Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos by Flar Arroz

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos Pedro Juan Rodríguez, Germán Rico Báez, Elio Rodríguez Tineo

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

Pedro Juan Rodríguez Germán Rico Báez Elio Rodríguez Tineo

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

Acerca de los autores: Pedro Juan Rodríguez, Especialistas en Riego, Ingeniero Agrónomo egresado de la Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela (UCV) Germán Rico Báez, Manejo de suelos inundados, Ingeniero Agrónomo egresado de la Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela (UCV) Elio Rodríguez Tineo, Control de malezas, Ingeniero Agrónomo egresado de la Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela (UCV) Cómo citar este documento: Rodríguez, P. J., Rico Báez, G., Rodríguez Tineo, E. 2022. Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos. Calabozo, Estado Guarico, Venezuela.

Edición: Karen Amaya Vecht Diseño y Diagramación: Ximena Hiles

Descargo de responsabilidad Esta publicación contó con financiación del Fondo Latinoamericano para Arroz de Riego (FLAR) y de la Alianza de Bioversity International y el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) para su edición, diagramación y diseño. Las opiniones aquí expresadas y su contenido son responsabilidad de sus autores y no reflejan necesariamente la posición oficial de estas dos organizaciones frente a los temas abordados.

Contenido AGRADECIMIENTOS

PRÓLOGO

1. INTRODUCCIÓN

2. NIVELACIÓN DE CAMPOS ARROCEROS

2.1. Los problemas de mal drenaje en los Llanos Occidentales de Venezuela

2.2. Fases en la adecuación de tierras

2.2.1. Eliminación de la vegetación

2.2.2. Estudio topográfico

2.2.3. Nivelación con tecnología láser

2.3. Ejecución de proyectos

2.3.1. Diseños en zonas de buena pendiente

2.3.2. Diseños en zonas con poca pendiente

2.3.2.1. Mantenimiento de la red de drenaje

2.3.2.2. Diseño de campo

2.3.2.3. Limitaciones

2.3.3. Diseños de campo en el Sistema de Riego Río Guárico

2.3.4 Diseños en curvas a nivel

2.3.4.1. Replanteo de curvas con tecnología láser

2.3.4.2. Trazado de curvas a nivel con tecnología GNSS

2.4. Equipos de nivelación

2.4.1. Tecnología láser

2.4.2. El tractor e implementos

2.5. Bibliografía 3. HERRAMIENTAS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA PRODUCTIVIDAD EN FINCAS

26 29

3.1. Agricultura de precisión

3.2. El GPS

3.2.1. GPS de mano

3.2.2. GPS autoguiado para operación con maquinaria agrícola

3.2.2.1 Banderillero satelital

3.2.2.2. GPS guiado automático

3.2.2.3. Nivelación de tierras con tecnología GNSS

3.2.2.4. Nivelación de campos con estaciones totales robóticas

3.3. Sistema de Información Geográfica (SIG)

3.4. Drones en la agricultura

3.4.1. Monitoreo de campos de cultivo

3.4.2. Cámaras multiespectrales

3.4.3. Cámaras termográficas

3.4.4. Labores culturales

3.4.5. Control del vuelo

3.4.6. Ventajas de la aplicación de agroquímicos con drones

3.5. Tecnología de monitoreo de campos por ambiente

3.6. Utilización de la inteligencia artificial para medir áreas con imágenes de satélite

3.6.1. Metodología desarrollada para identificar y cuantificar áreas con arroz en los Llanos Orientales

3.6.2. Técnica del aprendizaje no supervisado-segmentación

3.6.3. Etapa de clasificación de las áreas preparadas

3.6.4. Etapa de verificación de áreas preparadas

3.6.5. Etapa de clasificación de área sembrada

3.7. Internet de las Cosas (IoT) en el mejoramiento de la productividad del arroz

3.7.1. Implementacion de la tecnologia IoT agrícola en Colombia

3.7.2. Componentes de la plataforma e-kakashi

3.7.2.1. Dispositivos

3.7.2.2. La guía EK

3.7.2.3. Sistema de navegación

3.7.2.4. Colección y visualización de datos

3.7.2.5. Capacitación

3.7.3. Alertas tempranas

3.7.3.1. Alertas de cosecha óptima

3.7.3.2. Alertas para enfermedades

3.8. Bibliografía

4. EL CLIMA Y SU IMPACTO EN LA PRODUCTIVIDAD DEL ARROZ 4.1. Eventos climáticos que provocan lluvias en Venezuela 4.1.2. Caracterización del clima en los Llanos Occidentales y Centrales de Venezuela

59 59 62

4.1.2.1. Llanos Occidentales

4.1.2.2. Llanos Centrales

4.2. Efecto de la sequía en el crecimiento y producción del arroz

4.3. Impacto de los factores climáticos en la productividad del arroz

4.3.1. Temperatura

4.3.1.1. El fenómeno de El Niño y su impacto en la agricultura venezolana

4.3.1.2. Efecto de la temperatura del agua en la planta de arroz

4.3.1.3. Efecto de las temperaturas en la calidad del grano de arroz

4.3.1.4. Utilización de cultivares de arroz tolerantes a altas temperaturas

4.3.2. Radiación solar

4.3.2.1. Energía solar y fotosíntesis

4.3.2.2. Incidencia del fotoperíodo en el desarrollo del arroz

4.3.3. Humedad relativa

4.3.4. Viento

4.4. Bibliografía

5. MANEJO DEL RIEGO

5.1. Riego continuo

5.2. Riego intermitente

5.2.1. Efecto del riego intermitente en la economía del agua, en los rendimientos y la calidad del grano 5.2.2. Experiencias con riego intermitente en el Sistema de Riego Río Guárico

80 82

5.2.3. Manejo del riego intermitente

5.2.4. Ventajas del riego intermitente

5.2.5. El riego intermitente y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)

5.2.6. Los procesos biológicos en suelos arroceros con riego intermitente

5.2.6.1. Emisiones de gases de tipo invernadero

5.2.6.2. Reacciones químicas en los suelos arroceros después de la fertilización nitrogenada

5.2.6.3. Contaminación de acuíferos y efluentes naturales (ríos, caños y lagunas) con amonio

5.2.6.4. Efecto de la fertilización nitrogenada en la arquitectura de la planta de arroz

5.2.6.5. Cambios químicos al fertilizar con P, K y microelementos en suelos inundados

103

5.3. Sistemas intensivos de cultivo del arroz (SRI)

107

5.4. Alternancia del arroz con otros cultivos con riego al final de las lluvias

108

5.4.1. Riego por surcos

108

5.4.2. Riego por melgas rectas

109

5.4.3. Riego por goteo

109

5.4.4. Riego por aspersión

109

5.5. Factibilidad de la producción de maíz de riego en el estado Portuguesa

110

5.6. Bibliografía

112

6. ALTERNATIVAS DE MANEJO AGRONÓMICO 6.1. Rotación de cultivos

117 118

6.1.1. Rotación arroz-maíz

119

6.1.2. Rotación arroz-soya

121

6.1.3. Rotación arroz-caña de azúcar

124

6.2. Métodos de labranza

126

6.2.1. Labranza convencional

126

6.2.2. Labranza mínima

126

6.2.3. Labranza reducida

127

6.3. Control de plagas y enfermedades

129

6.3.1. Control biológico

129

6.3.2. Plagas

150

6.3.3. Enfermedades

131

6.4. Bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) en el cultivo del arroz

133

6.5. Acción biológica del nitrógeno

136

6.6. Manejo de restos de cosecha

137

6.6.1 Producción de arroz soca (cultivo de la soca o retoño)

138

6.6.2. Factores a considerar en el cultivo de soca

139

6.7. Fertilización foliar

139

6.8. Control de malezas

141

6.8.1. Escala de tolerancia

142

6.8.2. Problemática de las malezas en el cultivo de arroz

142

6.8.2.1. Definicion de términos relativos a la resistencia de malezas a herbicidas

144

6.8.2.2. Casos de resistencia a herbicidas en Venezuela

144

6.8.2.3. Consecuencias de la resistencia de las malezas

145

6.8.3. Manejo integrado de malezas (MIM)

145

6.8.3.1. Medidas preventivas

146

6.8.3.2. Prácticas culturales

146

6.8.3.3. Métodos físicos

160

6.8.3.4. Control mecánico

160

6.8.3.5. Control químico

161

6.8.4. Manejo de la resistencia de las malezas a herbicidas 6.9. Bibliografía 7. CALIDAD INDUSTRIAL DEL ARROZ 7.1. Factores que afectan la calidad molinera del arroz

163 166 171 172

7.1.1. Factores ambientales durante el ciclo vegetativo del cultivo

172

7.1.2. Factores que afectan el rendimiento industrial del arroz durante la cosecha

174

7.2. Control de pérdidas en cosecha de arroz

177

7.3. Bibliografía

180

8. ÁREAS ARROCERAS CON NUEVOS DISEÑOS DE CAMPO

183

9. ACTIVIDADES DE CAPACITACIÓN Y DIVULGACIÓN

186

9.1. Capacitación

187

9.1.1. Selección del equipo de nivelación

187

9.1.2. Discusión del anteproyecto

188

9.1.3. Entrenamiento de operadores de maquinaria

188

9.1.4. Entrenamiento de los regadores

189

9.2. Divulgación de información

189

9.3. Financiamiento de los proyectos

189

10. ASISTENCIA TÉCNICA

191

Agradecimientos Este documento está dedicado a los agricultores del sector arroz de Venezuela, especialmente de las diferentes zonas productoras en los Llanos Occidentales de los estados Cojedes, Portuguesa y Barinas, y en los Llanos Centrales en el estado Guárico, por apoyar y aceptar la introducción del riego por inundación con pendiente, tanto en asentamientos campesinos como en el sector privado adscritos a las diferentes asociaciones de estas regiones. Agradecemos particularmente a los productores Eubencio Terán, Venturino Cicconetti, Edecio Márquez, Carlos Figuedelo y Domingo Zamora en el estado Portuguesa, y a Reinaldo Vega en el municipio de Pedraza, estado Barinas. Todos ellos son pioneros en nuevos diseños de campo, y nos permitieron utilizar lotes de terreno de variados tamaños (10 a 50 ha) como verdaderos campos experimentales, donde introdujeron cambios drásticos en los terrenos para favorecer la rotación del arroz con otros cultivos de regadío, fundamentado en los conceptos de la reingeniería de procesos. Adicionalmente, una mención especial al Sr. Eubencio Terán (q.e.p.d.), a quien recordaremos siempre por aportar nuevas alternativas de manejo de suelos, y que desafortunadamente no pudo ver finalizada la elaboración de este documento. Agradecemos a las siguientes instituciones ubicadas en el estado Portuguesa: Aproscello, Fundarroz, Asoportuguesa, Anca, Asopruat y Agroisleña, por su apoyo en las áreas de capacitación y divulgación, y por facilitarnos sus instalaciones para mostrar los avances tecnológicos del programa de nivelación ejecutado por Agrotec C.A. También nuestro agradecimiento a la División de Alimentos de Empresas Polar y Fundación DANAC, por apoyarnos durante muchos años en el área de divulgación y capacitación, al promover en diferentes estados de Venezuela, días de campo, charlas y montaje de lotes demostrativos en arroz y maíz. A las asociaciones Asoportuguesa y Anca, por crear dentro de sus programas de asistencia técnica, el financiamiento de la nivelación de campos de arroz, con nuevos diseños de campo con pendiente. Nuestros agradecimientos a las empresas de servicio en las áreas de topografía, nivelación y preparación de tierras, así como a los técnicos de campo y profesionales en el libre ejercicio de la profesión, al permitirnos realizar alianzas estratégicas para conformar una organización que permitió atender los requerimientos de adecuación de campos de arroz en fincas de agricultores en diferentes municipios de varios estados del país. Finalmente, muchas gracias a los ingenieros agrónomos Germán Rico y Elio Rodríguez Tineo, coautores de este documento, por el entusiasmo y dedicación demostrados durante 22 meses en la elaboración de los textos de los diferentes capítulos, conscientes de que los mismos constituyen un aporte a las nuevas generaciones de agricultores y técnicos, en la reconstrucción de la agricultura del arroz de riego en Venezuela. También al ingeniero agrónomo Omar Gutiérrez, redactor del prólogo, por los conceptos emitidos sobre los alcances de esta publicación y al ingeniero agrónomo Eduardo Graterol, por la excelente revisión de los manuscritos, aportando conceptos y criterios para mejorar su comprensión.

