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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE AGRONOMIA “DETERMINACION DEL USO CONSUNTIVO DEL AJO VAR. NAPURI (Allium sativum L.) CON RIEGO POR GOTEO EN LA IRRIGACION MAJES – AREQUIPA” Tesis presentada por el bachiller: Hernan Moises Torres Torres Para optar el Título Profesional de Ingeniero Agrónomo AREQUIPA – PERÚ 2018 JURADO EVALUADOR ______________________ Ing. Rene G. Quispe Castro PRESIDENTE __________________ ______________________ Ing. María A. Cahuana Parada Ing. Alfredo Pérez Falla SECRETARIO MIEMBRO _____________________ ______________________ Ing. Alfredo Pérez Falla Hernán Moisés Torres Torres ASESOR TESISTA AGRADECIMIENTOS A Dios. Por haber logrado en mí ser una persona de bien, dándome salud y guiándome en cada paso que doy. A mis padres, por su incondicional apoyo y estar siempre presente, enseñándome a superar los retos que se presentan en la vida. A la Facultad de Agronomía y a todos mis maestros que me enseñaron los principios académicos en vida universitaria. Al Ing. Alfredo Pérez Falla por sus enseñanzas y a la Autoridad Autónoma de Majes por las facilidades brindadas para la elaboración de éste trabajo de investigación. DEDICADO A mis padres Moisés Torres y Olga Torres por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en su infinito amor brindado, y su incondicional apoyo para lograr mis objetivos. A mis hermanos Diego y Moisés por estar siempre presentes. A mi esposa Mayra y mi hijo Aarón por ser la fortaleza en mi superación profesional y en mi vida diaria. INDICE CAPITULO I ............................................................................................................................. 1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................…………1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................... 2 OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................................................ 2 CAPITULO II ............................................................................................................................ 3 REVISION BIBLIOGRAFICA ........................................................................................................ 3 2.1. ORIGEN DEL AJO ................................................................................................................ 3 2.2. TAXONOMIA Y MORFOLOGIA ........................................................................................... 3 2.3. CARACTERISTICAS BOTANICAS ....................................................................................... 3 2.4. CULTIVARES ........................................................................................................................ 5 2.5. REQUERIMIENTO EDAFOCLIMATICO ............................................................................. 7 2.6. REQUERIMIENTO DE SUELO ............................................................................................ 8 2.7. CARACTERISITICAS FISIOLOGICAS ................................................................................. 9 2.7.1. PROPIEDADES QUIMICAS ........................................................................................ 9 2.7.2. DORMANCIA DE LOS BULBOS DE AJO ................................................................. 9 2.7.3. RUPTURA DE LA DORMANCIA ............................................................................. 10 2.7.4. INFLUENCIA DEL FRIO EN EL DESARROLLO DE LA PLANTA ....................... 10 2.7.5.BULBIFICACION ........................................................................................................ 11 2.7.6. EMISION DE ESCAPOS FLORALES ....................................................................... 11 2.8. REQUERIMIENTO NUTRICIONAL ................................................................................... 12 2.9. VALOR NUTRICIONAL ...................................................................................................... 13 2.10. IMPORTANCIA ECONOMICAY ALIMENTICIA .............................................................. 14 2.11. USO CONSUNTIVO DE LOS CULTIVOS ........................................................................ 15 2.12. PROGRAMACION DE RIEGO ......................................................................................... 17 2.12.1. NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS ................................................... 17 I. FACTORES QUE CONDICIONAN LAS NECESIDADES DE AGUA ....................... 17 II. CONCEPTOS BASICOS .............................................................................................. 18 2.1. EVAPOTRANSPIRACION ................................................................................... 18 EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETP) .................................................... 18 EVAPOTRANSPIRACION REAL O DEL CULTIVO (ETC) ................................. 19 2.2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EVAPOTRANSPIRACION .................... 19 III. METODOS PARA DETERMINAR LAS NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS ....................................................................................................................... 21 3.1. METODOS BASADOS EN EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO .... 21 3.2. METODOS BASADOS EN EL ESTADO HIDRICO DEL CULTIVO................. 21 3.3. METODOS BASADOS EN PARAMETROS CLIMATICOS ............................... 22 IV. CALCULO DE LAS NECESIDADES DE AGUA DE UN CULTIVO ...................... 22 4.1. COEFICIENTE DEL CULTIVO ........................................................................... 25 V. REQUERIMIENTO DE RIEGO .................................................................................. 26 5.1. NECESIDADES NETAS ....................................................................................... 26 5.2. NECESIDADES DE LAVADO ............................................................................. 27 5.3. EFICIENCIA DE APLICACIÓN ........................................................................... 29 5.4. UNIFORMIDAD DE RIEGO ................................................................................ 29 VI. NECESIDADES TOTALES ....................................................................................... 32 VII. TIEMPO DE RIEGO ................................................................................................. 32 CAPITULO III ......................................................................................................................... 34 MATERIALES Y METODOS ....................................................................................................... 34 3.1. LOCALIZACION DEL PROYECTO .................................................................................... 34 3.2. CARACTERISITICAS FISICO QUIMICA DEL SUELO EXPERIMENTAL ........................ 34 3.3. CLIMATOLOGIA ................................................................................................................ 35 3.4. CARACTERISTICAS DEL AGUA DE RIEGO .................................................................... 36 3.4.1. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA ..............................................................................36 3.4.2. SODIO (RAS) .............................................................................................................. 36 3.4.3. HIDROLOGIA ............................................................................................................ 36 3.5. MATERIAL, EQUIPO E INSUMOS .................................................................................... 37 3.6.METODOLOGIA ................................................................................................................. 37 3.6.1. MANEJO AGRONOMICO DEL CULTIVO DE AJO VARIDAD NAPURI ............. 38 3.6.1.1. PREPARACION DE TERRENO ......................................................................... 38 3.6.1.2. SEMILLA ............................................................................................................. 38 3.6.1.3. SIEMBRA ............................................................................................................ 39 3.6.1.4. FERTILIZACION ................................................................................................ 39 3.6.1.5. RIEGO .................................................................................................................. 41 3.6.1.6. PESTICIDAS ........................................................................................................ 41 3.6.1.7. CONTROL FITOSANITARIO ............................................................................ 43 3.6.1.8. COSECHA ............................................................................................................ 43 3.6.1.9. DESMOCHE ........................................................................................................ 43 3.6.1.10. RENDIMIENTO ................................................................................................. 44 3.6.2. PROGRAMACION DE RIEGO .................................................................................. 44 3.6.2.1. COEFICENTE DE UNIFORMIDAD ................................................................... 