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Riego por Pulsos en Maíz Grano

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

ISSN 0717-4829

Riego por Pulsos en Maíz Grano

Editores Alejandro Antúnez B. Marcelo Vidal S. Sofía Felmer E. Marisol González Y. |1

BOLETÍN INIA - N° 312

Riego por Pulsos en Maíz Grano

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Riego por Pulsos en Maíz Grano

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

Riego por Pulsos en Maíz Grano

Editores: Editores Alejandro Antúnez B. Marcelo Vidal S. Sofía Felmer E. Marisol González Y.

INIA 2015 |3

BOLETÍN INIA - N° 312

Riego por Pulsos en Maíz Grano

El presente Boletín entrega los principales resultados obtenidos en el marco del Proyecto FIC “Mejoramiento de la competividad del maíz mediante la implementación del riego por pulsos en la Región de O’Higgins”, realizado entre los años 2011 al 2015, con el apoyo financiero del Gobierno Regional de la Región del Libertador Bernardo O’Higgins. Editores: Alejandro Antúnez B. Ingeniero Agrónomo. Ph. D. INIA - La Platina. Marcelo Vidal S. Ingeniero Agrónomo. INIA - Rayentué. Sofía Felmer E. Ingeniero Agrónomo. INIA - Rayentué. Marisol González Y. Ingeniero Agrónomo. M. Phil. INIA - La Platina. Director Responsable: Nilo Covacevich C. Ingeniero Agrónomo. Ph. D. Director Regional INIA - Rayentué. Boletín INIA Nº 312 Cita bibliográfica correcta: Antúnez, A.; Vidal, M.; Felmer, S y González, M. (Eds.). 2015. “Riego por Pulsos en Maíz Grano”. Rengo, Chile. Instituto de Investigaciones Agropecuarias. Boletín INIA Nº 312, 114 p. 2015. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA CRI- Rayentué. Av. Salamanca s/n, Km 105 ruta 5 sur. Sector los Choapinos. Rengo. Teléfono (72- 2521 686). ISSN 0717 – 4829. Permitida su reproducción total o parcial citando la fuente y los autores. Corrección de textos: Marisol González Y., Ing. Agr. M. Phil. INIA - La Platina. Secretaria: Bianca Cabañas R. Diseño y Diagramación: Marketing & Comunicación. Impresión: Marketing & Comunicación. Cantidad de ejemplares: 500. 4|

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AGRADECIMIENTOS

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os editores agradecen al Gobierno Regional de la Región del Libertador Bernardo O’Higgins, el financiamiento de iniciativas que contribuyen al desarrollo productivo sustentable de la Región. Este trabajo no hubiera sido posible, sin la activa participación de agricultores productores de Maíz grano, quienes permitieron gentilmente la validación y extensión del riego por surcos mediante pulsos en sus predios. En particular, los autores agradecen al Liceo Agrícola El Carmen de San Fernando y al Fundo Las Arañas de Chépica, quienes permitieron realizar las evaluaciones de eficiencia de riego en sus predios.

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN _____________________________________________________9 CAPÍTULO 1 Estructura de Costos de la Producción de Maíz Grano en la Región de O’Higgins __________________________________________________________11 1.1 Introducción __________________________________________________13 1.2 Mercado internacional ___________________________________________13 1.3 Mercado nacional______________________________________________15 1.4 Precios nacionales ______________________________________________16 1.5 Costos de producción y análisis de rentabilidad __________________17 1.6 Costos totales por productor ____________________________________21

1.7 Promedios de costos _________________________________________24 1.8 Determinación del margen bruto promedio obtenido en la zona ___26 1.9 Conclusiones _________________________________________________28 CAPÍTULO 2 Propiedades Físico-Hídricas del Suelo en el Cultivo del Maíz Grano ____31 2.1 Introdución ______________________________________________________33 2.2 Densidad real (Dr) y densidad aparente (DA) _______________________35 2.3 Caracterización de propiedades Físico-Hídricas del suelo y crecimiento de raíces en maíz cultivado bajo riego por surcos en la región de O’Higgins_______________________________________39 2.4 Densidad de raíces y rendimiento de los predios bajo estudio ______41 2.5 Porosidad total y capacidad de aire ______________________________42 2.6 Influencia de la densidad de raíces sobre el rendimiento del maíz __45 2.7 Conclusiones_____________________________________________________49

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CAPÍTULO 3 Fracción de Agua No Limitante para el Cultivo del Maíz _____________51 3.1 Fracción de Agua No Limitante ________________________________53 3.2 Factores que modifican la Fracción de Agua No Limitante ________55 3.2.1 Propiedades físicas del suelo ________________________________55 3.2.2 Manejo agronómico _______________________________________56 3.2.3 Determinación de la Fracción de Agua No Limitante ___________57 3.3 Conclusiones _______________________________________________62 CAPÍTULO 4 Mejoramiento del Riego Superficial del Maíz en la Región de O’Higgins ________________________________________________63 4.1 Introducción ___________________________________________________65 4.2 Riego superficial _______________________________________________66 4.3 Riego por surcos mediante pulsos _______________________________68 4.3.1 Descripción de la técnica de riego por surcos mediante pulsos__70 4.3.2 Ventajas y desventajas del riego por surcos mediante pulsos ____71 4.4 Propuesta tecnológica para el mejoramiento del riego superficial en maíz _______________________________________________________72 4.5 Factores que afectan la eficiencia de riego superficial ___________76 4.6 Determinación de las necesidades hídricas del maíz _____________78 CAPÍTULO 5 Antecedentes Nutricionales del Cultivo del Maíz en Chile ____________81 5.1 Introducción _____________________________________________________83 5.2 Dinámica de absorción de NPK en maíz___________________________84 5.3 Eficiencia de uso de nutrientes ____________________________________85 5.4 Contaminación por lixiviación de Nitratos (NO3-) ___________________86 5.5 Recomendaciones de fertilización para el cultivo del maíz__________87 5.6 Aporte del suelo _______________________________________________ 88 5.7 Extracción de nutrientes del cultivo_______________________________89 5.8 Recomendación de dosis de fertilización NPK a aplicar en maíz grano ________________________________________________________91 5.9 Manejo de la fertilización del maíz _______________________________92

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CAPÍTULO 6 Fertirrigación con Riego por Pulsos_________________________________97 6.1 Introducción ________________________________________________99 6.2 Momento de aplicación ________________________________________99 6.3 Evaluación de la Fertirrigación Nitrogenada en riego por surcosmediante pulsos ______________________________________100 6.4 Acumulación de masa seca del cultivo.________________________105 6.5 Extracción de N _____________________________________________107 6.6 Tasa de acumulación de nitrógeno ____________________________108 6.7 Extracción de P _____________________________________________109 6.8 Distribución porcentual de P en los distintos órganos de la planta _110 6.9 Tasa de acumulación de P ___________________________________111 6.10 Extracción de K ____________________________________________111 6.11 Distribución de K en los diferentes órganos de la planta ___________112 6.12 Tasa de acumulación de K __________________________________113 6.13 Conclusiones _____________________________________________114

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INTRODUCCIÓN

E

n Chile, el riego mediante surcos y por tendido son los sistemas más empleados en el país, representando, el riego superficial a casi el 70% de la superficie regada nacional. En la Región de O’Higgins, en la mayor parte de los suelos regados, se emplean métodos gravitacionales, que en la práctica alcanzan bajas eficiencias de aplicación. Los productores de maíz grano, por tradición, costos o rentabilidad de sus cultivos, no consideran invertir en sistemas de riego presurizados. La escasa aplicación de tecnología al riego superficial en la región, se refleja en la falta de labores de acondicionamiento del suelo para el riego (emparejamiento de suelo), asociado a un bajo control de caudales aplicados a cada surco, sin mencionar la ausencia total de un diseño del riego por surcos ajustado al tipo de suelo y cultivo. Todo lo anterior, determina que la eficiencia de aplicación del agua de riego, alcance en muchos casos a valores inferiores al 35%. Con el financiamiento del Gobierno Regional de la Región del Libertador Bernardo O’Higgins, por medio del Proyecto FIC “Mejoramiento de la competividad del Maíz mediante la implementación del riego por pulsos”, ejecutado entre los años 2011 y 2015, el Instituto de Investigaciones Agropecuarias, apoyado por los Centros Regionales de Investigación INIA Rayentué y La Platina, entregan en este Boletín, el resumen de resultados de tres temporadas de ensayos y evaluaciones, que han contado con la colaboración y apoyo de los agricultores dedicados al cultivo del maíz, a quienes está dirigido este esfuerzo. Alejandro Antúnez Barría Ing. Agrónomo, Ph. D. Director del proyecto

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CAPÍTULO 1

Estructura de Costos de la Producción de Maíz grano en la Región de O’Higgins

Alejandro Antúnez B. Marcelo Vidal S.

Roberto Morales J.

Francisca Fuentes F.

Jorge Fouillioux P.

Ing. Agrónomo, Ph.D [email protected]

Ing. Ejecución agrícola INIA Rayentué

Ing. Agrónomo, M.B.A.

Ing. Agrónomo Universidad Mayor

Ing. Agrónomo

INIA La Platina

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1.1 Introducción

D

e las siete especies más sembradas a nivel mundial, seis corresponden a cereales, entre las cuales destaca claramente el trigo, con casi 220 millones de hectáreas sembradas anualmente. Le siguen el arroz y el maíz, con alrededor de 150 y 140 millones de hectáreas sembradas anuales respectivamente. En Chile, el cultivo de cereales comprende varias especies que tienen diferentes usos y muy distintas realidades a nivel nacional. Dentro de este grupo destacan nítidamente, de acuerdo con el valor bruto de su producción, el trigo y el maíz (FIA, 2003). Estos cultivos constituyen la base productiva de una gran cantidad de explotaciones agrícolas en el país, por lo cual resulta fundamental potenciarlos para que continúen siendo competitivos en el contexto de una economía mundial cada vez más globalizada. En la actualidad, según FAO (2001), el maíz es el primer cereal en rendimiento de grano por hectárea y el segundo cultivo del mundo en producción, después del trigo. El maíz es de gran importancia económica a nivel mundial, ya sea como alimento humano, alimento para el ganado, materia prima de un gran número de productos industriales y en producción de semillas. Los principales productores a nivel mundial de maíz grano son Estados Unidos y China, seguidos en importancia por Brasil y Argentina (ODEPA, 2013a). Ello significa que los precios son regulados por estos mercados, viéndose el precio afectado directamente ante cualquier alteración en sus producciones y de lo cual Chile no está exento. El éxito económico del cultivo, valorado a partir de la maximización de los rendimientos al mínimo costo, se puede lograr desarrollando una buena planificación de las labores y costos a efectuar. Parte de estas variables a controlar se relacionan con los insumos y manejo del cultivo, como: | 13

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•La elección de la semilla (híbrido). • Densidad de plantación. • Utilización de manera racional y medida de los agroquímicos (herbicidas e insecticidas) y fertilizantes. • Correcta y oportuna preparación de la cama se siembra. • Riegos oportunos y eficientes. Por otra parte entre las variables que no son controlables por los agricultores, se encuentran los factores climáticos. 1.2 Mercado internacional El maíz está considerado un commodity, es decir un producto con características relativamente homogéneas que le permiten ser transado en los mercados internacionales, dando lugar a la formación de un precio internacional que depende principalmente de la oferta y demanda del producto. En este contexto, es importante conocer a los actores relevantes en este mercado mundial, porque la relación producción/ consumo y las reservas que quedan de esta relación van a determinar en gran medida el precio internacional del maíz en el largo plazo (ODEPA, 2013a). Los principales países productores de maíz son Estados Unidos y China, con más de la mitad de la producción mundial del grano. Le siguen en importancia Brasil y Argentina. Durante la temporada, 2012/13, Estados Unidos habría producido 273,8 millones de toneladas de maíz y en China se proyectan 208 millones de toneladas, correspondientes a 32% y 24%, respectivamente, de la producción total de 855,9 millones de toneladas proyectada en esta temporada. Para Brasil, se estima una producción de 74 millones de toneladas y para Argentina, 26,5 millones de toneladas, lo que representa 9% y 3% de la producción mundial de maíz, respectivamente (Figura 1) (ODEPA, 2013a).

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Fuente: ODEPA (2013). Figura 1. Producción mundial de maíz 2012/13 (Fuente: ODEPA, 2013).

Siendo éstos los principales países productores de maíz a nivel mundial, cualquier situación que afecte la producción de alguno de ellos repercute inmediatamente en los precios internacionales del grano. Como ejemplo, lo acontecido en la temporada 2012/13, en que Estados Unidos fue afectado por una sequía que derivó en un alza en los precios internacionales (ODEPA, 2013a). 1.3 Mercado nacional La superficie sembrada con maíz para consumo en Chile en la temporada 2012/13 fue de 106.347 hectáreas, siendo 3,5% menos que en la temporada anterior. El 98,4% de ésta área se cultivó entre la Región Metropolitana y la del BioBío, siendo la Región de O’Higgins la mayor superficie nacional, con 45.955 hectáreas representando un 39% del total nacional (ODEPA, 2013b). El rendimiento promedio nacional estimado por el INE fue de 132,7 qq ha−1, superior a los 128,2 qq ha−1 de la temporada anterior, lográndose mantener la producción de 1,4 millones de toneladas, a pesar de la menor superficie sembrada (ODEPA, 2013a). El consumo aparente del maíz se ha incrementado enormemente, aumentando en un 120% entre los años 1990 y 2001. Este

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aumento, producto de la gran expansión que han tenido las industrias productoras de aves y cerdos, tanto a nivel interno como de exportaciones, determinando que las importaciones de maíz crecieran desde aproximadamente 90.000 toneladas, en 1990, hasta 1.270.000 toneladas en el año 2001. Las importaciones anuales de maíz, entre los años 1999 y 2001, han alcanzado más del 60% de los requerimientos del país (FIA, 2003). El fuerte incremento en las importaciones de maíz partido se produjo hasta el año 2011 y se interrumpió a partir de esa fecha por una salvaguarda en el año 2012 y un derecho antidumping provisional en el año 2013. El porcentaje de maíz partido importado a Chile, en relación al total de maíz importado (entero más partido), ha disminuido, luego del máximo alcanzado en 2011. En ese año se importaron 302.003 toneladas de maíz partido, que representaron un 31,2% del total de maíz importado (968.019 toneladas). 1.4 Precios nacionales El precio promedio nacional informado por la industria en el período enero-agosto de 2013 fue un 3% inferior al precio del mismo período de 2012. En agosto esta diferencia se aumentó a 17%, por el aumento de los precios en ese mes del año 2012 (Cuadro 1). Cuadro 1. Precios mensuales promedio informados por la industria, en la Región del L. B. O’Higgins ($/kilo nominal). Año/Mes

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Promedio

2012

141

s/c

s/c

132

130

126

133

152

136

2013

146

s/c

143

130

125

128

128

126

133

s/c: Sin información de compras. Fuente: ODEPA (2013).

La caída en los precios nacionales que caracterizó el inicio de la cosecha nacional en 2013 se prolongó hasta mayo, mes en que alcanzó un mínimo de $122,37 por kilo. A partir de esa fecha, los precios nacionales no han tenido grandes variaciones y se 16 |

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han mantenido relativamente constantes, entre $125 y $126 por kilo, con un promedio de $125,67. Esta situación se ha repetido en regiones. El precio medio más alto en el período abril-agosto se informó en la Región Metropolitana: $ 136,12 por kilo, con un máximo de $138 en julio y agosto y un mínimo de $130 en mayo (ODEPA, 2013a). 1.5 Costos de producción y análisis de rentabilidad La tecnología empleada para producir maíz en Chile es alta, estando en general acompañada de mecanización y del uso de una buena cantidad y calidad de agroinsumos. Sin embargo, se estima que un porcentaje no menor de productores podría mejorar el nivel de la tecnología empleada. Los costos de producción de cualquier cultivo, se establecen sobre la base de situaciones promedio, las que evidentemente sufren variaciones dependiendo de las condiciones y características de cada productor. De cualquier forma, los costos que se plantean para cada situación y cultivo son bastante representativos, y pueden ajustarse a la realidad de la gran mayoría los productores. Por otra parte, la rentabilidad de los cultivos, estará dada por la relación que exista entre los costos de producción y el rendimiento obtenido. La eficiencia, tanto en la producción como en la gestión, es relevante para lograr competitividad y así afianzar definitivamente el cultivo de maíz en Chile. Ya sea por falta de competitividad y/o por despreocupación, son muchos los temas productivos que se manejan en forma ineficiente y que afectan los rendimientos y los costos de producción. Para evaluar la estructura de costos directos asociados a la producción de maíz grano en agricultores de la Región del Libertador Bernardo O’Higgins, se llevó a cabo una recopilación de estos costos a través de 20 agricultores de la región distribuidos en diferentes zonas con superficies en un rango no inferior a las 5 ha y no mayor a las 50 ha sembradas.