Prólogo Escribir un libro técnico para profesionales del agro es sencillo. Tanto autores como lectores hablan el mismo idioma y se entienden. Pero si el libro pretende llegar a un público más amplio, entonces la tarea se transforma en una ardua labor. Debe ponderarse muy bien entre el material científico y el material empírico presentado, para que el documento tenga un alcance mayor. La misión de un investigador es disipar las aparentes complejidades de los fenómenos que se dan en la naturaleza alrededor de algún proceso que se estudia. La misión de un extensionista es trasladar al campo, las nuevas prácticas que la investigación ha desarrollado. Esto lo logran hacer muy bien Pedro Juan Rodríguez, Germán Rico Báez y Elio Rodríguez Tineo en este documento. Lo anterior no sorprende, porque los autores son tres profesionales con una larga trayectoria, que han contribuido al desarrollo de la producción agrícola en Venezuela. Cabe destacar, que la tecnología moderna ha invadido todos los campos del quehacer humano, y la agricultura no se ha escapado a esto. Con la ayuda de satélites, GPS, drones, internet y el desarrollo de modelos de simulación, es posible un mejor desempeño del productor en los procesos de toma de decisiones, con lo cual aseguran que sus cultivos lleguen al final con mayor éxito y puedan ser cosechados. Este libro introduce toda la tecnología moderna para el manejo de las cosechas de arroz, muchos de ellos válidos para otros cultivos. Entre estos, se introduce la nivelación con equipos láser para garantizar el manejo eficiente del riego y el drenaje, nuevos diseños de campo aptos para la aplicación del riego intermitente, prácticas conservacionistas de rotación de cultivos, fertilización foliar, uso de biofertilizantes, control biológico de insectos plagas, control de malezas, y manejo de restos de cosecha. Adicionalmente, se discute el efecto del clima en la productividad del arroz y las nuevas herramientas tecnológicas para el seguimiento en campo del desarrollo del cultivo, entre otros, mostrando experiencias verdaderas vividas en los llanos venezolanos. Este documento es un manual, y, a la vez, muestra experiencias reales con una propuesta de acción para los que toman decisiones en la producción agrícola.

Foto: CIAT

Ingeniero agrónomo, M.Sc. Irrigation Engineering, Utah State University,

Introducción Este documento recoge las experiencias obtenidas durante 12 años —desde el año 2004 hasta el 2016— en la adecuación de campos arroceros en fincas de agricultores ubicadas en diferentes regiones de los Llanos venezolanos. Este trabajo constituye un ejemplo de cómo la actividad privada organizada, puede ejecutar proyectos sin la participación del Estado venezolano, utilizando los recursos propios de las fincas, o bien, con el apoyo financiero de las asociaciones de productores. La idea de mejorar la producción del arroz, surge de manera espontánea en pequeñas parcelas de agricultores innovadores en el Sistema de Riego Cojedes-Sarare en las Majaguas, estado Portuguesa, con el apoyo técnico de la empresa Agrotec C.A. El éxito de este proyecto dió origen a la incorporación progresiva de otros agricultores que disponían de sus equipos de nivelación, o bien de empresas que prestaban este servicio. En poco tiempo, la adecuación de campos arroceros con pendientes naturales aptas para la rotación del arroz con otros cultivos, se expandió a los estados vecinos de Cojedes y Barinas en los Llanos Occidentales y en menor proporción, en los Llanos Centrales del estado Guárico. En la medida que avanzaban las actividades de campo, se logró divulgar los logros mediante charlas y días de campo, gracias a la participación de empresas privadas, fundaciones y asociaciones de agricultores.

En Venezuela, la nivelación de campos de arroz con tecnología láser se comenzó a utilizar en el estado Portuguesa en el 2004, mediante nuevos diseños de campo fundamentados en conceptos de reingeniería de procesos (Hammer & Champu, 1994), consistentes en la reconcepción y rediseño radical de los campos de cultivos con pendientes del terreno, que facilitarán el rápido avance de las aguas de riego y de drenaje de los lotes. Con esto, se rompe con el monocultivo del arroz al permitir su rotación con otros cultivos — maíz y soya, entre otros— en el periodo de lluvias. Las primeras experiencias en Portuguesa resultaron exitosas. En el 2008, se introdujo en el Sistema de Riego Río Guárico (SRRG), la oferta tecnológica de los nuevos diseños de campo desarrollados en los Llanos Occidentales de Venezuela. Este proyecto se ejecutó en convenio con la Fundación DANAC y Alimentos Polar. No obstante, muchos de los productores del SRRG no aceptaron la idea, argumentando la posibilidad de daños a los cultivos por las fumigaciones aéreas. Sin embargo, la empresa Agrotec C.A. siguió trabajando durante varios años en reingeniería de procesos aplicada a lotes de arroz y maíz (Rodríguez, 2008), con la finalidad de mejorar la rentabilidad en las fincas. Esto lo realizó mediante la elaboración y ejecución de proyectos realizados con base en criterios técnicos, donde el agricultor participa activamente en su concepción y desarrollo. Para que los agricultores adopten el concepto de reingeniería, tienen que ser capaces de deshacerse de las prácticas de manejo convencionales y estar abiertos a los cambios para llegar a ser más productivos. Los proyectos y prácticas de manejo agronómico propuestos por Agrotec C.A., están orientados a la reducción de las pérdidas actuales de rendimiento por el manejo deficiente del riego y el drenaje. Al corregir las irregularidades topográficas mediante la nivelación de los terrenos con tecnología láser, es posible establecer la rotación del arroz de riego con otros cultivos sembrados en hilera, como el maíz y el sorgo, y diversas leguminosas y hortalizas, entre otros. Usando esta tecnología, se nivelaron algunas fincas en el Sistema de Riego Las Majaguas en la zona de Payara, estado Portuguesa, y en el municipio Pedraza del estado Barinas, con disponibilidad de riego para doble propósito (arroz-maíz), lo cual fue demostrado a los agricultores durante los días de campo, donde

pudieron apreciar las mejoras de la productividad. La reingeniería de los campos de arroz no solo incluye el mejoramiento físico de las unidades de producción, sino también el manejo integral del cultivo para aprovechar las ventajas de una metodología, que ayuda a obtener una adecuada disponibilidad de oxígeno y humedad en los suelos durante todo el año, y permite a los cultivares expresar al máximo su potencial genético. En tal sentido, es necesario aplicar alternativas tecnológicas (mejoramiento del referencial tecnológico) que impacten la producción, como la rotación de cultivos, la fertilización foliar, la incorporación de residuos de cosecha, el cultivo de soca, el uso de bacterias reguladoras del crecimiento y bacterias fijadoras de nitrógeno, y el control biológico de plagas y enfermedades, dentro del contexto de la agricultura sustentable. Esto implica el manejo de los nutrimentos teniendo en cuenta sistemas de cultivo que contribuyan económica, social y ambientalmente a la sostenibilidad, y a la vez, protejan las áreas agrícolas del país. Los problemas actuales que confronta la producción de arroz en el país, amerita la utilización de los nuevos avances tecnológicos en las áreas de diagnóstico de los problemas de campo, el manejo de la información de las prácticas culturales y la utilización de nuevos equipos de labranza. Para lograr esos cambios, se requiere que los técnicos de las asociaciones de productores, además de asesorar a los agricultores en el manejo del cultivo, se constituyan en agentes de cambio que faciliten la adopción de las nuevas tecnologías disponibles en el mercado. La situación actual del circuito arrocero, obliga a los productores a obtener mayores niveles de productividad y eficiencia, a fin de disminuir los costos de producción y aumentar los rendimientos para hacer competitivo el producto en el mercado externo.

1.1. Bibliografía Hammer, M., Champu, J. 1994.. Más allá de la reingeniería. CECSA, Institute of industrial Engineers, Mexico. Rodríguez, P. J. 2008. Reingeniería en campos para maíz. Fase adecuación de tierras. Alimentos Polar, Fundación DANAC, Fedeagro. Venezuela.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

CAPÍTULO

02 Foto: FLAR 10

02 Nivelación de campos arroceros

Los suelos nivelados sin pendiente o con mínima pendiente, han limitado su utilización a cultivos capaces de subsistir en condiciones de mal drenaje, como el caso del arroz y algunos pastos. En la actualidad, los agricultores arroceros, como consecuencia de los bajos precios que reciben por el arroz y a la deficiencia de insumos, han tenido que migrar hacia otras actividades agrícolas, principalmente a la ganadería. Quienes desean mantenerse en la actividad arrocera e incursionar en la rotación de cultivos, también están limitados porque los excesos de humedad durante la temporada de lluvias, afectan el establecimiento de los cultivos acompañantes. Por tal motivo, pocos productores realizan rotación con soya, frijol, maíz y sorgo, entre otros. La rotación de cultivos es un sistema diversificado que proporciona beneficios en la productividad y sostenibilidad de los suelos arroceros, permite romper el ciclo evolutivo del complejo acaro-hongo-bacteria del arroz, y disminuye el daño del arroz maleza y de otras especies de plantas indeseables que predominan en los monocultivos. Es necesario consolidar la investigación y la innovación tecnológica, para superar los desafíos de una agricultura sostenible, mediante tecnologías de manejo del cultivo que incrementen la productividad, a fin de poder elevar la rentabilidad del productor arrocero, y mejorar la cadena competitiva para la sostenibilidad ambiental y alimentaria. En este sentido, la reingeniería de procesos constituye una excelente herramienta para tener una visión holística del negocio agrícola que promueva cambios drásticos en el sistema, y con ello, reducir el impacto negativo que estos factores tienen en los ingresos de la finca. Para que una empresa adopte el concepto de reingeniería,

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

tiene que ser capaz de deshacerse de las reglas y políticas tradicionales que aplicaba con anterioridad, y estar abierta a los cambios por medio de los cuales sus negocios puedan ser más productivos (Hammer & Champu, 1994). El objetivo es hacer lo que estan haciendo pero de manera más inteligente, dado que solo se van a rediseñar los procesos, manteniendo las organizaciones.

punto de vista agrícola, y los suelos son profundos y fértiles, donde se alternan bancos y bajíos, con restricciones en el drenaje superficial e interno, y con muy buenas posibilidades de riego para zonas extensas. El 30 % restante corresponde a los Llanos Bajos inundables de larga duración, solo aptos para la ganadería extensiva (www.inia.gov.ve).

El concepto holístico no es más que tomar en cuenta el mayor número de factores adversos que limitan la rentabilidad, incluyendo algunos factores como suelos, pendiente, disponibilidad de agua, mano de obra, presencia de plagas, enfermedades y malezas, y sobre todo, dada la vulnerabilidad del mercado, poder cambiar de actividad agrícola hasta tanto estén dadas las condiciones para volver al sistema del arroz. La rotación arroz-maíz en el estado Portuguesa, surge como una alternativa para el control del arroz rojo, considerado la tercera maleza de importancia económica en la región, lo cual afecta notablemente el rendimiento y la calidad del grano del arroz (Torres & Ortiz.2004). Para seleccionar exitosamente los campos a ser nivelados, es importante conocer si estos se ubican en sectores no sujetos a inundaciones en la época de invierno, para garantizar el buen desarrollo del cultivo a establecer, sobretodo en el caso de los cereales en rotación con arroz.

Mapa 1

Municipios y curvas de nivel del estado Portuguesa

Mapa 2

Mapa de zonas inundables del estado Portuguesa (Marn, 1974)

2.1. Los problemas de mal drenaje en los Llanos Occidentales de Venezuela La región de Los Llanos Occidentales de Venezuela incluye los estados Portuguesa, Barinas y Cojedes, dividiendo estos paisajes en llanos bajos y llanos altos, separados por la curva de nivel de 100 m sobre el nivel del mar (m s.n.m.). Este paisaje llanero se localiza mayormente en el estado Portuguesa (Mapa 1), el cual es una importante entidad agrícola del país. La región natural de los llanos representa el 77 % de la superficie estatal, y el 23 % restante pertenece a la región natural de los Andes. Los Llanos Altos cubren un 70 % de las tierras planas del estado, caracterizado básicamente por tener un relieve plano y suavemente ondulado. Representan un área muy rica desde el

En Portuguesa (Mapa 2), el drenaje superficial se subdivide en las siguientes cuatro regiones (PDVSA et al. 1999): 1. Poco inundables: se ubica en las posiciones altas a lo largo de los cauces de agua (albardón de orilla) y en el piedemonte. 2. Parcialmente inundables por lluvias: ocasionados por los desniveles topográficos naturales de los suelos, por la falta de mantenimiento de la red de drenaje dentro de los predios, y de la red de drenes colectores de la región. 3. Parcialmente inundables por desbordamiento y represamiento: la inundación en este sector ocurre por el desbordamiento del Río Portuguesa, y por el represamiento que ocasiona la elevación del nivel de las aguas en los Llanos Bajos. 4. Totalmente inundables: corresponden a las zonas más bajas del estado, influenciadas por las crecidas del Río Orinoco, que al elevar su nivel, represa las aguas del Río Portuguesa, y este a su vez, a sus afluentes, dificultando el escurrimiento de las aguas de importantes sectores de los Llanos Altos. El arroz es una planta que puede soportar condiciones de anegamiento permanente durante la mayor parte de su desarrollo vegetativo, gracias a un sistema especial que le permite llevar aire desde las hojas hacia las raíces, y así cumplir con las funciones fisiológicas. Sin embargo, la mayoría de las variedades de arroz existentes en el mercado, no pueden germinar bajo el agua, así como el maíz no puede sobrevivir en condiciones de anegamiento. Basados en las dos premisas anteriores, el éxito de los proyectos de adecuación de campos para la rotación arroz-maíz, requiere resolver los problemas de drenaje superficial. Para ello, lo primero que se debe considerar es la ubicación geográfica del predio a diseñar, particularmente si se localiza en zonas parcialmente inundables por desbordamiento y represamiento, donde la nivelación no resuelve el problema del drenaje superficial, y por ende, no es recomendable acometer proyectos de nivelación de tierras.

Foto 1

Campo de maíz afectado por la elevación del tirante de agua al final del lote

En las fincas arroceras y maiceras de los Llanos Altos de Portuguesa con terrenos parcialmente inundables por las lluvias, son muy frecuentes las pérdidas de cultivo debidas a inundación por la falta de mantenimiento de colectores o bien de pases de agua con orificios de poco diámetro ubicados al final de los lotes. Estos obstaculizan la salida de los excedentes de las lluvias (Foto 1), y elevan el nivel de las aguas del canal principal, del secundario, y en ocasiones, de los drenes interceptantes.