44 3.6.2.2. EFICIENCIA DE APLICACIÓN ......................................................................... 45 3.6.2.3. CAUDAL DEL GOTERO .................................................................................... 45 3.6.2.4. ESPACIAMIENTO PROMEDIO DE LATERALES DE RIEGO ........................ 45 3.6.2.5. ESPACIAMIENTO ENTRE GOTEROS.............................................................. 45 3.6.2.6. FACTOR DE LAVADO DE SALES ................................................................... 45 3.6.2.7. COEFICIENTE DEL CULTIVO (KC) ................................................................. 45 3.6.2.8. EVAPOTRANSPIRACION DIARIA ................................................................... 46 3.6.2.9. REGISTRO DE VOLUMENES DE AGUA APLICADOS .................................. 46 3.6.2.10. DETERMINACION DEL MODULO DE RIEGO ............................................. 47 3.6.2.11. PRODUCTIVIDAD DEL AGUA ....................................................................... 47 CAPITULO IV......................................................................................................................... 48 RESULTADOS Y DISCUSION ..................................................................................................... 48 CAPITULO V .......................................................................................................................... 62 CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 62 CAPITULO VI......................................................................................................................... 63 RECOMENDACIONES ................................................................................................................ 63 CAPITULO VII ....................................................................................................................... 64 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ 64 ANEXOS ........................................................................................................................................ 70 INDICE DE CUADROS CUADRO N° 1: Duración aproximada de las fases en el periodo vegetativo de algunos cultivos .................................................................................................................................................. 24 CUADRO N° 2: Factor de lavado según salinidad del suelo .................................................. 29 CUADRO N° 3: Valores de eficiencia de aplicación en climas áridos ................................... 29 CUADRO N° 4: Preparación de terreno .................................................................................. 38 CUADRO N° 5: Cantidad total usada de fertilizantes ............................................................. 40 CUADRO N° 6: Distribución de fertilizantes ......................................................................... 40 CUADRO N° 7: Aplicación de pesticidas ............................................................................... 42 CUADRO N° 8: Registro de caudales del gotero (l-1 hr-1) ..................................................... 44 CUADRO N° 9: Coeficiente de cultivo (Kc) para ajo var. Napurí ......................................... 46 CUADRO N° 10: Determinación del consumo de agua por fase fenológica para 0.44 ha -1 58 CUADRO N° 11: Determinación del consumo de agua por fase fenológica por ha-1 ............. 59 CUADRO N° 12: Programación de riego para ajo variedad Napurí ....................................... 71 CUADRO N° 13: Evapotranspiración diaria mes de mayo – junio......................................... 72 CUADRO N° 14: Evapotranspiración diaria mes de julio - agosto........................................ 73 CUADRO N° 15: Evapotranspiración diaria mes de setiembre – octubre .............................. 74 CUADRO N° 16: Registro de volumen aplicado mes de mayo .............................................. 75 CUADRO N° 17: Registro de volumen aplicado mes de junio ............................................... 76 CUADRO N° 18: Registro de volumen aplicado mes de julio ................................................ 77 CUADRO N° 19: Registro de volumen aplicado mes de agosto ............................................ 78 CUADRO N° 20: Registro de volumen aplicado mes de setiembre ....................................... 79 CUADRO N° 21: Registro de volumen aplicado mes de octubre ........................................... 80 CUADRO N° 22: Costos de producción del ajo……………………………..………..……90 INDICE DE FIGURAS FIGURA N° 1: Composición nutritiva del ajo ........................................................................ 13 FIGURA N° 2: Ejemplo de uso consuntivo o Kc .................................................................... 17 FIGURA N° 3: Fases fenológicas de los cultivos .................................................................... 23 FIGURA N° 4: Coeficiente del cultivo Kc – periodo vegetativo ............................................ 26 FIGURA N° 5: Salinidad vs producción ................................................................................. 28 FIGURA N° 6: Selección sector de riego para determinación C.U. ........................................ 30 FIGURA N° 7: Análisis de caracterización del suelo del área experimental .......................... 81 FIGURA N° 8: Análisis de agua conductividad eléctrica – pH .............................................. 82 FIGURA N° 9: Análisis nematológicodel área experimental ................................................. 83 FIGURA N° 10: Análisis nematológico de la semilla de ajo antes de la siembra ................... 84 INDICE DE GRAFICOS GRAFICO N° 1: Secuencia del cálculo de las necesidades del agua de los cultivos .............. 23 GRAFICO N° 2: Datos meteorológicos de la estación cra (mayo – noviembre 2018) ........... 35 GRAFICO N° 3: ETP (mm) mensual mayo – octubre ............................................................ 48 GRAFICO N° 4: Consume de agua en la fase fenológica de emergencia ............................... 49 GRAFICO N° 5: Consume de agua en la fase fenológica de crecimiento inicial ................... 51 GRAFICO N° 6: Consume de agua en la fase fenológica de desarrollo vegetativa ................ 53 GRAFICO N° 7: Consumo de agua en la fase fenológica de inicio de bulbeo ....................... 55 GRAFICO N° 8: Consume de agua en la fenológica de término de bulbeo............................ 57 GRAFICO N° 9: Consume de agua por cada fase fenológica ................................................. 60 INDICE DE FOTOS FOTO N° 1: Uniformidad de riego .......................................................................................... 30 FOTO N° 2: Determinación de coeficiente de uniformidad .................................................... 31 FOTO N° 3: Desgrane, remojo y desinfección de la semilla ................................................... 85 FOTO N° 4: Uso de marcador para la siembra ........................................................................ 85 FOTO N° 5: Siembra manual del cultivo de ajo var. Napurí................................................... 86 FOTO N° 6: Evaluación del caudal del gotero ........................................................................ 86 FOTO N° 7: Emergencia de la plántula de ajo ........................................................................ 87 FOTO N° 8: Primera aplicación de pesticidas ......................................................................... 87 FOTO N° 9: Fertilización vía sistema de riego ....................................................................... 88 FOTO N° 10: Registro de datos del caudalímetro ................................................................... 88 FOTO N° 11: Consola de la estación meteorológico............................................................... 89 FOTO N° 12: Cosecha del ajo variedad Napurí……….……………………………………..90 RESUMEN El objetivo del proyecto fue determinar el consumo de agua del cultivo de ajo variedad Napurí (Allium sativum L.), bajo las condiciones de la Irrigación Majes. El presente trabajo de investigación se realizó en el ámbito del Centro de Reconversión Agro ganadera de la Autoridad Autónoma de Majes, Zona Especializada - Irrigación Majes, a una Altitud promedio de 1440 m.s.n.m., con Latitud sur: 16° 19´, Longitud Oeste: 72° 13´ y políticamente ubicada en el Departamento de Arequipa, Provincia de Caylloma, Distrito Majes. El área total del proyecto fue de 0.44 ha, donde se determinó un consumo de agua de riego de 8191 m3 ha-1 para 154 días de desarrollo vegetativo. De acuerdo a las características fenológicas de la planta, se estableció cinco fases vegetativas: primera fase de emergencia (14 días): un consumo de agua de 830 m3 ha-1; la segunda fase de crecimiento inicial (21 días): consumo de 1043 m3 ha-1; tercera fase de desarrollo vegetativo (42 días): consumo de 2014 m3 ha-1, cuarta fase de inicio de bulbeo (56 días): consumo de 3366 m3 ha-1 y quinta fase: término del bulbeo (21 días): consumo de 939 m3 ha-1. Estableciéndose un módulo de riego de 0.62 l s-1 ha-1. El rendimiento fue de 15 000 kg ha-1. La productividad de agua para la producción de un kilogramo de ajo es de 1.83 kg-1 m3. Este proyecto ofrece también una base técnica que sirva de modelo a adoptar no solo en el manejo del cultivo, sino también en el uso óptimo y eficiente del agua de