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Las comunas donde se desarrolla el cultivo en los casos estudiados fueron: Chépica, Chimbarongo, Nancagua, Pichidegua, San Fernando, San Vicente de Tagua Tagua y Santa Cruz. Los principales aspectos considerados en la pauta de entrevista, fueron: • Labores de cultivo que estén en directa relación con la producción del maíz grano, como el manejo del rastrojo, preparación de suelo, utilización de maquinaria, aplicaciones de agroquímicos, riegos, aporca, trilla, entre otros. • Insumos utilizados: herbicidas, insecticidas, fertilizantes y semilla. • Rendimiento por hectárea y precio de venta por kilógramo. Para la evaluación de la estructura de costos por productor, se realizó una ficha de costos, a partir del registro de labores agrícolas de cada predio. Estos datos se agruparon en los ítems mano de obra, maquinaria e insumos. El ítem mano de obra, consiste en el apoyo de jornales para la realización de las principales labores del cultivo que son la que a continuación se indican: • Riego pre siembra: Efectuado por tendido para favorecer la germinación y emergencia de las plantas en un suelo con una adecuada humedad. • Apoyo a la siembra: Supervisión y cargado de la maquina sembradora. • Riego: Mano de obra encargada de realizar el riego del cultivo durante la temporada. • Paleo Regueros: Desmalezamiento y mantención del canal de riego. • Apoyo a la cosecha: Supervisión de cosecha y traslado de carga cosechada. Para cada una de estas labores, se indicó la cantidad de jornadas hombre por actividad, las que se expresan en unidad de jornada hombre (JH). El costo por JH va desde los $10.000 hasta los $15.000 por hectárea/día, dependiendo de cada caso particular.

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Para los casos que realizan sus propias labores y no cancelan el servicio a un tercero, se les asignó un valor medio de $12.500 por hectárea/día. De la suma de estas actividades, resulta el costo total de mano de obra. En el ítem maquinaria, se presenta las labores de maquinaria por hectárea, lo cual indica el uso de maquinaria en las labores realizadas por cada caso. Se incluye el uso del tractor considerando el operador y la utilización de implementos. Las labores principales desde la preparación de suelos hasta la cosecha, aunque variable entre productores, son: • Picado de rastrojo: Triturado de la caña dejada desde la cosecha. • Quemado de rastrojo: Quema de la caña dejada desde la cosecha. • Incorporación de rastrojo: Una vez picada la caña de maíz, se incorpora al suelo, para fomentar su descomposición. • Aplicaciones de agroquímicos: Herbicidas y/o insecticidas. • Arados: Movimiento de tierra como parte de la preparación de suelo. • Rastras: Mullimiento de la tierra, posterior a la aradura. • Arado acequiador: Para abrir las regueras y acequias de riego. • Siembra: Con sembradora de precisión en el suelo preparado. • Aporca: Apertura de los surcos de riego. • Cosecha: Paso de la máquina trilladora para extraer los granos del predio. Para cada labor se registró el número de veces que se realiza en una unidad de superficie, el costo unitario, y el costo total. El total del ítem maquinaria se obtiene a partir de la sumatoria de los costos de cada labor.

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En el ítem insumos, se incluye aquellos que debe adquirir el agricultor para llevar a cabo el cultivo: • Semillas: Variando en dosis, tipo de hibrido y origen o marca comercial. • Herbicida: Atrazina, Frontier, Option Pro, Primagram, entre otros. • Insecticidas: Lorsban, Troya, Accent, Guardian, entre otros. • Fertilizante: Mezcla para la siembra y Urea para la aporca. • Flete: Transporte de maíz cosechado hacia el silo más cercano de comercialización. Se especifica el insumo con su respectiva dosis por hectárea. La unidad de medida equivale a litros (L) o kilógramos (Kg), según corresponda y unidad en bolsas (de 25 kg) para el caso de la semillas. Los productos comerciales, tipo de semilla y dosis utilizada, varían entre casos según sus necesidades, preferencias y nivel productivo. Los precios considerados representan el valor comercial sin IVA, a los que estos productos fueron tranzados en el año 2012. Se considera el precio unitario que tiene cada producto, con lo cual según la dosis aplicada para cada uno, se obtiene el costo por hectárea del producto. Para el flete, se consideró el rendimiento obtenido del agricultor en unidad de kilógramo, y el precio de mercado que paga cada agricultor por Kg por flete. De esta forma, el rendimiento obtenido fue multiplicado por el precio por Kg de flete, obteniéndose el costo total de este servicio. Al relacionar los tres ítems anteriores, se obtuvo la ficha de costos directos por hectárea que tiene cada agricultor entrevistado por hectárea. Con la información sobre el precio de venta transado por los agricultores, junto a los rendimientos por hectárea, se calculó el ingreso bruto (sin impuestos). El margen bruto por hectárea se obtuvo como la diferencia entre el ingreso bruto y la suma de los costos directos totales. 20 |

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1.6 Costos totales por productor A continuación se presenta los costos de los 20 productores de maíz entrevistados. También se realizó una comparación entre las estructuras de costos a partir del resumen de las fichas de cada productor entrevistado. En el Cuadro 2, se muestra los costos totales por ítem de cada productor. Cuadro 2. Costos totales de cada caso por ítem (Mano de obra, Maquinaria e Insumos). Casos

Mano de obra (a)

Maquinaria (b)

Insumos (c)

Costo total (a+b+c)

1

$ 110.000

$ 345.000

$ 641.160

$ 1.096.160

2

$ 195.000

$ 440.000

$ 733.300

$ 1.368.300

3

$ 190.000

$ 323.000

$ 939.301

$ 1.452.301

4

$ 195.000

$ 410.000

$ 718.300

$ 1.323.300

5

$ 162.000

$ 256.260

$ 821.911

$ 1.240.171

6

$ 87.500

$ 489.000

$ 661.700

$ 1.238.200

7

$ 100.000

$ 391.000

$ 597.000

$ 1.088.000

8

$ 72.000

$ 435.000

$ 581.800

$ 1.088.800

9

$ 150.000

$ 318.000

$ 536.260

$ 1.004.260

10

$ 150.000

$ 328.000

$ 462.550

$ 940.550

11

$ 162.500

$ 304.000

$ 670.100

$ 1.136.600

12

$ 90.000

$ 163.000

$ 635.910

$ 888.910

13

$ 70.000

$ 265.000

$ 581.950

$ 916.950

14

$ 170.000

$ 323.000

$ 531.640

$ 1.024.640

15

$ 180.000

$ 235.000

$ 630.100

$ 1.045.100

16

$ 192.000

$ 269.000

$ 844.300

$ 1.305.300

17

$ 180.000

$ 308.000

$ 604.264

$ 1.092.264

18

$ 180.000

$ 326.000

$ 638.330

$ 1.144.330

19

$ 180.000

$ 221.300

$ 553.318

$ 954.618

20

$ 162.500

$ 315.000

$ 642.770

$ 1.120.270

Mano de obra: En este ítem, se registró amplias diferencias entre productores, siendo el mayor y menor costo $70.000 y $195.000, respectivamente. Existió una diferencian del 179% en este ítem entre los casos N° 13 y 2 y 4. Esta diferencia se relaciona con el costo de la JH, que para el caso N° 13 fue de $10.000/JH, en cambio en los casos N° 2 y N° 4 equivalió a $15.000/JH. Además, esta diferencia se explica | 21

Riego por Pulsos en Maíz Grano

por la cantidad de eventos de riego que cada uno de estos casos efectuó. El primero realizó sólo cuatro eventos de riego por hectárea, mientras que los dos últimos realizan 10 eventos cada uno. Lo anterior responde a las diferentes condiciones edafoclimáticas en que se desarrolla el cultivo de maíz grano en la región. Maquinaria: En este punto también se observó grandes diferencias entre productores. El menor costo registrado en este ítem fue de $163.000 y el mayor costo de $489.000, generando una variación de un 200% entre el caso N° 12 y el caso N° 6. Esta diferencia se explica básicamente por la cantidad de labores que realizan, pues el costo por labor de maquinaria es casi el mismo para toda la zona estudiada. Al igual que en el ítem anterior, la incidencia de este ítem en los costos de cada productor se relaciona con las condiciones edafoclimáticas, aunque también tiene influencia el nivel productivo de cada agricultor (factores culturales, tamaño de la explotación, entre otros). Insumos: El costo asociado a este ítem presentó una diferencia en torno al 100% entre el menor y el mayor costo registrado, siendo éstos de $462.550 y $939.301 entre el caso N° 10 y el caso N° 3, respectivamente. Esta diferencia se puede ver graficada en la Figura 2, y responde al mayor costo asociado a los fertilizantes utilizados (por dosis y precio) por el caso N° 3. Por el contrario, el caso N° 10 tuvo un costo de menos de la mitad en fertilizantes debido al menor precio de compra y la menor dosis utilizada. Otro factor que explica esta diferencia es el costo por flete entre uno y otro caso, porque en el caso N° 3 tuvo un costo de más del triple en este punto que el caso N° 10, esto pues el primero mencionado transportó una mayor cosecha a un mayor precio por flete V/S el segundo (15.000 kg a $10/kg vs 11.500 kg a $4/kg, respectivamente). La diferencia entre el costo de cada ítem se presenta en la Figura 2. 22 |

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Figura 2. Costo total por ítem mano de obra maquinaria e insumos para los 20 productores de maíz entrevistados en la Región de O’Higgins.

En la Figura 2, puede apreciar que el ítem de insumos superó ampliamente a los ítems mano de obra y maquinaria. Más del 50% de los agricultores, tuvo un costo para los insumos que superaron los $600.000/ha. Para el ítem de mano de obra, en cambio, en promedio se tuvo un costo en torno a los $150.000/ ha. Por otro lado, casi la totalidad de los agricultores entrevistados tuvo un costo inferior en maquinaria de $400.000/ha. En la Figura 3, se presenta los costos totales de producción de maiz grano para los 20 agricultores entrevistados.

Figura 3. Costos directos totales por agricultor de maíz grano de la Región de O’Higgins. | 23

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El costo total de producción de maíz grano se obtiene con la sumatoria de los tres ítems (mano de obra, maquinaria e insumos). En el costo total se verifica una diferencia de un 63% entre el menor costo total y el mayor costo total (caso N° 12 con un costo total directo de $888.910 V/S caso N° 3, que tuvo un total de costos directos de $1.452.301, respectivamente). Estas diferencias se explican debido a que el caso N° 3 produjo con un alto costo por el uso de insumos y de mano de obra. Para el caso N° 12 quien registró el menor costo total, se debió a que tuvo menor costo en la utilización de maquinaria y mano obra. 1.7 Promedios de costos En el Cuadro 3, se presenta los costos totales directos medios por cada ítem. Cuadro 3. Costos medios directos totales de los agricultores productores de maíz de la Región de O’Higgins. Costo total medio Mano de obra Maquinaria Insumos Total

$148.950 $323.228 $651.298 $1.123.476

Como resultado de los promedios presentados para la zona estudiada se obtuvo un costo total directo de $1.123.476 por hectárea. El ítem insumos fue un 58% de los costos totales de producción seguido del ítem maquinaria y mano de obra con un 29% y 13%, respectivamente. El Cuadro 4, muestra el ítem insumos desglosado en semillas, fertilizantes, agroquímicos y flete. Cabe resaltar que el análisis de éste ítem fue debido al alto porcentaje que tuvo dentro del total de costos directos en la producción de maíz grano, lo cual lo convierte en el ítem de mayor relevancia (Cuadro 4).

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Cuadro 4. Detalle de costos de insumos de los agricultores productores de maíz grano de la Región de O’Higgins. Caso

Semilla

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Promedio

$ 160.200 $ 172.500 $ 154.000 $ 172.500 $ 171.008 $ 143.000 $ 130.000 $ 154.000 $ 120.000 $ 124.800 $ 182.400 $ 138.710 $ 183.000 $ 124.500 $ 159.500 $ 138.000 $ 136.764 $ 147.000 $ 121.659 $ 147.000 $ 149.427

Fertilizantes Agroquímicos $ 336.000 $ 372.000 $ 600.000 $ 372.000 $ 311.000 $ 255.000 $ 311.000 $ 255.000 $ 320.000 $ 260.000 $ 406.000 $ 362.400 $ 290.000 $ 327.400 $ 336.000 $ 582.000 $ 373.200 $ 304.200 $ 364.250 $ 333.000 $ 353.523

$ 56.960 $ 38.800 $ 35.301 $ 38.800 $ 269.703 $ 103.700 $ 30.000 $ 30.400 $ 46.760 $ 31.750 $ 15.700 $ 36.800 $ 23.450 $ 23.740 $ 31.750 $ 33.550 $ 37.150 $ 25.630 $ 36.809 $ 28.370 $ 48.756

Flete $ 80.000 $ 150.000 $ 150.000 $ 135.000 $ 70.200 $ 160.000 $ 126.000 $ 142.000 $ 49.500 $ 46.000 $ 66.000 $ 98.000 $ 85.500 $ 56.000 $ 102.850 $ 90.750 $ 57.150 $ 161.500 $ 30.600 $ 134.400 $ 99.593

A partir de este Cuadro, se desglosa los porcentajes de participación de cada uno de los insumos en cada caso. El mayor porcentaje de costos fueron fertilizantes, con un 54% con respecto al total de los insumos, más del doble de lo que significa el costo en semillas, con un 23%, el flete con un 15% y los agroquímicos con un 7% del total de insumos (Figura 4).

Figura 4. Porcentaje de costos de cada insumo.

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1.8 Determinación del margen bruto promedio obtenido en la zona. El precio del maíz utilizado en este estudio, correspondió al promedio pagado durante el periodo de cosecha en la temporada 2012/13 ($12.800/qq) a los agricultores entrevistados. Así mismo el rendimiento también fue el promedio del rendimiento que los agricultores entrevistados informaron (158 qq ha−1). Con estos datos se obtuvo el ingreso bruto promedio a través de la multiplicación de estos valores (Cuadro 5). Cuadro 5. Cálculo de ingreso bruto y margen bruto por hectárea de maíz de grano. Rendimiento (qq ha-1) Precio venta ($ qq-1) Ingreso Bruto

158 $ 12.800 $ 2.022.400

Total costos ($ ha-1) Ingreso Bruto ($ ha-1) Ingreso Bruto

$ 1.123.476 $ 2.022.400 $ 898.924

El margen bruto promedio fue de $898.924/ha, con un rendimiento promedio de 158 qq ha−1 a un precio pagado de $12.800/qq. Análisis de sensibilidad A continuación, se presenta un análisis de sensibilidad del margen bruto promedio de los agricultores estudiados (Cuadro 6), con sensibilidad a las variables de rendimiento y precio de venta. Cabe señalar que para el cálculo del margen bruto se debió restar el costo total directo promedio de $1.123.476 del Cuadro 3 al ingreso bruto (precio de venta por rendimiento). El análisis de sensibilidad consideró un escenario con el precio promedio por quintal de maíz y el rendimiento promedio, tomado de la zona en estudio. También consideró el menor y el mayor precio pagado, y el menor y el mayor rendimiento obtenido.

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Cuadro 6. Análisis de sensibilidad del margen bruto variable a precio por quintal de maíz y rendimiento en qq ha−1.

Rendimiento (qq ha-1) 110 158 200

Margen Bruto ($ ha-1) Precio venta ($ qq-1) 12.300 12.800 229.554 284.524 819.924 898.924 1.336.524 1.436.524

13.500 361.524 1.009.524 1.576.524

Con esto, a modo de ejemplo, en un escenario con el menor precio pagado de $12.300/qq, con un rendimiento de 158 qq ha−1 (rendimiento promedio), se registró un margen bruto de $819.942. A continuación se presenta un análisis de sensibilidad, del margen bruto a distintos escenarios con alzas porcentuales en las variables mano de obra, maquinaria o insumos, en un 5, 10 y 15% sobre los costos promedio originales de cada uno de estos ítems obtenidos en este estudio. En el Cuadro 7, se muestra la disminución porcentual del nuevo margen bruto con respecto al margen bruto original de $898.924 por hectárea, cuando una de estas variables (mano de obra, maquinaria o insumos) sube. Se muestra además el nuevo promedio del costo total y el promedio del margen bruto, para cada escenario proyectado. Cuadro 7. Análisis de sensibilidad del margen bruto, variable a alzas porcentuales de un 5, 10 y 15%, en los costos de mano obra, maquinaria o insumos. Promedio costo Promedio margen Variación respecto al Variación por ítem total bruto margen bruto original Mano de obra (+) 5 % $ 1.130.924 $ 891.476 -0,8% (+) 10 % $ 1.146.563 $ 875.837 -2,6% (+) 15 % $ 1.172.369 $ 850.031 -15,9% Maquinaria (+) 5 % $ 1.139.638 $ 882.762 -1,8% (+) 10 % $ 1.173.577 $ 848.823 -5,6% (+) 15 % $ 1.229.576 $ 792.824 -11,9% Insumos (+) 5 % $ 156.041 $ 866.359 -3,6% (+) 10 % $ 1.224.427 $ 797.973 -11,2% (+) 15 % $ 1.337.265 $ 685.135 -23,8% | 27

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El ítem insumos, fue el más sensible a alzas en sus costos, debido a que en todos los escenarios proyectados, presentó una disminución significativa en el margen bruto. Esto debido al alto uso de fertilizantes que supera el 50% del total de los insumos. En el ítem maquinaria se obtuvo como resultado que ante alzas en los costos de 10% y 15%, que presentaron disminuciones importantes en el margen bruto. No obstante, debido a que los costos por arriendo de maquinaria fueron similares en la zona estudiada, el nivel de negociación de los casos estudiados en orden de disminuir estos costos es bajo. Para el ítem mano de obra, se observó que un alza en este costo es relevante solo cuando éste aumenta en un 15%, En los otros casos no es relevante, por que la utilización de mano de obra es escasa. 1.9 Conclusiones • Se registró diferencias significativas entre los casos entrevistados en cuanto al rendimiento de maíz grano, situando un promedio de rendimiento de 158 qq ha−1. • Para la totalidad de los casos en la estructura de costos se evidenció que el costo más alto en la producción de maíz grano, estuvo representado por el ítem insumos, abarcando el 58% del total de los costos directos. Dentro del ítem insumos, el costo de los fertilizantes, tuvo una participación mayor al 50%, seguido por las semillas, luego el flete (transporte) y los agroquímicos. • En el estudio, el margen bruto del maíz, fue más sensible a un alza en los insumos, en todos los escenarios proyectados, y menos sensible al alza de mano de obra. El ítem mano de obra no mostró un impacto muy significativo antes alzas para el agricultor (a menos que se presente un alza de 15%), pues es poco relevante para la estructura de costo el maíz, debido a la poca utilización de ésta.

