RIEGO CON CAUDAL REDUCIDO: UNA OPCIÓN PARA EL PIEDEMONTE

AUTORES:

Doctor Ph,D Armando Campos

Ing. Agrícola Doris Cruz.

1. Introducción

En el valle del río Cauca, en el año 2009 se cultivaron 208,254 ha con caña de azúcar, la mayoría en la zona plana, donde se produjeron 2,811, 226 t de azúcar y 326, 274,000 L de etanol (Cenicaña, 2009); por encima de la cota 1050m sobre el nivel del mar, con pendientes entre el 1% y el 7.5%, se encuentran las zonas de piedemonte de las cordilleras Central y Occidental con 56,177 Ha (Figura 1), donde el cultivo de la caña ocupa 50608 (Según SIG Cenicaña, 2010). Se ha establecido que el cultivo de la caña de azúcar en el valle del Cauca requiere entre 1050 y 1300mm de agua por ciclo de cultivo de trece meses (Cenicaña, 2004); en el periodo 1994-2008, la precipitación media anual fue de 1253mm (Cenicaña, 2009) con la presencia de dos períodos secos en el año que hacen necesario el riego; la alta productividad de la caña de azúcar en esta región se debe al suministro oportuno de agua al cultivo en estos períodos de déficit de humedad. Cenicaña, los ingenios y cultivadores han desarrollado la tecnología de riego necesaria para la producción de caña de tal manera que hoy, cerca del 95% del área cultivada recibe riego principalmente como riego por surcos, actividad que representa, el 10% de los costos de campo y el 21% de los costos de levantamiento del cultivo (Costos de la industria azucarera 2009, SAEE, Cenicaña, 2010). En los últimos años, los caudales de las fuentes de agua superficiales han disminuido debido a cambios en la cantidad y frecuencia de las lluvias y su variabilidad ha aumentado por la tala de los bosques en las cuencas y la extracción de agua a lo largo de su recorrido. Con el objetivo de contribuir a mitigar los efectos de la variabilidad climática, Cenicaña ha desarrollado la tecnología del riego con caudales reducidos para el cultivo de la caña de azúcar en el piedemonte. Los suelos del piedemonte (Figura 2) se caracterizan por tener poca profundidad, altos contenidos de grava (entre el 10 y el 32% en volumen) y pendiente del terreno mayor del 1%. Los altos contenidos de piedra disminuyen la capacidad de

almacenamiento de humedad del suelo y su fertilidad por lo cual es necesario hacer riegos frecuentes, en algunos casos por aspersión con los altos costos que conlleva esta práctica de riego. El riego con caudales reducidos consiste en la aplicación permanente de agua en pequeños caudales en la cabecera de los surcos (Figura 3), aprovechando la cabeza hidráulica que provee la pendiente del terreno para su funcionamiento. El agua se conduce y se aplica a los lotes desde tuberías, sin pérdidas de agua, con lo cual se consigue una alta eficiencia de riego. En Venezuela, en la estación experimental Lara-Barquisimeto, Bohórquez y García (1985, ensayaron una técnica de riego denominada “riego por chorrito”, llevando el agua desde la fuente hasta la cabecera del lote a regar por tuberías, para luego aplicarla a cada surco mediante pequeñas salidas. En Cenicaña, hacia el año 2000, Díaz y Prieto evaluaron el riego con caudal reducido en la hacienda El Reporter, Corporación Riopaila - Castilla S.A., planta Castilla localizada en el municipio de Miranda, en un suelo Porvenir (Typic Argiudoll, franco- arcilloso). Los resultados mostraron un aumento de las eficiencias de almacenamiento, con una disminución de las áreas bajo déficit de riego Desde el año 2006, Cenicaña ha realizado pruebas del riego con caudal reducido (RCR) en áreas experimentales y comerciales de los ingenios Castilla (haciendas Vallecito y La Fría) y Pichichí (hacienda Lorena), dirigidas al perfeccionamiento hidráulico del sistema y a la evaluación de su eficacia como método de riego para la caña de azúcar en el piedemonte. Durante el ciclo de cultivo en la hacienda Vallecito, hasta la edad de cosecha de 11.5 meses ocurrieron 1025mm de precipitación y 1856mm de evaporación; el tratamiento de mayor producción (80 t/Ha), utilizó un caudal promedio de 0.11 L/s por surco, con tiempos de avance de 24 horas presentó un aumento de producción del 42% con relación al testigo sin riego con diferencias estadísticas al 2%. En la hacienda La Fría (establecimiento comercial), el riego con caudal reducido en la modalidad de surco alterno dio producciones similares (84 t/Ha) a las obtenidas con aspersión (88t/Ha). En la hacienda Lorena, con 1294mm de precipitación y 1664mm de evaporación durante la primera soca se utilizaron tubos cortos (Figura 4) para aplicar el agua al surco desde la acequia de cabecera; las variables TCH y sacarosa % caña no presentaron diferencias estadísticas significativas entre tratamientos; sin embargo, el riego al 1x2alterno presentó una diferencia con relación al riego por surcos convencional a favor de 8 TCH, lo cual coincide con lo observado en riego por surcos convencional, donde el surco alterno-alterno presentó una diferencia de 12 TCH con relación al testigo (Cenicaña, 1989).

