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DRENAJE AGRÍCOLA SUBTERRÁNEO EN ZONAS TROPICALES, GUATEMALA.

Pablo Miguel Coras Merino Profesor Investigador – Departamento de Irrigación Universidad Autónoma Chapingo

A.- INTRODUCCIÓN. Muchas zonas que podrían ser utilizadas con fines agrícolas o ganaderos en el Trópico, no son aprovechadas porque se inundan durante el periodo de lluvias, afectando el rendimiento de los cultivos e imposibilitando el acceso de ganado a dichos terrenos, el drenaje agrícola es una solución a este problema. El drenaje superficial en tierras agrícolas, tiene como finalidad principal la remoción de los excesos de agua causados por la precipitación, por inundaciones o por flujos laterales desde áreas aguas arriba de las tierras que se desean proteger. El drenaje superficial local, a diferencia de otros tipos de drenaje, debe remover los excesos de agua en un tiempo tal que permita un mínimo de encharcamiento y por consiguiente no se diseña en función de los caudales máximos. Los métodos de drenaje superficial que pueden ser utilizados, dependen principalmente de la fuente de exceso de agua y pueden ser clasificados como: a) Drenaje Superficial Local; b) Control de inundaciones y c) Drenes interceptores. El drenaje superficial local, se refiere a la remoción de los excesos de agua provocados por la precipitación. El control de inundaciones se utiliza para controlar el desbordamiento de cauces ocasionados por grandes eventos de escorrentía. Los drenes interceptores se utilizan para interceptar el flujo lateral de áreas vecinas y evitar el anegamiento. Como consecuencia del mal drenaje, la productividad de los cultivos disminuye como consecuencia de los daños directos por exceso de agua y problemas fitosanitarios. La mecanización se torna difícil por problemas de acceso a los campos y por no poder usar la maquinaria eficientemente lo cual compromete la buena preparación de las tierras y las labores culturales. Los excesos de agua afectan a la infraestructura existente, en especial la vialidad, restringiendo la transitabilidad. Los problemas anteriores generan algunas consecuencias indirectas como la estacionalidad de la producción. La estacionalidad de la producción se genera porque los agricultores tienen que preparar las tierras y sembrar al inicio de las lluvias, entes de que se inicien los excesos de agua. Esto se hace con que los servicios e insumos se encarezcan por la competencia por los mismos. Los servicios de mecanización, transporte y mano de obra son los principales rubros que aumentan en la

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época de actividad agrícola. Finalmente, cuando los agricultores llevan los productos al mercado, la oferta es tan grande que los precios tienden a disminuir, completando el drama de muchos productores de las regiones tropicales y subtropicales húmedas. El diseño de drenaje superficial comprende tres fases fundamentales: a) diagnóstico del problema, b) diseño de obras, c) conformación del terreno. El diagnóstico del problema consiste en determinar las fuentes de exceso de agua y las condiciones del suelo y la topografía que coadyuvan al problema. Esta fase es muy importante ya que de ella depende la determinación de la solución adecuada. Es de mucha importancia determinar las condiciones de las salidas o descargas las cuales pueden comprometer la factibilidad del diseño. La segunda fase consiste en el diseño de las obras necesarias para el control del exceso de agua. Para cada tipo de fuente de exceso de agua existe una solución diferente, cada solución tiene sus variantes, dependiendo de factores agronómicos, económicos y sociales. Para el diseño de las obras hay que considerar factores agronómicos, hidrológicos y socio – económicos. Las obras que generalmente se diseñan en drenaje superficial dependen de las fuentes de exceso, factores económicos y consideraciones ambientales. Así por ejemplo, para control de inundaciones se utilizan obras de mejoramiento de los cauces, diques y represas. En el drenaje superficial local se pueden utilizar drenes interceptores y drenes entubados o zanjas a cielo abierto. La tercera fase consiste en la selección y ejecución de obras de conformación del terreno a fin de garantizar el flujo hacia los drenes y resolver los problemas a nivel parcela. La conformación del terreno dependerá del microrelieve, de los cultivos y factores económicos.

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B.- INGENIOS VISITADOS, GUATEMALA. A continuación se muestran las estadísticas de producción de azúcar en Guatemala, correspondiente a la zafra 2005 – 2006, donde encontraremos los ejidos más sobresalientes.