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• El ítem maquinaria afectó en mayor magnitud que el ítem mano de obra con alzas de un 10 y 15%, debido a su mayor participación en la estructura de costos de maíz grano. No obstante la reducción de la incidencia de este ítem es limitada, porque el valor por arriendo de maquinaria es similar en toda la zona estudiada, revelando un escaso margen de negociación. Además en este ítem, el costo entre casos es poco variable, pues realizan labores similares entre ellos. La utilización de maquinaria depende de las condiciones de suelo que presentan los predios estudiados. • Finalmente, quedó en evidencia que para los productores de maíz grano, desarrollar el cultivo con costos abultados no se tradujo en mayores rendimientos, debido, en muchos casos, a la sobreutilización de insumos. Por ejemplo: el exceso del uso de fertilizantes que puede ser corregido mediante recomendaciones de fertilización basadas en estudios de fertilidad de suelos y dosificación de fertilizantes de acuerdo al rendimiento potencial del suelo cultivada.

Literatura citada FAO. 2001. El maíz en los trópicos: Mejoramiento y producción [En línea]. Roma: FAO, 2001. [ref. de 30 Enero 2014]. Disponible en: . FIA. 2003. Cereales en Chile: situación actual y perspectivas; maíz y trigo. Santiago de Chile: FIA, 2003. 89p. ISBN 9567874417. ODEPA. 2013 a. Maíz: precios caen a inicios de cosecha [En línea]. Muñoz Villagrán Marcelo. Santiago: ODEPA, Mayo 2013. [ref. de 13 de Enero 2014] . ODEPA. 2013 b. “Maíz: se aproxima una temporada complicada [En línea]. Muñoz Villagrán Marcelo. Santiago: ODEPA, Septiembre 2013. [ref. de 15 Enero 2014] .

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CAPÍTULO 2

Propiedades Físico-Hídricas del Suelo en el Cultivo del Maíz Grano

Alejandro Antúnez B. Sofía Felmer E. Marcelo Vidal S. Roberto Morales J. Ing. Agrónomo, Ph.D Ing. Agrónomo Ing. Agrónomo [email protected] INIA La Platina

Enrique Coz L.

Ing. Ejecución Agrícola Ing. Agrónomo INIA Rayentué

Francisca Fuentes F. Ing. Agrónomo, M.B.A.

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2.1 Introdución

E

l deterioro de las propiedades físicas del suelo es uno de los principales problemas que enfrenta la agricultura moderna. El uso excesivo de maquinaria agrícola, la agricultura intensiva, rotación de cultivos cortos, pastoreo intensivo y la gestión inadecuada del suelo, conducen a una mala calidad física del mismo, generando la compactación y pérdida de estructura. La compactación del suelo se produce en una amplia variedad de suelos y climas. Se ve agravada por un bajo contenido de materia orgánica y por la labranza o pastoreo en un suelo con alto contenido de humedad. La compactación del suelo aumenta la resistencia mecánica y disminuye la fertilidad física a través de la disminución de almacenamiento y suministro de agua y nutrientes, lo cual acarrea a requerimientos de fertilizante adicional y al aumento de los costos de producción. Entre las principales propiedades físicas del suelo que influyen en el crecimiento de raíces se encuentran: el medio poroso, la capacidad de aire, la densidad aparente y real de las partículas del suelo, además de indicadores de compactación como resistencia a la penetración e índice de cono. Por otra parte, factores como la textura, capacidad de campo, punto de marchitez permanente y humedad aprovechable, se relacionan con la retención de agua en el suelo y su disponibilidad para las raíces de las plantas. El suelo ideal para el cultivo de maíz debe ser con más de un metro de profundidad, buen drenaje, sin piedras, pH entre 6,0 y 7,0, nivelado y con adecuados contenidos de materia orgánica (sobre 3%). El maíz también se adapta a suelos de 50 cm de profundidad efectiva, drenaje con algún grado de imperfección y algo de pedregosidad, pero su potencial de rendimiento se ve limitado.

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Suelos muy pesados, por su condiciones de difícil laboreo y alta retención de humedad resultan inconvenientes para el cultivo del maíz, al igual que suelos arenosos por su tendencia a secarse rápidamente. 2.2 Efecto de las propiedades físicas del suelo en el cultivo del maíz Textura El término textura es una expresión de la predominancia del tamaño o rango de tamaños de las partículas del suelo, y tiene una connotación cualitativa y cuantitativa. El método típico de caracterización consiste en separarlos en tres grupos (arenas, limos y arcillas), los cuales en este estudio están definidos en su tamaño por el USDA en la Figura 5.

Fuente: (Brissio, 2005). Figura 5. Escalas granulométricas, Internacional y USDA.

Factores como la facilidad de laboreo del suelo, la cantidad de agua y aire que puede retener, la porosidad y la velocidad de infiltración del agua están, ligadas a la textura del suelo (FAO, 2009). Un suelo con predominio de arena, posee poros de mayor tamaño y menor capacidad de retener agua, lo cual determina baja retención de humedad y permeabilidad excesiva, poca cohesión y plasticidad, además de limitadas reservas de nutrientes. En cambio, si predomina la arcilla, el suelo retiene más humedad, es poco permeable, plástico en húmedo y difícil de laborear. Por último, los suelos de mejor aptitud agrícola poseen texturas medias (francas), contienen un 10 a 20% de arcilla, no más de 50% de arena ni más de un 50% de limo. 34 |

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2.2.2 Densidad real (Dr) y densidad aparente (DA) Los suelos minerales poseen una densidad real (Dr) de 2,65 g cm−3, correspondiendo este valor a la densidad promedio de las distintas partículas presentes en un suelo. La arena gruesa presenta una Dr de 2,655 g cm−3, la arena fina 2,659 g cm−3, el limo 2,798 g cm−3 y la arcilla 2,837g cm−3. Los minerales pesados (óxidos de Fe o minerales ferro magnésicos), presentes en las partículas de suelo, generan que la Dr sea mayor, mientras que un suelo con altos contenidos de materia orgánica posee una Dr menor. La densidad aparente (Da) en cambio, representa un índice de la masa seca de partículas en un volumen total de suelo, que incluye partículas y poros. La densidad aparente es un valor que varia con la textura. Valores de Da para suelos no compactados son: en suelos arenosos de 1,65 g cm−3; para suelos franco arenoso, 1,5 g cm−3; suelos de textura Franca, 1,4 g cm−3; Franco Arcilloso, 1,33 g cm−3; Arcillo Arenoso, 1,3 g cm−3 y los suelos Arcillosos, 1,25 g cm−3. La Da es un parámetro importante a considerar en la clasificación de calidad de un suelo. Suelos con valores altos de Da determinan un ambiente pobre para el crecimiento de raíces, debido a la poca aireación y una baja infiltración del agua en el suelo (FAO, 2009). Muy relacionado con la Da se encuentra el espacio poroso del suelo (P), que aloja aire o agua. El espacio poroso se desarrolla a partir de la formación del suelo, grietas, cavidades de animales o lombrices y representan los espacios por donde las raíces crecen y absorben agua (FAO, 2009). La porosidad se obtiene a partir de la relación entre la Da y la Dr. La porosidad es un índice del volumen relativo de poros en un suelo y generalmente se presenta en un rango entre 0,3 y 0,6. En un estudio realizado en Estados Unidos se demostró que la densidad aparente de un suelo afecta en gran medida la densidad de raíces de los cultivos. Mientras mayor fue la densidad aparente del suelo, se obtuvo un menor desarrollo de raíces (Unger et al., 1994). El largo de raíces y el rendimiento del maíz se ven afectados por el nivel de compactación del suelo. En un estudio en Pakistán en un suelo franco arcilloso, se demostró que los sitios donde la Da | 35

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fue mayor (1,70 g cm-3), se obtuvo la menor longitud de raíces y bajo rendimiento por unidad de superficie (Ramazan et al., 2007). Estudios realizados en Alabama, en un suelo franco arenoso en donde se analizó el efecto de tres densidades aparentes (1,2, 1,4 y 1,6 gr cm−3) sobre el crecimiento de raíces de maíz, se encontró fuerte relación entre la densidad aparente del suelo y el largo de raíces, lo cual está estrechamente ligado a la densidad de raíces. De esta forma, queda establecido que una densidad aparente alta (1,6 gr cm−3) afecta negativamente a la densidad de raíces en maíz (Duruoha, 2007). Retención de agua La Capacidad de Campo (CDC) queda representada por la cantidad de agua que un suelo saturado es capaz de retener luego de haber sido drenado por 24 a 48 horas y que en la matriz del suelo queda retenida a una tensión de 1/3 de atmósfera. El Punto de Marchitez Permanente (PMP), es la cantidad de agua que posee un suelo donde las plantas se marchitan permanentemente, sin poder recuperarse, aun habiendo un riego. El agua está retenida a una tensión de 15 atmósferas, muy superior a la tensión que podría generar la raíz de una planta para extraerla La humedad aprovechable (HA), puede ser definida como la diferencia entre capacidad de campo y punto de marchitez permanente (Kirkham, 2005). La HA de un suelo representa entonces todo el contenido de agua que se encuentra en el suelo entre CDC y PMP. Capacidad de Aire La capacidad de aire (CA), está determinada por la densidad aparente del suelo y el nivel de retención de agua a CDC. Suelos con compactaciones elevadas no presentan suficiente espacio poroso, ya sea para almacenar agua o aire. Como el suelo en su composición posee poros, los que pueden estar llenos de agua o de aire, el equilibrio entre estos dos elementos afecta

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significativamente a la capacidad de aire de un suelo. Para el buen desarrollo de cualquier cultivo, el suelo debe presentar como mínimo un 11% de sus poros con aire. Dexter (1988), plantea como rango limite, entre un 10% a 15% de macroporos para permitir una adecuada respiración e intercambio de oxigeno y dióxido de carbono del suelo con la atmosfera. La presencia de aire en los poros del suelo, ayuda al correcto metabolismo radical (Archer et al., 1971). En el estudio de Gaultney (1981), sobre el efecto de la compactación en el rendimiento del cultivo de maíz, éste menciona que la compactación de los suelos puede reducir el rendimiento del cultivo en un 25%. Resistencia a la penetración La resistencia a la penetración representa la fuerza requerida para introducir la punta cónica de un penetrómetro a través del suelo, expresado en Megapascales (MPa).Un registro común de esta propiedad es el índice de fuerza del suelo llamado índice de cono (IC). La compactación de suelo puede reducir los rendimientos de los cultivos en un 10%. El penetrómetro simula el esfuerzo de la raíz de una planta por elongarse en el perfil de suelo. La penetración de las raíces en un suelo se reduce linealmente con el aumento de la resistencia a la penetración, hasta que se llega a una resistencia de 2,07 MPa (300 psi), donde casi ninguna raíz puede penetrar. Esto es igual para suelos húmedos y secos, independiente de la textura del suelo. La falta de labranza de los suelos, afecta en gran medida a la resistencia a la penetración de los suelos (Duiker, 2013). En la mayor parte de las especies cultivadas, el crecimiento de raíces se verá afectado mientras la resistencia a la penetración sea mayor a 1,4 MPa. El penetrómetro de punta cónica es recomendado para proporcionar un método estandarizado de caracterización de la resistencia a la penetración de los suelos (Riedell et al, 2004).

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Foto 1. Penetrómetro utilizado para determinar de la resistencia a la penetración vertical.

En el Cuadro 8, se presenta valores interpretativos de resistencia a la penetración medido en condiciones de capacidad de campo. Cuadro 8. Categorización de la resistencia a la penetración. Categoría de Resistencia Extremadamente Baja

Resistencia (Mpa) < 0,01

Muy baja

0,01 - 0,1

Baja

0,1 - 1

Moderada

1-2

Alta

2-4

Muy alta

4-8

Extremadamente alta

>8

Con respecto a la resistencia a la penetración horizontal (RPH), la literatura especializada indica que la RPH disminuye a medida que aumenta el contenido de agua en el suelo, lo cual ha sido reportado tanto en condiciones de laboratorio como en condiciones de campo (Shafiq et al., 1994).

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2.3 Caracterización de propiedades Físico-Hídricas del suelo y crecimiento de raíces en maíz cultivado bajo riego por surcos en la Región de O’Higgins Se caracterizaron las propiedades físico-hídricas del suelo cultivado con maíz grano, evaluando en paralelo la distribución de raíces en el perfil en siete predios ubicados en: Santa Julia, Graneros; El Carmen, San Fernando; San José de Pataguas, San Vicente de Tagua-Tagua; La Gloria, Nancagua; Las Arañas, Chépica; Santa Amelia, Pichidegua y Rincón de Yáquil, Santa Cruz de la Región de O’Higgins. En la Figura 6 se presenta la ubicación de los siete predios estudiados en el mapa de la Región de O’Higgins.

Figura 6. Mapa de la Región de O’Higgins con los siete sitios estudiados.

En cada predio se realizó tres calicatas, excavadas en suelo a CDC, situadas sobre la hilera de siembra, dejando la planta de maíz en el centro de la calicata.

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En cada calicata se evaluó: • Densidad aparente y contenido gravimétrico de agua en el suelo. • Densidad real. • Humedad aprovechable del suelo. • Resistencia a la penetración. • Textura de suelo. • Densidad de raíces. • Rendimiento. En el Cuadro 9 se presenta los porcentajes arena, limo y arcilla de los siete predios bajo estudio. Cuadro 9. Clase textural y porcentajes de arcilla, limo y arena de siete predios de la Región de O’Higgins.

Localidad Santa Julia S. José de Pataguas Santa Amelia

El Carmen

La Gloria

Las Arañas Rincón de Yáquil

Prof. Arcilla Limo Arena (cm) (%) (%) (%) 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60

34,47 25,23 34,03 51,1 58,65 69,65 15,63 12,4 13,87 11,43 11,43 11,97 34,3 38,37 29,95 36,37 37,03 36,7 30,6 50 50,2

51,33 34,47 46,67 40,65 33,15 26,2 18,13 10,5 18,47 38,97 41,57 40,53 52,03 50 58,95 44,77 43,53 42,37 50,77 36,7 34,77

14,2 40,3 19,3 8,25 8,2 4,15 66,23 77,1 67,67 49,6 47 47,5 13,67 29,03 11,1 18,87 19,43 20,93 18,63 13,3 15,03

Rango de clase textural Franco Arcillo limoso Arenoso a Franco Arcillo limoso Franco Arcilloso a Arcillo Limoso Arcillo Limoso Arcilloso a Arcillo limoso Arcilloso Franco Arenoso Franco Arenoso Franco Arenoso Franco Limoso a Franco Arenoso Franco a Franco Arenoso Franco Franco Arcillo Limoso Franco Arcillo Limoso a Arcillo Limoso Franco Arcillo Limoso a Limoso Franco Arcilloso a Franco Arcillo Limoso Franco Arcilloso a Franco Arcillo Limoso Franco Arcilloso a Franco Arcillo Limoso Franco Arcillo Limoso a Franco Arcilloso Arcilloso Arcilloso

El predio San José de Pataguas, presentó los porcentajes más elevados de arcilla y los más bajos de arena, mientras que el predio Santa Amelia presentó los valores más elevados de arena y los más bajos de arcilla. Las clases texturales se mantuvieron en rangos semejantes en las distintas profundidades. En los casos San 40 |

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José de Pataguas y Santa Amelia, se evidenció la predominancia de arcilla y arena respectivamente, lo cual llevó a que su rango de clase textural fuese más acotado. El predio Santa Amelia, presentó proporciones de los tres separados en rangos muy parecidos en las tres profundidades estudiadas, lo cual permitió clasificar todo el perfil en la textura Franco arenoso. Los predios Santa Amelia y El Carmen presentaron clases texturales muy similares, en un rango entre Franco y Franco Arenoso, con los valores de CDC y PMP más bajos. 2.4 Densidad de raíces y rendimiento de los predios bajo estudio En el Cuadro 10 se presenta la densidad de raíces (Rai), a tres profundidades en siete predios diferentes con el rendimiento promedio del sitio. Cuadro 10. Densidad de raíces (Rai) y rendimiento a tres profundidades en siete predios cultivados con maíz grano en la Región de O’Higgins. Localidad Santa Julia San José de Pataguas Santa Amelia El Carmen La Gloria Las Arañas Rincón de Yáquil

Prof. (cm) Rai. (mg cm−3) % Raíces Rendimiento (g/pl) 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60

1,45 0,66 0,11 2,39 0,7 0,16 1,11 0,12 0,02 0,72 0,34 0,2 0,58 0,19 0,08 1,5 0,39 0,08 1,53 0,22 0,12

65,32 29,73 4,95 73,54 21,54 4,92 88,8 9,6 1,6 57,14 26,98 15,87 68,24 22,35 9,41 76,14 19,8 4,06 81,82 11,76 6,42

118,66 176,32 120,08 143,03 111,72 149,87 126,22

Densidad raíces, n= 9 (3 cilindros por calicata, 3 calicatas por predio) Rendimiento, n=30 (10 mazorcas por calicata, 3 calicatas por predio)