El volumen aplicado por riego con caudal reducido al 2x1 fue el 55% del aplicado por surco convencional, que con un caudal por surco de 5L/s presenta una eficiencia de aplicación (Ea) del 38%, frente al 43% del riego al 2x1 con caudal reducido. Las eficiencias del riego con caudal reducido al 1x2 y al 1x2 alterno son del 49 y 48% con un gasto de agua cercano a la mitad del empleado en el riego convencional. El área de piedemonte en el valle del Cauca, donde potencialmente tendría un mayor impacto la aplicación de riego por caudales reducidos, cubre un 25% del área cultivada en caña de azúcar (Cenicaña, 2006); así, se infiere la importancia de adelantar un estudio de esta naturaleza con resultados aplicables a caña de azúcar y otros cultivos en esta y otras regiones del país.

2. Metodología

Recientemente, mediante la cofinanciación del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (Convocatoria nacional para la cofinanciación de programas y proyectos de investigación desarrollo tecnológico e innovación para el sector agropecuario por cadenas productivas con énfasis en cambio climático, 2008), se está desarrollando la investigación en dos sitios experimentales ubicados en los municipios de El Cerrito y Florida. En el municipio de Florida, se estableció un nuevo experimento en la Corporación Riopaila - Castilla S.A , hacienda los Ranchos, suerte 06, zonas agroecológicas secas 22H0 y 27H1, suelos Acuario (Typic Haplustolls, familia textural esquelética francosa) e Italia (Typic Argiustolls, familia textural arcillosa sobre esquelética arcillosa), con fecha de siembra 19 de septiembre de 2008, la variedad CC-8475 plantilla. El agua se tomó de un reservorio situado a 370m de distancia y una cota de 25,5m sobre la cabecera del área experimental, con una pendiente del terreno en el sentido de los surcos del 3%. En el municipio de El Cerrito, se estableció un segundo experimento en el ingenio Providencia, hacienda La Italia Molinares, suerte 1, zonas agroecológicas secas 26H0 y 27H1, suelos Esneda (Typic Haplusterts, familia textural arcillosa sobre esquelética arcillosa) e Italia (Typic Argiustolls, familia textural arcillosa sobre esquelética arcillosa) y variedad CC-8592, plantilla (fecha de siembra 5 de octubre de 2008) . La fuente de agua fue un reservorio situado a 100m de distancia y con una cota de 5.12 m sobre la cabecera del área experimental de 2.4 ha, con pendiente del 3% en la dirección de los surcos. Los dos experimentos constaron de cinco tratamientos y cuatro repeticiones: tres tratamientos de caudal reducido, un testigo sin riego y un testigo comercial (con riego por aspersión o riego por gravedad, según la práctica del ingenio); los tratamientos de riego con caudal reducido consistieron en riego por surco continuo, riego por surco alterno y riego por surco alterno-alterno.