1. INGENIO EL PANTALEON. Tipo de Suelo: Franco Limoso. Superficie: 52,000 ha. Superficie con problemas de drenaje aproximada: 8,000 ha, con rendimiento de 30 Ton/ha. Rendimiento promedio: 100 – 120 Ton/ha. Rendimiento máximo: 140 – 150 toneladas por hectárea. Oficinas Centrales: Diagonal 6, 10-65 Zona 10. Centro Gerencial Las Margaritas Guatemala, Guatemala. Ingenio: Km 86.5 Carretera al Pacífico, Siquinalá, Escuintla, Guatemala

2. INGENIO MAGDALENA. Superficie en problemas de drenaje: 10,000 ha. Superficie Total: 40,000 ha. Ubicación: 22 avenida 11–00, Zona 15 Vista Hermosa III Guatemala, Guatemala. Ingenio: Finca Bouganvilia Km. 99.5, Carretera a Sipacate La Democracia, Escuintla. El ingenio Magdalena, propiedad de la familia Leal desde 1963, incrementará su producción de etanol de 120 mil litros diarios hasta 420 litros al dia, al invertir en su planta. La planta del ingenio Magdalena obtiene cuatro litros de alcohol por un galón de melaza.

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Con sus 4.5 millones de toneladas de azúcar, Magdalena se constituye como el segundo mayor productor de azúcar de Guatemala, por detrás del ingenio Pantaleón. El bagazo de la caña se quema en las ocho calderas del ingenio que tiene capacidad para generar 135 megavatios, pero solo genera 85 megavatios (37 megavatios para consumo interno y el resto lo vende al sistema eléctrico nacional; fuera de la época de zafra, que va de noviembre a abril, su capacidad de generación se reduce a 25 megavatios que se quedan en reserva).

3. INGENIO MADRE TIERRA. Creación: 1963. Primero Zafra: inició el 23 de noviembre de 1963. Rendimiento máximo: 140 a 150 toneladas por hectárea. Oficinas Centrales: 7 Avenida 6-53 zona 4 Edificio El Triángulo, piso 4 Guatemala, Guatemala. Ingenio: Km. 94.5 Carretera a Mazatenango, Santa Lucía Cotzumalguapa, Escuintla. El 5 de septiembre de 1966 el señor Ramón Campollo López compró el 50% del Ingenio a los señores Weissenberg. Más adelante, el 8 de septiembre de 1976, compró el otro 50%, siendo sus actuales propietarios el grupo CAIGSA. Inicialmente la capacidad instalada era de 600 toneladas de caña por día (TCD). En 1977/8 se trajo un segundo tándem comprado en Louisiana de 32” x 60”. En 1985/86 se agregó un tercer tándem de molinos de 40” x 84”, que aumentó la capacidad instalada a 9,600 TCD. Los resultados se hicieron ver en la zafra de 1986/87, que produjo un millón de quintales de azúcar, la de 1994/95 dos millones, la de 1997/98 más de tres millones, volumen superado por la reciente zafra de 2005/06, que sobrepasó los 3.5 millones quintales de azúcar. Madre Tierra administra el 99% de la producción de su caña que cultiva en unas 14 mil hectáreas.

4. INGENIO LA UNIÓN.

Ubicación: Avenida Reforma 15-54, Zona 9 Edificio Reforma Obelisco, Nivel 14/ 15 Guatemala, Guatemala.

Ingenio: Km. 90 Carretera al Cerro de Colorado Santa Lucía Cotzumalguapa, Escuintla. El ingenio La Unión es miembro del Centro para la Acción de la Responsabilidad Social Empresarial en Guatemala. Contacto: laldana@launion.com.gt Rendimiento máximo: 140 a 150 toneladas por hectárea.

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5. INGENIO GUADALUPE. Localización del ejido: Km. 122 ½ Recta a Sipacate, La gomera, Escuintla. Los altos precios locales (Q2.25 la libra) e internacionales del azúcar (US$0.15 la libra sin refinar) así como una mayor demanda global, han impulsado al Ingenio Guadalupe a trasladar su producción hacia el norte, pese a la opinión negativa de otros azucareros, que creen que los terrenos no son adecuados y la productividad será menor, pero hay grandes extensiones de terreno disponible a un menor costo. Desde la carretera se observan los cañaverales de más de un metro de altura, según trabajadores del ingenio, de estos se obtendrá las semillas que sembrarán en una extensión de 120 caballerías, y prevén obtener su primera zafra en un plazo de 2 años.