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En el Cuadro 10, se puede apreciar la importancia de los primeros 20 cm de suelo, pues esta porción del suelo alojó a más del 50% de las raíces, incluso llegando a alojar al 88%, como es el caso del sitio Santa Amelia. El sitio El Carmen es el que presentó la distribución de raíces más equitativa, llegando a tener un 15,8% de sus raíces a 60 cm de la superficie. En cambio en el predio Santa Amelia, claramente se concentraron sus raíces en superficie, y a 60 cm sólo alojó el 1,6% de estas. La mayor densidad de raíces coincide con el mayor rendimiento de maíz, para la profundidad 0-20 cm. De igual manera, la menor densidad de raíces coincidió con el rendimiento más bajo. Fue significativa la importancia de la densidad de raíces en la estrata superficial del suelo, porque en esta zona se presentó la mayor densidad que en profundidad. 2.5 Porosidad total y capacidad de aire En el Cuadro 11 se presenta la Porosidad total (P), y la Capacidad de Aire (CA), de los siete predios a tres profundidades de suelo. Cuadro 11. Porosidad y Capacidad de Aire a tres profundidades en siete predios cultivados con maíz grano en la Región de O’Higgins. Localidad Santa Julia

San José de Pataguas

Santa Amelia

El Carmen

La Gloria

Las Arañas

Rincón de Yáquil

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Prof. (cm) Rai. (mg cm−3) % Raíces Rendimiento (g/pl) 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60

0,43 0,39 0,39 0,59 0,66 0,75 0,38 0,39 0,37 0,48 0,42 0,41 0,39 0,39 0,41 0,38 0,36 0,39 0,43 0,4 0,4

0,15 0,06 0,02 0,15 0,17 0,15 0,14 0,16 0,15 0,17 0,13 0,13 0,12 0,08 0,09 0,08 0,04 0,07 0,05 0,03 0,01

118,66

176,32

120,08

143,03

111,72

149,87

126,22

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Es conocido que la porosidad total (P), condiciona la capacidad de aire (CA), de un suelo. Al haber menos poros, se reduce la capacidad de un suelo de contener agua o aire. La P fue claramente mayor en el predio San José de Pataguas, en todas las profundidades estudiadas presentando además los valores más altos de CA. El resto de los predios mostraron menor relación entre estos dos factores, como fue el sitio Rincón de Yáquil, el que presentó una P similar a la de otros predios pero aún así, fue el que presentó los valores más bajos de CA. En el Cuadro 12, se presenta la densidad aparente (Da), resistencia a la penetración horizontal (RPH) y el índice de cono (IC). Cuadro 12. Densidad aparente, resistencia a la penetración horizontal y el índice de cono de siete predios de la Región de O’Higgins. Localidad Santa Julia

San José de Pataguas

Santa Amelia

El Carmen

La Gloria

Las Arañas

Rincón de Yáquil

Prof. (cm)

Da (g cm−3)

RPH (MPa)

0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60

1,45 1,53 1,59 0,97 0,78 0,57 1,69 1,71 1,7 1,35 1,52 1,52 1,56 1,58 1,57 1,58 1,64 1,57 1,47 1,6 1,62

1,46 1,84 1,69 0,73 1,12 0,79 0,95 1,63 2,1 0,49 2,83 3,93 1,77 1,63 1,4 0,9 1,45 1,09 0,52 0,85 1,52

IC (MPa) 3,49 4,98 3,65 4,68 3,53 3,93 4,03 4,75 3,01 3,91 2,31 3,61 3,41 4,77

Densidad aparente, n=9 (3 cilindros por calicata, 3 calicatas por predio) Resistencia a la penetración horizontal, n=6 (2 repeticiones por calicata, 3 calicatas por predio) Índice de Cono, n= 12 (4 repeticiones por calicata en 3 calicatas por predio)

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Las Densidades aparentes (Da) fueron relativamente altas en todos los predios, a excepción de San José de Pataguas, que presentó Da bajo 1,0 g cm−3 en todo el perfil. El predio Santa Amelia tuvo los valores más altos de Da, evidenciando un suelo con los más altos índices de compactación. Densidades aparentes elevadas como se presentan en seis de los siete sitios estudiados, causan problemas de compactación de suelo, los que repercuten en el rendimiento, disminuyéndolo. Como indica la literatura, la raíz no podrá penetrar un suelo con valores de Índice de cono (IC), cercanos a 5,3 MPa (300 psi) y el sitio Santa Julia bajo los 40 cm de profundidad, presentó valores cercanos a este umbral, evidenciando serios niveles de compactación de suelo. Los problemas más serios de IC para todos los sitios se presentaron a 60 cm de profundidad, donde el valor fue más elevado. La Resistencia a la penetración horizontal (RPH) presenta más de la mitad de los sitios con los valores más elevados a la profundidad 21-40 cm, evidenciando una capa compactada con serios problemas de resistencia hacia el crecimiento de raíces (Pie de arado).

Foto 2. Determinación de la densidad aparente mediante el método del cilindro.

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Foto 3. Determinación de la resistencia a la penetración horizontal.

2.6 Influencia de la densidad de raíces sobre el rendimiento del maíz. En el Cuadro 13, se presenta la relación entre la densidad de raíces por profundidad con el rendimiento del maíz. Cuadro 13. Coeficiente de correlación y regresión de la densidad de raíces (Rai) con el rendimiento. Propiedad física Rai

Profundidad (cm) 0-20

R 0,71

R2 0,5

Rai

21-40

0,59

0,35

Rai

41-60

0,53

0,28

Se puede observar que una alta densidad de raíces se genera mayor rendimiento del cultivo, especialmente en el horizonte superficial (0-20 cm), correlación que disminuye en profundidad. Esto indica que las raíces de los primeros 20 centímetros son esenciales para el buen arraigamiento del cultivo, subrayando la importancia de una buena preparación de suelos en este horizonte previo a la siembra del maíz.

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La Figura 10, presenta la relación entre el rendimiento del cultivo de maíz en los siete predios estudiados frente a la densidad de raíces. A mayor densidad de raíces, el cultivo de maíz alcanza un mayor rendimiento.

Figura 10. Relación entre densidad de raíces (g cm−3) y rendimiento por planta (g pl−1), en siete suelos cultivados con maíz en la Región de O´Higgins.

El Cuadro 14, presenta los coeficientes de correlación y regresión entre el rendimiento de los siete predios evaluados con distintas propiedades físicas del suelo. Cuadro 14. Coeficiente de correlación y de regresión entre el rendimiento del sitio analizado (g/pl) y la densidad aparente, porosidad, capacidad de campo in situ humedad aprovechable in situ y % de arcilla. Propiedad física Da

P

CDC in situ

HA in situ

% Arcilla

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Prof. (cm) 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60 0-20 21-40 41-60

R -0,78 -0,79 -0,83 0,77 0,77 0,81 0,75 0,67 0,67 0,52 0,85 0,87 0,47 0,45 0,58

R2 0,61 0,62 0,69 0,59 0,6 0,65 0,56 0,44 0,45 0,27 0,72 0,75 0,22 0,2 0,33

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La significancia de la relación entre rendimiento y Da, aumentó a medida que aumenta la profundidad. Los mejores rendimientos se alcanzaron en sitios con menor Da, aunque en los sitios estudiados los niveles de compactación del suelo fueron mayoritariamente altos. Una alta densidad aparente se relaciona con una menor cantidad de poros, menor infiltración del agua en el perfil y reducida capacidad de aire, lo cual tiene como consecuencia un menor desarrollo radicular. Es importante señalar que la Da medida en los siete predios se encontró en un rango similar a los reportados en Pakistán, donde se efectuó un ensayo en nueve sitios con diferentes niveles de compactación. En este estudio, el sitio con menor y mayor compactación, presentaron Da equivalente a 1,54 g cm−3 y 1,71 g cm−3, respectivamente. La Da en este estudio estuvo muy relacionada con la producción de grano en maíz, pues su aumento repercutió negativamente en el crecimiento de raíces, altura de planta y rendimiento (Ramazan et al., 2007). La relación entre la porosidad del suelo y el rendimiento aumentó a medida que el suelo se hace más profundo. Esto se explica porque una buena porosidad facilita el flujo de oxígeno hacia las raíces ubicadas en profundidad. Mientras mayor sea la porosidad del suelo, mayor será el rendimiento obtenido. En este estudio la mayoría de los sitios presentaron porosidades bajas en profundidad, y como consecuencia, los rendimientos fueron inferiores al potencial reportado. La CDC in situ al igual que la Da y P, tiene una correlación importante con respecto al rendimiento del cultivo. Esta relación va disminuyendo a medida que aumenta la profundidad del suelo, pero siempre se mantiene con valores altos. En general, a mayor CDC in situ, se obtiene un mayor rendimiento de maíz grano. Los valores de HA in situ muestran una buena correlación con el rendimiento, especialmente en profundidad (R2 = 0,75, 41-60 cm de prof.). Este nuevo parámetro definido a partir de una medición de campo (CDC in situ) y complementado con laboratorio (PMP),

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puede ser de gran utilidad en el manejo y programación de riego, aportando una mejor valoración de la retención de agua en el perfil de este. La Figura 8 presenta la relación entre el rendimiento y la HA disturbada y el rendimiento y HA in situ.

Figura 8. Relación entre la humedad aprovechable disturbada e in situ (cm3 cm−3) y rendimiento por planta (g pl−1), en siete suelos cultivados con maíz en la Región de O´Higgins.

Como se aprecia en el gráfico, la HA in situ, presentó una mejor relación con el rendimiento que la HA disturbada. Esta mejor relación entre la HA in situ con el rendimiento, se explica porque la muestra de suelo utilizada presenta su estructura natural, con sus macro y micro poros sin disturbar, mientras que para HA disturbada estas propiedades se ven alteradas al ser calculada con la CDC obtenida en laboratorio con la muestra disturbada y tamizada. Otro factor que podría influir aun más, sería el poder obtener el límite inferior, PMP, en campo. Así la muestra presentaría en su totalidad las propiedades físicas y estructurales correspondientes a la realidad de lo que ocurre en campo. El separado textural de mayor correlación con el rendimiento del cultivo es la arcilla, que presenta coeficientes de regresión mayores que el limo y arena, relación que persiste en profundidad.

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Esta relación podría explicarse porque las arcillas contribuyen en la retención de agua en mayor proporción que los limos y arenas, resultando en un suelo con mayor disponibilidad de agua para el cultivo. Además, las arcillas junto con la materia orgánica, están relacionadas con la estructuración del suelo, e influyen en la capacidad de intercambio catiónico, propiedades de un suelo que tienen gran importancia en el rendimiento del cultivo. 2.7 Conclusiones De este trabajo se pueden extraer las siguientes conclusiones: • Se encontró que el rendimiento en cada sitio estudiado está muy relacionado con el desarrollo de raíces en el perfil, especialmente en los primeros 20 cm de suelo. • Entre las propiedades físicas del suelo más relevantes para la producción del cultivo de maíz, están la Da del suelo, relacionada con la Porosidad, y la CDC in situ del suelo. Además, pero en menor grado, el rendimiento del cultivo del maíz se relacionó con el contenido de Arcilla del perfil de suelo. • Por otro lado, las propiedades menos relevantes para la producción de maíz fueron la CDC y PMP disturbada, y su derivada la HA estimada. La CA, RPH, IC y los porcentajes de Limo y Arena. • Todos, a excepción del predio San José de Pataguas, presentaron Da por sobre el rango adecuado, lo cual repercute en niveles de compactación que limitan el desarrollo de raíces y la producción del cultivo. • La relación entre el rendimiento del cultivo y la HA es mejor cuando la muestra no ha sido disturbada y presenta todas sus propiedades naturales sin modificaciones. • Estos resultados determinan que sea necesario diferenciar efectos sobre el manejo del riego y el manejo de la compactación.

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Literatura Citada Archer, J. y Smith, P. 1971. “The relation between Bulk Density, Available Water Capacity and Air Capacity of Soils”.” Journal of Soil Science”. 1971. p. 475-480. Dexter, A. 1988. Advances in characterization of soil structure. Soil & Tillage Research 11: p. 199-238. Duruoha, Ch.; Piffer, R. y Silva, P., 2007. “Corn (Zea mays) Root Length Density and Root Diameter as affected by Soil Compactation and Soil Water Content”. Irriga, Botucatu v. 12 n.1, p. 14-26, janeiro-março, 2007. Duiker, W. 2013. “Diagnosing Soil Compactation Using a Penetrometer (soil compactation tester)”. “Penn State Extension, College of Agricultural Science”. USA: 2013. FAO. 2009. “Guía para la descripción de los suelos.” Organización de la Naciones Unidas para la Agricultura y la alimentación, Roma, 2009. Cuarta Edición. Roma: 2009, p. 21-66. Gaultney, L.; Krutz, G.; Steinhardt, G. y Liljedahl, J. 1981. “Effects of Subsoil Compaction on Corn Yields”. ASAE Paper No. 80-1011. Kirkham, M. 2005. “Field Capacity, Wilting point, Available Water and the NonLimiting Water Range”. In: “Principles of Soil and Plant Water Relations”. USA: Elsevier Academic Press, 2005. Riedel, W.; Pikul J.; Osborne, S. y Schumacher, T. 2004. “Soil/Water Research”. South Dakota University. “2004 Progress Report”. USA: Agricultural Experiment Station, Plant Science Department, 2004. Shafiq, M.; Hassan, A. y Ahmad, S. 1994. “Soil Physical properties as influenced by compaction under laboratory and field conditions”. “Soil & Tillage Research”. Elsiever Science, USA, 1994, p. 13-22. Unger, P. y Kaspar, T. 1994. “Soil Compaction and Root Growth: A Review”. “Agronomy Journal”, vol. 86, september-october 1994.Usa, Agron. J. 86:759-766 (1994).

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CAPITULO 3

Fracción de Agua No Limitante para el Cultivo del Maíz

Alejandro Antúnez B.

Sofía Felmer E.

Marcelo Vidal S.

Patrick Mac Kinnon del P.

Ing. Agrónomo, Ph.D [email protected] INIA La Platina

Ing. Agrónomo

Ing. Agrónomo

Ing. Ejecución Agrícola INIA Rayentué

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3.1 Fracción de Agua No Limitante La Fracción de Agua No Limitante (LLWR, del inglés non-limiting water range) es el contenido de agua que no afecta al crecimiento radical, y está representado por un límite superior e inferior de agua fácilmente aprovechable por las raíces. El límite superior está representado por el contenido mínimo de aire del perfil que permita el normal desarrollo de raíces. Se ha establecido que la mínima porción de aire en el suelo permitiendo el crecimiento de raíces es del 11%, aunque algunos cultivos que manifiestan asfixia radical por falta de oxígeno en el perfil de suelo, son sensibles en un rango entre 15 y 25% de aireación. El límite inferior, está representado por la resistencia máxima que la raíz de un cultivo es capaz de tolerar para crecer y desarrollarse. De esta forma, a medida que el suelo se va secando, la resistencia a la penetración del suelo aumenta, a tal punto que dificulta el crecimiento radical, siendo este valor cercano a 2 MPa o superior en especies más tolerantes, y también según la cantidad de arcilla que posea el suelo. La Figura 9, muestra la gráfica referencial de la Fracción de Agua No Limitante

(Adaptado de: Da Silva, Kay y Perfect, 1994) Figura 9. Representación gráfica de la Fracción de Agua No Limitante (LLWR) a diferentes densidades de suelo. (Adaptado de Da Silva, Kay y Perfect 1994).

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La Figura 9, representa el esquema gráfico del LLWR, comprendido en el área achurada. Se observa, la disminución de la amplitud del LLWR al aumentar Da (Densidad aparente), hasta llegar a un valor de cero, llamado Da crítica (con una Da de 1,45 Ton m−3), donde el límite superior e inferior se interceptan. El límite superior corresponde a CDC (contenido volumétrico de agua en el suelo a capacidad de campo) hasta que es interceptada por a (contenido volumétrico de agua en el suelo con un 11% de poros con aire). Esto a una Da aproximada de 1,4 Ton m−3, y el límite inferior corresponde a RP (contenido volumétrico de agua en el suelo a resistencia a la penetración equivalente a 2,0 MPa en este trabajo). La curva PMP (contenido de agua del suelo a punto de marchitez permanente) no tiene ninguna incidencia en la determinación del LLWR. Un suelo con condiciones físicas pobres, requiere un cuidadoso manejo para no restringir el desarrollo de los cultivos. Estos suelos, generalmente poseen un rango estrecho de LLWR, al contrario de un suelo con buena calidad física, que requiere un manejo menos estricto para lograr obtener un buen crecimiento y desarrollo de los cultivos, el cual generalmente ostentará un amplio LLWR. Así, cada suelo presentará su propio LLWR, de acuerdo a sus características físico-hídricas, el que puede afectarse en el tiempo de acuerdo a sus condiciones de manejo. Siendo el LLWR un reflejo de la disponibilidad de agua fácilmente aprovechable por las plantas en un determinado tipo de suelo, el concepto puede ser empleado no sólo como un indicador de calidad de un suelo. También, puede serlo como un parámetro fundamental para realizar programaciones de riego, buscando siempre mantener la humedad del suelo dentro de los límites del LLWR.