Los dos últimos tratamientos buscan establecer alternativas de riego adaptadas a una situación de cambio climático con disminución de lluvias y escasez de agua para riego, en cuanto utilizan láminas que son aproximadamente la mitad de aquellas aplicadas en la modalidad de surco continuo en riego con caudal reducido.

3. Resultados y discusión En la hacienda Los Ranchos, con una precipitación de 1250 mm y una evaporación de 1721 mm durante el ciclo del cultivo, el testigo de referencia (aspersión), debido al alto costo por riego, recibió un menor número de riegos, aunque con un volumen total (4527 m3/ha) comparable al recibido por los tratamientos de surco alterno con caudal reducido (4436 y 4458 m3/ha), lo cual pudo ser causa de una menor respuesta en producción. Al comparar el TCH de los tratamientos con riego y el testigo, se encontraron diferencias estadísticas en producción (significancia 2%); el riego con caudal reducido presentó un aumento de producción del 23% con respecto al testigo sin riego y un 9.3% con respecto al riego por aspersión (Cuadro 1). Los volúmenes de agua aplicados con caudal reducido por surco alterno y alterno – alterno corresponden al 53% del volumen gastado en surco continuo, con eficiencias de aplicación del orden del 55%, y ahorros de agua que superaron los 5000 m3/ha durante el ciclo de cultivo sin que se presentaran diferencias estadísticas en producción entre ellos. Cuadro 1. Resultados hídricos y de cosecha. Hacienda Los Ranchos, suerte 60. Ingenio Castilla. Variedad CC 84-75 plantilla.

Tratamiento Volumen/riego

(m3/ha)

Volumen total aplicado (m3/ha)

Número de riegos

Ea% Ahorro de agua*

TCH Sacarosa % caña

TSH (m3/ha) %

Testigo sin riego 0 0 0 0 0 0 105c 14.8b 15.5b

Caudal reducido

Continuo 1357 9480 7 26 0 0 131a 15.3ab 20.07a

Alterno 634 4436 7 55 5044 53 127ab 16a 20.40a

Alterno - Alterno 637 4458 7 55 5022 53 129ab 15.8ab 20.52a

Aspersión 1509 4527 3 23 4953 52 118b 15.9ab 18.72a

Promedio 122 15.6 19

C.V. 5.8 5.23 9.15

Significancia % <1 N.D. 1

*Ahorro de agua con respecto al riego con caudal reducido en surco continuo.

El cuadro 2 contiene los resultados hídricos y de cosecha obtenidos en el experimento en la hacienda la Italia-Molinares; con una precipitación de 1156 mm y una evaporación de 1772 mm en el ciclo de cultivo de 15.5 meses, la

productividad del tratamiento de riego con caudal reducido en surco continuo superó en un 38% al testigo sin riego, en un 24% al testigo de referencia (riego por gravedad convencional) y en un 7 y 6% al riego con caudal reducido por surco alterno y alterno-alterno. El tratamiento de riego con caudal reducido en surco continuo recibió una cantidad de agua, 4 veces la recibida por el testigo de referencia (regado según el criterio del agricultor bajo condiciones de escasez de agua) y dos veces la recibida por los tratamientos de riego con surco alterno con caudal reducido; sin embargo, los tratamientos de surco alterno presentaron ahorros de agua cercanos a los 5000 m3/Ha. En condiciones de escasez de agua por la presencia del fenómeno del Niño, es indudable que el riego por surco alterno cobra gran importancia por su potencial para regar un área mayor con la misma cantidad de agua o realizar mayor número de riegos al cultivo. Cuadro 2. Resultados hídricos y de cosecha. Hacienda La Italia -Molinares, suerte 1. Ingenio Providencia. Variedad CC 85-92 plantilla.

*Ahorro de agua con respecto al riego con caudal reducido en surco continuo.

En las haciendas Los Ranchos y La Italia-Molinares, se realizaron mediciones de escorrentía superficial encontrándose que al final del surco sólo se pierde un volumen de agua menor del 1% del aplicado en la cabecera; asimismo se determinó que el agua no sufre alteración significativa en su calidad en su tránsito a lo largo del surco.