C.- EFECTOS DEL MAL DRENAJE ENCONTRADO EN LOS INGENIOS – GUATEMALA.

1. PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL SUELO.

El exceso de humedad afecta desfavorablemente a algunas propiedades físicas – químicas del suelo de importancia para el desarrollo de los cultivos.

Figura 1. Efectos visibles por exceso de humedad.

El exceso de humedad ocasiona una disminución del contenido de aire del suelo. El oxígeno es rápidamente consumido, a los pocos días, el nivel de O2 se reduce y aumenta el de CO2

, esta situación influye en el comportamiento de las raíces, en las propiedades químicas del suelo y en las actividades microbianas que en él tienen lugar.

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Los suelos mal drenados, como se observa en la foto, presentan una estructura mas desfavorable, compacta y poco permeable que las de los suelos con buen drenaje. Algunas sales de hierro reducido, como SFe, dan al suelo el color gris azulado característicos de los suelos mal drenados. Los su faltos se reducen a sulfuros, formando sales como la ya citada de SFe, o SH2

, que también es tóxico.

El NO3 existente en suelo se reduce progresivamente a NO2, N2O y NH3 ó N2 y en sus formas gaseosas el N2

escapa fácilmente del suelo. La disminución del N asimilable ocasiona reducciones fuertes en las producciones, que solo parcialmente pueden ser compensadas mediante la aplicación de abonos en forma de nitratos.

2. DESARROLLO DEL CULTIVO DE CAÑA DE AZUCAR. La alteración que mayor perjuicio causa a los cultivos es la disminución de la aireación, por su efecto directo sobre la respiración de las raíces y por el indirecto de modificar la actividad microbiana.

Figura 2. Cultivo de caña de azúcar.

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Las actividades fisiológicas de las raíces (respiración, absorción de agua y nutrientes, etc.) requiere la presencia de oxígeno en el suelo, que es consumido por las rices produciendo CO2

.

El oxígeno en el suelo se puede encontrar de dos formas: estado gaseoso, como parte de la atmósfera del suelo, o disuelto en la solución del suelo. En el suelo, cuando el CO2 aumenta, el O2

disminuye.

En medios mal aireados, el contenido de O2 desciende hasta el 10 por ciento, pudiendo llegar a 2 por ciento. Cuando el contenido de O2

baja del 8 por ciento, comienzan los procesos anaerobios.

Cuando el oxígeno disponible desciende por debajo de unos niveles que son distintos para cada planta, las raíces disminuyen su actividad respiratoria y en consecuencia disminuyen también las actividades fisiológicas; con las siguientes consecuencias:

a) Disminuye la absorción de iones, por el orden siguiente: K, N, P2O5

b) Disminuye el transporte de estos iones en las partes aéreas. , Ca y Mg.

c) Disminuye la absorción de agua.

3. ALTERACIONES EN LAS ACTIVIDADES MICROBIANAS. Con la disminución del contenido de O2

la microflora aerobia desaparece gradualmente, siendo sustituida por microorganismos anaerobios, cuyas actividades tienen los siguientes efectos:

Algunas sustancias son reducidas, entre ellas el hierro y el manganeso, que pasan a formas más solubles y pueden producir efectos tóxicos.

Figura 3. Alteraciones en la actividad microbiana.

La cantidad de nitrógeno asimilable disminuye por dos motivos:

• La descomposición de la materia orgánica disminuye en condiciones anaerobias, liberando por lo tanto menos nitrógeno mineral.

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• Aunque algunos microorganismos anaerobios, como Clostridium, pueden fijar pequeñas cantidades de nitrógeno atmosférico, la fijación es realizada mucho mas intensamente por especies aerobias como Azotobacter, que desaparecen de los terrenos mal drenados.

D.- BENEFICIOS DEL DRENAJE AGRICOLA. El diseño de un sistema de drenaje subterráneo comprende el trazo y la colocación de la tubería de drenes, la selección de una salida o descarga adecuada, profanidad apropiada y el espaciamiento de la tubería lateral, determinación de la longitud y del tamaño de los drenes, selección de materiales de buena calidad y resistencia, y el diseño de accesorios, tales como tomas superficiales y las estructuras de salida.