riego. Palabra clave: Fase vegetativa, módulo de riego. ABSTRACT The objective of the project was to determine the water consumption of the garlic cultivar Napurí variety (Allium sativum L.), under the conditions of Majes Irrigation. The present research work was carried out in the area of the Agriculture and Livestock Reconversion Center of the Autonomous Authority of Majes, Specialized Zone - Majes Irrigation, at an average altitude of 1440 meters above sea level, with South Latitude: 16 ° 19', West Longitude: 72 ° 13' and politically located in the Department of Arequipa, Caylloma Province, Majes District. The total area of the project was 0.44 ha, where an irrigation water consumption of 8191 m3 ha-1 was determined for 154 days of vegetative development. According to the phenological characteristics of the plant, five vegetative phases were established: first emergency phase (14 days): a water consumption of 830 m3 ha-1; the second phase of initial growth (21 days): consumption of 1043 m3 ha-1; third stage of vegetative development (42 days): consumption of 2014 m3 ha-1, fourth phase of bulbing start (56 days): consumption of 3366 m3 ha-1 and fifth phase: end of bulbous (21 days): consumption of 939 m3 ha-1. Establishing an irrigation module of 0.62 l s-1 ha-1. The performance was 15 000 kg ha-1. The water productivity for the production of one kilogram of garlic is 1.83 kg-1 m3. This project also offers a technical basis that serves as a model to be adopted not only in crop management, but also in the optimal and efficient use of irrigation water. Keywords: Vegetative phase, irrigation module. 1 CAPITULO I INTRODUCCION El ajo (Allium sativum L.) es un cultivo de alta incidencia en la región, ya que cuenta con las mejores condiciones agroclimáticas para su producción. Estas se siembran en todas las regiones del Perú, principalmente en Arequipa, Cajamarca y Lima. En la Irrigación de Majes, con respecto a la variedad Napurí, tiene un buen comportamiento, presentando rendimientos promedios que van desde los 15 hasta las 18 t ha-1, comparados con otras zonas productoras; debido en gran parte al uso de tecnología de sistema de riego por goteo que incrementan su capacidad productiva. Actualmente, en la Irrigación Majes se carece de una cultura del uso de agua de riego, debido a las aplicaciones excesivas de este recurso, ya que hay un desconocimiento del consumo de agua real de los cultivos de alta incidencia, en este caso el ajo, pero también es la no aplicación de programas y tecnologías de riego que optimicen su uso. Este uso excesivo ha originado impactos negativos, con respecto a los deslizamientos en las laderas de la margen derecha del valle de Siguas y el estrangulamiento del cauce del río. Esto sumado a que cada año la captación de la represa de Condoroma va disminuyendo, poniendo en peligro la seguridad hídrica de la Irrigación. Actualmente, en la Irrigación Majes no hay trabajos que nos proporcionen bases técnicas en cuanto al uso consuntivo de agua; con el fin de optimizar y ser eficiente en el uso del agua del riego, se desarrolló este proyecto de investigación en la determinación de su módulo de riego. 2 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Determinar el uso consuntivo del cultivo de ajo var. Napurí (Allium sativum L.) bajo las condiciones de la Irrigación Majes. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Determinar el módulo de riego para el cultivo de ajo var. Napurí. Determinar el consumo de agua para cada etapa fenológica del cultivo de ajo var. Napurí. Determinar la productividad del agua en base al rendimientodel cultivo de ajo var. Napurí. 3 CAPITULO II REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1. ORIGEN DEL AJO El ajo, (Allium sativum L.) es una planta oriunda de Asia Central, hay más de 500 especies del género Allium, la mayor parte de las cuales son silvestres sin importancia económica y confinada al hemisferio Norte desde donde fué llevada a Egipto, y posteriormente introducido en América por los españoles, incorporándose como cultivo en México, Estados Unidos, Perú y posteriormente en Chile. Es una especie muy antigua bajo cultivo (Kehr, 2002). 2.2. TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA Allium, es un género muy diverso de la familia liliaceae entre las especies más populares y domesticadas están la cebolla (Allium cepa), el puerro (Allium porrum) y el ajo (Allium sativum), la especie sativum. Se divide en dos subespecies A. sativum sagitatum, que es el ajo de tallo floral y A. sativum vulgare, ajo sin tallo floral (Traub, 1968). El ajo, pertenece a la familia botánica Liliaceae, no se conocen formas silvestres, sino solo cultivadas, siendo Allium longicuspis su probable ancestro. La domesticación del ajo desarrolló un camino diferente al de la cebolla y puerro, que poseen grandes cantidades de semillas para su propagación; éste, en cambio se propaga exclusivamente por bulbillos o dientes (Koul & Gohil, 1970). 2.3. CARACTERÍSTICAS BOTÁNICA El bulbo del ajo está compuesto por bulbillos blancos, rosados o morados, conocidos como “dientes”, generalmente en número de 8 a 12, los cuales están envueltos en una membrana bulbosa blanquecina o rosada, Estos bulbillos son los órganos de acumulación de reservas de la planta y su medio de propagación; Los bulbillos son las yemas axilares de las hojas y están constituidos por dos hojas verdaderas y una yema vegetativa. La hoja exterior forma una funda protectora y tiene una superficie fibrosa, la que se adelgaza y muere en la madurez. Al interior de la funda protectora se encuentra la hoja de acumulación de reservas y, al interior de ésta y en su base, se encuentra la yema que crecerá en la temporada siguiente. Las raíces son fibrosas y su volumen más activo se ubica entre los 20 cm y 30 cm de profundidad. Las hojas son planas, y de sección longitudinal en 4 forma de “v”. Hojas y bulbillos están unidos por su base al tallo subterráneo que tiene forma de disco. En la madurez, el tallo principal, las raíces y el follaje se secan y mueren. El tallo floral, si existe, asoma por el centro de las hojas. Es hueco, muy rollizo y crece entre 40 cm a 55 cm terminando en las flores (Monardes, 2009). La raíz es de origen adventicio, es decir que se origina del tallo o disco, son fasciculadas, blancas. Son muy numerosas de pocas ramificaciones. La masa radicular es superficial 100% por encima de los 40 cm, o 80% por encima de los 30 cm (López, 1995). El verdadero tallo mide cerca de 30 milímetros de diámetro y 5 milímetros de altura y tiene forma de plato, del cual nacen las hojas y raíces, las hojas miden de uno a tres centímetros de ancho y de 20 a 50 centímetros de largo, están formadas por una vaina y un limbo aplanado, estrecho, largo y fistuloso, con una nervadura central bien desarrollada y con terminación en punta; el falso tallo es corto y erecto y está constituido por las vainas de las hojas. En la base de las vainas de las hojas no se acumulan sustancias nutritivas y al morir se convierten en túnicas protectoras llamadas catáfilas del bulbo (Reveles, 2009). Las hojas con sus láminas planas, son responsables de la arquitectura de la planta, que a su vez determina su comportamiento en el manejo agronómico del cultivo, apoyadas sobre el disco se encuentran hojas estériles aquellas que envuelven el bulbo y no poseen “dientes” en sus axilas, denominadas vulgarmente como “chalas”, y hojas fértiles que poseen “dientes” en sus axilas, Las hojas envolventes del bulbo son generalmente blancas o violáceos cuando secas. Tanto estos pigmentos como los de los “dientes” son responsables de la denominación comercial de los ajos (ajos rosados, blancos, colorados, castaños,). Cada “diente” es un bulbo en potencia, y está formado desde afuera hacia adentro por diferentes tipos de hojas como la hoja de protección que por lo general está coloreada, la hoja de reserva que presenta más del 85 % del peso del bulbo, hoja de brotación la cual es responsable de proteger al nuevo brote durante la emergencia y las hojas verdaderas que poseen lámina, y que pueden ser estériles o fértiles, todas estas hojas están apoyadas sobre su propio disco, del cual emergen raíces en forma de cabellera. Existen variedades de “rama corta y hojas anchas abiertas” como así también de “rama larga y hojas angostas erectas” 5 con toda la variación intermedia, lo que regula de una u otra manera la intercepción de la luz y por lo tanto su modo de crecimiento (Burba, 2003). La planta de ajo puede producir un tallo con escapo floral en cuya parte superior aparece la inflorescencia en forma de umbela esferoidal cubierta por una bráctea grande, membranosa. La umbela está constituida por flores pequeñas con seis sépalos y pétalos de color blanco o rosado así como seis estambres y un pistilo que al madurar dan origen a un fruto con tres cavidades, cada una con dos semillas, que rara vez se producen (Reveles, 2009). El ajo carece en la práctica de semilla verdadera, y por tanto se utilizan los “dientes” de los bulbos como órgano de multiplicación (Burba, 2003). 