Análisis económico En los experimentos de caudal reducido establecidos en las haciendas Los Ranchos y La Italia –Molinares se determinó la relación beneficio-costo del riego con caudal reducido y se comparó con la del riego comercial realizado en cada sitio (gravedad o aspersión), teniendo en cuenta los costos de inversión, costos de operación, mantenimiento, los ingresos netos incrementales y el costo financiero.

Tratamiento Volumen/riego

(m3/ha)

Volumen total aplicado (m3/ha)

Número de riegos

Ea% Ahorro de agua

TCH Sacarosa %

caña TSH

m3/ha %

Testigo sin riego 0 0 0 0 0 0 52bc 15.81a 8.15b

Caudal reducido

Continuo 944 9441 10 29 0 0 72a 15.92a 11.4a

Alterno 476 4756 10 57 4685 50 67ab 15.10a 10.15a

Alterno - Alterno 531 5307 10 51 4134 44 68a 15.64a 10.65a

Gravedad 580 2320 4 47 7121 75 58bc 13.43b 7.75b

Promedio 63 15.2 9.62

C.V. 9.6 8.6 13.19

Significancia % <1 N.D. 4

Los costos del riego para caudal reducido, se encuentran por debajo de los costos del riego por aspersión (Cuadro 3). El riego con caudal reducido en la modalidad de surco alterno –alterno presenta la mayor relación beneficio/costo y ambiental (con la mitad del volumen de agua aplicado se obtienen producciones similares con respecto al surco continuo), mientras que el riego por aspersión presenta una relación beneficio costo negativa. Cuadro 3. Municipio de Florida, Ingenio Riopaila – Castilla, planta Castilla, Hacienda Los Ranchos, suerte 60. Edad de corte: 13 meses.

Tratamiento TCH Volumen total

aplicado (m3/ha) Costo labor del riego

I bruto I Neto

incremental B/C

Testigo sin riego 105 0 0 $ 4,462,500 - -

Caudal reducido

Continuo 131 9498 $ 466,161 $ 5,567,500 $ 638,839 1.4

Alterno 127 4436 $ 385,169 $ 5,397,500 $ 549,831 1.4

Alterno - Alterno 129 4458 $ 385,521 $ 5,482,500 $ 634,479 1.6

Aspersión 118 4527 $ 581,762 $ 5,015,000 $ -29,262 -0.1

En el municipio de El Cerrito, ingenio Providencia, hacienda La Italia Molinares, suerte 1, al realizar la comparación entre tratamientos, se observa que la relación beneficio-costo es menor de la unidad (Cuadro 4) y menor que la del riego por gravedad explicable porque para el riego con caudal reducido se realizó una inversión inicial más un costo financiero no contabilizado en el riego por gravedad. La baja productividad de la hacienda La Italia-Molinares estuvo ocasionada por una baja población, consecuencia de la falta de labores oportunas por el bloqueo que afectó la industria en el año 2008; sin embargo, el ingreso neto incremental del riego con caudal reducido en todas las modalidades está por encima del riego por gravedad, aunque no la relación beneficio-costo. Cuadro 4. Municipio de El Cerrito, Ingenio Providencia, Hacienda La Italia Molinares, suerte 1. Edad de corte: 15.5 meses.

Tratamiento TCH Volumen total

aplicado (m3/ha) Costo labor del riego

I bruto I Neto

incremental B/C

Testigo sin riego 52 0 0 $ 2,210,000.00 - -

Caudal reducido

Continuo 72 9441 $ 480,999 $ 3,060,000.00 $ 369,001.00 0.8

Alterno 67 4756 $ 406,039 $ 2,847,500.00 $ 231,461.00 0.6

Alterno - Alterno 68 5307 $ 414,855 $ 2,890,000.00 $ 265,145.00 0.6

Gravedad 58 2320 $ 135,120 $ 2,465,000.00 $ 119,880.00 0.9

• El riego con caudal reducido por surco alterno-alterno presenta una relación beneficio-costo similar al surco alterno aunque, por ser menos operativo, es probable que los cultivadores terminen acogiendo este último el cual, en comparación al surco continuo, utiliza la mitad del volumen del agua de riego con similares respuestas en producción y mayores beneficios económicos, factor de la mayor importancia en condiciones de aguda escasez de agua.