2.2. Fases en la adecuación de tierras 2.2.1. Eliminación de la vegetación Los campos sometidos a un proceso de reingeniería, son, por lo general, lotes dedicados a la producción de arroz y otros cultivos, por lo que la preparación se limita a un pase de rastra pesada (bigrome) con 1 o 2 pases de rastra liviana. Por otra parte, en los terrenos vírgenes, se requiere deforestar con maquinaria pesada y luego preparar de forma convencional.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

2.2.2. Estudio topográfico El plano topográfico se elabora en el formato suministrado por el ingeniero inspector, el cual contendrá la información necesaria y suficiente para que conjuntamente con los datos agrológicos, se pueda definir el tipo y grado de nivelación que requiere cada una de las áreas con igual pendiente. El plano debe contener lo siguiente: 1. Norte astronómico. 2. Puntos de cruce de cuadrículas y sus cotas, incluyendo la de los bordes, fondos de drenajes y del canal de riego (si los tuviese). 3. Curvas de nivel con intervalo de 10 cm o más, en función de la pendiente del terreno. 4. Los ejes de los canales de riego y drenaje, destacados con la simbología correspondiente. 5. Ubicación y cotas de fondo de estructuras tales como: tomas, cajas divisorias, retenciones y caídas, entre otros. Adicionalmente, alcantarillas, caminos, cercas, cárcavas y madres viejas (si las hubiera).

de los terrenos con menor movimiento de tierra, preservando su fertilidad. Para la elaboración de este tipo de proyectos, se requiere de las siguientes actividades: realizar un estudio topográfico detallado con curvas a nivel a intervalo vertical de 20 cm, e identificando todos los accidentes topográficos (árboles, cauces naturales, canales, infraestructura de riego y casas, entre otros).

2.2.4. Cómo se elaboró este proyecto Sobre el plano topográfico, se trazaron las áreas homogéneas, es decir, aquellas donde las curvas de nivel tienen la misma forma, para definir la dirección de los lotes de riego, la ubicación de los canales de riego y drenaje, el trazado de los muros de contención del agua entre paños de nivelación, así como la red vial para movilización de la maquinaria. Dimensiones de los paños de nivelación

6. Coordenadas UTM (REGVEN).

El ancho variable de los paños oscila entre 17 y 60 m, dependiendo de la pendiente. Se adoptó una longitud no mayor a 200 m para disminuir los cortes y la distancia de transporte de la tierra, disminuyendo el tiempo y el costo de la nivelación.

Pendiente de los paños de nivelación

Cuadro con el nombre de la institución patrocinadora del proyecto, nombres del topógrafo responsable y del ingeniero inspector, y fecha de terminación, entre otros.

2.2.3. Nivelación con tecnología láser Los diseños de campo utilizados a partir de los años 70, eran realizados por los operadores de los equipos de nivelación, formando terrazas con pendiente cero, de un ancho y longitud variables, y a gusto de los propietarios del predio. Estos procedimientos, donde se eliminaban cauces naturales con tamaños de paños de nivelación (melgas) muy grandes —por lo general superior a 2 ha— y con profundos cortes del terreno que en ocasiones descubrían capas indeseables de carbonato de calcio o de grava, conllevaron a cultivar arroz como un monocultivo, creando graves problemas en el sector arrocero. Con el objetivo de contribuir a resolver estos problemas, a partir del 2004, se inicia la adecuación de campos arroceros con tecnología láser, utilizando el método de los mínimos cuadrados (Marr, 1957). Este permite la ejecución de la nivelación 14

La rotación del arroz con maíz es factible, siempre y cuando los paños de nivelación tengan pendientes adecuadas que permitan el rápido escurrimiento de los excesos de agua en el período de lluvias. Se adoptó los valores de 0,10 y 0,15 % como pendiente mínima de los paños de nivelación. Trazado de muros Los muros se trazan paralelos a las curvas de nivel para reducir la profundidad de los cortes del terreno, afectando lo menos posible la capa vegetal. Se incorporó como alternativa, la construcción de muros denominados taipas. Estas tiene una base muy ancha (2,0 a 2,5 m) y poca altura (13 a 17 cm), las cuales permiten el paso de la maquinaria con su implemento (Foto 2), en remplazo de los muros altos (40 cm) utilizados en los diseños tradicionales. Unidades de riego Para facilitar el manejo del agua dentro del área total a regar, es recomendable subdividirla en lotes o unidades de riego, con una longitud no mayor de 500 m de largo por 200 m de ancho (10 ha). Los canales

de riego se ubican en la parte alta de cada unidad de riego, y los drenajes al final de estos. Dichos canales convergen en un canal secundario, paralelo a la dirección de siembra, que transporta las aguas al canal colector ubicado al final del terreno. Para suplir el agua al lote, se tiene que construir el canal de aducción desde una fuente de agua (p. ej. Un pozo profundo o un canal de riego). La red vial se ubica de manera tal, que sirva de límite entre las unidades de riego y también para facilitar la movilidad de la maquinaria y las labores de supervisión.

2.3. Ejecución de proyectos Se ejecutaron proyectos en las diferentes zonas sujetas a inundación, desde aquellas inundables por lluvias, hasta aquellas parcialmente inundables por represamiento y desbordamiento. A continuación se muestran algunos ejemplos de proyectos en terrenos con buena pendiente y con poca o baja pendiente.

2.3.1. Diseños en zonas con buena pendiente Las zonas altas de la región de los Llanos Occidentales, donde las pendientes de los terrenos oscilan entre 0,2 y 0,6 %, son las más apropiadas para la rotación arroz-maíz, ya que facilitan la evacuación de las aguas de escorrentía. Tal es el caso de los lotes de terreno de aproximadamente 15 ha en el Sistema de Riego Las Majaguas en el estado Portuguesa, específicamente en las parcelas 1C29 del Sr. Ubencio Terán ubicada en el canal M7-5 carreteras 1 y 2, en la parcela 1J10 carretera San Rafael-Pimpinela del Sr. Venturino Cicconetti, y en la finca Canaima del Sr. Edecio Márquez en las cercanías de Acarigua. La siembra del arroz se realizó en diciembre, período climático apropiado para el establecimiento de este cultivo, por la incidencia de alta luminosidad en tierras irrigadas con aguas del Sistema de Riego Las Majaguas o mediante pozos profundos. Después de preparado el terreno, se levantaron muros denominados taipas, usando la taipeadora (Foto 2) con una separación de 60 m y 4 cm de desnivel en la parcela 1C29, y de 17 m en el caso de la parcela 1J10, equivalente al ancho efectivo de cobertura de los implementos (pulverizador y trompo fertilizador).

Foto 2

Construcción de bordas o taipas con una taipeadora

Por tanto, estas se utilizan como guía para lograr un cubrimiento uniforme del terreno al realizar el control químico de las malezas y plagas y la fertilización al voleo. La siembra se hizo en hileras con sembradora de mínima labranza, pasando por encima de las taipas sin ninguna dificultad. La aplicación del riego se inició al siguiente día, lográndose un humedecimiento uniforme tanto del terreno, como de los muros, y un excelente control de la profundidad del agua (6 a 8 cm). No fue necesario cubrir con plástico los cortes que se realizaron sobre las taipas para permitir el paso del agua entre paños de riego (melgas), dado que el riesgo de erosion era bajo debido a la poca altura de la lámina de agua (Foto 3). Al cabo de 6 días y por la rápida evacuación de las aguas, se obtuvo una excelente germinación del arroz (Foto 4). A los 7 días después de la siembra (DDS), se realizó un riego de moje, y a los 22 días, se inició un riego permanente con una altura de la lámina de agua de 6 a 8 cm (Foto 5), aspecto favorable para el control de malezas y el macollamiento, obteniéndose de 6 a 7 hijos/planta. Según Monasterio et al. (2012), mantener láminas de agua en riego por inundación inferiores a 10 cm de altura, promueven un incremento del 25 % en los rendimientos de grano, debido al incremento en el número de panículas/m2. La poca profundidad de la lámina de agua que se logra con las taipas, disminuye la pérdida de agua por percolación (Bouman & Toung, 2001). La entrada de agua en el lote se mantuvo hasta

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la etapa de grano pastoso, cuando se suspendió el riego para favorecer el secado de los granos. A los 45 días, se logró el pleno cubrimiento foliar del terreno incluyendo las taipas, con buen control de malezas, condición que se mantuvo hasta el final del cultivo (Foto 6). No se presentaron enfermedades del follaje ni del grano. El tamaño de las panículas fue superior a 25 cm, el rendimiento fue superior 9.500 kg/ha, y la calidad del grano fue excelente (Foto 7). Al momento de la cosecha (Foto 8), el suelo estaba seco, con humedad cercana al punto de marchitez permanente. Por lo tanto, las huellas de las ruedas de la cosechadora fueron poco profundas.

Foto 3

Foto 4

Foto 5

Foto 6

Foto 7

Foto 8

Foto 3-8

Siembras con taipas en terrenos con buena pendiente, parcela 1J10 del Sr. Venturino Cicconetti, Sistema de Riego Las Majaguas

Foto 3. Lote nivelado con taipas cada 17 m; se mantuvo una lámina de agua de poca profundidad Foto 4. Siembra directa en campo con taipas Foto 5. Altura de la lámina de agua 22 días después de la siembra (DDS) Foto 6. Lote a los 45 DDS; se observa un cubrimiento foliar pleno Foto 7. Panículas de excelente tamaño (25 cm) Foto 8. Cosecha en suelo seco 16

Siembra de maíz en la época de lluvias manteniendo las taipas (abril-mayo) En abril de 2015 en la finca Canaima del Sr. Edecio Márquez en Acarigua, en un lote de terreno de 52 ha, acondicionado con el fin de sembrar arroz en melgas con pendiente, se sembró maíz manteniendo las taipas (Foto 9). A estas, se les hicieron pequeños cortes con charruga cada 20 m, con el propósito de facilitar el drenaje de los excedentes de lluvias, y con ello, lograr en un máximo de 48 horas, contenidos de humedad en el suelo, cercanos a la capacidad de campo, y crear condiciones aérobicas para el maíz. La presencia de las bordas de baja altura (taipas), no limitó el buen funcionamiento del equipo de siembra.

Foto 10

Maíz a los 45 días después de sembrado en un campo nivelado con taipas. Finca Canaima, Acarigua, estado Portuguesa

Esta experiencia podría tomarse como un buen ejemplo de la rotación arroz-maíz, donde es factible sembrar el maíz sin eliminar las taipas, al menos en suelos de textura media (Franco, Franco arcillosa) y liviana (Franco arenosa). La idea es facilitar la permanencia de los muros en su trazado original, para garantizar láminas de poca altura (6 a 8 cm) cuando se establezca nuevamente el arroz de riego. En la Foto 10, se observa el excelente desarrollo del cultivo a los 45 DDS, evidenciando las bondades del sistema.

Foto 9

Maíz sembrado en un campo nivelado con pendiente y taipas a los 30 días de sembrado. Finca Canaima, Acarigua, estado Portuguesa

A los 15 DDS por falta de lluvias, el cultivo mostró síntomas de deficiencia de fósforo en sectores del terreno donde los cortes realizados en la nivelación, superaron los 15 cm. Esto requirió la aplicación de riego complementario para asegurar el buen desarrollo de las plantas. En el resto del ciclo del cultivo, la buena distribución de las lluvias satisfizo los requerimientos hídricos de las plantas.

2.3.2. Diseños en zonas con poca pendiente La primera experiencia con los nuevos diseños para la producción de arroz-maíz en suelos pesados, se realizó en la finca Morrocoy del Sr. Domingo Zamora, ubicada cerca del caserío Paricua, municipio Turén, estado Portuguesa, en el lote 85 de 29,13 ha, dónde se aplicaron los conceptos de reingeniería de procesos desarrollados con los agricultores del Sistema de Riego Las Majaguas. En la adecuación de este lote para la rotación arroz-maíz, se ejecutaron las siguientes acciones tendientes a mejorar el drenaje superficial.

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2.3.2.1. Mantenimiento de la red de drenaje Los sedimentos y restos vegetales del canal colector y del canal lateral que recoge las aguas de escorrentía, fueron removidos mediante una retroexcavadora, para configurarle una pendiente uniforme e incrementar su sección transversal con el fin de aumentar la velocidad de salida de las aguas del lote. En la Foto 11, se observa la altura del tirante de agua en el dren colector y del dren lateral en su confluencia con el colector. Las precipitaciones durante 3 días fueron de 155 mm (Foto 12), elevando el tirante de agua en el canal colector, y por consiguiente, en el dren lateral. En los 15 días siguientes, no se presentaron lluvias, lográndose a los 8 días, condiciones adecuadas de humedad en el suelo (Foto 13) para realizar las labores de siembra y control preemergente de malezas.