2.4. CULTIVARES Los cultivares de ajo se subdividen en grupos, en función del período de dormición, el que a su vez está fuertemente relacionado con otras características como el color de bulbos y “dientes”, la aptitud para emitir vara floral, los requerimientos de frío y de fotoperiodo para bulbificar. De corta dormición, bajos requerimientos de frío y de fotoperíodo largo, de escasa conservación y adaptadas por lo tanto a regiones templadas cálidas, mientras que las cultivares de larga dormición, requieren de frío y de fotoperíodo largo, buena conservación y adaptadas por lo tanto a regiones templadas frías. Por otra parte cultivares de los diferentes grupos pueden o no desarrollar tallo floral. Aquellos que por lo general no poseen se las denomina de “cuello blando” por su consistencia a cosecha, mientras que los que sí lo poseen se las denomina de “cuello duro”. Dentro de estas existen cultivares en las que el tallo floral existe pero no alcanza a emerger de entre el falso tallo y otras en que este se manifiesta muy vigorosamente (Burba, 2003). Algunas variedades son: Blanco Argentino, Barranquito, Criollo, Massone, Morado Arequipeño, Napurí, Pata de Perro, Serrano (Amaya, 2007). Las variedades sembradas de acuerdo con las regiones naturales destacan: en la Sierra, el ajo morado que se siembra en Arequipa, Cajamarca, Ancash y Huánuco, teniendo un bulbo de 20 dientes con un diámetro promedio de 50 milímetros y un período vegetativo de 6 meses. En la costa, el Napurí color violáceo y el Massone tiene cáscara blanca que se cultiva en Arequipa y 6 Lima. Sus bulbos tienen menos de 20 dientes con un diámetro promedio de 40 milímetros y un período vegetativo de 5 meses (PROYECTO UE –PERÚ/PENX, 2004). El Ajo Morado Arequipeño es el ajo más preferido en el Perú, en este cultivar el tamaño de la porción aérea, alcanza unos 50 cm, de altura, de hojas largas y estrechas orquilladas; terminando el tallo con el eje floral, que contiene una inflorescencia envuelta en brácteas que rara vez se abren. El bulbo consta de 10 a 15 dientes, con 5 cm de diámetro de bulbo, buena conservación y rendimiento de 6,6 – 9,8 kg ha-l. Los dientes son arqueados de distribución uniforme alrededor del eje, los periféricos de mayor tamaño que las centrales que son utilizadas como semilla. Los dientes se hallan cubiertos por una envoltura de colormorado que les da una buena dureza al bulbo, impidiendo que se desgrane la cabeza factor importante (Tamo, 1991). Se cultiva en la campaña de Arequipa y no se adapta por debajo de los 2000 msnm. Este ajo es conocido como el ajo serrano en el comercio interno, denominándose al resto de clones comúnmente como ajos criollos o costeños (Ortega, 1993). Su periodo vegetativo es aproximadamente de 7 meses; por su color morado y de buena conservación, es el que tienen mejor acogida en el mercado nacional y buena aceptación en el mercado internacional por su excelente calidad. Los dientes son recubiertos por una envoltura morada, rosada o ligeramente blanca que reciben el nombre de túnica la que sirve para adherir a los dientes impidiendo que se desgranen los dientes, factor importante para la exportación del producto (Balvin, 1985). Está compuesto por un número de "dientes", entre 8 y 10, destaca su color morado, y aparece protegido por una túnica de color blanco que forman las "cabezas de ajo". Presenta fuerte olor y un gusto picante. El Ajo Criollo o Napurí, es el mejor adaptado a las condiciones de la costa de Arequipa, por debajo de los 3000 m.s.n.m., el tamaño de la porción aérea de la planta alcanza unos 40 cm, 7 las hojas son estrechas de color verde claro, presentan inflorescencia que no abren o desarrollan bulbillos. El bulbo es de color violáceo de 12 a 15 dientes de distribución irregular y sobre montados, con un bulbo de 5 cm de diámetro; presenta un periodo vegetativo de 6 meses, tiene mayor conservación que el Massone y su rendimiento es de 7 a 12 t ha-1 (Tamo, 1991). Lo denominan también ajo criollo arequipeño, ocupa el segundo lugar en aceptación en el ámbito nacional; por tener dientes más grandes y comercializarse generalmente en estado seco. No se tiene conocimiento exacto de su procedencia, pero se tiene referencia que llego de Europa al puerto del Callao; donde empezó a ser cultivado y luego se difundió a diferentes regiones del Perú (Balvin, 1985). Este cultivar se siembra en Arequipa entre los meses de noviembre a enero y es poco resistente a temperaturas bajas. Posee un bulbo grande de color marfil, que tiene entre 11 y 15 dientes. Además, es uno de los más vendidos del mercado, ya que tiene buena calidad industrial y su producción es abundante (Anculle, 1996). 2.5. REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS Es una planta de clima frío, no tiene exigencias climáticas marcadas, pero adquiere un sabor más pungente en climas fríos. El cero vegetativo del ajo corresponde a 0 ºC. A partir de esta temperatura se inicia el desarrollo vegetativo de la planta. Hasta que la planta tiene 2-3 hojas soporta bien las bajas temperaturas. En pleno desarrollo vegetativo tolera altas temperaturas por encima de los 40 ºC, siempre que tenga suficiente humedad en el suelo (Monardes, 2009). Es una planta que se desarrolla bien en climas templados y fríos con temperaturas ideales de 18 a 24 ºC en la fase inicial de crecimiento del tallo y de 13 a 15 ºC en la fase de bulbificación y crecimiento de bulbos; y por arriba de 25ºC en la fase de maduración de bulbos. Las lluvias en el período de cosecha perjudican la calidad y el proceso de curado del bulbo; así como daños por presencia de enfermedades (Amaya, et. al, 2007). 8 El ajo necesita de una altitud de 600-1800 m.s.n.m., generalmente se cultiva bajo riego pero puede prosperar en regiones con una precipitación anual entre 450 y 1000 mm. Es una especie bastante tolerante a la sequía, sin embargo, no le debe faltar el agua en las etapas de germinación y formación de bulbos. Debe contar con un periodo seco en la etapa de maduración, La temperatura mínima para crecimiento está entre 4 y 8 ºC, mientras que la temperatura crítica de helada es de - 1ºC. En etapas tempranas de desarrollo le son favorables temperaturas de entre 8 ºC a 16 ºC para la brotación y formación de bulbos. Después de la inducción de bulbos, temperaturas de entre 18 y 20 ºC son favorables para el crecimiento del bulbo; la temperatura máxima durante este periodo no debe ser superior a los 30 ºC, Para el logro de buenos rendimientos, la media optima está alrededor de los 18 ºC, con una máxima que no debe superar los 26ºC; Puede prosperar en suelos calcáreos y es moderadamente tolerante a la salinidad; crece en un pH entre 5 y 7.5; requiere buen drenaje, ya que no tolera encharcamientos (Ruíz, 1999). Se le cultiva en todas las regiones, Evidencias experimentales muestran que cuanto mayor es la cuota de frío recibida, menor es el requerimiento foto periódico y la bulbificación se induce con días de umbral más cortos. Este cultivo se produce en altitudes que van desde los 600 a los 3.500 m.s.n.m (Kehr, 2002). Se cultiva en la Región Andina en altitudes comprendidas entre 1.200 y 3.200 m.s.n.m, exige temperaturas medias entre 10° y 20°C, para un desarrollo y producción óptimos. Es muy importante conocer que en las zonas de temperaturas más altas, dentro del rango mencionado, la temperatura nocturna caiga por debajo de los 15°, a fin de estimular la formación del bulbo (FONAIAP, 1983). 2.6. REQUERIMIENTOS DE SUELO La planta de ajo prefiere suelos sueltos y ligeros, pero sustanciosas y saneados, porque no tolera la humedad excesiva ni el abuso de riegos, que pudren las plantaciones y sin embargo, se cultiva en buenas condiciones en tierras fuertes, a condición de que sean de moderada humedad y ricos en materia orgánica (Armas, 1956). El cultivo de ajo se adapta a una amplia gama de suelos, siendo los más adecuados los sueltos, con buen drenaje que permitan la adecuada evacuación del agua en exceso, buena 9 capacidad de retención de humedad, lo más nivelados posible para facilitar el riego en zonas donde es necesario regar y pH de 5.8 a 7 (Kehr, 2002). Suelos ligeros o sueltos y permeables, para evitar los encharcamientos de agua típicos de suelos muy compactos ya que el ajo es muy susceptible a la podredumbre. Generalmente se obtienen altos rendimientos y buena calidad de los bulbos en suelos areno-arcilloso-calcáreos, fértiles y con buenas labores de preparación de suelo, el ajo está clasificado como moderadamente tolerante a la acidez, siendo su rango de pH de 5.5 a 7, en cuanto a la salinidad se considera como medianamente tolerante (López, 1995). 2.7. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS 2.7.1. Propiedades químicas Los compuestos responsables del olor y sabor se forman partir de sustratos que son conocidos como Alliinas; las cuales derivan del aminoácido Cisteína. Estos derivados aparecen a través de reacciones de compuestos que contiene azufre. El sulfoxido S-Allyl cisteína del ajo, fue la primera Alliina en ser identificada; la cual, en una preparación de ajos que contiene la enzima alinasa, dio como productos acido pirúvico y amoniaco, según la siguiente reacción Saghir et al., citados por (Baldeon, 1990). Pungencia se entiende la combinación de aroma y sabor que presenta el ajo. Siendo esta, una de las principales características y la determinante para juzgar su calidad; será necesario que al ajo fresco tenga una alta pungencia, porque el producto deshidratado pierde parte de su olor durante la desecación. La pungencia residual del producto deshidratado, estará determinado o dependerá del material fresco empleado (Balvin, 1985). 