Los requerimientos hídricos del maíz

Por M.C. Ernesto Sifuentes Ibarra
Investigador del INIFAP Valle del Fuerte

El cultivo de maíz, dependiendo de las condiciones climáticas, y sin considerar otros factores de producción, requiere a lo largo de su ciclo de 500-800 mm de agua bien distribuida de acuerdo con sus fases fenológicas. Las fases de floración y llenado de grano son las más críticas para obtener la máxima producción.

Se mencionan que en el maíz la disponibilidad de agua en el momento oportuno, es el factor ambiental más crítico para determinar el rendimiento. El periodo con mayor exigencia de agua, es el que va desde 15 días antes de la floración hasta 30 días después.

Un estrés causado por deficiencia de agua en el periodo de floración puede ser motivo de una merma del 6 al 13 % por día, en el rendimiento final.

La disponibilidad de la humedad del suelo es de los factores más importantes que afectan el rendimiento del maíz, en términos de calidad y rendimiento. Dicho rendimiento depende en gran medida de como el riego es calendarizado en las diferentes etapas fenológicas del cultivo. La Figura 1 muestra una curva ideal del efecto del contenido de humedad en el rendimiento. A niveles altos de humedad (casi saturación) el rendimiento se ve afectado por una reducción en el oxígeno disponible para las raíces. El otro extremo se presenta cuando la humedad disponible es muy baja por lo que la planta usa gran cantidad de energía para extraer la poca humedad disponible que se encuentra fuertemente retenida por las partículas del suelo.

Con algunas excepciones, bajo condiciones de saturación es sumamente difícil abastecer a las raíces simultáneamente de los requerimientos de agua, nutrientes y aire. Cuando el suelo se satura, los nutrientes solubles se disuelven y el agua se encuentra disponible en grandes cantidades pero el oxígeno tiende a ser el factor limitante; a medida que el suelo se va drenando y secando, las cantidades de oxígeno y humedad pasan a una zona óptima, para que finalmente el agua sea un factor limitante cuando el suelo se seca. Como la mayoría de los nutrientes que la planta necesita se absorben en forma iónica, el agua es también un medio cuya disponibilidad condiciona su absorción por las raíces.

Figura 1. Efecto del contenido de humedad (θ) en el rendimiento para cultivos sensible y resistente a la sequía (IMTA-INIFAP, 2010).

Muchas veces el contenido de humedad en el suelo está lejos de su valor óptimo, sin embargo debe estar por arriba de un valor crítico (θc) en el cual la planta muestra síntomas de estrés que se traduce finalmente en una reducción de la calidad y cantidad del rendimiento.

Programación del riego

En general el riego en maíz puede ser aplicado con alta intensidad de aplicación y baja frecuencia como en el caso del riego por gravedad (surcos), o con alta intensidad y alta frecuencia como en el caso de riego por aspersión usando laterales móviles de movimiento circular o lineal, o baja intensidad con alta frecuencia para el caso de riego por goteo.

Para el riego de baja frecuencia, el suelo sirve como almacén de humedad hasta que se aplique el siguiente riego, presentándose dos fases, una en donde el agua se encuentra en exceso durante e inmediatamente después del riego, otra de déficit donde el cultivo se estresa.

La alta frecuencia del riego tiene la ventaja de generar un ambiente hídrico favorable para las raíces, al suministrar el riego en casi la misma tasa en que se va consumiendo tal como lo muestra la

Figura 2. La curva de consumo de agua por el cultivo casi se aproxima a la curva de aplicación del riego. El intervalo de variación en la humedad del suelo es corto, ya que el intervalo de riego es corto. Al tener el suelo por abajo del contenido de humedad a saturación, el flujo del agua es controlado por las fuerzas capilares, resultando en una reducción en las pérdidas por percolación al concentrarse el movimiento del agua en la zona de raíces donde se presentan las mayores variaciones de la humedad del suelo. Teóricamente, el riego de alta frecuencia resulta en mayores rendimientos que el de baja frecuencia bajo un buen esquema de calendarización del riego y manejo del cultivo.

Figura 2. Aplicación del riego de alta frecuencia (IMTA-INIFAP, 2010).

Indicadores de riego

La definición del cuándo regar se basa en el uso de indicadores de riegos que utilizan alguna propiedad del suelo o planta relacionada con el estrés hídrico para definir el momento del riego. Los pasos a seguir para calendarizar el riego usando un indicador de riego X son:

1. Definir un valor crítico (xc) del indicador X.
2. Estimar el valor del indicador al inicio del ciclo xo.
3. Estimar el valor del indicador para el día i, xi.
4. Si el valor del indicador es menor o igual que el crítico, ese día es el momento del riego
5. Esperar el siguiente día e ir al paso 3

La Figura 3 muestra la variación temporal de los valores del indicador del riego (xi), se observa que el indicador, debe mantenerse dentro de los dos límites. El riego debe ser aplicado cuando el valor del indicador alcanza el valor crítico y mantenerse por abajo del límite superior, en la figura se observan seis riegos y una lluvia (la presencia de lluvia retrasa el riego.

Figura 3. Variación temporal de un indicador de riego (Sifuentes et al,. 2010).

Calendarización y pronóstico de riego, apoyado con TIC’S

El sistema IRRIMODEL

Sistema inteligente para programación de riego bajo condiciones variables de clima, para diferentes condiciones de disponibilidad de agua y manejo. Pronostica el riego con alto nivel de precisión en base al concepto grados día (GD). Con aplicación a nivel del productor y de zonas de riego.