Foto 11

Dren colector, mostrando la altura alcanzada por el tirante de agua en el ciclo de invierno

Foto 12

Vista del lote después de 3 días de lluvia (155 mm)

Foto 13

Unión del dren interceptante con el dren lateral, muy bien drenado, 8 días después de la última lluvia

2.3.2.2. Diseño de campo La separación de los muros fue de 50 m (sugerida por el agricultor), con un desnivel entre ellos de 8 cm (0,16 %). En la mitad del lote existía un bajío con una pendiente cercana a 0,08 %, considerada hasta ese entonces, como no apta para cultivar maíz, ya que podría obstaculizar el drenaje superficial. En el diseño de este lote, se incorporó la construcción de drenes interceptantes que descargan sus aguas a 45 grados con el dren lateral, separados cada 200 m (Foto 13). Finalizada la preparación del terreno, los drenes interceptantes se construyeron con pala de tractor con enganche de 3 puntos. El problema del bajío se resolvió adoptando la pendiente de 0,08 %, y haciendo coincidir el dren con el final del bajío, evitando el encharcamiento del agua en este sector. Los drenes interceptantes son pequeños canales construidos en forma de “V”, de 1 m de ancho y 15 a 20 cm de profundidad, que no dificultan el libre tránsito de la maquinaria (Foto 14). El buen funcionamiento del dren interceptante en el bajío se observa en la Foto 15. Se logró un excelente desarrollo del cultivo (Foto 16), con un buen tamaño de mazorca, muy buena calidad del grano y rendimiento superior a 6 Tm/ha (Foto 17).

2.3.2.3. Limitaciones La implementación de la rotación del arroz con maíz o sorgo se torna más difícil a medida que nos acercamos al Río Portuguesa que desemboca en el

Río Apure, y este en el Río Orinoco. Este último al crecer, disminuye el gradiente hidráulico entre ellos. Los afluentes de estos ríos también crecen, creando graves problemas de inundación en zonas aledañas. Para la ejecución de la rotación del arroz con otras gramíneas, es indispensable verificar el buen funcionamiento del drenaje al final de los lotes.

Foto 14

Foto 15

Foto 16

Foto 17

Foto 14-17

Drenes interceptantes en el lote 85, Finca Morrocoy, estado Portuguesa

Foto 14. Aplicación de un herbicida preemergente sin que el dren sea un obstáculo para la maquinaria Foto 15. Buen desarrollo de la plantación en las inmediaciones del dren interceptante Foto 16. Vista del lote 85 a los 35 DDS Foto 17. Mazorcas al momento de la cosecha; estas muestran un buen tamaño. Se observa una cobertura plena y se obtuvo una excelente calidad del grano

2.3.3. Diseños de campo en el Sistema de Riego Río Guárico (SRRG) Los nuevos diseños de campo dedicados a la producción de arroz, desarrollados en los Llanos Occidentales, se introdujeron en el Sistema de Riego Río Guárico (SRRG) en Calabozo, estado Guárico en el 2008, en la parcela P-553 C del Sr. Francis Rico (Foto 18). Para esto, se realizó un estudio topográfico detallado con estación total,

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en una superficie de 14 ha, donde se contempló una separación de 60 m entre muros con 0,15 % de pendiente en el sentido del riego, y sin pendiente en sentido transversal (Foto 19). El manejo del trabajo de campo estuvo a cargo del Ing. German Rico. El movimiento de tierra se llevó a cabo con el equipo de nivelación del agricultor, para lo cual se entrenó al operador, en la utilización de la informacion de campo, generada por el proyectista. Al momento de la cosecha, se realizó un día de campo con el apoyo de la Fundación DANAC, Con la finalidad de mostrar las mejoras introducidas con los nuevos diseños de campo. Se recomendó rotar el arroz con maíz en la época de invierno, sugerencia que no tuvo acogida por algunos los agricultores, quienes argumentaron que podrían ocurrir daños a los cultivos en rotación ocasionados por las aspersiones aéreas. Sin embargo, años más tarde, el agricultor Rafael Urdaneta en las parcelas P-199 y P-166, seleccionó lotes de terreno destinados a la siembra de maíz en el periodo de invierno a objeto de rotarlo con arroz de riego (Urdaneta, 2012). Se nivelaron 16 ha con una inclinación de 0,15 % en sentido longitudinal (dirección del riego), manteniendo la pendiente transversal original (0 %). Con la finalidad de promover la salida más rápida de las aguas del lote, se construyeron pequeños drenes interceptantes cada 25 m perpendiculares a la dirección de riego. En la rotación del maíz con el arroz, el diseño contempló, después de la cosecha del maíz, el levantamiento de taipas cada 36 m (múltiplo del ancho del pulverizador), para controlar el avance del agua de riego. Este también se puede utilizarse como guía durante la aplicación de agroquímicos con tractor.

Foto 18

Adecuación de un campo con pendiente. Parcela P-553C, Sistema de Riego Río Guárico, estado Guárico, 2008

Foto 19

Campo con pendiente y taipas cada 60 m. Parcela P-553C. Sistema de Riego Río Guárico, estado Guárico, 2008

Foto 20

Lotes comerciales de arroz y maíz. Parcela P-199, Sistema de Riego Río Guárico, estado Guárico, 2012

Se logró un excelente desarrollo del cultivo, con rendimientos en grano de 7.500 kg/ha en la parcela P-199 (Foto 20) y de 5.500 kg/ha en la parcela P-166, constituyendo las primeras siembras comerciales con la rotación arroz-maíz en suelos de textura pesada en el SRRG.

2.3.4 Diseños en curvas a nivel 2.3.4.1. Replanteo de curvas con tecnología láser El método de riego por bordas en curvas a nivel, fue uno de los más empleados desde que se inició la siembra comercial del arroz en la década de los 50. Con la introducción de la nivelación con tecnología

láser, este fue reemplazado por los tanques nivelados a cero pendientes o con muy poca pendiente; es decir, de campos con pendientes naturales que podían ser sembrados con otros cultivos en rotación, se pasaron al monocultivo del arroz. Con la introducción de la taipeadora, se abren nuevas alternativas para el riego del arroz. La siembra de arroz en lotes de riego con taipas en curvas a nivel es un método utilizado bastante en Brasil, Paraguay y Argentina. Además, es económico y sustentable, dado que no se realizan grandes cortes del terreno para su construcción. Sólo se requiere emparejar las irregularidades del terreno con 2 o 3 pases de niveladora (Land Plane). Más aún, se puede utilizar en terrenos con pendiente alta (Foto 21), dado que las lomas que se construyen con la taipeadora son de poca altura, (15 a 17 cm) y de base ancha (2,5 m), por lo que pueden quedar a corta distancia sin afectar el libre tránsito de la maquinaria. Esto permite la realización de labores culturales (siembra, abonamiento, y control de plagas y malezas, entre otros).

Foto 21

Taipas en curvas a nivel

Foto 22

Trazado de curvas a nivel con un emisor láser y cero pendiente

En el manejo del agua, es conveniente dividir el lote en sectores de riego mediante el levantamiento de las taipas cada 200 a 250 m, construídos en el sentido de la dirección de la pendiente y perpendiculares a los camellones, para facilitar el avance del riego y el drenaje de las aguas. En la cabecera de los sectores de riego, se construyen los canales de riego y los de drenaje al final de los mismos. Para la instalación de este método de riego, se puede utilizar una de las siguientes alternativas:

1. Replanteo de curvas a nivel con emisor láser a cero pendiente Es un método práctico, fácil de llevar a cabo, recomendable en lotes de arroz que han estado bajo cultivo y que cuentan con infraestructura de riego (canales de riego y drenaje, y fuente de agua), donde se quiere realizar el riego con taipas, para lo cual se necesita lo siguiente: i) un emisor láser montado sobre un trípode que gira a 360 grados en un plano horizontal (Foto 22), ii) un receptor láser montado sobre un mástil para interceptar la señal emitida por el emisor, y iii) una taipeadora acoplada al tractor agrícola.

Para iniciar el trazado de las taipas de cada lote, se debe colocar el receptor láser en la posición de mayor altura del terreno, siendo este el sitio donde se debe estacionar el tractor con la taipeadora. Luego, el operador del receptor láser se coloca delante del tractor y se mueve hasta lograr interceptar la señal del emisor, que es el punto hacia el cual se mueve el tractor, y así sucesivamente hasta llegar al extremo del lote. Para el trazado de la siguiente curva, se incrementa la altura del mástil de 3 a 4 cm, y el operador se desplaza en el sentido de la pendiente hasta interceptar la señal del emisor,

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correspondiente al punto inicial de la segunda curva. Este procedimiento se continúa con el marcaje de todas las curvas hasta llegar al final del lote. 2. Trazado de curvas con estación total En áreas nuevas que se incorporan por primera vez a la producción de arroz de riego con curvas a nivel, resulta conveniente realizar el proyecto de riego donde se contemplen las estructuras requeridas para su operación. En la realización de un buen diseño de curvas a nivel, la estación total (Foto 23) juega un papel determinante, por ser una herramienta que facilita enormemente la toma de datos en el campo y su posterior procesamiento. Con su utilización, se logra mejorar los procesos, obteniéndose planos más precisos y en menor tiempo. Para su ejecución se requiere: i.

Levantamiento altimétrico (Mapa 3) mediante estación total, para obtener un plano detallado con todos los accidentes topográficos (canales, instalaciones y árboles, entre otros) y curvas a nivel con intervalos verticales de 6 cm.

Foto 23

Replanteo de los vértices de la curvas a nivel con estación total

Mapa 3

Diseño de campo del sistema de riego del arroz por curvas a nivel

ii. Diseño de campo tomando la delimitación de áreas homogéneas para definir los lotes de riego, el trazado de la red de canales de riego y drenaje, y la vialidad interna, y de ser requerido, la ubicación de la fuente de agua para riego. iii. Replanteo de las curvas a nivel de los canales de riego y drenaje y de las vías internas, entre otros, con estación total. En el replanteo de las taipas en curvas a nivel, se recomienda realizar un trabajo de gabinete, que consiste en disminuir el número de ondulaciones de las curvas originales mediante el trazado de tramos rectos, a cuyos vértices se les calcula las coordenadas UTM. Esta información se introduce en la estación total para su replanteo en campo. Cuando el agricultor considere conveniente, este diseño de campo le servirá para el cálculo del movimiento de tierra por el método de los mínimos cuadrados, para realizar la nivelación con tecnología láser.

2.3.4.2. Trazado de curvas a nivel con tecnología GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite) El trazado de la curvas a nivel también se puede realizar mediante la tecnología satelital, a través de una red de satélites y un receptor GNSS, que es capaz de ubicar la posición de un sitio en el terreno en cuatro dimensiones: latitud, longitud, altitud y tiempo (García, 2008). En tal sentido, se captan las señales emitidas por constelaciones de satélites que orbitan la tierra. Estas constelaciones están conformadas por los sistemas de navegación GPS (Estados Unidos), GLONASS (Rusia), COMPASS (China) y Galileo (Comunidad Europea). La constelación GPS está constituida por 30 satélites con cobertura global, que permite en todo momento, disponer de cinco satélites con los cuales se logra georeferenciar los puntos con precisión milimétrica (≤ 25 mm). Estos pueden ser de una sola frecuencia para trabajar con una constelación (GPS) o bien de frecuencia dual (GPS-GLONASS) para mejorar la precisión. La mayoría de las empresas que se dedican a la agricultura de precisión, disponen del kit de topografía y diseño, con el cual es posible construir un plano con curvas a nivel para el riego de arroz. Se requiere el siguiente equipo: 1) Estación base: donde se integran una antena de radio, una antena satelital, un receptor RTK (Real Time Kinematic), y una radio, y 2) Estación móvil: es igual a la montada en la estación base, constituida por una antena de radio y una antena satelital, un receptor RTK y una consola (caja receptora), que le permite al operador, el control de las actividades a realizar en el campo. La consola de la estación móvil tiene instalado tanto el kit de topografía, como el de nivelación, permitiendo la obtención de la configuración del terreno, su diseño y posterior nivelación. Los planos con curvas a nivel mediante tecnología GNSS, da mayor precisión que la obtenida con una estación total con tecnología láser, porque el número de puntos de elevación obtenidos con tecnología satelital es muy superior (Sánchez et al., 2020), ya que los puntos de observación están muy cerca ≤ 5 m (112 puntos), mientras que con la estación total, se toman cada 20 a 25 m (25 puntos).

Foto 24

Obtención del plano topográfico con el kit de topografía y diseño. Fuente: Mediprec C.A.

La estación móvil se usa de dos formas: i) Colocada sobre el equipo de nivelacion (Foto 24), donde los datos son recogidos en el software de topografía y diseño incorporado en la consola de la cabina del tractor, con el cual se obtienen los mapas topográficos con curvas a nivel, el volumen de cortes y relleno, y las pendientes del terreno. En lotes de terreno pequeños (1 a 2 ha), el diseño de campo se puede realizar directamente con la consola. Cuando se trata de campos grandes, lo recomendable es extraer la información de los datos del levamiento y procesarlos en la computadora, donde es posible hacer el diseño de campo con la ubicación de la red de canales de riego y drenaje, así como de los lotes de siembra, cuya orientación está definida por la forma de las curvas (áreas homogéneas). Esto disminuye notablemente los volúmenes de cortes y rellenos por hectárea (Rodríguez, P.J. 2008). ii) Montada sobre un bastón (mástil) en la cabina de un tractor (Foto 25). Una vez capturada las elevaciones del terreno en la estación base, se extraen en un pendrive o memoria USB para su procesamiento posterior en una laptop o computadora portátil, donde se ha instalado el software de topografía y diseño, que permite obtener el plano con curvas de nivel a intérvalos de 4 a 5 cm (Mapa 4). Este software también permite el replanteo de las curvas a nivel directamente en el campo,

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obteniéndose un excelente trazado mediante una charruga acoplada al tractor. Finalmente, siguiendo el trazado de las curvas dejadas en el campo, se levantan las bordas con una alomadora (taipeadora) a una altura de 15 a 17 cm y 2,5 m de base. Cuando no se dispone de la traílla niveladora, se dan dos pases con el Land plane, y se obtiene el plano con curvas de nivel tal como fue explicado anteriormente. Lo ideal es nivelar los campos utilizando una traílla, para eliminar las irregularidades del terreno, y con ello, mayor eficiencia de riego, aspecto que se analiza en detalle en el capítulo 5 de esta publicación.