2.7.2. Dormancia de los bulbos de ajo Los bulbos del ajo recién recolectados se encuentran en estado latente y este periodo cambia con la variedad y la temperatura de conservación. Temperaturas a 0 °C y superiores a 18°C prolongan la latencia de bulbos (Vilca, 1999). 10 2.7.3. Ruptura de la dormancia La dormancia del ajo puede romperse aplicando durante un periodo de tiempo variable, según la variedad, temperaturas cercanas a 7 °C, para el hemisferio sur el intervalo de ruptura de dormancia seria 10-15°C.En países con clima tropical existen variedades que no necesitan romper la dormancia para brotar. Una vez rota la latencia y el diente ha brotado, es posible evitar la emergencia de las hojas incipientes con tratamientos térmicos a temperaturas entre -3 a -5 °C (Vilca, 1999). La temperatura que se debe evitar para prolongar la dormancia es de 5 °C; de tal forma que recomienda el intervalo entre 5 y 10 °C para los bulbos destinados a la siembra; en los países con clima tropical existen variedades que no necesitan romper la dormancia para brotar. Una vez que la latencia se ha roto y el diente ha iniciado la brotación, solo es posible evitar la irrupción de las hojas incipientes, con tratamientos térmicos a baja temperatura entre -3 a -5 °C, (García, 1990). 2.7.4. Influencia del frío en el desarrollo de la planta La formación y maduración de los bulbos están influenciado por la temperatura a la que es expuesta, antes de empezar el proceso de formación del bulbo. Así, si dientes de ajo o de plantas jóvenes han sido expuestas temperaturas 0 a 10 °C, por uno o dos meses, la formación del bulbo se acelera; por el contrario, si no hay exposición a temperatura menores a 20 °C, la formación del bulbo puede no ocurrir aun en días largos (Jones y Mann, 1963). Por otro lado, la formación del bulbo lleva consigo hipertrofia de las yemas axilares y de la degeneración de las vainas foliares de la base para formar las túnicas de protección. La formación del bulbo depende del fotoperiodo y temperatura. La planta debe haber pasado un número concreto de horas del frio, pero para activar la bulbificación, es necesario un régimen de días largos (fotoperiodo largo) y con temperaturas medias entre 18 a 20 °C. La duración mínima del fotoperiodo, es de 11 horas luz y con temperaturas que se sitúan entre 10-15 °C; así mismo, considera que la duración mínima del día debe ser 15 horas aunque hay con exigencias de fotoperiodo de inferiores a 12 horas (Vilca, 1999). 11 Cada cultivar posee exigencias distintas en cuando a fotoperiodo y temperatura, existiendo unas más y otras menos sensitivas a estos factores. Para un desarrollo vigoroso de la planta del ajo es necesario que las temperaturas nocturnas sean de un gradiente térmico entre 13-24 °C (García, 1990). 2.7.5. Bulbificación Es el proceso de activación de la planta de ajo que se inicie la génesis del bulbo. Este proceso lleva consigo la hipertrofia de la yema axilares de las hojas y de la degeneración de las vainas foliares de la base para formar las túnicas de protección. Así, la planta debe haber pasado un número concreto de horas frio, pero para que se active la bulbificacióng es necesario que se encuentre un régimen de días largos (fotoperiodo largo) con temperaturas medias que oscilan entre 18 a 20°C (García, 1990). Si durante el desarrollo vegetativo no se alcanzan las temperaturas mencionadas la planta no forma bulbos, si durante un tiempo breve soporta temperaturas anormalmente bajas pueden aparecer bulbos malformados en los que los dientes se encuentran, en todas las yemas axilares, desprovistos de túnicas de protección: salvo variedades especialmente adaptadas, en las condiciones climatológicas son días cálidos (superiores a 20°C) y cortos, el ajo no forma bulbo y si lo hace, con pequeños y deformes Messiaen citado por (García, 1996). La duración mínima del fotoperiodo admitida es de 11 horas de luz y las temperaturas críticas se sitúan entre 10- 15 °C. La duración mínima del día debe ser de 15 horas, aunque existen variedades con exigencias de fotoperiodo inferiores a 12 horas (García, 1996). 2.7.6. Emisión de escapos florales El escapo floral, o simplemente “tallo” se genera a partir de la yema terminal del “disco” basal. Esta estructura no aparece en todas las variedades cultivares cultivadas de ajo sino que en algunas aborta o es sustituto por una hoja trasformada (cilíndrica), que enmascara un escapo corto coronado por un grupo de dientes más pequeños por lo que da la apariencia de un segundo bulbo (García, 1996). 12 Se ha comprobado la relación inversa entre la emisión de escapos florales y tamaño del bulbo de la planta del ajo. Tradicionalmente se ha observado que la emisión de escapos florales es más frecuente cuando la plantación es muy densa. La interacción entre el fotoperiodo y la temperatura es crítica. Experimentalmente se ha observado que la combinación días largos con temperaturas inferiores a 18°C, estimulan la aparición de escapos florales. Bardales (1993) menciona que, durante el desarrollo del cultivo se realiza control de malezas, fertilización, “deschicotado”; que es la emisión del escapo floral, ya que se afirma que tiene una relación inversa con el tamaño del bulbo y con hojas. La aplicación de bajas temperaturas durante el almacenamiento, o de 7°C durante la fase de crecimiento vegetativo máximo, provocan que las yemas axilares de las hojas se activen y emitan escapos florales durante el cultivo (García, 1996). 2.8. Requerimiento nutricional Los suelos de manera natural contienen casi todos los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas, aunque en cantidades insuficientes para obtener rendimientos satisfactorios, lo que hace necesario la adición de esos nutrientes a través de la aplicación de fertilizantes, para lograr cosechas en calidad y cantidad que hagan rentable el sistema de producción. Sin duda la respuesta del cultivo al uso de fertilizantes va a cambiar de acuerdo al tipo de suelo, al manejo del cultivo, a las condiciones de clima durante el ciclo del cultivo y a la variedad utilizada (Reveles, 2009). Fertilización: 220-115-220 de (N-P-K) fósforo (P) y potasio (K) aplicar a la siembra; el nitrógeno puede fraccionarse 2-3 veces durante el cultivo, también puede fraccionarse el potasio; complementar con aplicaciones foliares de micronutrientes (PROYECTO UE –PERÚ/PENX, 2004). La fertilización tanto en ajo blanco como en ajo morado ha sido permanentemente la respuesta positiva a la fertilización nitrogenada, en dosis que varían entre 150 y 200 kg/ha (Mendoza, 1999). 13 Como medida general, al asumir un terreno de baja fertilidad inicial, se sugiere la adición de alrededor de 90 a 120 kg de fósforo y de 150 kg de nitrógeno, ambas dosis equivalentes a una hectárea de superficie del cultivo, toda la cantidad del fósforo aplicado al momento de preparar el suelo, y el nitrógeno, parcializado lo más frecuentemente posible a través del período de cultivo, dividiendo la dosificación recomendada en tres tercios de 50 kg de N ha-1 a la preparación del terreno, a los 45 - 60 días de la emergencia y a los 75 - 80 días de la misma (Aljaro, 2009). 2.9. Valor nutricional La composición en nutrientes del ajo presenta Cerca del 30% de su parte comestible está integrado por hidratos de carbono disponibles y aproximadamente un 6% por proteínas. Su contenido en algunos minerales y vitaminas es interesante. En cuanto a los componentes bioactivos del ajo, éstos se cuentan por cientos. Identificarlos todos y conocer que acción o acciones- produce cada uno de ellos es una tarea sin duda ingente que llevará varias décadas. La mayoría de los investigadores considera que la clave de los beneficios para la salud debido al ajo, reside en su alto contenido en compuestos azufrados. Aunque muchos alimentos también los poseen, el ajo, no obstante, contienen proporcionalmente más que ningún otro vegetal (García, 2000). Figura 1. Composición nutritiva del ajo (por 100 g de producto comestible). Fuente: Collazos citado por Pérez et al., (1994) (1) – Fersini y Gorini citados por García (1996) 14 La composición química de 100 gramos de la parte comestible del ajo es agua: 61 gramos; proteínas: 4 gramos; grasa 0.5 gramos; hidratos de carbono:20 gramos; potasio 0.54 gramos; calcio 0.1 gramos; hierro 0.01 gramos; tiamina 0.2 gramos; riboflavina 0.11 gramos; niacina 0.7, y Ácido Ascórbico 0.9 gr (Ramos, 1991). 