Difusión La tecnología de riego con caudal reducido se ha probado en familias de suelos de textura francosa gruesa, francosa fina, esquelética arcillosa, esquelética francosa, arcillosa sobre esquelética arcillosa, en terrenos pertenecientes a los ingenios Riopaila- Castilla, Mayagüez, Providencia, Manuelita, La Cabaña y Cauca en un total de 186 Ha (Cuadro 5). La tendencia en las instalaciones comerciales es a usar tubería de PVC dados los menores costos de los materiales y las nulas pérdidas de agua, en comparación con las tuberías de polietileno (Figura 5).

Cuadro 5. Difusión del riego con caudal reducido en el Valle del Cauca

Ingenio Hacienda Suerte Nombre Subgrupo Familia Textural

ZA Área(Ha) Actividad

Manuelita La Cabaña 4

Rio Paila Fluventic Hapustolls

Francosa Gruesa

11H1

21.7

Comercial + Experimento(% area regada

RCR) Palmira Pachic

Haplustolls Francosa Fina

18H1

Mayagüez El Waco 60 Santa Helena

Entic Haplustolls

Esquelética arcillosa

22H0 8.31

Comercial + Experimento(% area regada

RCR)

La Cabaña Vallecito 7A Pichichí Vertic

Argiustolls Esquelética arcillosa

29 H1 5.8

Comercial + Experimento (Fertiriego con

RCR)

Castilla

Los Ranchos

60

Acuario Typic

Haplustolls esquelética francosa

22H0

2.2 Experimento

Italia Typic

Argiustolls

arcillosa sobre

esquelética arcillosa

27H1

30 Minga Typic

Haplustolls

esquelética arcillosa sobre

esquelética francosa

29H1 20.6

Instalación comercial

50 Italia Typic

Argiustolls

Arcillo sobre esquelética arcillosa

27H1 9.4

La Fría 30 Italia Typic

Argiustolls

Arcillo sobre esquelética arcillosa

27H0 10.8

Oriente 10 Troja Udic

Haplustolls Fina 6H3 10.2

Las Brisas 10 Argelia Vertic

Argiustolls Fina 11H4 12.3

Riopaila Zanjón Hondo

3 Villa Typic

Haplustepts Francosa Fina

11H0 4.5 Instalación comercial

Ingenio Hacienda Suerte Nombre Subgrupo Familia Textural

ZA Área(Ha) Actividad

Valparaiso 41,42,43,44 Juanchito Vertic

Endoaquepts Fina 10H5 38

Incauca San Judas 15 y 16

Troja Udic

Haplustolls Fina 31H3

15.2 Instalación comercial

America Udorthentic Haplustolls

Francosa fina sobre

esquelética francosa

6H4

Mayagüez El Pindo 6

Cantarina Pachic Vertic Hapustolls

Fina 6H1

25.4 Instalación comercial

Pindo Vertic

Argiustolls Muy fina 2H1

Providencia

La Italia -Molinares

1

Esneda Typic

Haplusterts

arcillosa sobre

esquelética arcillosa

26H0

2.2 Experimento

Italia Typic

Argiustolls

Arcillo sobre esquelética arcillosa

27 H1

Piedechinche 47 Cerrito-Nima

Entic Haplustolls

esquelética francosa-

francosa fina sobre

esquelética arenosa

22H0 Pruebas de avance (No

RCR)

Manuelita San Antonio 6b Jordan Typic

Haplustolls Francosa Fina

11H1 3.6 Pruebas de avance

Area Total 186

4. Conclusiones

1. El riego con caudal reducido se muestra promisorio para las condiciones del piedemonte por sus bajos costos iniciales y de operación y mayores eficiencias de riego.

2. Los caudales por surco entre 0.1 y 0.3 L/s, muestran ser los más convenientes para el piedemonte por ser no erosivos, lograr avances en longitudes de surco de 100 a 120m, adaptarse a diferentes pendientes (1.9-4.7%) y aplicar láminas no excesivas ni deficitarias (100 a130mm por riego) en tiempos de avance de 20 a 24 horas.