2.4. Equipos de nivelación

Foto 25

Levantamiento topográfico con la estación base móvil montada sobre el tractor agrícola

Mapa 4

Plano topográfico obtenido con el software de topografía y diseño 3D.

2.4.1. Tecnología láser En los trabajos de nivelación con tecnología láser, se requiere de un variado grupo de maquinarias y equipos, incluyendo los siguientes: •

Emisor láser: generador de luz láser colocado sobre el mástil de un trípode o sobre una torre alimentado por una batería, que al girar rápidamente, genera un plano de luz láser cuya inclinación se ajusta de acuerdo a las pendientes que se le quiera dar al terreno (Foto 26).

•

Traílla (pala niveladora): la traílla es un equipo arrastrado por un tractor agrícola que dispone de una sola compuerta o cepillo que al desplazarse, empuja la tierra de manera que la descarga se realiza rápidamente. Esta hace un trabajo de nivelación eficiente, a bajo costo y a distancias menores de 200 m. No son recomendables para la construcción de muros, por el elevado costo de la operación. En el mercado, se consiguen palas con cuchillas desde 3 a 4,5 m con capacidades desde 6 hasta 11 m³ de tierra.

•

Sensor láser: el plano de luz láser emitido por el emisor, es recibido por un sensor de luz montado en un mástil unido a la pala niveladora, que capta la señal emitida por el emisor y controla la profundidad de corte o de relleno.

•

Equipo de control de la nivelación: este sistema comprende: una caja de control ubicada en la cabina del tractor (Foto 27), la cual contiene una computadora que recibe la información del sensor, y desde allí, se retransmite esta señal

hacia las válvulas solenoides (Foto 28). Estas son operadas eléctricamente y convierten estas medidas en movimientos del sistema hidráulico de la máquina, para elevar o bajar el implemento hasta que la luz es captada por el detector central. El equipo dispone de gatos hidráulicos en las ruedas traseras (Foto 29).

2.4.2. El tractor e implementos Existen tractores agrícolas de muy variadas potencias, desde 140 HP con palas niveladoras de 3 m de ancho,

pasando por 200 HP que accionan palas de 3,5 m, y 350 HP en el caso de palas de 4,3 m de ancho. El movimiento de tierra requiere de los siguientes implementos: a) Bigrome y/o subsolador: se utilizan para esponjar el terreno durante el proceso de movimiento de tierra, para permitir la penetración de la pala niveladora, reduciendo el tiempo de la operación, y por ende, su costo (Foto 30); b) Rastra pesada (bigrome) y liviana: se emplea para eliminar la vegetación y esponjar el terreno, con el fin de facilitar la penetración de la pala niveladora y mejorar su rendimiento, disminuyendo el costo de esta labor. Estos implementos también se utilizan para terminar de conformar el terreno antes de la siembra (Foto 31); y c) Moto niveladora: se emplea para conformar canales y carreteras.

Foto 26

Foto 27

Foto 28

Foto 29

Foto 30

Foto 31

Foto 26-31 Equipo de nivelación Foto 26. El equipo de nivelación con todos sus componentes. Foto 27. Caja de control colocada en la cabina del tracto. Foto 28. Conjunto de la válvula solenoide acoplada al sistema hidráulico del tractor. Foto 29. Gatos hidráulicos que suben o bajan las cuchillas Foto 30. Subsolador. Foto 31. Rastra liviana

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Bibliografía Bouman, B., Toung. T. P. 2001. Field water management to save water and increase in productivity in irrigated lowland rice. Agricultural Water Management, 49:11-30. https://doi.org/10.1016/S0378-3774(00)00128-1 García, D. A. 2008. Sistema GNSS (Gloval Navegation Satélite System). Tesis de grado. Departamento de Ingenieria Informática. Escuela Politécnica Superior. Universidad Autónoma de Madrid. Hammer, M., Champu, J. 1994. Más allá de la reingeniería. CECSA, Institute of industrial Engineers, Mexico. Marr, J. 1957. Grading land for surface irrigation. Circular 438. University of California. USA. Monasterio, P., Lugo, L. L., Álvarez, L., López, H. 2012. Desarrollo y producción de arroz (Oryza sativa L.) con diferentes profundidades de láminas de agua en Calabozo, Estado Guárico, Venezuela. INIA, Guárico. PDVSA Servicios., BIOCENTRO y UNELLEZ. 2002. Caracterización Fisico – Natural de la región de los Llanos Occidentales. Rodríguez, P. J. 2008. Reingeniería en campos para maíz. Fase adecuación de tierras. Alimentos Polar, Fundación DANAC, Fedeagro. Venezuela. Sánchez, A., García, A., Agüero, J. 2020. Utilización de sistemas satelitales para la nivelación de campos arroceros. Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, Cuba. Torres, M. y A. Ortiz. 2004. Efecto de diferentes densidades de población de arroz rojo (Oriza sativa.L) sobre el rendimiento y calidad molinera de la variedad de arroz zeta 15. Researchgate. https://www.researchgate.net/

CAPÍTULO

03 Foto: Franklin Luis 28

03 Herramientas para el mejoramiento de la productividad en fincas 3.1. Agricultura de precisión El concepto general de la agricultura de precisión consiste en el manejo y administración del suelo y los cultivos, mediante el monitoreo georeferenciado de variables que influyen en el desarrollo adecuado de las plantas y en el rendimiento de la cosecha, en la interpretación de los datos adquiridos, en la aplicación de insumos agrícolas en cantidades variables de manera geolocalizada, y la retroalimentación de la información antes de comenzar con el siguiente ciclo de cultivo y asi optimizar progresivamente el proceso. La agricultura de precisión tiene en cuenta la variabilidad espacial y temporal dentro del terreno de cultivo lo cual permite decidir el momento, la localización, la cantidad necesaria y los tipos de insumos que hay que administrar, minimizando costos, el impacto al medio ambiente y maximizando la producción (Zhang & Wang, 2002, citado por Gómez et al. (2016). Combinando el GPS con los sistemas de información geográfica (SIG), se ha logrado el desarrollo y aplicación de la agricultura de precisión o de localización específica. Esas tecnologías permiten acoplar datos obtenidos en tiempo real con información sobre posicionamiento, lo que conduce al análisis y al manejo eficiente de gran cantidad de datos geoespaciales. Las aplicaciones en la agricultura de precisión se basan en el GPS (levantamiento de mapas topográficos, muestreo de suelos, orientación de tractores en labores de siembra y

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surcado, exploración de cultivos, aplicaciones de tasas variables de agroquímicos y mapas de rendimiento), y en la planificación de los cultivos (www.gps.gov). Entre las nuevas tecnologías que conforman la agricultura de precisión, encontramos monitores de siembra, monitores de rendimiento, sensores, equipos de dosificación variable, banderilleros satelitales y pilotos automáticos. Estas nuevas tecnologías, que se complementan con las tareas en el campo, generan datos e información que el productor utiliza en la toma de mejores decisiones. Además, la agricultura de precisión colabora con algo fundamental, que es la conservación de los recursos naturales, ya que las nuevas herramientas permiten que los productores utilicen menos agua, además de aumentar el rendimiento de cada porción de su campo (Agricultura Moderna, 2017).

3.2.1. GPS de mano Es un instrumento de bajo costo y de gran utilidad en las fincas (Foto 32). Es utilizado ampliamente en la elaboración de planos georeferenciados con las áreas de los diferentes lotes que componen el predio, cuya información es valiosa para determinar los rendimientos obtenidos en la cosecha, y estimar las cantidades de fertilizantes y plaguicidas que se va a aplicar, entre otros usos. Al georeferenciar el plano, se puede determinar las coordenadas UTM de los lotes que requieren aplicaciones aéreas de agroquímicos.

3.2. El GPS El Sistema de Posicionamiento Global o GPS, es una herramienta importante en la determinación de la latitud y longitud de un punto dado en el terreno, utilizando un sistema de coordenadas Universal Transversal de Mercator o UTM. Este sistema capta las señales de radio emitidas por satélites GPS, requiriéndose al menos cinco para logar una buena precisión. A mayor número de satélites interceptados, mayor es la precisión. Esta herramienta se utiliza para la elaboración de planos georeferenciados de las fincas, con todos sus componentes, incluyendo la infraestructura (edificaciones, carreteras, canales, cercas, y árboles, entre otros) dedicada a la producción vegetal. También se utiliza en la medición de áreas de los lotes de la finca, los sectores con problemas de mal drenaje o susceptibles a inundaciones, la presencia de malezas y/o plagas, o bien en la delimitación de las unidades taxonómicas de suelos de la finca. Otros usos están relacionados con la obtención de planos con los rendimientos de los cultivos, el control de la aplicación de fertilizantes, las siembras en hileras y la aplicación de plaguicidas a velocidades variables. Desempeñan un papel fundamental en la optimización de los beneficios y la sostenibilidad con un impacto ambiental reducido (Nowatzki et al., 2019).

Foto 32

Replanteo de vértices con un GPS de mano, para la construcción de taipas. Parcela 1C29, Sistema de Riego Las Majaguas

Mapa 5

Lote demostrativo con cultivares de maíz en la parcela 197, municipio de Turén, Familia Latini. Auspiciado por Empresas Polar

Los estudios topográficos georeferenciados se han incrementado en los últimos 15 años debido a los requerimientos del Instituto Nacional de Tierras (INTI). Estos planos son de gran importancia en la instalación de sistemas de información geográfica (SIG), utilizados en el manejo de la información obtenida durante el desarrollo de las actividades agropecuarias. Para lograr levantamientos planimétricos de mayor precisión, se requiere apoyar el uso del GPS con una estación provista de una antena RTK (Real Time Kinematic) que reduce el error a centímetros. Son muy útiles en la estimación de las áreas afectadas por ataques de plagas, malezas o por anegamiento, que reducen la producción en los lotes de cultivo. Esta información es muy valiosa en la toma de decisiones oportunas sobre la aplicación de agroquímicos o en las corrección de los desniveles del terreno. Un buen ejemplo de esto, fue el establecimiento de un ensayo demostrativo en bloques al azar, con 3 repeticiones de cultivares comerciales promisorios de maíz de diferentes compañías de semillas nacionales y extranjeras (Mapa 5). La siembra se estableció sobre bancales, en un lote de terreno de 32,39 ha en la parcela número 197 de la colonia Turén, perteneciente a la familia Latini, y auspiciado por el programa de Empresas Polar “La innovación se cultiva”. Alrededor del área del ensayo, se sembró el cultivar del agricultor en todo su lote. Se logró una excelente germinación, pero a partir de los 12 días de sembrado, las fuertes lluvias ocasionaron sectores inundados con pérdida de plantas. Para medir el efecto del mal drenaje sobre la producción del lote, se utilizó un GPS de mano a fin de levantar el perímetro de cada sector afectado, obteniéndose un mapa georeferenciado, con lo cual fue posible determinar el área afectada tanto en el ensayo, como en el lote del agricultor. Se hizo la cosecha mecanizada, obteniéndose un rendimiento en el ensayo de 2.700 kg/ha, mientras que en el sector comercial donde la afectación era leve, se obtuvo 6.200 kg/ha, es decir, una afectación del 42,2 %. Este resultado determinó que el agricultor en el siguiente año, nivelara el campo con tecnología láser, para corregir los problemas de drenaje superficial, y con ello, aumentar la productividad.

3.2.2. GPS autoguiado para operación con maquinaria agrícola 3.2.2.1 Banderillero satelital Es una herramienta de agricultura de precisión utilizada como guía de pulverizadores, fertilizadores y sembradoras, con la finalidad de disminuir los costos de los agroquímicos y el daño por un mal control ocasionado por solapamiento o áreas sin aplicar, sumado al efecto de la fitotoxicidad por sobredosis (Méndez et al., 2004).

Foto 33

Barra guía de volante Outback S-Lite

Foto 34

Fertilización guiada (nitrogenada) con banderillero satelital. Parcela 1C29, Majaguas, estado Portuguesa

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alambrado o camino, y se ingresa como punto A en el receptor. Luego, se va hasta el final del lote haciendo la primera pasada paralela al alambrado, y se ingresa el punto B. Hecho esto, y previo ingreso del ancho de trabajo, la computadora traza infinitas líneas paralelas a la original A-B, con una separación igual al ancho de trabajo de la maquinaria utilizada, dato que será ingresado al equipo por el operador.

3.2.2.2. GPS guiado automático

Foto 35

GPS de guiado automático en labor de trazado de surquería con una antena RTK

Su funcionamiento se basa en el uso del GPS, mediante el cual la maquinaria está ubicada en tiempo real en un lugar del espacio posicionado por una señal DGPS, sistema que proporciona a los receptores de GPS, correcciones de los datos recibidos de los satélites y obtener una mayor precisión en la posición calculada. El sistema consta de un receptor DGPS, su respectiva antena, cables de conección, guía de volante con luces LED de alta visibilidad y, como algo opcional, un control remoto con las funciones principales. Trabaja conectado a la batería de 12 voltios del tractor. En el mercado existen variados sistemas de guiado que se utilizan en la operación de maquinaria agrícola con maquinaria agrícola, que difieren en precisión y costo. En el Sistema de Riego Las Majaguas, se comenzó a utilizar el GPS Outback S-Lite de bajo costo (cercano a US$ 1.300) en campos de arroz, que mejora la eficiencia de las aplicaciones de agroquímicos en terrenos nivelados con pendiente, y en la construcción de taipas rectas y paralelas (Fotos 33 y 34). Este banderillero es compatible con cualquier tipo de maquinaria agrícola, de fácil instalación y manejo, permite el guiado recto o curvo, y puede determinar el área tratada. El error del GPS es una función del tiempo; el sistema funciona mejor si se conduce entre 5 y 15 km/h, dado que a velocidades extremadamente lentas, se genera un zigzagueo en la línea mientras se conduce, por lo que es recomendable entre 5-7 km/h. Cuando se comienza a realizar alguna aplicación en campo con este sistema, se ubica el vehículo en un punto de inicio, preferentemente contra un

Los dispositivos de navegación en la agricultura pueden ser empleados de distintas maneras, con fines de la instalación de los sistemas de guiado automático (Foto 35). Este sistema permite al conductor concentrarse en otros tipos de tareas, mientras el piloto automático mantiene el vehículo en línea, aumentando la productividad, mejorando la calidad del trabajo y las condiciones de los vehículos. Más aún, aumenta la seguridad en la realización de estas labores tan delicadas; desafortunadamente, dicho sistema es muy poco utilizado en Venezuela.

3.2.2.3. Nivelación de tierras con tecnología GNSS La nivelación de campos con tecnología láser que se requiere en la agricultura de precisión, ha contribuido a resolver los problemas ocasionados con el manejo del agua de riego, así como también a resolver los problemas de mal drenaje. Sin embargo, es una tecnología donde se impone pendientes fijas en las áreas a ser niveladas, es decir, no copia las pendientes naturales, y por tanto, si no se toman ciertas precauciones, se pueden hacer grandes cortes afectando la capa arable. En los últimos años, la tecnología satelital GNSS ha comenzado a cobrar importancia. Esta tecnología utiliza una red de satélites y receptores de GNSS, y es capaz de determinar su posición en cuatro dimensiones (latitud, longitud, altitud y tiempo), lo que ha generado una multitud de aplicaciones civiles y militares (García, 2008). Los sistemas de navegación conocidos como GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite), utilizan constelaciones de satélites que orbitan alrededor de la tierra y transmiten rangos de señales que permiten el posicionamiento de un punto sobre la superficie terrestre. Estas constelaciones están conformadas por los sistemas de navegación

GPS (Estados Unidos), GLONASS (Rusia), COMPASS (China), y más recientemente, GALILEO (Comunidad Europea). La navegación satelital RTK es un técnica empleada en levantamientos topográficos. Utiliza el sistema de frecuencia dual, la cual proporciona exactitud de 1 cm ± 2 partes por millón (ppm) en sentido horizontal y 2 cm ± 2 ppm en sentido vertical (Brown, 2005; Ehsani, 2004). Se han realizado estudios con el objetivo de determinar la precisión de la tecnología RTK-GPS en la ejecución de levantamientos topográficos, comparados con el uso de niveles de precisión y las estaciones totales. Saghravani et al. (2009) llevaron a cabo una investigación para determinar la precisión vertical del RTK-GPS, en comparación con el levantamiento topográfico realizado con el nivel automático (Foto 36). Para ello, utilizaron un lote de 16 ha cercanas al campus de la Universidad Putra Malasia. La comparación de las diferencias entre los dos métodos, indicó 95 % de precisión confidente, donde las diferencias en las elevaciones de distintos puntos de observación fluctuaron entre 0 y 10 cm con el sistema GPS. Consideraron que estas pequeñas diferencias permitían el uso de este sistema satelital para la realización de estudios topográficos. Resultados similares ha sido reportado por Caprioli et al. 2004. El sistema GPS norteamericano está constituido por tres partes: un segmento espacial, un segmento de control, y un segmento de usuarios. Según García (2008), un sistema GNSS debe tener todos los tres elementos. El segmento espacial está constituido por los satélites de navegación y de comunicación. Los satélites están colocados en distintos planos orbitales, de tal forma que cubran toda la Tierra de manera global en todo momento. Actualmente, el sistema GPS garantiza un mínimo de cinco satélites visibles en cualquier parte del mundo, pero tiene una constelación de 30 satélites distribuidos en seis planos orbitales de manera no uniforme. Los satélites adicionales que proporcionan información redundante, se han ido añadiendo poco a poco a la constelación originalmente uniforme de 24 satélites. El segmento control lo constituyen los satélites GEO, que forman los denominados sistemas de aumento. Dichos satélites retransmiten la información con correcciones procedentes de las estaciones de control en tierra, aumentando la precisión del

Foto 36

Nivel automático y RTK-GPS

sistema. El sistema de aumento WASS es utilizado por el sistema GPS. El sistema usuario está constituido por los equipos de nivelación provistos con el kit de nivelación con tecnología GNSS. La nivelación por pendiente variable se ajusta a la topografía natural del terreno garantizando un riego y drenaje perfectos, con un mínimo de movimiento de material (de 300 a 500 % menor que la nivelación por pendiente fija). Con este sistema, es posible nivelar cualquier tipo de terreno, aun cuando se presenten pendientes elevadas. Además, la nivelación por pendiente variable simplifica y hace más rápido y eficiente el marcado de las bordas, porque uniformiza las curvas de nivel al eliminar los picos y quiebres que complican el marcado. Adicionalmente, permite aumentar el distanciamiento entre taipas, asegurándole al productor que entre borda y borda, habrá un nivel uniforme sin lomas ni bajos. También se disminuye el número de bordas a marcar, y aumenta en un 400 % la velocidad de avance del agua (Guzmán et al., 2018). Este proceso inicia con la captura del levantamiento topográfico en

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dimensiones x, y, z, con una precisión de 2,5 cm. Para capturar la altimetría, se recorre el lote siguiendo una grilla preestablecida. Las coordenadas de cada punto se capturan de manera dinámica directamente en el programa AGForm-3D de Topcom. Finalizando el recorrido, se tiene de inmediato el perfil 3D del suelo y las curvas de nivel. El programa AGForm-3D, permite modelar distintos escenarios de nivelación, incluso a pendiente variada, generando por último, el plano de cortes y rellenos que se requiere en la ejecución de la alternativa de nivelación escogida. Este sistema trabaja con precisión RTK.

Componentes del equipo de nivelación con tecnología GNSS Actualmente, muchas de la empresas dedicadas a la generación de equipos para la agricultura de precisión (John Deere, Leica, Topcon, y Trimble, entre otras), disponen de los kits de nivelación que utilizan las señales satelitales, que permiten realizar el movimiento de tierras con pendientes variables, respeta la pendiente que mejor se ajuste al terreno con su caída natural, y solo hace cortes y rellenos en menor proporción. Así se reduce considerablemente el movimiento de tierra, asegurando una pendiente positiva referente a la posición en la dirección del riego.

Figura 1

Sistema de nivelación de terrenos con tecnología GNSS

En la figura 1, a titulo de ejemplo, se muestra el sistema GNSS AG1000 de alta precisión y rendimiento desarrollado por SunNav Technology Co., Ltd. Los componentes del equipo de nivelación GNSS son los siguientes: 1. Estación base: constituida por a) antena de radio, b) antena satelital que recibe las señales de los satélites, y c) base receptora GNSS que corrige en tiempo real, las señales del satélite, mejorando la precisión de la señal. 2. Antena satelital móvil: montada sobre la pala niveladora. 3. Receptor Rover: ubicado en la cabina del tractor, que recibe las señales de satélites y de la estación base para calcular las pendientes a implementar durante el movimiento de tierra. 4. Consola de control: caja de control ubicada dentro de la cabina al lado del operador, que se conecta a la antena satelital y al receptor base. Es la encargada de procesar las mediciones en tiempo real y enviar las señales a la válvula hidráulica, la cual eleva o baja la cuchilla hasta que alcance el nivel deseado (Hernández & Hernández, 2014).

Los diferentes componentes se unen entre sí mediante cables, que hacen posible la comunicación entre la estación base, la antena satelital, la consola de control y las válvulas hidráulicas que controlan el movimiento de la cuchilla de la pala de nivelación. El operador siempre tiene el control del sistema, el cual puede ser automático o manual. La estación base puede ser fija (ubicada en área adyacente a los lotes a nivelar) para atender al mismo tiempo varios lotes de nivelación, o móvil para ubicarla en los lotes a nivelar como se muestra en la Figura 1. Para ejecutar la nivelación, se requiere tener instalado en la consola, el software de nivelación que permite ejecutar el movimiento de tierra a pendiente variable, pendiente fija o manual (desconectando la señal satelital donde el movimiento de tierra queda a juicio del operador), basado en el método de los mínimos cuadrados. Los diferentes fabricantes han desarrollado su propio software, como 310 (TopCon), VM-Form (Trimble), y Starfire 3000 (John Deere), entre otros.

Operación del sistema para realizar la nivelación Guzmán et al. (2018) recomiendan las siguientes actividades para ejecutar la nivelación con tecnología GNSS con fines de riego y/o drenaje: 1. Se instala la estación base en un lugar despejado, y se verifica que el receptor y el radio emisor estén funcionando adecuadamente. 2. Se ubica el tractor con el equipo de nivelación en uno de los lotes a nivelar, y se verifica que el sistema receptor en el tractor esté recibiendo la señal de la estación base. 3. Se selecciona un sitio dentro del campo, preferiblemente en su periferia, donde los cortes y rellenos sean cero; en este punto, se coloca la cuchilla de la traílla haciendo contacto con la superficie del terreno. 4. Con el equipo, se delimita el lote a nivelar realizando un recorrido por su perímetro. 5. Se hace un recorrido en zigzag en el interior del terreno para registrar su topografía (coordenadas x, y, z). 6. Se procesa la información topográfica para obtener los planos de las curvas a nivel.

Se indican las pendientes del terreno y el factor de asentamiento, y se procesa nuevamente para obtener el plano de cortes y rellenos.

8. Se ubica la pala niveladora en un punto del terreno donde no hay corte ni relleno. Desde la consola de la cabina del tractor, se baja manualmente la cuchilla hasta hacerla descansar sobre la superficie del terreno para definir la cota de referencia, y se determinan las pendientes longitudinales y transversales del proyecto. Todos los sitios del campo cuya elevación es mayor que la cota de referencia, son zonas de corte, y si están por debajo, se rellenan. 9. Al iniciar el movimiento de tierra, se cambia de la posición manual a la posición automática. Sánchez et al. (2020) en la Unidad Empresarial de Base Agrícola “Cubanacán” de la Empresa Agroindustrial de Granos en Los Palacios, Pinar del Río, Cuba, evaluaron el sistema de nivelación con tecnología GNSS comparado con las tecnologías Land plane y láser. En la tecnología GNSS, utilizaron el kit de topografía y diseño, y el kit de nivelación a pendiente variable, sistema 310 de Topcon. El objetivo principal fue evaluar la tecnología GNSS con el proposito de realizar el levantamiento topográfico, obtener mapas de diseño, trazados de taipas (camellones) y nivelación de precisión en lotes de arroz. Seleccionaron un área total de 117 ha, distribuidas en tres sectores con los tratamientos experimentales, donde fueron distintos el levantamiento topográfico, la nivelación y el trazado de los diques. La descripción de cada tratamiento fue la siguiente: Tratamiento 1 (T1) con un área de 54 ha con tecnología tradicional, donde se alisó el terreno mediante Land plane sin controlador automático. Tratamiento 2 (T2) de 34 ha con tecnología de nivelación guiada por un sistema láser. Tratamiento 3 (T3) de 29 ha con tecnología de nivelación GNSS con el sistema 310 GNSS a pendiente variable. En las pruebas de levantamientos topográficos, se demostró que con la tecnología GNSS, se obtiene un incremento de 450 %, es decir, que de 2 ha/hora en la nivelación láser, se llegó a 9 ha/hora con GNSS. En relación al movimiento de tierra en la nivelación láser, el volumen de corte/ha fue de 418 m³/ha, mientras que con GNSS, fue de 135 m³/ha, es decir, se produjo una reducción de 66,7 %. De forma preliminar, se constató que la altura de la lámina de agua en el tratamiento con tecnología GNSS, se mantuvo por

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debajo de 10 cm. Lo anterior evidenció los beneficios ambientales de la tecnología GNSS en el ahorro del agua y la conservación de suelos.