2.10. Importancia Económica y Alimenticia La producción de ajo en el Perú es importante debido a que de los países pertenecientes a la Comunidad Andina, el Perú es el país que más volumen de producción ha tenido de este producto, superando en 3 veces a Venezuela que es su mayor competidor en la región. El Perú es un gran exportador de ajo y sobre todo de ajo fresco siendo nuestros principales compradores Chile y EE.UU (PROYECTO UE –PERÚ/PENX, 2004). El uso principal del ajo es como condimento, particularmente en los platillos de la cocina asiática, Latinoamericana, en algunos países de Europa y últimamente en los Estados Unidos. Las presentaciones requeridas por los consumidores son diversas, desde el bulbo del ajo en fresco o seco, en conserva y deshidratado (Espinosa, 2003). La producción de ajos a nivel nacional va en aumento en los últimos años debido al interés y crecimiento del comercio exterior, el incremento de la producción se ha debido tanto a mejores rendimientos, estando ahora en 10 ton/ha, así como a la ampliación de la superficie dedicada a este cultivo (MINAG, 2010). La superficie cosechada de ajo a nivel nacional ha venido disminuyendo moderadamente y siguiendo un comportamiento cíclico, durante el período 2000-2010, a nivel regional, en el último año, la mayor cantidad de área dedicada al cultivo de ajo la tienen las siguientes regiones; Arequipa con 3,066 has, Cajamarca con 1,032 has, Lima con 816 has, La Libertad con 321 y Ayacucho con 275 hectáreas respectivamente. Entre los tres primeros concentran más del 75% de la superficie cosechada de ajo a nivel nacional; el volumen producido de ajo a nivel nacional ha tenido un comportamiento cíclico durante el período 2000-2010, con una leve tendencia creciente. Su pico se dio en el 2007 cuando se produjo 80,896 toneladas de ajo a nivel nacional, el principal 15 departamento, Arequipa, produce el 68% del volumen total producido, el último año, la producción nacional fué de casi 63 mil toneladas, de las cuales, Arequipa produjo 43 mil toneladas, Lambayeque produjo 5,798 y Cajamarca 5175 toneladas, respectivamente (Eguilor, 2010). La producción mundial de ajos y el comercio internacional han venido experimentando un sostenido aumento, como consecuencia del cambio de los hábitos de consumo hacia una alimentación más saludable y del reconocimiento de sus propiedades terapéuticas, como las de prevenir el cáncer, entre otras. Los principales países productores son, en su mayoría, países asiáticos que son consumidores tradicionales: China, India, Corea y Tailandia. Éstos, junto a otros 12 países, entre los cuales se encuentran España, EE.UU, Brasil, Argentina, Chile y Perú concentran el 90% de la superficie cultivada a nivel mundial (Monardes, 2009, p. 2). Las hortalizas ocupan un lugar importante dentro de la alimentación diaria del peruano por su gran contenido de vitaminas. El cual tiene un consumo per cápita de 2,5 Kg/persona/año (INEI, 2008). 2. 11. USO CONSUNTIVO DE LOS CULTIVOS El uso consuntivo puede definirse como la cantidad de agua que consumen las plantas para germinar, crecer y producir económicamente, y cuantitativamente es un concepto equivalente al de evapotranspiración. Los principales componentes del uso consuntivo del agua son la transpiración y la evaporación. Los factores fundamentales que influyen en el uso consuntivo del agua son: - Clima, representado por la temperatura, humedad relativa, vientos, latitud, luminosidad, precipitación, etc. - Cultivo, representado por la especie vegetal, variedad, ciclo vegetativo, hábitos radiculares, etc. - Suelo, representado por la textura, profundidad del nivel freático, capacidad de retención de humedad, etc. - Agua de riego, en cuanto a su calidad, disponibilidad, prácticas de riego, nivel de la misma con respecto a la superficie, etc. (Garay, 2009). Al igual que la evapotranspiración, el coeficiente del uso consuntivo (Kc) puede ser estimado o determinado por diferentes métodos, tanto indirectos o teóricos, así como por directos o de campo. Existen métodos indirectos, y métodos directos, éstos últimos son los que miden directamente la evapotranspiración. Entre los principales métodos teóricos que se utilizan para la determinación del coeficiente de uso consuntivo tenemos: - Método de Blanney Criddle - Método de Radiación - Método de Penman - Método del evaporímetro o del tanque - Método de 16 Thornthwaite - Método de Gras Christiansen Estos métodos se refieren a las condiciones climáticas, agronómicas y edáficas propios de una zona dada. Las transferencias de metodologías de una zona u otra muy distinta de aquella en la que ha sido concebida sigue siendo problemática; a menudo se necesitarán experimentos in situ. Sin embargo, a veces por falta de investigaciones locales al respecto nos vemos obligados a utilizar estos métodos que no han sido ajustados a nuestra realidad. Los coeficientes de Uso consuntivo (Kc), son datos muy valiosos que se usan para determinar la posible área de riego, de un proyecto, de una finca, etc. sobre la base de un volumen disponible de agua (FAO, 1974). Sus aplicaciones son múltiples, y se listan a continuación: a. Permite elaborar calendarios de riego para los cultivos, fijar láminas e intervalos de riego en función de la eficiencia de riego. Esto permite apoyar la planificación de cultivos y riegos por cultivos. b. En el caso de agua de riego con alto contenido de sales en solución, el uso consuntivo permite determinar las láminas de sobre riego, necesarias para prevenir problemas de salinización de los suelos. c. Estimar los volúmenes adicionales de agua que serán necesarios aplicar a los cultivos en el caso que la lluvia no aporte la cantidad suficiente de agua. d. Determinar en grandes áreas (cuencas) los posibles volúmenes de agua en exceso a drenar. e. Determinar en forma general la eficiencia con la que se está aprovechando el agua y por lo mismo, planificar debidamente el mejoramiento y superación de todo el conjunto de elementos que intervienen en el desarrollo de un distrito de riego (Vega, 1982). 17 En la figura 2 se aprecia un ejemplo del coeficiente de cultivo o Kc, donde se ven esquematizadas las etapas del desarrollo de un cultivo dado. FUENTE: Manual de uso consuntivo del agua para los principales cultivos de los Andes Centrales Peruanos (Garay, 2009). 2.12. PROGRAMACION DE RIEGO El objetivo de una programación de riego es el de entregar una cantidad exacta de agua en el momento oportuno para asegurar producción y calidad de los productos agrícolas (Pérez, 2005). 2.12.1. NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS Para conocer la cantidad de agua que se debe aplicar en el riego, hay que conocer las necesidades de agua de los cultivos. Cuando no se atienden adecuadamente todas las necesidades de agua del cultivo, su crecimiento y rendimiento pueden verse afectados. El cálculo de las necesidades de agua puede hacerse a partir de los datos que suministra la experiencia local o por medio de otros métodos que, en general, evalúan la evapotranspiración a partir de registros climáticos y otros factores (Pérez, 2005). 18 I. FACTORES QUE CONDICIONAN LAS NECESIDADES DE AGUA Las necesidades de agua dependen fundamentalmente de los siguientes factores: Clima Tipo de cultivo Estado de desarrollo de las plantas El clima. - La insolación, la radiación la temperatura, la humedad y el viento son los elementos climáticos que más influyen en la cantidad de agua que necesitan las plantas. Con un clima soleado, cálido, seco o ventoso las plantas tienen mayores necesidadesque con un clima nubloso, frío, húmedo o sin viento. El tipo de cultivo. - Para un mismo estado de desarrollo, algunas plantas necesitan más agua que otras. Por ejemplo, un cultivo de maíz en pleno desarrollo, necesita más agua por día que un cultivo de cebolla. El estado de desarrollo de las plantas. - Las necesidades de agua aumenta progresivamente conforme se desarrolla el cultivo, hasta llegar a un máximo, que suele coincidir con la mayor velocidad de crecimiento, con la floración o fructificación. II. CONCEPTOS BASICOS 2.1.EVAPOTRANSPIRACION Se entiende por evapotranspiración a la cantidad de agua que se pierde por transpiración a través de la planta y por evaporación desde la superficie del suelo y la superficie húmeda del follaje por efecto de los factores climáticos (sol, viento, humedad, etc.). Cuantitativamente es un concepto equivalente al uso consuntivo., definido como la suma de dos términos: transpiración y evaporación. La medida de la evapotranspiración de los cultivos sirve para evaluar sus necesidades hídricas y planificar los riegos en cuanto a su dosis y frecuencia (Israelsen, 1975). EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (ETP) Es la evapotranspiración que se produciría si la humedad del suelo y la cobertura vegetal estuvieran en condiciones óptimas (Thornthwaite, 1948). Es la cantidad de agua evaporada y transpirada por una cobertura de pequeñas plantas verdes en estado activo de crecimiento y con un suministro continuo y adecuado de humedad. Se 19 considera dependiente del clima y puede ser estimada a través de parámetros climáticos, dentro de los cuales los más importantes son: la radiación incidente, temperatura ambiente y humedad relativa (Hargreaves, 1975). EVAPOTRANSPIRACION REAL O DEL CULTIVO (ETC) La cantidad de agua usada por cada cultivo o vegetación natural en la formación de tejidos, en la transpiración a través de las hojas y la evaporación directa de la superficie del suelo, mas aquella cantidad de agua que se reintegra a la atmósfera debido a la evaporación del agua (lluvia o riego) que intercepta la superficie foliar de la planta (Pérez, 2005; Gurovich, 2001 y Israelsen, 1985). Se expresa en milímetros de agua por día, por mes o por temporada de cultivo, para lo cual se emplea la siguiente relación: ETC = Kc * ETP Desde el punto de vista de la programación del Riego, la Evapotranspiración Real es primordial tanto en lo que se refiere a la frecuencia de aplicación como la cantidad de agua a aplicar (Jesen, 1990). Por otro lado las estimaciones adecuadas de la evapotranspiración real y referencial de un cultivo permiten cuantificar el recurso Hídrico y determinar la dimensión de las Obras Hidráulicas (Gurovich, 1985). La evapotranspiración representa del 80% al 90% del agua evapotranspirada y básicamente es un proceso de evaporación regulado por la estructura de la planta y el comportamiento de los estomas (Pizarro, 1990). 2.2.FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EVAPOTRANSPIRACION Sostienen que la (ET) no es simple de medir, para determinarla experimentalmente, se requieren de aparatos específicos y mediciones precisas de varios parámetros físicos o el balance de agua del suelo en lisímetros; los métodos experimentales de campo, son en general caros, 20 exigiendo precisión en las mediciones y pueden ser completamente realizados y analizados apropiadamente sólo por personal de investigación suficientemente preparado (Doorenbos, 1975). La evaporación de agua de la superficie del suelo es un fenómeno natural que está gobernado en general, por los mismos factores físicos que afectan la transpiración. Según Doorenbos, (1975) los factores que inciden sobre la Evapotranspiración podemos clasificarlos de la siguiente manera: Factores Climáticos: - Radiación Solar - Temperatura del aire - Viento - Humedad Relativa - Otros Factores Edáficos: - Humedad del Suelo - Fertilidad del Suelo - Color del Suelo - Textura y composición - Otros. Factores de la planta: - Número de Estomas - Superficie Foliar - Sistema Radicular - Color de las Hojas - Otros Factores que influyen en la transpiración de la planta: - Luz - Humedad Relativa - Temperatura - Viento - Presión Atmosférica 21 III. METODOS PARA DETERMINAR LAS NECESIDADES DE AGUA DE LOS CULTIVOS Para determinar las necesidades de agua de los cultivos, y sobre esta base elaborar una programación de riego, existen diversos métodos basados en: Medida del contenido de agua en el suelo Medida del estado hídrico de la planta Medida de parámetros climáticos 3.1. MÉTODOS BASADOS EN EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO Entre los que podemos mencionar: Apreciación visual y al tacto, que consiste en tomar una muestra de suelo, en la que, utilizando algunas pautas de campo, basándose en la sensibilidad a las diferentes texturas, se determina el estado de humedad del suelo (Crassi, C. J., 1967). Método Gravimétrico, consiste en determinar la humedad del suelo por diferencia de peso. Se sacan muestras de suelo del campo y se registra el peso húmedo; el peso seco de la muestra se registra después de haber sido secado en una estufa a 105 °C por 24 horas (Crassi, C. J., 1967). Uso de equipos, que dan una medida más precisa de la humedad del suelo, entre los que se encuentran: - Tensiómetros: miden la succión del agua. - Watermark: permite realizar medidas continuas de la humedad del suelo - T.D.R. (Time Domain Reflectometry): mide la constante dieléctrica del suelo 3.2. MÉTODOS BASADOS EN EL ESTADO HÍDRICO DEL CULTIVO Determinan el contenido de humedad a través de la planta, midiendo la temperatura de la hoja y la tensión de la savia en el pecíolo de las hojas para determinar el estado hídrico de las plantas. Para ello se utilizan instrumentos, como la pistola infrarrojo y la bomba de Scholander, que son muy exactos (Vásquez, 2000) 22 3.3. MÉTODOS BASADOS EN PARÁMETROS CLIMÁTICOS Evalúan la evapotranspiración a partir de datos climáticos. Entre ellos destacan los cuatro métodos estudiados por Doorembos y Pruitt consignados en la publicación del Manual 24 de la FAO "Las Necesidades de Agua de los Cultivos". Entre estos tenemos: Método de Blaney - Criddle Método de la Radiación Método de Penman Método del Tanque de Evaporación Clase “A”. IV. CALCULO DE LAS NECESIDADES DE AGUA DE UN CULTIVO Utilizando el método anteriormente descrito para el cálculo de la Evapotranspiración Potencial (ETP), la Evapotranspiración de cualquier cultivo (ETC) en sus distintas etapas de desarrollo, e introduciendo un coeficiente de cultivo (Kc), se obtiene mediante la relación siguiente: ETC = ETP * Kc ETC = Evapotranspiración del cultivo en mm/día ETP = Evapotranspiración Potencial o del Cultivo de Referencia en mm/día. Kc = Coeficiente del cultivo en función de la fase de su periodo vegetativo. La secuencia para el cálculo de las necesidades de agua de un cultivo se muestra en el grafico 1, la cual desarrollaremos seguidamente. 23 FASE DE MEDIA ESTACION Grafico 1: Secuencia de cálculo de las necesidades de agua de los cultivos Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017 Es importante tener en cuenta las fases del periodo vegetativo de un cultivo para determinar sus necesidades de agua de acuerdo a su crecimiento o desarrollo. Este periodo vegetativo, básicamente, se puede dividir en las siguientes fases que se indican: Fase Inicial: Abarca desde la siembra hasta que el cultivo cubre un 10% del suelo Fase de Desarrollo: Comprende desde el 10 % de cobertura vegetal hasta la cobertura efectiva del 70% al 80%. Fase de Media Estación: Desde la cobertura efectiva a inicio de maduración del cultivo Fase de Ultima Estación: Desde el inicio de maduración hasta la cosecha Figura 3: Fases fenológicas de los cultivos Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017 FASE INICIAL FASE DE DESAROLLO DESARROLLO FASE DE ULTIMA ESTACION 24 Cuadro 1: Duración aproximada de las fases en el periodo vegetativo de algunos cultivos. (C. brouwer y M. heibloem). Cultivo Total (días) Fase Inicial Fase de Desarrollo Fase de Media Estación Fase de Ultima Estación Algodón Ajo Avena Berenjena Cacahuete Calabaza Cebada Cebolla verde Cebolla seca Col Espinaca Girasol Guisante Judía verde Judía seca Lechuga Lenteja Lino Maíz dulce Maíz grano Melón Mijo Patata Pepino Pequeñas semillas Pimiento Rábano Remolacha azucarera Soja Sorgo Tomate Trigo Zanahoria 180 – 195 160 – 186 120 – 150 130 – 140 130 – 140 95 – 120 120 – 150 70 – 95 150 – 210 120 – 140 60 – 100 125 – 130 90 – 100 75 – 90 95 – 110 75 – 140 150 – 170 180 – 195 80 – 110 125 – 180 120 – 160 105 – 140 105 – 145 105 – 130 150 – 165 120 – 210 35 – 40 160 – 230 135 – 150 120 – 130 135 – 180 120 – 150 100 – 150 30-30 25-30 15-15 30-30 25-30 20-25 15-15 25-25 15-20 20-25 20-20 20-25 15-20 15-20 15-20 20-35 20-25 30-30 20-20 20-30 25-30 15-20 25-30 20-25 25-25 25-30 5-10 25-45 20-20 20-20 30-35 15-15 20-25 50-50 40-50 25-30 40-40 35-40 30-35 25-30 30-40 25-35 25-30 20-30 35-35 25-30 25-30 25-30 30-50 30-35 50-50 25-30 35-50 35-45 25-30 30-35 30-35 30-35 35-40 10-10 35-65 30-30 30-35 40-45 25-30 30-35 55-65 50-65 50-65 40-45 45-45 30-35 50-65 10-20 70-110 60-65 15-40 45-45 35-35 25-30 35-40 15-45 60-70 55-65 25-50 40-60 40-65 40-65 30-50 40-50 60-65 40-110 15-15 60-80 60-70 40-45 40-70 50-65 30-70 45-50 35-45 30-40 20-25 25-25 15-25 30-40 5-10 40-45 15-20 5-10 25-25 15-15 10-10 20-20 10-10 40-40 45-50 10-10 30-40 20-20 25-35 20-30 15-20 40-40 20-30 5-5 40-40 25-30 30-30 25-30 30-40 20-20 FUENTE: Estudio FAO. Riego y Drenaje Nº 24, 1977. 25 4.1. COEFICIENTE DEL CULTIVO (Kc) Igual que los seres humanos que tienen una curva de consumo de alimentos, los cultivos tienen también una curva de consumo de agua que se expresa a través del coeficiente de cultivo, en función del periodo vegetativo (Pérez, 2005). El coeficiente de cultivo (Kc) es un numero adimensional que se obtiene dividiendo ETc por ETo y que se puede utilizar para estimar el consumo diario en los campos de producción con el mismo cultivar y prácticas culturales y creciendo bajo las mismas condiciones ambientales (Yishai, 2010). Para poder correlacionar en buena forma la Evapotranspiración Potencial (ETP) con la Evapotranspiración del cultivo (ETC), es necesario utilizar los coeficientes de cultivos que se tiene para cada uno de ellos según la fase de su periodo vegetativo. Estos coeficientes corrigen las distorsiones que se producen durante el crecimiento de las plantas (a mayor desarrollo mayor es la transpiración, porque tiene más follaje) y se presentan para tener en cuenta los efectos de las características del cultivo sobre sus necesidades de agua (García, 1990). Algunas definiciones sobre este término. Representa la evapotranspiración de un cultivo en condiciones óptimas. Expresa como varía la capacidad de la planta para extraer el agua del suelo durante su período vegetativo. Depende de las características de la planta y de las diferentes etapas que abarca su período vegetativo. En la figura 4 se puede observar en forma esquemática la variación de los valores de Kc en función de las fases del periodo vegetativo del cultivo. 26 Figura 4: coeficientes de cultivo Kc - período vegetativo Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017. V. REQUERIMIENTOS DE RIEGO Los requerimientos de riego representa la cantidad de agua que se tiene que aplicar para: Satisfacer las necesidades netas del cultivo (Evapotranspiración) Mantener un nivel aceptable de concentración de sales (lavado) Cubrir las pérdidas de agua por percolación (eficiencia de aplicación) Cubrir la falta de uniformidad de riego (coeficiente de uniformidad). 5.1. NECESIDADES NETAS Se relacionan con la cantidad de agua usada por la planta en transpiración y crecimiento. Se expresa normalmente en mm por día o por mes, también se puede expresar en m3 por superficie (Pizarro, 1990). 27 Para el cálculo de los requerimientos del cultivo o necesidades netas debido a la evapotranspiración, aplicamos la siguiente relación: Nn = ETC – Pe – Gw - w Nn = Necesidades netas del cultivo en mm/día. ETC = Evapotranspiración del cultivo en mm/día. Pe = Precipitación efectiva en mm/día. Gw = Aporte capilar por efecto del nivel freático en mm/día. w = Cambio de almacenamiento de agua del suelo en mm/día. Es preciso anotar que en la Irrigación Majes la precipitación (Pe) es casi nula; en cuanto al aporte capilar (Gw) en la zona no es importante, por cuanto el nivel freático está muy profundo. Finalmente, el cambio de almacenamiento de agua del suelo (w) no se toma en cuenta, por cuanto el sistema de riego por goteo es de alta frecuencia, en donde la aplicación del agua de riego es diaria y por lo tanto, el bulbo húmedo siempre está a capacidad de campo (Pizarro, 1990) por lo que: Nn = ETC 5.2. NECESIDADES DE LAVADO (NL) Representa la fracción de agua de riego que hay que añadir a las necesidades netas para mantener la salinidad del suelo en la zona de raíces en un nivel no perjudicial para el cultivo (Pizarro, 1990). Se presentan dos casos: Riego por gravedad y aspersión NL = CEi / (5 CEe max - CEi) 28 Riego por goteo NL = CEi / 2 CEe max NL = Necesidades de lavado (%) CEi = Conductividad Eléctrica del agua de riego (dS/m.). CEe máx = Conductividad eléctrica tolerable del extracto de saturación del suelo que no ocasiona merma en los rendimientos del cultivo y que se impone como objetivo en el lavado (dS/m.). Como referencia, Maas y Hoffman han encontrado que existe una relación lineal entre la salinidad del suelo y la producción de los cultivos que se señala en la figura 5 y se expresa tal como sigue: P = 100 – b (CEe - a)*100 P = Producción del cultivo en %, respecto al máximo. CEe = Conductividad eléctrica del extracto de saturación del suelo (mmhos/cm.). a y b = Constantes del cultivo. Figura 5: Salinidad vgs. Producción Interpretando la Figura 5, podemos ver que el incremento de la CEe, comprendido en el rango de a, no afecta el rendimiento del cultivo; en el tramo comprendido entre A y B, cualquier 29 incremento de la CEe afecta el rendimiento del mismo hasta un 50 %. Finalmente, el tramo comprendido entre B y D, indica que el desarrollo del cultivo en cuanto a su rendimiento, es inviable (Pizarro, 1990). A falta de cualquier información sobre el tema, según la salinidad del suelo, se utilizan valores referenciales de necesidades de lavado, tal como se señala en el cuadro 2. Cuadro 2: Valores del factor de lavado según salinidad del suelo 5.3. EFICIENCIA DE APLICACIÓN (Ea) Expresa la relación entre el agua almacenada en la zona de raíces y el agua aplicada. Para climas áridos, en el cual está comprendida la Irrigación Majes, se tienen los siguientes valores que se indican en el cuadro 3. Cuadro 3: valores de eficiencia de aplicación en climasáridos. PROFUNDIDAD TEXTURA DE RAICES (m) GRAVOSA ARENOSA MEDIA FINA < 0.75 0.85 0.90 0.95 0.95 0.75 - 1.50 0.90 0.90 0.95 1.00 >1.50 0.95 0.95 1.00 1.00 5.4 UNIFORMIDAD DE RIEGO Es la forma como se distribuye el agua en toda la superficie regada, de manera que todas las plantas reciban la misma cantidad de agua y esta sea la adecuada para satisfacer las necesidades CONTENIDO DE SALES SALINIDAD FACTOR DE LAVADO DE SALES (%) (mmhos/cm) LIGERA 0 - 2 10 MEDIA 2 - 4 20 ALTA > 4 30 30 hídricas del cultivo. La uniformidad de riego se mide a través del Coeficiente de Uniformidad (Pérez, 2005). Foto 1: uniformidad de riego Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (C.U.) Evalúa la uniformidad con que un sistema de goteo distribuye el agua, midiendo las presiones al inicio y al final de las cintas de riego y los caudales que emiten los goteros, tal como se muestra en la figura 5. Figura 6: Selección de sector de riego para determinar el C.U. Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017 L Q13 Q9 Q5 Q1 C/3 Q14 Q10 Q6 Q2 C C/3 Q15 Q11 Q7 Q3 C/3 Q16 Q12 Q8 Q4 L/3 L/3 L/3 VALVULA 31 Foto 2: Determinación del coeficiente de uniformidad de riego Fuente: Boletín Técnico Programación De Riego. AUTODEMA 2017 Para desarrollar este método se hacen mediciones de caudales en un sector de riego donde se seleccionan 4 laterales de riego ubicados al inicio, a 1/3, 2/3 y al final del sector de riego. En cada lateral de riego se seleccionan 4 goteros y se hace la medida del caudal de cada gotero ubicados al inicio, a 1/3, a 2/3 y al final del lateral, teniendo en total 16 goteros para realizar la prueba (Pérez, 2005). Para el cálculo del Coeficiente de Uniformidad, se emplea la siguiente relación: CU = Q25 / Qn Q25 = Caudal medio de los goteros que constituyen el 25% del caudal más bajo Qn = Caudal medio de todos los goteros VALORES RECOMENDADOS DEL C.U. 91% - 100% EXCELENTE 81% - 90% BUENO 71% - 80% ACEPTABLE <70% INACEPTABLE 32 VI. NECESIDADES TOTALES Las necesidades totales corresponden a las necesidades netas afectadas por la eficiencia de los métodos de riego utilizados, para lo cual se aplica una cantidad mayor para estar seguros de que la planta reciba el agua requerida (Pérez, 2005). Para el cálculo de las necesidades totales a partir de las necesidades netas hay que tener en cuenta tres aspectos: - Pérdidas de agua por percolación - Necesidades de lavado - Falta de uniformidad de riego Se emplea la siguiente relación: Donde: LR = Necesidades Totales de Riego en mm/día ETP = Evapotranspiración Potencial en mm/día Kc = Coeficiente de Cultivo CU = Coeficiente de Uniformidad de Riego Ea = Eficiencia de Aplicación K = (1 - Ea) : En el caso de pérdidas K = NL : En el caso de lavado Se elige el valor más alto de K. VII. TIEMPO DE RIEGO Dependerá de la dosis de riego a aplicar, del caudal del gotero, la distancia entre goteros y la distancia entre laterales de riego (mangueras o cintas de riego) (Pérez, 2005). Empleamos la siguiente relación: 33 TR = LR / PP Donde: Tr = Tiempo de riego en horas. LR = Necesidades totales en mm/día. PP = Qg / (Sg x Sl) PP = Precipitación horaria, en mm/hora. Qg = Caudal del gotero, en lt/hora. Sg = Espaciamiento entre goteros, en metros. Sl = Espaciamiento entre líneas laterales de riego, en metros. 34 CAPITULO III MATERIAL Y MÉTODO 3.1. Localización del proyecto El presente trabajo se desarrolló en el Centro de Reconversión Agro ganadera (CRA) de la AUTODEMA, Zona Especializada de la Irrigación Majes; cuya ubicación política y geográfica es: UBICACIÓN GEOGRAFICA - Latitud Sur : 16° 19` - Longitud Oeste : 72° 13` - Altitud : 1440 m.s.n.m UBICACIÓN POLITICA - Departamento : Arequipa - Provincia : Caylloma - Distrito : Majes - Sector : Zona Especializada - Fundo : CRA – AUTODEMA - Bloque : “C” 3.2. Características físico y químico del suelo El muestreo del suelo se realizó en zigzag a una profundidad de 30 cm, de donde se tomaron las sub muestras, que se mezclaron uniformemente para formar una muestra compuesta. La muestra final se analizó en el Laboratorio de Análisis de Suelos de la Autoridad Autónoma de Majes sede Majes. Los resultados del análisis físico y químico del suelo del área de estudio se presentan en la figura 7, del anexo, en donde se puede observar un suelo arenoso, con un pH de 6.9, una conductividad eléctrica de 5.4 ds/m, materia orgánica media de 4.8%, con un suelo rico en fósforo y potasio disponible. 35 3.3. Climatología La formación ecológica de las pampas de Majes y Siguas es considerada, según la clasificación de Holdridge, como Desierto Sub-tropical. Desde su formación hasta la actualidad existe una pequeña variación en su microclima, debido a que no presenta grandes ni bruscas fluctuaciones. La temperatura máxima mensual se registra en noviembre con 28.1 °C y la temperatura Mínima mensual más baja en el mes de Agosto con 9.14°C, La humedad relativa más alta se encuentra en el mes de Mayo con 68.99% y la más baja en Agosto con 41.75 %. La Velocidad del viento máxima mensual más alta en el mes de Mayo con 1.54 km/m. la velocidad mínima Mensual en el mes de Noviembre con 0.64 km/m. GRAFICO 02: Datos meteorológicos de la estación del CRA (mayo - noviembre 2018) Fuente: Estación meteorológica de la AUTODEMA 23.08 24.27 25.63 24.64 24.36 25.96 28.1 11.27 10.68 9.72 9.14 10.79 10.7 10.37 68.99 54.2 45.97 41.75 48.01 45.42 50.01 1.54 1.09 1.01 1.46 1 0.87 0.640 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 MAYO - NOVIEMBRE T.Max T. Min Humedad Pp V. Viento 36 3.4. Características del Agua de Riego 3.4.1. Conductividad Eléctrica (CE) De los resultados obtenidos del análisis del agua de riego, se tiene que la CE del agua de riego es de 0.450 ms/cm, valor que está en la clasificación C2. Clase C2: Agua de salinidad media, puede utilizarse siempre y cuando haya un cierto grado de lavado. Las plantas moderadamente tolerantes a las sales pueden producir adecuadamente en casi todos los casos y sin necesidades de prácticas de control de salinidad. La CE, varía entre 0.250 – 0.750 mS/cm. 3.4.2. Sodio (RAS) De los resultados obtenidos del análisis de agua de riego, se tiene que la RAS del agua de riego es de 1.81, valor que está en la clasificación S1. Clase S1: Agua baja en sodio, puede utilizarse para el riego de la mayoría de los cultivos y en la mayoría de los suelos, con poca probabilidad de alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiable. El valor de RAS varía de 0 - 10, es bajo. 3.4.3. Hidrología El recurso hídrico proviene de las aguas reguladas del río Colca, trasvasadas a la cuenca del río Siguas y distribuidas a través de canales de riego a las áreas bajo cultivo. El área del proyecto es abastecida por el canal 3 R el cual, según la licencia de agua actual, consigna una dotación de hasta 23,500 m3 ha-1 año-1 (0.75 l s-1 ha-1). 37 3.5. MATERIAL, EQUIPO E INSUMOS 3.5.1. Área experimental Área total del terreno: 0.44 ha. 3.5.2. Equipo de Campo - 01 Caudalímetro - 01 Punto para medir presión - 01 Válvula de aire - 01 Consola de la Estación Meteorológica 3.5.3. Materiales de campo - Fichas de evaluación - Cinta métrica - Cámara Fotográfica -
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