3. El riego con caudal reducido por surco alterno presenta ventajas ambientales frente al surco continuo puesto que para productividades similares, el gasto de agua se reduce aproximadamente a la mitad.

5. Referencias bibliográficas

1. Centro de investigación de la caña de azúcar de Colombia. Cali. 2010. Informe anual 2009. Cali, Cenicaña. 118 p.

2. Centro de investigación de la caña de azúcar de Colombia. Cali. 2005. Informe anual 2004. Cali, Cenicaña. 118 p.

3. Bohórquez, C., García G. A. 1985. El riego por chorrito. En: Fonaiap Divulga. Revista del Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias, Mac. Caracas, Venezuela. Vol 2-18. pp 14-15.

4. Díaz D., Prieto C. A. 2000. Diseño y evaluación de un sistema de riego con caudal reducido. Tesis de grado Universidad Nacional-Universidad del Valle. 71 p.

5. Sotelo G. 1974. Hidráulica General. Vol I. Fundamentos. Limusa. México. 551 p

6. Centro de investigación de la caña de azúcar de Colombia. Cali. 2007. Informe anual 2006. Cali, Cenicaña. 118 p.

7. Centro de investigación de la caña de azúcar de Colombia. Cali. 1990. Informe anual 1989. Cali, Cenicaña. 118 p.

Anexo 1. Fotografías.

Figura 1. Cultivos de caña de azúcar en el piedemonte de la cordillera Central.

Figura 2. Suelo característico del piedemonte

35 cm

Figura 3. Sistema de riego con caudal reducido, aplicación de agua al surco. Tubería de polietileno

de 16 mm de diámetro.

Figura 4. Sistema de riego con caudal reducido, aplicación de agua al surco. Ingenio Pichichí, hacienda Lorena, suerte 16, zona agroecológica 26 H0, suelo Esneda (Typic Haplusterts),

variedad CC 85-92(primera soca).

H

Q

H

Q

Figura 5. Distribución, llave de paso y elevador, hacienda El Waco, suerte 60, ingenio Mayagüez.

Anexo 2

RIEGO CON CAUDAL REDUCIDO: UNA OPCIÓN PARA EL PIEDEMONTE Período de realización: años 2008-2010 Integrantes de la Alianza: Minagricultura, Asocaña, Cenicaña Abstract

Sprinkler irrigation of sugarcane is a common practice at the foothills of the Cauca river valley of Colombia. Energy costs are limiting the use of this irrigation system and alternative ways of irrigation using small surface springs is under evaluation. Water is applied by gravity using small furrow inflow rates in the range of 0.1 to 0.3 L/s while furrow irrigation of sugarcane on the flat areas uses inflow rates above 5 L/s. Water is diverted from the small streams and conducted to the fields using small hydraulics heads (less than 10 m). Cheap pipelines of 100 mm diameter, made of recycled polyethylene bags and PVC are used to conduct the water at low pressure heads to the fields where water is applied to the furrows using plastic tubing of 16 mm in diameter. Furrow lengths of 100 to 120 m with slopes above 1% are irrigated during the advance phase in 20 to 24 hours applying water depths in the range of 100 to 130 mm. Cane yields obtained compare very well with the production of the sprinkle-irrigated plots. KEYWORDS: Furrow Irrigation, sugarcane, low inflow, low cost Resumen El riego por aspersión de la caña de azúcar es una práctica común en los piedemontes del valle del río Cauca, Colombia. Los costos de energía limitan el uso de este sistema de riego y se está evaluando formas alternativas de riego usando pequeñas corrientes superficiales. El agua es aplicada por gravedad usando pequeños caudales por surco de 0.1 a 0.3 L/s mientras que en las áreas planas se usan caudales mayores a 5 L/s. Tuberías de bajo costo de 100mm de diámetro, de polietileno reciclado y PVC se usan para conducir el agua a bajas presiones a los campos donde el agua se aplica a los surcos usando tubos plásticos de 16mm de diámetro. Surcos de 100 a 120 m de longitud con pendientes mayores del 1% se riegan en tiempos de avance de 24 horas aplicando láminas entre 100 a 130 mm. Se han logrado producciones de caña similares a las obtenidas con riego por aspersión.