3.2.2.4. Nivelación de campos con estaciones totales robóticas En esta actividad, se utiliza un sistema que incluye una estación total con servomotor de rastreo, y una unidad de control remoto de posicionamiento, que controla la estación total como un emisor y recolector de datos (Figura 36).

desplazar dentro del área de trabajo con la unidad de control, dado que a través de una cámara de detección, hace el seguimiento y apunta al prisma de forma automática, es decir, busca por su cuenta el objetivo, haciendo un barrido hasta que lo encuentra. Funciona con una controladora asociada vía radio o Bluetooth, lo que permite que un solo operario, pueda trabajar en la toma o replanteo de puntos recolectando los datos. Las estaciones robóticas vienen con programas de aplicación incorporados, que junto con las características mencionadas previamente, permiten, tanto en los trabajos de levantamiento como en los de replanteo, la operación del sistema por una sola persona (Cruz Meléndez, 2008). Las estaciones robóticas también se pueden utilizar para la nivelación de campos con pendientes variables y/o fijas, y con mayor precisión que con la tecnología RTK-GPS. El receptor se ubica en la traílla niveladora y la consola de control en la cabina del tractor.

3.3. Sistema de Información Geográfica (SIG) Los sistemas de información geográfica (SIG) son un conjunto de herramientas computarizadas utilizadas en la recolección, el almacenamiento, la búsqueda, la transformación, el análisis y el despliegue de información espacial. En un sentido más amplio, es cualquier conjunto de procedimientos manuales o computarizados para almacenar y manipular datos georeferenciados geográficamente.

Foto 36

Estación total robótica Leica VIVA TS12

Tanto la estación, como la unidad de control remoto se conectan por ondas de radio, por lo que es posible trabajar en la oscuridad. Una vez colocada en un sitio de coordenadas y altitud conocidas, por medio de un botón, se transfiere el control de la estación a la unidad de control remoto de posicionamiento, constituido por el receptor (prisma) y el colector o recopilador de datos. A partir de este momento, el operador se puede

Mapa 6

Estudio topográfico detallado de la finca la Estancia, Turén, estado Portuguesa (plano base)

La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de la información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla. Esto le facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología geoespacial de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma. En Venezuela se han desarrollado SIG tanto en el sector oficial como en el sector público, con diferentes finalidades. En el sector agrícola, el departamento de Geomática de Agrotec, elaboró los SIG de las fincas de las centrales azucareras Portuguesa, Carora y La Pastora, y de la finca La Estancia del Sr. Miguel Carrasquero en Turén, dedicada a la siembra de maíz y otros cultivos.

Mapa 7

Superposición de la capa de curvas sobre el plano base

Mapa 8

Rendimientos de maíz de la finca La Estancia. Turén, Portuguesa, 2007

Mapa 9

Prediseño del lote 67, Las Margaritas. Turén, Portuesa, 2007

En todos los SIG desarrollados por Agrotec, se utilizó el sistema Mapinfo por su simplicidad. En la finca La Estancia, Turén, estado Portuguesa, las actividades cumplidas en el montaje de este sistema fueron los siguientes: Utilizando la estación total, se hizo el levantamiento planialtimétrico detallado de la finca, y de todos los elementos que la integran: perímetro, carreteras, lotes, árboles, canales de riego y drenaje, afluentes de agua, tendidos eléctricos e instalaciones, entre otros (Mapa 6). Con la finalidad de obtener el plano topográfico con curvas a nivel a intérvalos de 20 cm, se hizo la digitalización para crear las capas de los diferentes elementos que lo componen (perímetro del predio, bosques, lotes de siembra, curvas de nivel y caños). La superposición de las capas digitalizadas se realiza para conformar el plano del conjunto de la finca o plano básico, al cual se le anexa la base de datos con la siguiente información: número del lote, área del lote, perímetro y los datos disponibles en la finca, como por. Ejemplo: Análisis de suelo, precipitación, fechas de siembra, cultivares, agroquímicos utilizados, fecha de cosecha y rendimientos de los cultivos, entre otros. La superposición de capas sobre el mapa básico, permite desplegar información georeferenciada de los desniveles topográficos (Mapa 7), las unidades taxonómicas de suelo, las áreas afectadas por mal drenaje y los sectores con ataques de plagas, entre otros.

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En la creación de capas temáticas de las diferentes actividades de las fincas, se requiere adjuntar al plano base, el banco de datos correspondiente. Por ejemplo, para crear la capa cosecha, su banco de datos estaría conformada por el número del lote, el área del lote, el cultivar sembrado, la fecha de cosecha y los rendimientos. De cada actividad del banco de datos, se puede desplegar un mapa temático, como por ejemplo en el Mapa 8, se muestran los rendimientos de maíz en diferentes lotes, agrupados por rangos de producción. Si quisiéramos analizar la razón de la variabilidad, tendríamos que superponer capas, tales como desniveles topográficos, textura y niveles de fertilidad. Los sistemas de información geográfica son de gran utilidad, cuando se trata de realizar trabajos de reingeniería en fincas, conducentes a mejorar las prácticas de manejo (riego, mecanización, drenaje y cosecha, entre otros), donde antes de emprender la nivelación de cada sector de la finca, es conveniente realizar un prediseño para comparar diferentes alternativas. En el Mapa 9, se muestra el lote 67 de la finca Las Margaritas de la agropecuaria El Retorno en Turén, dedicada a la producción de caña de azúcar. Con la superposición de las curvas de nivel del lote sobre la capa tablones, se elaboró el anteproyecto de riego y drenaje. En el diseño original, se observa la diversidad de orientaciones de los surcos en los 24 tablones existentes, que son causantes de retardo de la cosecha mecánica. Con el diseño propuesto, se redujo a 12 el número de tablones, y tan solo a dos direcciones de surquería, para mejorar la eficiencia de la recolección mecánica.

•

La longitud de los canales de drenaje disminuyó en 54,40 %, con lo cual se redujeron los costos de mantenimiento de la red.

•

La longitud de los surcos se incrementó en promedio de 130 a 300 m, disminuyendo el tiempo de las labores culturales y la cosecha mecanizada.

3.4. Drones en la agricultura Son vehículos aéreos no tripulados, equipados con instrumentos de última generación como GPS, sensores infrarrojos, cámaras de alta resolución y controles de radares (Debot Euro, s.f.). En el mercado, se consiguen con alas fijas y multirotores, los cuales difieren en su desplazamiento. El modelo de ala fija (Foto 37), tiene un vuelo parecido al de un avión, que según el modelo, pueden cubrir en un vuelo, desde 100 hasta 500 ha. El que tiene multirotores, es una herramienta que puede recorrer unas 15 ha por vuelo, pero tiene una mayor versatilidad que el de alas fijas, porque puede despegar y aterrizar en vertical y moverse para todos lados (Foto 38).

Utilizando el SIG de la finca, se determinaron algunos parámetros para comparar ambos diseños, cuya información se indica a continuación: •

El área efectiva se incrementó en 3,6 ha (4,9 %)

•

El área ocupada por callejones se redujo en 3,65 ha (4,3 %)

•

Se redujo considerablemente la longitud de los canales de riego (acequias de cabecera) de 6.916 m a 2.940 m (57,48 %), para reducir notablemente las pérdidas de agua por infiltración profunda, mejorando su disponibilidad para satisfacer los requerimientos de agua de la plantación.

Foto 37

Dron multirrotor DJI Phantom 4 RTK

Estos modelos pueden llevar cualquier tipo de cámara, lo cual modifica los minutos de vuelo y su autonomía. Pueden llevar cámaras de video, de fotos a color (RGB), multiespectrales y termográfícas. Los vuelos pueden ser tanto manuales como automáticos,

aunque es recomendable el vuelo automático para evitar choques contra algún obstáculo, lograr mayor precisión en la toma de las imágenes, y por ende, en la calidad de los mapas que se generan de su procesamiento. Permiten evaluar las condiciones de los terrenos monitoreados, gracias a sus grandes ventajas de sobrevolar los campos y los cultivos, por lo que no es completamente necesario recorrer todo el cultivo personalmente para detectar los problemas que este sufre. Con los drones, el procedimiento de evaluación se puede hacer de forma virtual, aplicando tecnologías de cámaras con alta definición e información georeferenciada indicando su ubicación exacta. Los drones constituyen una tecnología que ayuda en múltiples procesos de la agricultura. Lo más importante es poder determinar de forma prematura y eficiente, la incidencia de enfermedades, plagas, malezas, y los posibles efectos futuros de daños climáticos como las sequías.

Foto 39

a reaccionar rápidamente ante la presencia de malezas, plagas y enfermedades (www.dronear360. com). Con un dron, podemos capturar imágenes de alta precisión de los campos, cubriendo hasta cientos de hectáreas en un solo vuelo, sin el costo y la molestia del uso de avionetas y con una resolución mucho mayor a la que podríamos obtener con imágenes de satélite, pudiendo realizar incluso los vuelos en días nublados. Mediante el uso de software de procesamiento de imágenes, se pueden transformar las imágenes individuales en un mosaico continuo de gran tamaño. Permite además, aplicar algoritmos como el índice diferencial normalizado de vegetación (NDVI, en inglés Normalized Difference Vegetation Index), que es un índice que se utiliza para estimar la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación.

3.4.2. Cámaras multiespectrales Constituidas por cinco cámaras: una RGB y cuatro multiespectrales en diferentes bandas de espectros de luz: verde, roja, azul, de borde rojo e infrarojo, que permiten la obtención de diferentes tipos de mapas: 1) mapas en colores reales, tal como se pueden visualizar en campo, y también para la altimetría del terreno, 2) mapas con la banda infrarojo que determina la biomasa, y con esto, se predicen los rendimientos del cultivo, y 3) mapas con la banda roja que son más complejos ya que se observan los niveles de clorofila dependientes del nivel de nitrógeno de las plantas. Estas cámaras también permiten determinar áreas con problemas de malezas, plagas y enfermedades. Con estos mapas, los especialistas del agro generan recomendaciones para mejorar el manejo de las fincas (Corrigan, Fintan.2020).

Dron multirrotor DJI Phantom 4 RTK

3.4.3. Cámaras termográficas 3.4.1. Monitoreo de campos de cultivo En los últimos años, los drones se han convertido en una herramienta que agiliza la toma y el procesamientos de datos, mediante la captación de fotografías aéreas tanto con cámaras RGB, como espectrales y termográficas. Estas permiten el monitoreo permanente de un cultivo desde la siembra hasta la cosecha, ayudando a los agricultores

Se utilizan para detectar el estrés hídrico, midiendo la temperatura de los cultivos, y mediante un software especializado, se obtienen las ortofotografías térmicas o termografías (www.aerial-insights.co). Pueden captar la radiación infrarroja (calor) que emiten los objetos, cuya emisión es mayor cuanto más caliente se encuentren. La longitud de onda de esta energía oscila entre unas pocas micras, a miles de micras, es decir, son mucho más largas y están completamente

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fuera del rango visible al ojo humano (450-750 nm). Son capaces de captar décimas de grado centígrado, dado que la precisión es importante (www.aerialinsights.co) y se utilizan en la estimación de los requerimientos de riego y los excesos de agua en los diferentes sectores del predio.

Foto 39

Foto mosaico de áreas de campo sembrado de nogales, regados por goteo y microaspersión

Con la correcta utilización de imágenes multiespectrales obtenidas de drones, existe una aproximación a lo que sería una radiografía de los cultivos, identificando problemas que alteran el buen comportamiento de los mismos, y que a simple vista, no se ven. Esto facilita una gestión inmediata y oportuna en la toma de decisiones adecuadas con impacto en la productividad de los cultivos, permitiendo también el uso de agroquímicos u otros insumos que aportan a su buen desarrollo en el momento preciso. Un adecuado análisis de las imágenes obtenidas, previene problemas como plagas, estrés hídrico, y estrés por nitrógeno, entre otros (González et al., 2015b). Tanto la teledetección como la fotogrametría moderna son ciencias de gran ayuda y utilidad en todo este tipo de procesos, por sus aportes durante las fases de un cultivo. Sobre la base de técnicas apropiadas de interpretación del territorio, es posible determinar qué áreas son cultivables de acuerdo con el tipo de suelo y sus características, así como las épocas y los rubros más apropiados en una zona predefinida. Durante el crecimiento y desarrollo del cultivo, se puede hacer un seguimiento y monitoreo con el fin de ver

su comportamiento en cada una de sus etapas, teniendo la posibilidad de tomar decisiones idóneas en momentos críticos que pudieran poner en riesgo la productividad y la calidad. A título de ejemplo, en la Foto 39, se muestran dos lotes de terreno con irrigación por goteo y microaspersión, respectivamente (Riveros, 2018), en los cuales se superpuso la imagen tomada con la cámara termográfica sobre la imagen RGB. Los colores verde claro corresponden a los sectores con menor temperatura, es decir, donde el suelo tiene mayor contenido de humedad, mientras que los rojos son los sectores con mayor temperatura (menor humedad). Además, se presentan sectores con temperaturas intermedias entre ambos. Se observa la gran variabilidad en los contenidos de humedad tanto en el lote con irrigación por goteo como en el de microaspersión. Estas imágenes requieren ser analizadas por especialistas agrícolas, quienes pueden determinar si las causas de las mismas, son motivadas por obstrucción de los emisores por falta de mantenimiento de los equipos, variaciones en la capacidad de retención de humedad de los suelos, o por desniveles topográficos que conlleven a sectores con problemas de mal drenaje. En primera instancia, se observa que el patrón de distribución en ambos lotes es más o menos similar, lo cual descartaría el efecto de los métodos de riego. La segunda opción, que es la variabilidad en los suelos, pareciera cobrar mayor importancia, ya que parece que los sectores rojos (secos) corresponden a suelos de texturas arenosas con menor capacidad de retención de humedad, mientras que los de color verde, son suelos pesados con mayor retención, e inclusive con problemas de mal drenaje, al ocupar una posición topográfica de bajío. Al superponerle la imagen con las curvas a nivel, es posible visualizar los lomos y bajíos, así como la red de canales existentes. Este ortofotomapa está georeferenciado, por lo que se podría proponer un nuevo diseño de la red de drenaje en el sector afectado, para facilitar la salida de los excesos de lluvias. Estas premisas tienen que ser corroboradas en campo por un edafólogo, quien tomará muestras de suelo con barreno para su análisis en laboratorio, y realizará observaciones sobre el estado de salud de las plantaciones de las especies existentes en cada uno de los sectores. La construcción de estas herramientas, ha permitido el desarrollo de la agricultura de precisión.