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3.2 Factores que modifican la Fracción de Agua No Limitante 3.2.1 Propiedades físicas del suelo La densidad aparente es el parámetro más importante para de determinar el LLWR. Da Silva, Kay y Perfect (1994), proponen el estudio del LLWR de los suelos a partir de la relación de la curva de retención de agua, curva de resistencia a la penetración y el valor de Da crítica en que el LLWR es igual a cero. Por consiguiente, hasta la actualidad, la Da representa un parámetro fundamental para calcular este rango óptimo de agua en el suelo. Un aumento de la Da implica también el incremento de la compactación del suelo, perdiendo macro-porosidad, endureciéndose de los horizontes y por lo tanto, un deterioro de las propiedades físicas del suelo. De esta forma, se genera un efecto adverso sobre el crecimiento de las plantas, porque la resistencia a la penetración de las raíces en el suelo aumenta drásticamente en respuesta a una reducción del LLWR. El LLWR comienza a verse afectado a partir de valores de Da de entre 1,2 a 1,3 g cm−3 (según textura de suelo, desde arcilloso a arenoso respectivamente), en cuanto al nivel inferior, sin que afecte al nivel superior. El contenido de agua en el suelo a una aireación adecuada y resistencia a la penetración del suelo, es más afectado por la Da que por el contenido de agua en el suelo entre CC y PMP. También el LLWR es fuertemente dependiente de la cantidad de arcilla, materia orgánica y labranza, que condicionan la estructuración del suelo. La cantidad de materia orgánica presente en el suelo, determina la amplitud de los límites del LLWR.

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3.2.2 Manejo agronómico El LLWR es más sensible a los cambios estructurales del suelo que al agua disponible. De esta forma, el LLWR de un suelo determinado, puede afectarse según el manejo de labranza que se le haga a un cultivo. El manejo de la labranza y preparación del suelo tienen gran impacto en los índice de LLWR. En suelos arcillosos, el LLWR es mayor en el suelo con labranza convencional que en el sistema cero labranza, donde el límite inferior del LLWR se altera de manera significativa, por la mayor resistencia a la penetración del suelo bajo cero labranza. Fracción de agua no limitante para el crecimiento radical del maíz en cinco suelos de la Región de O’Higgins. El estudio se realizó en cinco suelos de la Región de O’Higgins (Cuadro 15). Cuadro 15. Comuna y Localidad de los sitios estudiados. Comuna

Localidad

Pichidegua

Santa Amelia

Graneros

Santa Julia

San Fernando

El Carmen

Quinta de Tilcoco

Quinta de Tilcoco

Chépica

Las Arañas

Los suelos en estudio abarcanron una diversidad textural importante, siendo representativos de los suelos cultivados con maíz en región. En el Cuadro 16, se presenta la proporción de los separados texturales y propiedades físicas de los suelos estudiados. Cuadro 16. Proporción de separados texturales y propiedades físico hídricas de los suelos estudiados en los primeros 20 cm de profundidad. Localidad

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% Arena % Limo % Arcilla % M.O.

pH CDC in situ cm3cm−3

PMP cm3cm−3

Santa Amelia

66,23

18,13

15,63

1,8

7,2

0,21

0,09

Santa Julia

14,2

51,33

34,47

1,8

6,3

0,28

0,22

El Carmen

49,6

38,97

11,43

1,5

6,7

0,16

0,08

Quinta de Tilcoco

22,2

38,6

39,2

3,2

6,5

0,28

0,14

Las Arañas

18,87

44,77

36,37

2,3

6,2

0,40

0,18

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3.2.3 Determinación de la Fracción de Agua No Limitante A partir de la integración de las curvas r - RP con el límite superior ap (contenido volumétrico de agua en el suelo con un 15% capacidad gaseosa) e inferior RP (contenido de agua en el suelo con resistencia a la penetración crítica según % de arcilla), definidos para cada suelo, se graficó la relación entre la Da y v destacando en color sombreado el LLWR. A continuación se presenta la Fracción de Agua no Limitante utilizando una RP crítica según el porcentaje de arcilla de cada suelo de los predios en estudio.

Figura 11. Fracción de Agua No Limitante del predio Quinta de Tilcoco.

El sitio Quinta de Tilcoco, en el rango de Da entre 1,1 g cm−3 y 1,2 g cm−3, el límite superior del LLWR está definido por CDC, mientras que en Da 1,2 y 1,5 g cm−3, el ap define el límite superior. El límite inferior del LLWR en el rango de Da entre 1,1 g cm−3y 1,4 g cm−3, está definido por PMP, mientras que a Da mayores a 1,4 g cm−3 el LLWR se restringe por RP.

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Figura 12. Fracción de Agua No Limitante del predio Santa Julia.

En el sitio Santa Julia, en el rango de Da entre 1,3 g cm−3 y 1,6 g cm−3, el límite superior del LLWR está definido por ap. El límite inferior del LLWR en el rango de Da entre 1,3 g cm−3y 1,5 g cm−3, está definido por PMP, mientras que a Da mayores a 1,5g cm−3 el LLWR se restringe por RP.

Figura 13. Fracción de Agua No Limitante del predio El Carmen.

En el sitio El Carmen, el límite superior del LLWR está definido por CDC. El límite inferior del LLWR en el rango de Da entre 1,3 g cm−3 y 1,5 g cm−3, está definido por RP, hasta interceptarse con CDC, siendo la Da de 1,5 g cm−3 crítica para este suelo, donde el LLWR es igual a cero. 58 |

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Figura 14. Fracción de Agua No Limitante del predio Las Arañas.

En el sitio Las Arañas, en el rango de Da entre 1,2 g cm−3 y 1,25 g cm−3, el límite superior del LLWR está definido por CDC, mientras que en Da 1,25 y 1,6 g cm−3, el ap define el límite superior .El límite inferior del LLWR en el rango todo el rango de Da (entre 1,2g cm−3 y 1,6) g cm−3, está definido por PMP. La resistencia mecánica a la penetración es un factor que afecta muy sensiblemente al LLWR, especialmente en los suelos con porcentajes de arcilla menores (como Santa Amelia y El Carmen). Por el contrario, los suelos con mayor contenido de arcilla a suelos francos (Quinta de Tilcoco, Las Arañas y Santa Julia), son afectados mayormente por la falta de aireación, siendo el sitio Santa Julia el más sensible en este aspecto. Los sitios Santa Julia y Quinta de Tilcoco, experimentaron limitaciones por RP crítico a partir de una Da de 1,5 g cm−3 y 1,44 g cm−3, respectivamente. El Cuadro 17, muestra la diferencia entre HA bajo criterio tradicional y bajo criterio de la LLWR a Da promedio, utilizando un límite inferior variable según porcentaje de arcilla calculados en cada sitio.

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Cuadro 17. Comparación de la humedad aprovechable (HA) de cada sitio entre criterio tradicional versus criterio del LLWR, a Da promedio en cada sitio. Sitio Santa Amelia Quinta de Tilcoco Santa Julia El Carmen Las Arañas

HA criterio tradicional (cm3 cm−3) 0,09 0,15 0,16 0,14 0,15

HA criterio LLWR (cm3 cm−3) 0,07 0,12 0,09 0,09 0,09

Se observó una clara diferencia entre ambos criterios, sobre todo en los sitios Santa Julia, El Carmen y Las Arañas. El sitio Santa Julia presentó la mayor diferencia entre ambos criterios, limitando de manera excesiva la HA utilizado el criterio del LLWR, lo cual coincidió con su elevada compactación, mientras que el sitio Quinta de Tilcoco, presentó el mayor valor del LLWR, siendo un suelo con una compactación normal. La literatura reciente ha planteado el uso del LLWR como un concepto que permite cambiar el manejo tradicional del riego. Los nuevos límites propuestos por este estudio son más acotados que los usados tradicionalmente. La Densidad aparente de un suelo, es el principal parámetro que determina la Fracción de Agua No Limitante, y puede variar en un mismo suelo en función del manejo agronómico. Todos los suelos estudiados (a excepción de los sitios Quinta de Tilcoco y El Carmen), presentaron niveles de compactación sobre índices normales a densos. Esto determina reducidos rangos de HA que no superan los 0,09 cm3 cm−3 sin limitaciones para las raíces de las plantas, haciendo que el manejo del riego en estos suelos sea más estricto para conseguir rendimientos óptimos de los cultivos (en este caso maíz), dadas las limitaciones que presentan estos suelos. En los suelos estudiados donde predominó la textura arenosa en este trabajo (El Carmen y Santa Amelia), los límites críticos están definidos por CDC y RP (límite superior e inferior respectivamente, en todo el rango de densidades de suelo), donde la aireación de 60 |

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estos suelos no representa una limitación para el crecimiento de raíces si v se mantiene dentro de este rango. Se debe procurar mantener estos suelos a niveles cercanos a CC y alejados de RP crítico en la programación del riego. Esto sugiere un incremento en la frecuencia y una disminución en el tiempo de riego, debido a la menor disponibilidad de HA al utilizar el criterio definido por LLWR sugerido. En estos suelos, el manejo del riego superficial es complejo por la dificultad de mantener el perfil dentro de los límites del LLWR por un tiempo adecuado. De esta forma, estos suelos estarían mejor adaptados para el riego localizado, especialmente en especies vulnerables a la asfixia radical, tales como paltos, cítricos en general y frutales menores como arándanos. En suelos de textura franca a franco arcillosa, se recomienda el manejo del riego usando como límites críticos ap y PMP (límite superior e inferior respectivamente, a Da promedio), con una disminución en el tiempo de aplicación, evitando de este modo la posible asfixia radical producto de la falta de oxígeno en el suelo, que se produciría antes de alcanzar CDC. El manejo del riego en los sitios Santa Julia y Las Arañas, es más complejo, porque el LLWR no supera los 0,09 cm3 cm−3, coincidente también con un elevado nivel de compactación. El sitio Quinta de Tilcoco, presentó el valor más amplio de LLWR (0,12 cm3 cm−3), coincidente con un nivel de compactación suelto a normal, adaptándose adecuadamente al riego superficial. Por otra parte, el sitio Santa Amelia presentó el valor más bajo (0,07 cm3 cm−3), en un rango de compactación normal a denso, definiendo prácticas de manejo del riego más estrictas. El sitio El Carmen, con bajo nivel de compactación, presentó un LLWR de aproximadamente 0,09 cm3 cm−3, rango relativamente amplio para un suelo de esta clase textural. El LLWR es un indicador dinámico, que puede variar en función del tiempo y es muy dependiente de las prácticas de manejo del suelo. De esta forma si se realiza un manejo agronómico adecuado a cada suelo estudiado, sería posible mejorar el LLWR

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de los sitios con mayores restricciones. 3.3 Conclusiones De las mediciones efectuadas en las localidades ya mencionadas, se puede concluir lo siguiente: • La Fracción de Agua no Limitante reportada en este estudio, fue menor que en todos los suelos (especialmente en los suelos Santa Julia, El Carmen y Las Arañas), en comparación al criterio tradicionalmente usado para programación del riego. • En los suelos estudiados, los de textura arenosa se presentaron limitados principalmente por la RP, mientras que los con mayor contenido de arcilla, se presentaron limitados por ap. • Este concepto propone un manejo diferente del riego al sistema tradicional, el cual supone una mejora en los rendimientos de los cultivos. Sin embargo, no todos los sistemas de riego se adaptan del todo, especialmente los sistemas de riego gravitacionales, donde se sugiere al menos mantener los niveles de humedad el mayor tiempo posible entre los niveles críticos. • Se recomienda validar el criterio propuesto en terreno, manejando el riego con esta nueva estrategia de programación, evaluando su impacto en el rendimiento del cultivo del maíz grano.

Literatura Citada Da Silva, A.; Kay, B.; Perfect, E. 1994. Characterization of the least limiting water range of soils. Soil Science Society of America Journal. 58 (6):1775-1781.

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CAPITULO 4

Mejoramiento del Riego Superficial del Maíz en la Región de O’Higgins

Alejandro Antúnez B. Sofía Felmer E. Marcelo Vidal S. Roberto Morales J.

Alejandro Aguilar M. Sebastián Yarad L.

Ing. Agrónomo, Ph.D Ing. Agrónomo Ing. Agrónomo [email protected] INIA La Platina

Ing. Agrónomo

Ing. Ejecución Agrícola INIA Rayentué

Ing. Agrónomo

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4.1 Introducción Del total de la superficie nacional regada (1.093.000 ha), unas 790 mil ha se riegan con métodos de riego gravitacional, representando un 72% de la superficie regable del país. De esta cifra, 311 mil ha se riegan por surcos con bajo nivel de tecnificación (ODEPA, 2011). En Chile, los sistemas de conducción mediante surcos y por tendido son los más utilizados en la mayoría de los cultivos que se producen en el país. Como indica el Cuadro 18, casi el 30% de la superficie se encuentra regado mediante surcos, y si se incluye el riego por tendido, ambos alcanzan casi el 70% de la superficie total regada del país, de acuerdo al último Censo Agropecuario y Forestal (ODEPA, 2013). Cuadro 18. Superficie total de riego superficial en Chile. Región Región de Tarapacá Región de Antofagasta Región de Atacama Región de Coquimbo Región de Valparaíso Región del Maule Región de O´Higgins Región del Bio Bio Región de la Araucanía Región de los Lagos Región del General Carlos Ibáñez del Campo Región de Magallanes y Antártica Chilena Región Metropolitana Región de los Ríos Región de Arica y Parinacota Total General

Total Regado (ha) Por surcos (ha) 1.162 2.347 19.637 75.819 86.888 213.176 305.529 168.596 50.107 4.470 2.961 19.794 138.694 8.202 11.177

17 35 3.524 18.164 19.152 102.541 94.468 14.036 2.210 4 202 3.062 57.547 41 1.483

1.108.559

316.486

En la actualidad, se verifica una presión social por el uso ineficiente del agua debido a su acentuada escasez, como también a la elevada contaminación de aguas subterráneas principalmente a causa de la lixiviación del Nitrógeno. En este contexto, es necesario incrementar la eficiencia del riego por surcos en la agricultura comercial, disminuyendo las pérdidas de agua por percolación profunda y escurrimiento superficial. Asimismo, es importante

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aumentar la uniformidad de riego, asegurando una disponibilidad homogénea de agua para las plantas en todo el campo regado. 4.2 Riego superficial En el riego superficial, el agua se vierte por un extremo del campo y fluye sobre la superficie en el sentido de la pendiente, infiltrando en el suelo a medida que avanza. Existen varios tipos de riego superficial, siendo mundialmente el más utilizado en la agricultura, el riego por surcos convencional. El riego por surcos, consiste en la utilización de pequeños canales o surcos paralelos a la línea de plantación. La separación y largo de los surcos dependerán del tipo de suelo y cultivo. Tradicionalmente en este tipo de riego se utiliza altos caudales, lo cual provoca una mala distribución del agua en la superficie y altas pérdidas del recurso, generando eficiencias de aplicación no superiores al 30%.

Foto 4. Riego por surcos convencional en maíz.

El riego continuo se divide en dos fases: avance y recesión. En la fase de avance, el agua recorre toda la longitud del surco, después de haber ocurrido el tiempo para completar la infiltración de la lámina de agua consumida por la evapotranspiración del cultivo

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desde el riego anterior y el ingreso del agua al surco se interrumpe, comenzando así la fase de recesión. Se denomina recesión o secado, al momento en que el agua va desapareciendo a lo largo de surco. En la Figura 15 se presenta gráficamente estos conceptos.

Figura 15. Curvas de avance y receso.

Las pérdidas de agua más comunes del riego por surcos convencional están representadas por el escurrimiento superficial (Foto 5), debido a los altos caudales utilizados y a la percolación profunda debido al alto tiempo de riego, despreciándose la evaporación directa del agua del surco.

Foto 5. Pérdidas de agua por escurrimiento superficial | 67

Riego por Pulsos en Maíz Grano

4.3 Riego por surcos mediante pulsos Esta técnica de riego fue desarrollada como una necesidad de aumentar la eficiencia agronómica del sistema de riego por surcos convencional, debido al bajo costo energético de este sistema en comparación a sistemas de riego presurizados. En el sistema de riego por pulsos, el agua se conduce hasta una válvula con compuerta giratoria que tiene como función distribuir el agua a cada uno de los sets de surcos, generando una aplicación intermitente de agua, originándose como consecuencia periodos alternados de humectación (periodo “on” o “abierto”) y de secado (periodo “off” o “cerrado”), sobre la superficie regada.

Foto 6. Sistema de riego por pulsos.

Con este sistema se puede regar prácticamente el doble de la superficie en comparación con el riego convencional. Adicionalmente, en algunas condiciones, esta técnica reduce los tiempos de aplicación y volumen de agua necesario para el avance del flujo a lo largo del surco, con lo cual se logra aumentar la uniformidad de distribución del agua de riego (Cornejo, 1991). La técnica de riego por pulsos genera una disminución sucesiva de la velocidad de infiltración (Figura 16), lo cual causa un aumento

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Riego por Pulsos en Maíz Grano

en la velocidad de avance. La disminución de la velocidad de infiltración se explica por una serie de mecanismos, de acuerdo a Coolidge, Walker y Bishop (1982): • La consolidación del suelo mojado durante la interrupción del flujo, debido a un incremento en la tensión suelo – agua. • El llenado de grietas y poros por deposición de partículas en el fondo del surco. • Mayor desintegración de las partículas del suelo en el perímetro mojado como resultado de la rápida humectación por el frente de avance. • Sellado de la superficie causado por la migración y reorientación de las partículas del suelo. • Hidratación y la expansión de las partículas de arcilla. • Redistribución del agua infiltrado a lo largo del perfil del suelo. • Aire retenido en el suelo.

Figura 2. Infiltración durante el avance, en relación al tiempo de riego transcurrido

Es así como el tiempo de oportunidad durante la fase de avance en el surco es mucho menor en el riego por pulsos en comparación con el riego continuo (convencional), esto produce una baja infiltración en la cabecera y por tanto una menor percolación profunda (USDA-SCS, 1986).