SOLUCIONES EN SISTEMAS DE DRENAJE

• Un drenaje sistemático y bien planeado, dará como resultado un desarrollo uniforme de la cosecha, e incrementará su efectividad.

• Se controla el nivel de la

humedad.

• Se desaloja el exceso de agua.

• Se genera un mejor ambiente para las raíces.

Figura 4. Sistemas de Drenaje

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RENDIMIENTO EN CAÑA, ZACAROSA Y AZUCAR – TRES VALLES – VERACRUZ.

Cuadro 1. Caña de azúcar y contenido de sacarosa.

CULTIVO INUNDADO (Ton/ha)

DRENAJE (Ton/ha)

CAÑA DE AZUCAR 30 100

CONTENIDO DE SACAROSA 10% 14%

Fuente: CORAS – 2008.

Cuadro 2. RENDIMIENTOS EN CAÑA DE AZUCAR, SACAROSA Y AZUCAR DURANTE TRES ZAFRAS. Separación entre drenes (m) Testigo. 10 15 20

Zafra 2004-2005 Rendimiento en caña (ton/ha) 85 101 98 115 Contenido de Sacarosa (%) 8.5 10.4 10.3 10.5 Rendimiento (ton azucar/ha) 7.2 10.5 10.1 12.1 Utilidad marginal ($) 8,550.00 1,588.00 1,375.00 4,937.00

Zafra 2005-2006 Rendimiento en caña (ton/ha) 90 130 111 138 Contenido de Sacarosa (%) 9.0 13.8 11.9 13.0 Rendimiento (ton azucar/ha) 8.1 18.0 13.2 18.0 Utilidad marginal ($) 8,750.00 10,742.00 6,739.00 12,357.00

Zafra 2006-2007 Rendimiento en caña (ton/ha) 90 103 92 121 Contenido de Sacarosa (%) 9.0 13.6 11.7 13.0 Rendimiento (ton azucar/ha) 8.1 12.9 8.4 16.9 Utilidad marginal ($) 8,900.00 4,084.00 1,365.00 7,814.00 Fuente: Namuche V. 2009. Desde 2003 se ha evaluado módulos de drenaje subterráneo parcelario controlado en el Distrito de Temporal Tecnificado 018 Huixtla Chiapas y 035 Los Naranjos Veracruz. (500 ha) Con la instalación del sistema de drenaje subterráneo parcelario controlado la calidad del producto mejoró (Sacarosa se incrementa dos puntos). Redujo la incidencia de plagas y enfermedades. Se aprovechó eficientemente los fertilizantes. Los proyectos son rentables debido a que se encontró los índices económicos, índices econométricos: 3.4 para la Relación Beneficio Costo, y del 25 al 40% para la Tasa Interna de Retorno.

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Los beneficios específicos del drenaje subterráneo son: 1) La aeración del suelo para lograr el desarrollo máximo de las raíces de las plantas y también de los microorganismos del suelo que son benéficos. 2) Aumento de la etapa de crecimiento debido a la posibilidad de tener fechas de siembra más tempranas. 3) El daño de la capa del suelo, donde es factible el cultivo, se reduce labrando a niveles de humedad muy altos. 4) El contenido de humedad del suelo aumenta en relación a las operaciones de labranza, siembra y equipo para cosechar; 5) Elimina las sustancias tóxicas, como las sales, que retardan el crecimiento de las plantas en algunos suelos; y 6) Se obtiene mayor capacidad de retención del agua, con menos escurrimiento y con un manto freático mas bajo, después de las lluvias. Con estas condiciones, el drenaje aumenta la productividad agrícola porque: 1) añade superficie productiva sin extenderse más allá de los límites de la granja, 2) aumenta el rendimiento y la calidad de los cultivos, 3) permite un buen manejo del suelo, 4) asegura que los cultivos puedan sembrarse y cosecharse en fechas mejores, y 5) elimina la operación ineficaz de la maquinaria en las áreas mojadas de los campos.

A T E N T A M E N T E

DR. PABLO MIGUEL CORAS MERINO INVETIGADOR DEL DEPARTAMENTO DE IRRIGACIÓN

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO

ING. JUAN MARTINEZ ROMERO COORDINADOR GENERAL DE LA

UNIDAD GESTORA DE SERVICIOSTECNOLOGICOS UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO