en el suelo depende de la fuente de N y de las dosis de aplicacion, capacidad de absorcion del cultivo, y desplazamiento del agua bajo la zona radicular activa (irrigacion). Como el nitrato tiende a acumularse en torno a los limites del volumen humedecido o bulbo humedo, el empleo de estrategias de riego que limiten dicho volumen en la zona de la raiz podria mejorar el uso eficiente del agua y del nitrogeno.
Eficiencia en agua de riego
En los ultimos 20 años, avances tecnologicos en sensores de humedad del suelo han proporcionado a los productores retroalimentacion en cuanto a la optimizacion de la programacion de riego diseñada para optimizar el agua de riego aplicada.
Si comparamos los sistemas de riego presurizados con tratamientos de riego manuales de una a dos sesiones de riego diarias, las cantidades de riego se han reducido el 50% aproximadamente sin afectar al rendimiento del cultivo.
Adicionalmente, el sistema de riego por goteo subterraneo tambien ha probado ser una tecnica eficiente para controlar la programacion de riego cuando es activada por sensores.
El aumento de la eficiencia en el uso del agua de riego suele minimizar el lixiviado de NO3-N en cultivos de hortalizas. La aplicacion de fertilizante por encima del gotero en sistemas de riego por goteo subterraneo (ver figura) reduce aun mas dicho lixiviado al mantener los nutrientes en el sistema radicular. Por lo anterior, el Departamento de Agricultura y Bioingenieria de la Universidad de Florida (EUA) realizo un estudio para identificar metodos de programacion de riego y configuraciones del sistema de riego por goteo adecuados para reducir la aplicacion de agua de irrigacion.
Pruebas de campo con tres sistemas de riego
Se realizaron pruebas de campo en tres años consecutivos en primavera. El suelo de la finca fue clasificado como arenoso en la zona superior de profundidad de un metro, con capacidad de campo de 0.10 a 0.12 v/v en los primeros 30 cm de profundidad del perfil. Se formaron camas de cultivo de 30 cm de altura (ver figura) a 2 m de distancia entre centros. Se incorporo fertilizante granulado P2O5 en las camas en dosis 100 kg/ha. Las camas fueron fumigadas con una sola rociada despues de instalar cintas de riego por goteo y acolchado plastico 13 dias antes del trasplante. Se aplico riego a traves de la cinta de goteo y se plantaron las plantulas de tomate (L. esculentum) en la primera semana de abril. La fertilizacion semanal consistio en la inyeccion de sales fertilizantes disueltas en las lineas de fertirrigacion. Los lotes recibieron 220 kg/ha de N en forma de nitrato de calcio, 220 kg/ha de K en forma de cloruro potasico y 10 kg/ha de Mg en forma de sulfato de magnesio.
Los tratamientos de riego se diferenciaron por su disposicion de las lineas de riego por goteo. Los tratamientos fueron identificados como riego por goteo superficial (SUR), en los cuales tanto las lineas de riego como las de fertirriego fueron colocadas sobre la superficie del suelo. El segundo tratamiento fue identificado como riego por goteo subterraneo (SDI), con la linea de riego colocada a 15 cm bajo la superficie de la cama elevada y la linea de fertirriego en la superficie del suelo. En ambos tratamientos, las sesiones de riego fueron controladas por un sistema con Controlador de Riego Cuantificado consistente en una sonda de 20 cm de longitud para monitorear la humedad del suelo. En base a estas lecturas podrian activarse un maximo de cinco sesiones de riego al dia sumando 2 h en total.
En un tratamiento testigo se instalo un sistema de riego con tiempo fijo (TIME) incluyendo una sesion diaria de riego fija de 2 h. El sistema TIME contenia dos lineas gemelas, de manera similar al SUR, una para riego y otra para fertirriego. Esta disposicion de lineas se hizo asi por comodidad. Sin embargo, para un productor comercial casi siempre es mas adecuado tener una sola linea de goteo para riego y fertirriego en la superficie.
Se programo un controlador de sensor de humedad del suelo para no iniciar el riego si la sonda detectase una humedad de suelo a un valor igual o superior a un umbral predeterminado (10%) al principio del periodo de irrigacion.
Durante la temporada de cultivo, algunas sesiones de riego programadas no se activaron, lo cual redujo significativamente la cantidad de agua aplicada en los tratamientos basados en sensores de humedad del suelo (SUR y SDI). El volumen de irrigacion se incremento en orden SUR<SDI<TIME.
Conclusiones
Los sistemas de riego basados en sensores de humedad del suelo en cultivo de tomate redujeron significativamente el agua de riego aplicada, con los tratamientos de riego por goteo superficiales (SUR) controlados por sensores de humedad del suelo, resultando en 67% a 216% menos agua de riego aplicada, comparados con los tratamientos de tiempo de riego fijo (TIME).
Las reducciones correspondientes a la aplicacion del agua de riego para el sistema de goteo subterraneo (SDI) controlados por sensores de humedad del suelo fueron del 7% al 42%.
Adicionalmente, el rendimiento del cultivo de tomate se incremento del 11% al 26% para los tratamientos basados en sensores comparado con el tratamiento TIME.
La eficiencia en el uso del agua fue superior cuando se usaron riego por goteo superficial y fertirriego. Los sistemas de riego basados en el uso de sensores de humedad del suelo en tomate redujeron significativamente los requerimientos del agua del cultivo, percolacion de agua y lixiviacion de N.
La eficiencia en el uso de N y la acumulacion de N total en la planta fueron mas elevadas en los sistemas basados en sensores de humedad del suelo SUR y SDI comparados con los tratamientos TIME. De manera similar, SUR y SDI redujeron exitosamente la lixiviacion de NO3-N de 5 a 35 kg/ha y de 7 a 56 kg/ha para dosis de aplicacion de 220 y 330 kg/ha, respectivamente.
Se concluye que el uso apropiado de sistemas de riego basados en sensores de humedad del suelo o sistemas de riego por goteo subterraneo podria permitir a los productores mantener un rendimiento rentable al mismo tiempo que reduce la aplicacion del agua de riego en suelos con baja capacidad de retencion de agua.