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La duración y número de los pulsos o ciclos es variable, dependiendo de: • Las características de infiltración del suelo. • El caudal de entrada. • El requerimiento de riego. • El porcentaje de requerimiento de agua necesaria en el último tramo del surco. 4.3.1 Descripción de la técnica de riego por surcos mediante pulsos Esta técnica de riego divide el tiempo total del riego por surcos convencional (continuo) en dos etapas o fases: avance y remojo El objetivo principal de la fase de avance es el mojamiento rápido y homogéneo de todo el largo del surco. La fase de avance comienza con el primer pulso, suponiendo que alcanza un tercio de la longitud del surco, y posteriormente se corta el suministro de agua, dejando que el suelo se ventile o airee. El segundo pulso pasa al sector del surco ya mojado por el primer pulso en un tiempo menor. De esta manera en el suelo húmedo casi no existe infiltración, así hasta alcanzar el sector seco del surco que se está regando, de esta forma, se moja la segunda parte del surco, lo cual se repite en la cantidad de pulsos o ciclos necesarios hasta alcanzar el extremo final del surco. El proceso de “mojar y ventilar”, permite alcanzar una velocidad la velocidad de infiltración mínima y homogénea a lo largo del surco. Ya igualada la tasa de infiltración en todo el largo de surco, producto de la fase de avance, comienza la fase de remojo, que consiste en abrir el flujo de agua por un determinado tiempo, para luego cortarlo por el mismo periodo que estuvo abierto. De esta forma, el volumen de agua aplicado infiltrará en su totalidad a lo largo de surco. Estos cortes de agua permiten minimizar el escurrimiento superficial limitando la cantidad de agua que desagua y aumentando el volumen de agua a infiltrar.

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Riego por Pulsos en Maíz Grano

4.3.2 Ventajas y desventajas del riego por surcos mediante pulsos A continuación se presenta las ventajas y desventajas del uso del tratamiento de riego por surcos mediante pulsos. Ventajas • El agua aplicada intermitentemente por los pulsos de avance permite alcanzar más rápidamente el final del surco, reduciendo el tiempo de oportunidad. • El uso del programador de la válvula permite controlar los tiempos de riego, y con esto se controla el escurrimiento superficial. • El riego por pulsos permite una aplicación de agua con un mejor control de caudales. • El riego por pulsos permite un mejor manejo del agua de riego. • El riego por pulsos permite automatizar el sistema de riego por surcos tradicional y con la reducción de los volúmenes de agua aplicados. Desventajas • El regador requiere monitorear la humedad de suelo de manera más frecuente que en riego por surcos continuo convencional. • La factibilidad de aplicación de riegos ligeros puede provocar una aplicación de riego menor para el cultivo si es que se programan de forma inadecuada los pulsos de riego. • El riego por pulsos requiere de un alto grado de manejo, el que se puede ver afectado si se realiza por mano de obra no capacitada. • El equipo de riego por pulsos debe ser mantenido de manera correcta para que este opere bien y se puedan obtener los resultados esperados. Una mala mantención del sistema puede provocar problemas en el cultivo.

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4.4 Propuesta tecnológica para el mejoramiento del riego superficial en maíz A continuación, se presenta una propuesta basada en cuatro puntos necesarios para mejorar la eficiencia de riego superficial en el cultivo del maíz. Estos son los siguientes: Emparejamiento del suelo El objetivo de emparejar el suelo es alcanzar una pendiente relativamente baja, conocida, homogénea y apta para el riego por surcos a lo largo y ancho del predio. Al nivelar el suelo, se evita el aposamiento de agua en sectores bajos. Estos aposamientos reducen la velocidad de avance del agua a lo largo del surco y generan un aumento del agua percolada en la zona anegada, reduciendo la aireación del suelo en las plantas del sector deprimido. Los surcos deben ser homogéneos y su superficie debe presentar la menor resistencia posible al frente de agua, para lograr que la velocidad de avance del agua sea homogénea en todos los surcos, provocando idealmente que el agua llegue al final del surco casi simultáneamente. Distribución de agua y control de caudales de riego en cabecera Para la distribución de agua en la cabecera de riego, se recomienda la instalación de mangas de riego o la instalación de un sistema de riego tipo californiano móvil. Las mangas para riego son tuberías flexibles de polietileno de alta densidad, resistente a rayos ultravioleta. Se comercializan en diferentes diámetros y espesores, generalmente los diámetros varían entre 4” y 22” (100 a 560 mm) y el espesor entre 250 y 450 micrones. Las mangas son ciegas, es decir no vienen de fábrica con las compuertas de riego instaladas, lo cual entrega la ventaja adicional de utilizarlas solamente para la conducción del agua en algunos tramos. Por su parte, las compuestas de riego son aparatos de vital importancia para el adecuado control y uniformidad del caudal de riego en los surcos. Su anclaje a las mangas de riego debe ser seguro y 72 |

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hermético para evitar pérdidas de agua. Mediante una tapa deslizante, permite al regador regular el caudal aplicado en cada surco.

Foto 7. Control de caudales en la cabecera de riego.

Válvula de riego por pulsos con controlador Star La válvula de riego por pulsos, encargada de regular el paso del agua, se fabrica en fundición de aluminio, asegurando una alta resistencia a la corrosión y la hace a su vez muy liviana y transportable. Tiene un diámetro de 10” (250 mm), capaz de solventar un caudal máximo de 340 m3/h, aunque este caudal depende de la cantidad de agua disponible en el predio al momento del riego y de la carga hidráulica. El controlador Star, permite el control del riego por pulsos moviendo el disco interior de la válvula mariposa, permitiendo la automatización del riego. Al digitar el tiempo que tarda el agua en avanzar la longitud total del surco (tiempo de avance), en forma tradicional, el controlador calcula automáticamente el número y tiempo de los ciclos de avance y el tiempo de los ciclos de infiltración o remojo. El controlador permite también efectuar cambios en el número de ciclos de avance y el tiempo de éstos, cambios en los tiempos de infiltración y en la relación de tiempo entre lado derecho e izquierdo de la válvula, en cualquier momento durante un riego. De esta forma, la labor del riego se puede adaptar a las características físicos-hídricas de cada suelo | 73

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o condición hídrica. El controlador es una unidad autónoma y no requiere instalaciones previas para su funcionamiento ni suministro de ningún tipo. Su consumo energético está provisto por una batería interna recargada por los rayos solares, y es de sencilla unión con la válvula mariposa por medio de un engranaje atornillado. Diseño del riego por surcos En general, persiste entre los regantes, un amplio desconocimiento de largos de surcos y tiempos de riego óptimos para cada suelo y pendiente, que permita maximizar la eficiencia del sistema. Este mejoramiento, deberá ser incluido en las labores de emparejamiento del suelo, de manera de diseñar unidades de riego, de proporciones adecuadas para el cultivo, pendiente y velocidad de infiltración del terreno. El riego por pulsos en Chile Según las evaluaciones de eficiencia de riego superficial en maíz realizadas por INIA, durante tres temporadas (2012-2013,20132014,2014-2015) en distintos predios de la región, demuestran que las actuales eficiencia de riego por surcos están dentro del rango de eficiencias de riego por tendido como se puede apreciar en el Cuadro 19.

Foto 8. Maíz regado con el sistema de riego por pulsos.

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Riego por Pulsos en Maíz Grano

Cuadro 19. Eficiencia de aplicación, escorrentía y percolación profunda del riego por pulsos v/s el riego convencional en cuatro predios de la Región de O´Higgins. Tratamiento/Temporada/ Suelo/N° de riego

Eficiencia Rendimiento Escorrentía Percolación Aplicación qq/ha

Temporada 2012-2013/ Suelo Franco arenoso/ 10 riegos Riego convencional Riego por pulsos

32%

39%

29%

66%

25%

7%

107 134

Temporada 2013-2014/ Suelo Franco arcilloso/ 7 riegos Riego convencional Riego por pulsos

23%

28%

49%

52%

22%

26%

144 166

Temporada 2014-2015/ Suelo Franco arcillo limoso/ 7 riegos Riego convencional/ siembra tradicional Riego por pulsos/siembra sobre camellones

54%

46%

0%

71%

18%

12%

181 176

Temporada 2014-2015/ Suelo Franco arcillo limoso/12 riegos Riego convencional/ siembra sobre camellones Riego por pulsos/siembra sobre camellones

27%

53%

20%

124

66%

27%

6%

130

La eficiencia del riego por surcos convencional es casi dos veces menor que la eficiencia del riego por surcos. Es por ello que el riego por surcos convencional, genera una mayor percolación profunda y escorrentía superficial, debido principalmente al exceso de tiempo de riego y altos caudales aplicados. Por otra parte, el riego por pulsos aumenta el rendimiento un 15% más que el riego convencional y mejora el potencial productivo de suelos sueltos, debido a la mejor respuesta en suelos de suelo de textura gruesa con alta pedregocidad superficial que en suelos de textura delgada. El riego por surcos mediante pulsos representa un potencial mejoramiento del riego para productores de maíz en la Región de O’Higgins. | 75

Riego por Pulsos en Maíz Grano

Foto 9. Contraste entre el riego convencional (Izquierda) y riego por pulsos (Derecha). El Carmen 2012/2013.

4.5 Factores que afectan la eficiencia de riego superficial La eficiencia de aplicación del agua, en el riego por surcos convencional (riego continuo) y por surcos mediante pulsos (riego discontinuo), nunca podrá alcanzar un 100%, si lo que se busca es una uniformidad de riego adecuada de las láminas infiltradas en el perfil del suelo. Existen variables que afectan la eficiencia de aplicación del método de riego por surcos. El control de estas variables hará que el riego tenga un máximo característico del sistema o “eficiencia de diseño”. Las variables que mayor efecto tienen sobre esta eficiencia son : • • • •

Pendiente del terreno. Sus características de infiltración. El largo del surco según textura. El control del caudal de entrada.

Una mayor eficiencia de aplicación se consigue con mayor facilidad en un surco con pendiente suave (< 0,5%). También esta eficiencia será mayor en suelos que tengan una velocidad de infiltración moderada (suelos francos), comparada con aquellos suelos con una infiltrabilidad muy lenta (suelos arcillosos) o extremadamente rápida (suelos arenosos). 76 |

Riego por Pulsos en Maíz Grano

La eficiencia de aplicación también puede aumentarse adecuando el largo del surco y reduciendo el caudal, una vez completada la fase de avance (caudal reducido), lo que es especialmente importante en suelos de baja infiltración, en los que gran parte del volumen aplicado se pierde por escurrimiento superficial (Booher, 1974). La percolación profunda se debe al excesivo tiempo de riego, lo que produce una infiltración de agua más allá de la zona de raíces. Se establecen las mayores pérdidas en los suelos arenosos. Prácticas para mejorar la eficiencia de riego. En la aplicación del riego por surcos, se han establecido prácticas para mejorar la eficiencia del método tales como: • Limitar la longitud de los surcos. El largo de los surcos va depender de la textura del suelo, la pendiente y la cantidad de agua a aplicar. En los suelos arcillosos, los surcos pueden ser más largos que en los suelos arenosos. Por otra parte, en suelos nivelados, los surcos pueden ser más largos que en los otros con mayor desnivel. • Controlar el caudal aplicado. • Empleo de dos caudales de riego. Se recomienda aplicar al principio del riego, un caudal máximo no erosivo para mojar todo el surco de riego. Luego emplear un caudal reducido, que corresponde aproximadamente a la mitad del caudal máximo no erosivo. Esta práctica permite aprovechar mejor el agua, disminuyendo el escurrimiento superficial. • Control de tiempos de riego. Este aspecto es importante, con el objetivo de no aplicar agua en exceso. • Emparejamiento del terreno y reaprovechamiento del agua de desague. • Implementación de sistemas de aducción y distribución que permitan mejorar la distribución del agua de riego en la cabecera de los surcos tales como: sifones, cajas de distribución, mangas plásticas, sistemas de riego californiano móvil o fijo. | 77

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4.6 Determinación de las necesidades hídricas del maíz Los requerimientos de agua del maíz dependen del balance hídrico que se produce entre las pérdidas y aporte de agua según la siguiente ecuación: Precipitaciones + Riego = ETc + Per. profunda + Esc. superficial + Variación de humedad del suelo

Debido al sistema de riego tradicional del maíz, son considerables las pérdidas de agua por escurrimiento superficial y percolación profunda, por lo cual es importante considerarlos en el balance. La evapotranspiración del cultivo se puede determinar a partir de la siguiente ecuación: ETc = Eto x Kc Donde: • Etc: Evapotranspiración del cultivo, expresado en mm dia-1 • Eto: Evapotranspiración de referencia o demanda climática por agua, expresado en mm dia-1. • Kc: Coeficiente de cultivo. La Eto se puede determinar por medio de la evaporación de bandeja corregida con un coeficiente de bandeja respectivo o por medio de estaciones agroclimáticas que integran la función de Penmann-Montheith. En el Cuadro 20, se presentan valores de Evapotranspiración de referencia (ETo) promedio mensual de 4 comunas de la VI región.

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Cuadro 20. Evapotranspiración de referencia (mm dia-1) de cuatro comunas de la Región de O’Higgins. Localidad Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Rancagua

San Vicente de T.T.

Santa Cruz

San Fernando

5,0 4,5 3,6 2,1 1,2 0,9 0,8 1,6 2,3 3,6 4,7 4,8

5,0 4,3 3,2 1,9 1,1 0,7 0,7 1,3 2,1 3,2 4,4 5,0

6,4 5,8 4,5 2,4 1,2 0,8 0,9 1,5 2,4 3,8 5,5 6,1

5,6 5,0 3,9 2,2 1,1 0,7 0,8 1,4 2,1 3,4 4,9 5,4

(Fuente: Agroclima, promedio tres últimos años)

La magnitud de Kc depende del cultivo, su estado de desarrollo y aspectos fisiológicos y también del manejo agronómico como tipo de híbrido y densidad de plantación. En el Cuadro 21, se presenta la duración de las etapas fenológicas y valores del Kc para un hibrido de maíz tardío sembrado en la Región de O’Higgins. Cuadro 21. Duración de las etapas fenológicas y coeficiente de cultivo de maíz grano. Etapa Inicial Desarrollo Media Final Total

Duración (días) 45 45 50 30 170

Kc 0,25 0,9 1,10 0,15

Necesidades hídricas del maíz En el Cuadro 22, se presentan las necesidades hídricas en la temporada del maíz tardío en cuatro comunas de la Región de O’Higgins. | 79

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Cuadro 22. Evapotranspiración potencial (mm/mes) del maíz grano en 4 comunas de la VI región. Localidad Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total

Rancagua

San Vicente de TT

Santa Cruz

San Fernando

154,5 137,4 16,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 13,5 35,5 135,1 492,6

155,4 133,9 14,9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 12,1 33,0 140,4 489,6

200,5 180,0 20,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 14,3 41,1 171,3 628,0

174,9 155,5 18,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 12,9 36,7 149,7 548,0

(Fuente: Agroclima, promedio tres últimos años)

Literatura citada Booher, L. 1974. Surface irrigation. FAO agricultural development. Paper, no 95. Coolidge, P.; Walker, W. y Bishop, A. 1982. “Advance and runoff-surge flow furrow irrigation”. ASCE Journal of the Irrigation and Drainage Division 108. p.35-42. Cornejo, J. 1991. “Riego superficial de alta eficiencia agronómica”. Director: Gurovich, L.A. Tesis de Grado. Facultad de Agronomía Pontificia Universidad Católica de Chile. Santiago, Chile. 1991. Izuno, F.; Podmore, T. and Duke, H. 1985. Infiltration under surge irrigation. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers. 28(2). Odepa. 2011. Maíz: producción, precios y comercio exterior. Santiago, Chile: ODEPA, Avance Junio 2011. 15 p. Odepa. 2013. Maíz: producción, precios y comercio exterior. Disponible en Web: http://www.odepa.cl/estadisticas/productivas/ Sección: Estimación de superficie sembrada de cultivos anuales 2012/13.Santiago, Chile, 2013. United States Department of Agriculture – Soil conservation service. 1986. Surge Irrigation. USDA-SCS. United States of America. Varas, E.; Sandoval J. 1991. Manual de Riego. Serie Quilamapu Nº28 ed. Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). Chillán, Chile. p. 78.

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Capitulo 5

Antecedentes Nutricionales del Cultivo del Maíz en Chile

Marcelo Vidal S.

Rafael Ruiz S.

Alejandro Antúnez B.

Claudia Araya R.

Ing. Agrónomo

Ing. Agrónomo

Ing. Agrónomo Ph.D.

Ing. Agrónomo

[email protected] INIA Rayentué

Consultor

INIA La Platina

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Riego por Pulsos en Maíz Grano

5.1 Introducción La planta de maíz es muy eficiente en la producción de biomasa, dado que en condiciones de cultivo puede alcanzar en cuatro ó cinco meses un peso seco 1000 veces superior a la semilla que le dio origen. Su ciclo fenológico se divide en dos grandes etapas: la vegetativa (V) y la reproductiva (R) (Figura 17).

Fuente: Andrade (1995). Figura 17. Ciclo fenológico del cultivo de maíz

El rendimiento del maíz está determinado principalmente por el número final de granos por superficie, que depende de la tasa de crecimiento del cultivo. Por cual, para alcanzar altos rendimientos, el maíz debe lograr un óptimo estado fisiológico con una alta eficiencia de conversión de la radiación interceptada en biomasa. La adecuada disponibilidad de nutrientes, especialmente a partir del momento en que son requeridos en mayores cantidades (de cinco a seis hojas desarrolladas), asegura un buen crecimiento foliar y una alta eficiencia de conversión de radiación interceptada. En las últimas décadas, la selección y adopción de materiales genéticos con mayor potencial de rendimiento y el uso de nuevas tecnologías, han incrementado el rendimiento y calidad del cultivo de maíz. Sin embargo, la producción de granos de este cultivo está principalmente limitada por el uso de fertilizantes nitrogenados y la disponibilidad de agua en el suelo (Maddonni et al., 2004). | 83

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5.2 Dinámica de absorción de NPK en maíz. La tasa de acumulación de nitrógeno es máxima entre el estadio V5-V6 y los 15-20 días después de la floración, alcanzando valores de 3,8 kg N ha-1 día-1 (Uhart y Andrade, 1995). En maíces tardíos con altos rendimientos, se ha reportado tasas de acumulación de 8,4 kg N ha-1 día-1 entre V6 y emisión de panoja. El nitrógeno se acumula en partes vegetativas hasta floración para luego ser movilizado hacia los granos en crecimiento. Niveles normales de N en la planta entera al estado V4-V6 son de 3,5 a 5,0%. Al momento de la floración, el cultivo puede acumular entre el 60 y 70% de los requerimientos totales de N, lo cual indica que este nutriente debe estar disponible para la planta antes y durante el estadio V5-V6 (Echeverría y García, 2005). El valor de suficiencia de N en la hoja bajo la mazorca en floración es de 2,7 a 3,5%.

Foto 10. Comparación entre Maíz normal y Maíz con deficiencia de nitrógeno en floración.

El fósforo (P), debe estar disponible en las primeras etapas del ciclo del maíz, donde es absorbido mayormente. La reducida movilidad del P y la retención (fijación, adsorción e inmovilización) del fertilizante fosfatado en el suelo, obligan a la aplicación localizada de este nutriente, especialmente en suelos de bajo contenido de P disponible y en siembras tempranas. 84 |

Riego por Pulsos en Maíz Grano

Foto 11. Deficiencia de fósforo en Maíz.

El potasio (K), es importante para el vigor de las cañas, el buen crecimiento de la parte aérea del maíz y el desarrollo de las raíces. Es absorbido intensamente a partir de V5 hasta floración. 5.3 Eficiencia de uso de nutrientes El uso eficiente de nutrientes ha ganado últimamente más atención con el aumento en los costos de los fertilizantes y la continua preocupación por el impacto ambiental, particularmente por la calidad del agua. La utilización de balances de nitrógeno para la formulación de recomendaciones de fertilización, si bien es sostenida por una sólida base teórica, está restringida por: la variabilidad entre los rendimientos esperados y los realmente alcanzados; la variabilidad del N en el suelo, y, las eficiencias de uso estimadas de las distintas fracciones de N. El valor de eficiencia difiere de acuerdo a si se expresa en base al Nitrógeno aportado por el fertilizante, o al Nitrógeno potencial mineralizable. Para Nitrógeno aportado por el fertilizante, su eficiencia puede variar de 40 a 60% y varía con las condiciones climáticas, de suelo y de manejo. La eficiencia para el Nitrógeno potencial mineralizable es mayor, porque la mineralización es favorecida por condiciones de temperatura, humedad y también por el crecimiento y absorción de N por parte de los cultivos, estimándose un rango de 60 a 85%. | 85

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La eficiencia en el uso del nitrógeno proveniente de los fertilizantes (EUN), está generalmente influenciada por tres factores: 1) Suministro del N por el suelo, tipo de fertilizante y otras entradas, 2) absorción del N por el cultivo y 3) pérdidas del sistema sueloplanta (Ladha et al., 2005). Para la necesidad de fertilización, la magnitud de la eficiencia depende del tipo de fertilizante, el momento y la forma de aplicación variando de entre 50% para aplicaciones de pre-siembra a 85% bajo fertirriego convencional (García y Daverede, 2008). La eficiencia de recuperación (ER), de un nutriente específico como el N, se define como el porcentaje del nutriente recuperado en la biomasa de la planta que se encuentra sobre el suelo durante el ciclo de crecimiento (Cassman et al., 2002). De acuerdo a Bruulsema et al. (2004), la ER puede variar dependiendo de la parte de la planta considerada en la recuperación (planta completa, biomasa sobre suelo, porción cosechada) y las fuentes de nutrientes utilizadas (fertilizantes, residuos de cosecha, mineralización de N y fijación atmosférica). Se ha determinado que la eficiencia de recuperación del cultivo bajo condiciones favorables para N proveniente de fertilizantes es de 50-70%, para P de 10-25% (15% de promedio), y para K, de 50-60% (Isherwood, 1990). 5.4 Contaminación por lixiviación de Nitratos (NO3-) La lixiviación de NO3- causa un serio problema de contaminación de las napas freáticas y de acuíferos en general. El problema se genera debido a que en la mayoría de los suelos el ion NO3- no es retenido, al tener carga negativa. Cuando los nitratos se lixivian son arrastrados a las aguas subterráneas, en donde las altas concentraciones de NO3- en el agua de consumo humano conllevan al riesgo de enfermedades graves. Para resguardar la salud humana, la Agencia de Protección Medioambiental de Los Estados Unidos estableció un estándar de 86 |

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10 mg L-1 de NO3- de para el agua potable (U.S. Environmental Protection Agency, 1995), estándar que se estableció en Chile con la Norma Chilena Oficial 409/1.Of. 84 (INN, 1984). Los nitratos en agua potable pueden causar metahemoglobinemia (“síndrome de los bebés azules”) en niños por debajo de los seis meses de edad, cáncer gástrico en adultos y puede tener efectos tóxicos en ganado y aves (USDA, 1999). Los principales factores que influyen en la lixiviación de nitratos son: • La textura del suelo: Los suelos de textura gruesa tienen una capacidad de retención de agua más baja y por lo tanto, un potencial de lixiviación de nitratos mucho mayor comparado con suelos de textura fina. • Tipo de cultivo: En cultivos frutales, las raíces extraen nitrógeno a una profundidad de suelo mayor, que en cultivos hortícolas con un sistema radicular superficial. • El pH: Los suelos ácidos contienen una significativa cantidad de partículas cargadas positivamente que pueden retener parcialmente los nitratos y disminuir su lixiviado. Como referencia, los suelos de la Región de O’Higgins no tienen un pH del rango en el cual estos fenómenos son importantes (menores a pH 5,0). Los nitratos presentan alta movilidad en suelos neutros o alcalinos, pudiendo ser lixiviados fácilmente cuando encuentran condiciones favorables. • Precipitaciónes y tipo de riego: En condiciones de excesivas precipitaciones o riegos, los nitratos se lixivian del perfil. • Características de los fertilizantes nitrogenados aplicados: Fuentes orgánicas y amoniacales de N tienen un potencial de lixiviación menor en comparación con las fuentes nítricas que tienen un potencial de lixiviación alto. Sin embargo, las fuentes amoniacales son rápidamente transformadas a nitratos en suelos bien aireados con temperaturas favorables.

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5.5 Recomendaciones de fertilización para el cultivo del maíz Las siguientes recomendaciones de fertilización para el cultivo del maíz en la Región de O’Higgins, han sido desarrolladas a partir del Proyecto “Mejoramiento de la competividad del maíz mediante la implementación del riego por pulsos (Surge Flow)”, financiado por el Fondo de Innovación para la Competividad (FIC) Región del Libertador General Bernardo O’Higgins y ejecutado por INIA Rayentué. El maíz es uno de los cultivos de más alta dinámica de crecimiento y absorción de nutrientes. Requiere de grandes cantidades de nitrógeno, fósforo y potasio, especialmente, en las primeras etapas de desarrollo, para favorecer el crecimiento y exploración de raíces. 5.6 Aporte del suelo Para cuantificar el aporte del suelo, es necesario realizar un muestreo de suelo previo a la siembra, determinando la cantidad de nutrientes disponibles. Este muestreo de suelo convencional se realiza en los primeros 20 centímetros de suelo y considera el contenido de N-disponible (Nitratos + Amonio), P-Olsen, K-disponible, pH, conductividad eléctrica y materia orgánica. A partir del análisis de suelo, se determina un valor crítico de disponibilidad de nutrientes en este, que depende del manejo del suelo y de la zona de cultivo. Para realizar un plan de fertilización, previamente es recomendable realizar un análisis que incluya el aporte del suelo y la extracción de nutrientes del cultivo, que entregan información base para los cálculos de la dosis de fertilización a aplicar al cultivo del maíz. En el Cuadro 23, se presenta la categorización de referencia del contenido de los nutrientes del suelo. Este rango de referencia se emplea para contrastarlo con los resultados del análisis de fertilidad del suelo a cultivar.

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Cuadro 23. Categorización del contenido de N, P, K, Ca y Mg en el suelo según análisis. Elemento N ppm P ppm K ppm Ca cmol /kg Mg cmol /kg

Deficiente < 10 120*

Muy Bajo Bajo Medio Alto

Dosis (Kg K2O/ha) Rend =120 qq/ha

Dosis (Kg K2O/ha) Rend =180 qq/ha

125 75

138 83

60

60

5.9 Manejo de la fertilización del maíz El manejo eficiente de la fertilización de cualquier cultivo, se basa en el conocimiento adecuado de las diferentes etapas del crecimiento durante el ciclo de vida. Las características de estas etapas, están determinadas por la constitución genética de la planta, las condiciones climáticas y edáficas del entorno. Para el manejo de la fertilización, es importante conocer la tasa de crecimiento de la planta y la dinámica de acumulación de los nutrientes esenciales en las diversas etapas del ciclo de vida del cultivo (Solórzano, 1999).

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En cuanto a las épocas de aplicación, lo más eficiente en el caso del N, son sólo dos parcialidades: un 20 a 30% a la siembra y el restante con plantas entre V6-V8. En el caso del P y el K, dada la baja movilidad en especial del primero, éstos nutrientes deben ser agregados en su totalidad en la siembra o antes de esta. Aplicaciones tardías de estos nutrientes son ineficientes. En el caso del N, una aplicación tardía con la mazorca formada, sólo incrementa el N del grano sin afectar el rendimiento final. Para producir cien kilos de maíz (1 qq) se requieren de 2,0 a 2,4 kg N. En Chile, es muy común la aplicación de mezclas maiceras a la siembra y de urea al momento de la aporca. Las mezclas físicas de fertilizantes son fuentes inorgánicas para la nutrición vegetal, como es el caso de los productos conocidos como N-P-K, que resultan de la reacción química de varias materias primas ricas en estos elementos. Dentro de las materias primas utilizadas para hacer las mezclas destacan la urea, fosfatos mono y diamónico y muriato de potasio. La aplicación usual en la Región de O’Higgins, contempla un promedio de 622 kg ha-1 de mezcla (N, P, K) y 560 kg N ha-1 como urea al momento de la aporca, totalizándose alrededor de 110 kg ha-1 de P2O5, 123 kg ha-1 de K2O y 370 kg N ha-1. Aunque, existen productores que aplican hasta 600 kg N ha-1. Estas dosis se deciden sin que, en la mayoría de los casos, exista un análisis de suelo previo.

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Literatura Citada Bruulsema, T; Fixen, P; Snyder, C. 2004. “Fertilizer nutrient recovery in sustainable cropping systems”. Better Crops. 2004, Vol 88, (4). 15-17. Cassman, K; Dobermann, A; Walters, D. 2002. “Agroecosystems, nitrogen-use efficiency, and nitrogen management”. Ambio. 2002, Vol 31, (2). 132-140. Calviño, P. y Echeverria, H. 2003. “Incubación anaeróbica del suelo como diagnostico a la respuesta de nitrógeno en maíz bajo siembra directa”. Ciencia del suelo, 2003. Vol 21: 24-29. Echeverría, H y García, F. 2005. Fertilidad de suelos y fertilización de cultivos. Balcarce: Ediciones INTA. 525 p. ISBN N° 987-521-192-3. González, L.; González, A. y Mardones, A. 2003. “Evaluación de la vulnerabilidad natural del acuífero freático en la cuenca del río Laja, centro-sur de Chile”. Revista Geológica de Chile, Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción. 2003. Vol. 30, (1): 3-22. INN. 1994. Instituto Normal de Normalización. “Norma Chilena Oficial 409/1.Of. 84. 1984”. Isherwood, K. 1999. IFA, 5th AFA International Annual Conference, 1999, Cairo, Egypt. 1990. http://www.fertilizer.org. Ladha, J; Pathak, H. and Krupnik, T. 2005. “Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production: retrospects and prospects”. Adv. Agronomy. Vol. 87:. 85-156. Maddonni, G.; Ruíz, R.; Vilariño P.; García de Salamone, I. 2003. Fertilización en los cultivos de grano. En: Producción de granos. Bases funcionales para su manejo. Ed. Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires. Cap. 19. 783 p. PyR, S.A. 2014. Manual de fertirriego. El fertirriego entrega un alto rendimiento con riego por caudal intermitente [en línea]. [Consulta: 03 de agosto 2014] Disponible en internet: http://pyrargentina.com.ar/files/productos/02_20101020142322.pdf. Uhart, S. y Andrade, F. 1995. “Nitrogen Deficiency in maize: I. Effects on crop growth, development, dry matter partitioning and kernel set”. Crop Science. Vol. 35 (5): 1384-1389. Salvador, R. 2001. Maíz [en linea]. Chapingo. Mexico. 2001 [ref. de 10 julio de 2014]. Disponible en Web: http://www.chapingo.mx/bagebage/08.pdf. Solórzano, P. 1999. “Crecimiento de la planta de arroz y acumulación de N-P-K a lo largo de su ciclo de vida, en Calabozo-Guárico, Venezuela”. En: XV congreso Venezolano de la ciencia del suelo. Barquisimeto- Lara, Venezuela. 1999.

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Snyder, C. y Bruuselma, T. 2007. Nutrient Use Efficiency and Efectiveness in North America: Indices of Agronomic and Enviromental Benefit. International Plant Nutrition Institute. International Plant Nutrition Institute. Norcross, GA, USA. 2007, 4 p. U.S. 1995. “Environmental Protection Agency. Drinking Water regulations and Health advisories”, Office of Water, Washington, D.C. 4 p. USDA. 1999. Guía para la Evaluación de la Calidad y Salud del Suelo. Departamento de Agricultura, Washington, D.C., E.E.U.U. 82 p.

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Capitulo 6

Fertirrigación con Riego por Pulsos

Marcelo Vidal S.

Rafael Ruiz S.

Alejandro Antúnez B.

Claudia Araya R.

Ing. Agrónomo

Ing. Agrónomo

Ing. Agrónomo Ph.D.

Ing. Agrónomo

[email protected] INIA Rayentué

Consultor

INIA La Platina

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6.1 Introducción La fertirrigación del cultivo del maíz es una alternativa innovadora y se plantea como una alternativa de las actuales prácticas de fertilización. La válvula que controla el sistema de riego por pulsos permite la inyección de fertilizantes previamente solubilizados al surco de riego. Esta técnica de riego representa una modalidad para mejorar la eficiencia de aplicación de agua y los fertilizantes, permitiendo una absorción más uniforme. Este método de aplicación de fertilizante ha tenido ventajas y desventajas comparadas con otras técnicas de fertilización. Algunas de las ventajas son: • Menores pérdidas de fertilizante por percolación profunda. • Capacidad de aplicar fertilizante en el momento que el cultivo lo necesite. • Menor erosión potencial debido a menores caudales. Algunas desventajas son: • Potencial corrosión y agujereado de las compuertas de riego (en caso que sean de aluminio). • La necesidad de calibrar el equipo de inyección. • Traslado y ensamblado del equipo (en caso de ser sistema californiano móvil). 6.2 Momento de aplicación Trabajos realizados en Estados Unidos, han demostrado que la aplicación de nitrógeno es más eficiente cuando se realiza en los ciclos de remojo. Esto permite una distribución uniforme en el terreno y mantiene el nivel deseado de nitrógeno en las raíces. Un estudio de la Extensión Cooperativa de la Universidad Estatal de Colorado (1995), determinó que los rendimientos del maíz fertirrigado aumentan en un 12% comparado con fertilización convencional. La eficiencia en el uso de nitratos aumentó hasta un 30% y la fertirrigación redujo la lixiviación de nitratos a las aguas

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subterráneas. Además, el nitrógeno residual en los 60 cm superiores del perfil, aumentó un 14% al final del ciclo del cultivo. Muestras de suelos, mostraron una distribución uniforme del nitrógeno en todo el recorrido de los surcos. La fertirrigación con riego por pulsos permitiría optimizar las aplicaciones de nitrógeno y aumentar los rendimientos con una reducción de entre 20 y 40% de fertilizante y agua. 6.3 Evaluación de la Fertirrigación Nitrogenada en riego por surcos mediante pulsos. Se realizaron dos ensayos en las temporadas 2012/2013 y 2013/2014 en donde se evaluó la aplicación de la dosis de la aporca vía fertirriego. En la temporada 2012/2013, se realizó la prueba en terrenos del Liceo Agrícola el Carmen, San Fernando. El suelo del ensayo es de textura franca arenosa, bien drenado, con profundidad variable y pedregosidad superficial en cabecera. Se trabajo con un híbrido de maíz tardío CIS variedad “Mamut”. La dosis total de nitrógeno se presenta en el Cuadro 30, de acuerdo a los siguientes tratamientos: • RSC: Riego tradicional y aplicación tradicional del nitrógeno a la aporca. • RPT: Riego por pulsos con aplicación tradicional del nitrógeno a la aporca. • RPF: Riego por pulsos con aplicación del nitrógeno en tres eventos de riego vía fertirriego; 1er. riego (40%), segundo y tercer riego (30% - 30%). Cuadro 30. Fertilización del cultivo temporada 2012/2013. Liceo Agrícola El Carmen. San Fernando.