El principal objetivo de este programa es generar automáticamente y en tiempo real los programas de riego de acuerdo a la fenología del cultivo y balance hídrico usando el concepto de días grado de crecimiento. Ojeda y colaboradores (2006) generaron en el Valle del Fuerte los parámetros de programación integral para el cultivo de maíz: coeficiente del cultivo (Kc), profundidad dinámica de la raíz (Pr) y factor de abatimiento (F).

Descripción y operación del IRRIMODEL

Dentro de las principales capacidades que ofrece IrriModel al usuario se encuentran las siguientes:

• Enlazarse en tiempo real a redes de estaciones climáticas automatizadas
• Procesar bases de datos de suelo, clima, riego, cultivos y métodos de programación integral del riego.
• Transferir información técnica relacionada con riego y agrometeorología.
• Plan de riegos que despliega todos los riegos recomendados para una siembra específica, calculados con datos climáticos históricos.
• Pronostico de la fecha del próximo riego de cada parcela, así como los tiempos de cada riego de acuerdo al gasto (litros por segundo) de la parcela, las cuales pueden ser enviadas al módulo de riego correspondiente como solicitud de riego.
• Autorización del módulo de riego, a través de las cuales el productor puede consultar las solicitudes de riego que le fueron autorizados por el módulo.
• Seguridad, que ayuda a controlar los accesos.
• Reportes como un conjunto de informes con consultas especiales de los datos climáticos que pueden ser exportados al paquete computacional Excel.

Proceso de programación integral y gestión del riego en tiempo real

Para lograr el proceso de programación integral y gestión del riego en tiempo real a través de internet, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y el Campo Experimental Valle del Fuerte (CEVAF) han integrado la infraestructura necesaria para tal propósito. Cuenta con un servidor y sitio web exclusivos, base de datos y desarrollo del software especializado IrriModel.

La red de estaciones automatizadas de Sinaloa se enlaza vía internet con base central. El servidor INIFAP-CEVAF procesa la información climática, el usuario debe dar de alta sus parcelas para pronóstico de riego, las parcelas pronosticadas pueden ser consultadas por el módulo de riego para la dotación de agua en tiempo y forma y por último el INIFAP-CEVAF actualiza y mantiene el sistema para su correcto funcionamiento, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Diagrama de flujo para programación integral y gestión del riego en tiempo real a través de internet (Imagen tomada del periódico Reforma, Agosto del 2012)

El software es la parte medular del sistema, ya que en forma continua se enlaza vía internet a la red de estaciones climáticas del estado de Sinaloa y ejecuta los procesos de programación integral del riego de un número indefinidos de parcelas manejadas por el usuario, que puede ser productores técnicos y operadores de módulos de riego. Para lograrlo el usuario tiene que estar conectado al internet y dar de alta parcelas y siembras con la información requerida por el mismo programa, como tipo de suelo, estación meteorológica más cercana, fecha de siembra, cultivo, variedad, sistema de riego etc. Posteriormente estará en condiciones de pronosticar riegos y enviar solicitudes de servicio de riego al módulo correspondiente.

Dictamen y pronóstico de riego a nivel de predio

Existen casos donde el usuario no cuenta con el sistema IRRIMODEL o no tienen acceso a internet pero que solicitan apoyo para la programación de sus riegos, para atenderlo, se cuenta con una metodología rápida de dictamen y recomendación que integra todas las variables que usa IRRIMODEL solo que a nivel de tablas con datos promedio y el uso del sensor de humedad TDR.

Programación del riego en maíz con estrés hídrico controlado

El riego es la única forma de reducir el estrés hídrico de los cultivos, sin embargo, cuando la disponibilidad de agua es baja se requieren implementar acciones para ajustar la demanda a la disponibilidad sin reducción o minimizar la pérdida de rendimiento.

En la mayoría de los módulos que conforman el distrito de riego 075, se asigna una lámina bruta a nivel de toma-granja de aproximadamente 90 cm (9000 m3/ha) para el cultivo de maíz cuya necesidad de riego o lámina neta es de 44 cm (4400 m3/ha) para años normales. Sin embargo, para ciclos de baja disponibilidad de agua como el 2002-2003l, la lámina bruta asignada fue 72 cm.

Para evitar una reducción en la superficie de maíz se deben generar programa de riegos en condiciones de sequía, con la finalidad de reducir en un riego el total de los aplicados en condiciones normales.

Para minimizar el efecto negativo sobre el cultivo se los calendarios deben ajustarse para asegurar una buena humedad durante los periodos de polinización y llenado de grano, lo cual se puede lograr con el modelo integral de programación de riego ejecutado a través de IrriModel.

En el Cuadro 1 se presentan los programas óptimos en dos condiciones de disponibilidad de agua (normal y escasez) para un suelo típico (franco-arcilloso) y fecha de siembra representativa del norte de Sinaloa considerando las necesidades de riego, fenología del cultivo y la acumulación de GD.

La reducción de un riego de auxilio genera un ahorro de agua de 1300 m3/ha sin afectar significativamente los rendimientos usuales, esto indica que es posible generar programas de riego específicos de una zona de riego con diferentes escenarios de disponibilidad de agua, considerando las condiciones fenológicas, climáticas, y edáficas de las parcelas.

Cuadro 1. Distribución de riegos recomendado para maíz en suelos franco arcillosos en el valle del fuerte, con dos escenarios de disponibilidad de agua.
Ln=Lamina neta o requerimiento neto de agua.
Lb= Lamina bruta
GDA= Grados Día Acumulado

Tomado de: Tecnología para la Producción de Maíz en el Norte de Sinaloa. INIFAP-CIRNO- CEVAF 2015.