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Periodo

Fertilizante

kg ha-1

Siembra Aporca y fertirriego Total

15 – 21 – 21 UREA

500 600

kg N kg P2O5 kg K2O 75 275 351

105 --105

105 --105

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Foto 12. Aplicación del fertilizante vía fertirriego. El Carmen.

El segundo ensayo se realizó en el Fundo Las Arañas, ubicado en la comuna de Chépica, durante la temporada 2013/2014, en un suelo franco arcilloso, sin piedras, con un horizonte arcilloso bajo los 40 cm de profundidad. Se trabajó con un híbrido de maíz tardío Pioneer variedad “33Y74”. La dosis total de nitrógeno se presenta en el Cuadro 31, de acuerdo a los siguientes tratamientos: • RSC: Riego tradicional y aplicación tradicional del nitrógeno a la aporca. • RPF: Riego por pulsos con aplicación del nitrógeno en 2 eventos de riego vía fertirriego; 1er. riego (50%), segundo riego (50%). Cuadro 31. Fertilización del cultivo temporada 2013/2014. Fundo Las Arañas. Chépica. Periodo Siembra Aporca y fertirriego Total

Fertilizante 28 – 14 – 12 UREA

kg ha-1 700 550

kg N kg P2O5 kg K2O 196 98 84 253 ----449 98 84

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Foto 13. Aplicación del fertilizante vía fertirriego. Las Arañas.

Efecto de la forma de aplicación del fertilizante al momento de la aporca sobre el rendimiento de grano en ambas temporadas. En el Cuadro 32, se presenta el rendimiento promedio obtenido según el tratamiento en el suelo en ambas localidades. Cuadro 32. Rendimiento obtenido según tratamiento para ambas localidades. Rendimiento qq ha-1 Tratamiento

El Carmen

Las Arañas

RPF RPT RSC

125 141 107

167 -159

El rendimiento del maíz se afectó por los tratamientos de riego y fertilización en ambas localidades. En el Carmen, el sistema de riego por pulsos con fertilización tradicional (RPT), logró un mayor rendimiento que las demás técnicas evaluadas. También, es importante destacar que el rendimiento obtenido en la superficie donde se regó y fertilizó de manera tradicional, fue significativamente inferior a la superficie bajo riego por pulsos. Por otra parte, estos rendimientos son inferiores a los obtenidos en la localidad de Las Arañas. En este predio, se generó una diferencia de 8 qq ha-1 entre tratamientos evaluados (equivalente a un 5% de aumento de RPF sobre RSC). La baja diferencia en rendimiento podría deberse a un subsuelo de textura arcillosa, lo cual genera

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que el componente lixiviación sea baja expresión en comparación con suelos de texturas gruesas como en El Carmen. Por otra parte, se estima que se ha aplicado dosis excesivas de N, ante las cuales el sistema RPF no expresa las ventajas y la ineficiencia de RSC es cubierta por el exceso de N. Bajo estas condiciones, la principal ventaja del sistema de RPF, es que consiste en disminuir las pérdidas por lixiviación, como se presenta en el Cuadro 33. Cuadro 33. Nitratos potencialmente lixiviados (kg ha-1) según tratamiento. Tratamiento

El Carmen

Las Arañas

RPF RPT RSC

103 128 240

9,3 -9,9

Todos los tratamientos provocan lixiviación de nitratos en ambos suelos. Del Cuadro 33, puede deducirse que la magnitud de la lixiviación potencial es relativamente baja para el suelo e textura franco arcillosa (Las Arañas), en comparación al suelo de textura franco arenosa (El Carmen). Suelos de textura gruesa o arenosa tiene una capacidad de retención de agua más baja y por lo tanto, un potencial de lixiviación de nitratos mucho mayor comparado con suelos de textura fina o arcillosa. Las pérdidas de nitrógeno por lixiviación están muy relacionadas con los volúmenes de agua aplicados durante la temporada, especialmente en suelos de textura gruesa. De aquí parte un círculo vicioso en el cual los altos volúmenes de riego utilizados en la zona producen más percolación y mayor pérdida del nitrógeno móvil. Esto lleva al uso de altas dosis de N para compensar las pérdidas, generando una ineficiencia en la fertilización nitrogenada. En el Cuadro 34, se presenta la eficiencia de aplicación del fertilizante nitrogenado de ambas temporadas para todos los tratamientos evaluados.

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Cuadro 34. Eficiencia de aplicación del fertilizante según forma de aplicación y textura de suelo. Tratamiento

El Carmen

Las Arañas

RPF RPT RSC

81% 64% 38%

46% -40%

Los valores de eficiencia de aplicación de N varían con las condiciones climáticas, de suelo y de manejo. Es así, como en el suelo franco arcilloso (Las Arañas), la eficiencia de aplicación de nitrógeno vía fertirriego con riego por pulso (RPF) fue de 46%, mientras que la eficiencia de la fertilización por surcos convencional (RSC), resultó sólo de un 40%. Por otra parte, en el suelo de textura franca arenosa (El Carmen), los tratamientos de riego por pulsos con fertirriego y fertilización tradicional (RPF y RPT), lograron una mayor eficiencia de aplicación que el tratamiento de aplicación de nitrógeno en la aporca y riego tradicional (RCS). La eficiencia de aplicación lograda por el tratamiento RCS, fue similar en ambas localidades, pero si se observó una mejora muy relevante en el sistema de riego por pulsos en El Carmen. Esta mejora en la eficiencia de aplicación se debe principalmente al menor volumen de agua aplicado por el sistema de riego por pulsos durante la temporada y fue de tres veces menos que en el riego tradicional. La eficiencia de fertilización lograda en Las Arañas por el tratamiento RPF fue superior a RSC. Sin embargo, esta cifra fue baja en ambos tratamientos. La baja diferencia en la eficiencia entre estos tratamientos (RSC y RPF), pudo deberse al aporte de nitrógeno del suelo, potencialmente alto como lo indica el nivel de N potencialmente mineralizable (143 ppm 0-60 cm de profundidad). Bajo esta situación, difícilmente pueden expresarse diferencias entre tratamientos y explican la baja eficiencia lograda especialmente por RPF. El alto valor de N potencial mineralizable, indica que el suelo tiene una reserva de N probablemente inmovilizado, que queda disponible para próximos cultivos y que representa el verdadero aporte nitrogenado del suelo. 104 |

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Por otra parte, el suelo de El Carmen, tiene un aporte bajo de N potencial mineralizable (54 ppm 0-60 cm profundidad), generando que la respuesta fuese mucho mayor, aumentando la eficiencia de aplicación de N principalmente por el buen manejo del riego. Acumulación de materia seca y extracción de NPK del maíz en la localidad de Las Arañas. 6.4 Acumulación de masa seca del cultivo. En la Figura 18, se presenta la dinámica de acumulación después de siembra (DDS) de masa seca del cultivo de maíz en los dos tratamientos evaluados

Figura 18. Evolución de la acumulación de materia seca por el cultivo de maíz durante el ciclo de cultivo.

Se observa que las plantas de maíz bajo tratamiento RPF acumularon en promedio 484,2 gr/planta equivalente a 37 t ha-1 de materia seca y el maíz bajo tratamiento RSC alcanzó 427,9 gramos por planta equivalente a 33 t ha-1. En la Figura 19, se presenta la tasa de acumulación de masa seca a lo largo del ciclo del cultivo para ambos tratamientos.

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Figura 19. Tasa de acumulación de materia seca a lo largo del ciclo del cultivo.

A partir del primer evento de riego se genera un incremento importante en la acumulación de materia seca en ambos tratamientos, lo cual coincide con la segunda dosis de aplicación del fertilizante nitrogenado. Posteriormente, entre 60 y 80 DDS la tasa es decreciente. A partir de floración (80 DDS) comienza la mayor tasa de acumulación de materia seca equivalente a 5,5 g día-1 para RSC y 8,8 g día-1 para RPF. A partir de esta etapa fenológica, el tratamiento RPF tiene una mayor tasa de acumulación de materia seca aunque sin diferencias con RSC. En la Figura 20, se presenta la partición de materia seca de cada órgano de la planta de maíz.

Figura 20. Porcentaje de masa seca de cada órgano.

Como se muestra en la Figura 20, el grano corresponde al 50% de la materia seca total para RPF y 54% para RSC. En segundo término, las hojas acumulan mayor masa seca en RPF, con un 23%, mientras que en RSC alcanzan un 20% de masa seca.

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Luego sigue la caña, presentándose con un 20% de masa seca en RPF y con un 19% en RSC. Finalmente, en ambos tratamientos la coronta obtuvo un 7% de masa seca dentro de la masa total de la planta de maíz. 6.5 Extracción de N En la Figura 21, se presenta las curvas de extracción de N total en ambos tratamientos.

Figura 21. Dinámica de absorción de nitrógeno en maíz grano durante el ciclo de cultivo. (Las barras verticales indican el error estándar).

La extracción de nitrógeno en los primeros 46 DDS es relativamente baja para ambos tratamientos, debido a que la formación de biomasa y tasa fotosintética de las plantas es reducida. Cabe señalar que hasta esta etapa solo se ha extraído el 7,3% del total de nitrógeno total para ambos tratamientos. Al inicio de floración (80 DDS) se registra una acumulación del 62 y 64% del nitrógeno total extraído por la planta para RSC y RPF, respectivamente. La extracción de N se detiene durante la madurez fisiológica (130 DDS), periodo en que el maíz ha absorbido casi el 99% del nitrógeno total extraído en ambos tratamientos. La extracción total de nitrógeno, fue de 316 kg N ha-1 para RSC y 343 kg N ha-1 para RPF. En ambos tratamientos, el requerimiento de N para producir 1 tonelada de grano con 14,5% humedad fue de 20 kg de N.

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Distribución porcentual de N en los distintos órganos de la planta La distribución porcentual de nitrógeno en los distintos órganos o partes de la planta de maíz se presenta en la Figura 22.

Figura 22. Distribución de nitrógeno en los distintos órganos de la planta.

En la Figura 22, se observa que gran parte del N extraído por la planta de maíz se concentra en el grano para ambos tratamientos siendo de 70% para RSC y 63% para RPF. Plantas tratadas bajo RPF mostraron una mayor proporción de N en las hojas, lo cual se relaciona posiblemente con una menor movilidad del elemento desde el área foliar al grano producto de la mayor absorción. 6.6 Tasa de acumulación de nitrógeno En la Figura 23, se presenta la tasa de acumulación de N de las plantas de maíz durante el ciclo del cultivo.

Figura 23. Tasa de absorción de nitrógeno durante el ciclo del cultivo del maíz.

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En la Figura 23, se aprecia dos períodos críticos de alta absorción de nitrógeno; el primero entre los 46 y 61 DDS, que corresponde al estado vegetativo V6-V11, y que acumula una tasa similar para ambos tratamientos de 10,9 kg N ha-1 día-1 para RPF, y 9,1 kg N ha-1 día-1 para RSC. Este período coincide con una alta tasa de acumulación de materia seca relacionada con el inicio de riego y con la segunda dosis de fertilización nitrogenada. El segundo período de alta absorción de N difiere entre los tratamientos y se adelanta aproximadamente 20 días (de 100 a 80 DDS) en el tratamiento RSC en comparación al tratamiento RPF. Por otra parte, la tasa máxima de acumulación de N durante este segundo período fue de 4,1 kg N ha-1 día-1 (96 DDS) para RSC, mientras que para RPF logra una tasa muy superior de 6,3 kg N ha1 día-1 pero en una etapa posterior. 6.7 Extracción de P En la Figura 30, se presenta las curvas de extracción de P total para plantas cultivadas bajo los dos tratamientos evaluados.

Figura 30. Dinámica de absorción de P en maíz grano durante el ciclo de cultivo. Las barras verticales indican el error estándar.

Se observa, que en general las tasas de absorción de P siguieron tendencias similares en ambos tratamientos, con tasas levemente superiores en RPF a partir de grano lechoso. | 109

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Cabe destacar que hasta 46 DDS, sólo se ha extraído un 3% del total de este elemento. En floración (80 DDS), la acumulación de P para RSC es del 35% y para RPF es de 29% del total extraído por la plantas. La extracción de P se detiene durante la madurez fisiológica de la planta (130 DDS), período en que el maíz ha absorbido el 100% del P total extraído, en ambos tratamientos. La extracción total de P fue equivalente a 63 kg N ha-1 para RSC y 64 kg N ha-1 para RPF. En ambos tratamientos el requerimiento de P para producir 1 tonelada de grano con 14,5% humedad ascendió a 4 kg de P. 6.8 Distribución porcentual de P en los distintos órganos de la planta La distribución porcentual de P en los distintos órganos o partes de la planta de maíz se presenta en la Figura 31.

Figura 31. Distribución de P en los distintos órganos de la planta

En la Figura 31, se observa que para ambos tratamientos, la mayoría del P extraído por la planta de maíz se concentra en el grano, y representa el 76% para RSC y 72% para RPF. El P en las hojas fue de un 16% del total en RPF, representando prácticamente el doble del P contenido en las hojas de las plantas de RSC, el cual fue de un 8%.

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6.9 Tasa de acumulación de P En la Figura 32, se presenta la tasa de acumulación de P de las plantas de maíz durante el ciclo del cultivo.

Figura 32. Tasa de absorción de P durante el ciclo del cultivo del maíz.

En la gráfica, se refleja dos periodos críticos de alta absorción de P. El primero, similar en ambos tratamientos, a partir de los 46 DDS hasta 61 DDS con una tasa de absorción de 1,1 kg P ha-1 día-1 para ambos tratamientos. El segundo período de alta absorción de P, se inicia a partir de 80 DDS para RPF, aproximadamente 20 días antes que en RSC y alcanza una tasa equivalente a 1,4 kg P ha-1 día-1, mayor a la tasa de RSC. Para RSC, la tasa máxima de acumulación de P se inicia en el estado de llenado de grano (110 DDS) hasta madurez fisiológica con una tasa de 1,1 kg P ha-1 día-1. 6.10 Extracción de K En la Figura 33, se presenta las curvas de extracción de K total para plantas cultivadas bajo los dos tratamientos evaluados.

Figura 33. Dinámica de absorción de K en maíz grano durante el ciclo del cultivo. Las barras verticales indican el error estándar. | 111

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Se observa una semejanza en la absorción acumulada de K en ambos tratamientos. Sólo a partir de grano lechoso, se observa mayor acumulación de K en el tratamiento RPF. Al inicio del ciclo del cultivo, la tasa de absorción de K fue relativamente baja y resultó similar para ambos tratamientos. Hasta el día 46 DDS se acumuló aproximadamente un 12% del la extracción total de este elemento. En floración (80 DDS), la acumulación de K para RSC fue del 81% y para RPF fue de 80% del total extraído por la planta. La extracción de K se detiene en madurez fisiológica (130 DDS), período en que el maíz ha absorbido el 100% del K total extraído en ambos tratamientos. La extracción total de K resultó con diferencias estadísticamente significativas para ambos tratamientos, alcanzando 258 kg K ha-1 para RSC y 308 kg K ha-1 en RPF. En ambos tratamientos, el requerimiento de K para producir 1 tonelada de grano con 14,5% humedad fue de 16 kg de K para RSC y 18 kg de K para RPF. 6.11 Distribución de K en los diferentes órganos de la planta La distribución porcentual de K en los distintos órganos de la planta de maíz se presenta en la Figura 34.

Figura 34. Distribución porcentual de K en los distintos órganos de la planta.

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En la Figura 34, se observa que el mayor porcentaje del K extraído por la planta de maíz se concentra en la hoja para ambos tratamientos y presenta una valor de 37% para RSC y 46% para RPF. El órgano que sigue en preponderancia es la caña, con un 30% en RSC y un 26% en RPF. El tratamiento RPF resultó con un 19% de K en el grano, mientras que el tratamiento RSC presentó un 24%. 6.12 Tasa de acumulación de K En la Figura 35, se presenta la tasa de acumulación de K de las plantas de maíz durante el ciclo del cultivo.

Figura 35. Tasa de absorción de K durante el ciclo del cultivo del maiz.

A diferencia de N y P, el K tiene un solo período crítico de alta demanda, muy temprano, similar en ambos tratamientos y se inicia a partir del primer riego (46 DDS) hasta el día 61, con una tasa de absorción de 14 kg P ha-1 día-1 para ambos tratamientos. El punto máximo de acumulación de K ocurre en la etapa vegetativa y tiene una tasa de absorción de entre 15 y 23 kg K ha-1 día-1.

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6.13 Conclusiones Del presente trabajo, se puede obtener las siguientes conclusiones: • El rendimiento se vio afectado por el método de fertilización, forma de regar y tipo de suelo. • La fertirrigación mediante riego por pulsos generó una mejor respuesta en rendimiento en el suelo franco arenoso que en el franco arcilloso. Esta técnica es una alternativa que mejora el rendimiento en suelos con bajo potencial productivo al generar mayor respuesta en la extracción de nutrientes y mejorar la eficiencia de aplicación y recuperación del N. • En suelos con alto potencial productivo la respuesta del fertirriego con riego por pulsos es menor pero sigue siendo mejor que el sistema tradicional de riego y fertilización. • En el suelo de textura fina, el componente lixiviación fue de baja expresión en comparación con el suelo de textura gruesa. Bajo estas condiciones, la reducción de las pérdidas por lixiviación, principal ventaja del sistema de RPF se aminoró en el Fundo Las Arañas en comparación a la Liceo Agrícola El Carmen. • La cuantificación de la extracción de N, P, K, Ca y Mg en el cultivo del maíz completo (grano y biomasa) realizada en este proyecto, podrá servir como entrada en un modelo de ajuste de la fertilización del maíz.

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