3.4.4. Labores culturales El piloto automático, las antenas RTK y los monitores de pantalla, han sido incorporados en los implementos para la labranza de terrenos, así como también en los equipos de pulverizaciones, fertilización y siembra. En estos últimos, dada la gran variabilidad de los terrenos, estas aplicaciones permiten trabajar por sectores y con dosificación variable, para reducir la cantidad de insumos. En los últimos años, se han desarrollado drones industriales (Foto 40) para la aplicación de agroquímicos como fungicidas, insecticidas, herbicidas y fertilizantes.

cubre cerca de 1,3-1,5 ha. Puede volar desde 1,5 a 3,5 m de altura, manteniendo una altura constante sobre el terreno, dependiendo de cómo se gradúe el sensor que tiene debajo del tanque, siempre y cuando la topografía no sea muy quebrada. Como mínimo, se requieren 12 baterías, con las cuales se pueden fumigar entre 6 y 12 ha/hora, dependiendo del ancho de la faja. El tiempo de vuelo es de 15 minutos, es decir, que con un ancho de faja de 6 m, se logra fumigar 1 ha. Sin embargo, puede fumigar 6 ha/hora con su tanque de 10 L. Se recomienda su uso para cultivos de grandes extensiones (arroz, maíz, soya, caña de azúcar, y plátanos, entre otros). Los componentes del dron DJI Agras MJ1S son los siguientes:

Foto 40

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Ocho motores.

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Tanque para los agroquímicos de 10 L de capacidad.

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Dos bombas, una maneja las mangueras delanteras y la otra las traseras, que distribuyen el agroquímico a los aspersores ubicados debajo de los rotores.

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Ocho boquillas de aspersión, intercambiables y graduables según el tamaño de gota requerido, para ajustarlas tanto a las necesidades de las plantaciones como a las propiedades de las formulaciones. Son compatibles con cada tipo de plaguicida, fertilizante u otro agroquímico de aplicación foliar. Un sensor antiobstáculos (opcional), que no tiene cámara, es un sensor de ultrasonido que emite una especie de onda que impide que el dron choque con cables y árboles, entre otros.

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Tres radares de microondas que recogen información del terreno en tiempo real, siendo capaces de percibir las irregularidades de este, y ajustan la altura del multicóptero y la atomización de la formulación de acuerdo a las características del suelo. Por tanto, se realiza una fumigación eficiente.

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Una batería de 4 kg de 12.000 miliamperios.

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Dos antenas RTK (opcional) que captan las señales de los satélites y las envían al GPS del dron, para mejorar la precisión de los solapes

Dron industrial Agras DJI MJ1S durante una labor de pulverización

Se han desarrollado varios modelos de este tipo de drones, siendo uno de los más utilizados el DJI Agras MJ1S. Este dron de la empresa china DJI (Toro, 2018), es de gran tamaño y presenta las siguientes características: En el modo automático, el dron se desplaza hacia adelante y hacia atrás, no se desplaza hacia los lados. Esta forma de vuelo garantiza una aplicación homogénea de los agroquímicos sobre los cultivos. El área de aspersión depende de la programación del vuelo, del ancho de la faja de pulverización y de la velocidad utilizada. Con un ancho de faja de 3 m, el área cubierta con una batería es de aproximadamente 0,5-0.6 ha, mientras que con 6 m que es lo máximo,

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de la pulverización, dando como resultado una aspersión homogénea del campo. •

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Un control remoto para manipular el dron; tiene en la parte frontal un botón de retorno que cuando se trabaja en forma automática, al agotarse la batería, retorna al sitio de partida y aterriza solo. También, en la parte frontal, presenta una perilla para seleccionar los tipos de vuelo que pueden ser Smart, Manual y Manual Max, además del modo automático. En la parte posterior, tiene las perillas que permiten controlar la velocidad de vuelo y la apertura de las boquillas. Con un control, se pueden manipular hasta cinco drones. Aplicación (software) para la programación del vuelo, específica de acuerdo al modelo de dron. En el DJI Agras MG1S, se utiliza la aplicación DJI Agras MJ1S.

culturales, aunado a que muchos de ellos no desean estar en contacto con agroquímicos que ponen en riesgo su salud. •

Mediante la aspersión con drones, se evita las pérdidas por deriva que ocurren al salir el líquido de las boquillas cuando se usan avionetas, donde el viento hace que parte de las gotas se desplacen y no caiga en el objetivo. Debido a que la avioneta va a una velocidad muy alta al momento de realizar la aspersión, las gotas chocan con el viento, se hacen más pequeñas, se evaporan, y no llegan al punto destino, perdiéndose. En cambio, con el dron, solamente el 20 % del agroquímico es lo que se pierde, en comparación con el 50% que se pierde asperjando con una avioneta.

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El dron trabaja a ultra bajo volumen, esto significa que por cada tanque, se debe poner la cantidad del agroquímico requerido para el área que puede cubrir el dron en el tiempo de vuelo. Por ejemplo, si se quiere asperjar 1,5 ha en 10 minutos, con una dosis de agroqíuimico de 4 L/ha, se deben utilizar 6 L, y se completa con agua hasta llenar el tanque de 10 L. Con ocho baterias, este dron puede asperjar 30 ha/día (Alfonzo et al., 2021).

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Este dron viene con dos antenas RTK, que determinan una precisión de GPS que pasa de métrica a submétrica, es decir, que podría ser de entre 15 y 20 cm, dando una precisión muy exacta.

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Los drones tienen otra gran ventaja, y es su alta resolución al compararlas con imágenes satelitales de open data o datos abiertos, dada la baja altura a que se desplazan sobre el cultivo.

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Las nubes no afectan la calidad de las imágenes por la baja altura de vuelo.

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Pueden sobrevolar los campos en condiciones de alta humedad del terreno, donde no es conveniente el desplazamiento de maquinaria agrícola.

3.4.5. Control del vuelo Para controlar el vuelo, se requiere utilizar una aplicación de un software específico. En este modelo, se utiliza DJI MJ que se encuentra dentro del control remoto, al cual se le debe dar las coordenadas UTM del perímetro del área a tratar, y el ancho de la banda de pulverización, para graficar el número de vuelos requeridos. Se pueden programar varios drones a la vez, para ser operados con un solo mando, en el caso de requerir trabajos en áreas de grandes dimensiones.

3.4.6. Ventajas de la aplicación de agroquímicos con drones •

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Se logra una mayor precisión y velocidad en el proceso de pulverización homogénea con las boquillas. Las aplicaciones con drones son más rápidas que las aplicaciones manuales. Por ejemplo, si una persona en un cultivo de plátanos hace 5 ha, con este dron puede hacer de 25 a 30 ha, sin riesgo de contaminación de los aplicadores de la finca, lográndose una aspersión más homogénea y eficiente, ya que el dron es programado con GPS y no va a dejar áreas sin fumigar. Además, hoy en día en muchas partes del mundo, hay déficit de mano de obra para ejecutar estas labores

3.5. Tecnología de monitoreo de campos por ambiente Las cosechadoras cuentan con un monitor que tiene todas las aplicaciones necesarias para hacer las mejoras curante la cosecha, tales como: 1) piloto para dirigir automáticamente la máquina, 2) mapeo en

tiempo real, cuya información se puede plasmar en un software para después tomar decisiones y saber cómo fue el rendimiento en todos los sectores del campo, 3) antena de radio RTK que permite tener la mayor precisión posible que existe actualmente en el mercado, hasta de 2,5 cm de error máximo, lo cual es muy importante para algunos cultivos donde se requiere una precisión de esta magnitud, y 4) sensores de segunda generación para hacer el mapeo de rendimiento. Los monitores de rendimiento obtienen información sobre la cantidad (granos recolectados por unidad de tiempo) y la calidad del producto cosechado (porcentaje de granos partidos y la humedad del producto, entre otras características). Es tal vez la principal herramienta en el manejo agronómico con agricultura de precisión, porque da el punto de partida para poder hacer un manejo por ambiente, y desde ahí, comenzar a ubicar cuales son los factores agroclimáticos que están limitando la mejor productividad dentro de los campos de cultivo. Es una herramienta que permite generar un mapa de distribución espacial dentro de los campos, basados en la productividad obtenida metro a metro en el campo, y para esto, utiliza varios sensores y la tecnología de GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite). Este es el término genérico estándar para sistemas de navegación por satélite que proporcionan posicionamiento geoespacial autónomo con cobertura global. Más aún, este término incluye lo que conocemos como GPS, para poder ubicar y georeferenciar esta medición (Ángel, 2016). Los principales componentes del monitor de rendimiento son cinco: una antena GPS, los sensores de humedad y temperatura, el sensor de rendimiento ubicado en la parte superior del elevador y los sensores auxiliares que permiten mediciones del movimiento de la máquina para simular la motricidad y hacer un mapa georeferenciado de las ubicaciones. Estos mapas generados en el monitor del tractor, muestran en colores, los rangos de rendimientos de cada lote cosechado, indican cómo se inició la cosecha, cuál fue el sentido del trabajo y, lo más importante, caracterizan las zonas de mejor rendimiento. Estos mapas permiten determinar los factores que ocasionan la variabilidad de los rendimientos en los lotes, ya sean climáticos, agronómicos o si se

trata de factores intrínsecos del suelo. Conocidas las limitaciones, es posible determinar la necesidad de ajustar las dosis de agroquímicos, o corregir las deficiencias topográficas, entre otras. La tecnología de elaboración de mapas por ambiente, ha sido utilizada dentro del programa AMTEC de Fedearroz, con el objetivo de aumentar los rendimientos y disminuir los costos de producción en Colombia. Los datos se recolectan mediante una cosechadora que tiene un sistema de posicionamiento global, junto con un sistema de sensores que permiten calcular la cantidad de grano cosechado por unidad de superficie, o por medio de imágenes satelitales, las cuales, a través del análisis del índice diferencial normalizado de vegetación (NDVI), permiten dentro de un lote, la definición de sectores de alto, medio y bajo índice de verdor dentro de un lote. En este sentido, evaluaron un lote de 11 ha en la meseta de Ibagué en Colombia, en relación al manejo agronómico por ambiente, utilizando imágenes de satélite (Mapa 10). Se logró aumentar los rendimientos en el sector con bajo potencial en un 43 %, y en el sector con potencial medio, en un 26 %. Estas mejoras se obtuvieron mediante la identificación de factores limitantes, y su modificación a lo largo de dos ciclos del cultivo (Guzmán et al., 2018).

Mapa 10

Mapa por ambiente obtenido de una imagen satelital. Lote 23, finca Piamonte, meseta de Ibagué, Colombia

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El procedimiento utilizado en esta finca para el manejo por ambiente fue el siguiente: 1. Obtención del mapa por ambientes del lote mediante imágenes satelitales, herramienta que identifica por período de tiempo, y la variabilidad temporal utilizando el índice de verdor (NDVI). Este es un índice usado en la estimación de la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación basado en la medición por medio de sensores satelitales, y de la intensidad de la radiación de ciertas bandas espectrales como la roja e infrarroja que la vegetación emite o refleja. Posteriormente, con esta información, se hacen mapas de ambiente a una resolución de 30 m x 30 m por cada pixel (Mapa 10). 2. Identificación de puntos georeferenciados en cada uno de los ambientes ubicados en sectores altos y bajos del terreno, con el fin de realizar la caracterización de los mismos e identificar así, las variables que están limitando o potencializando la producción antes, durante y después del ciclo del cultivo. 3. Caracterización de los ambientes: • Caracterización física del suelo, en donde se evaluaron variables como la compactación del suelo, la textura, la densidad aparente, la porosidad, y la velocidad de infiltración del agua. Se hizo una pequeña calicata, donde se delimitaron los estratos de suelo con el fin de tomar las muestras de cada uno de ellos para análisis físicoquímico en el laboratorio. La compactación se midió con un penetrómetro, y las otras variables físicas, se obtuvieron por la metodología bien conocida para su determinación, como la densidad aparente y porosidad obtenida con el muestreador Uhland, y la velocidad de infiltración con el método del cilindro. • Caracterización química, donde se obtuvo información del pH, salinidad, macro y micronutrientes, y capacidad de intercambio catiónico. • Después de la siembra, se evaluaron varios componentes de rendimiento como el número de plantas, el macollamiento y el número de panículas efectivas por m2 y por ambiente en cada uno de los sitios preestablecidos con marcos de 50 x 50 cm2. Además, se realizaron 44

monitoreos fitosanitarios durante todo el ciclo, siguiendo la metodología descrita en los manuales de Fedearroz, los cuales permiten identificar los umbrales de daño económico de las variables monitoreadas.

3.6. Utilización de la inteligencia artificial para medir áreas con imágenes de satélite En el 2017, la División de Investigaciones Económicas de Fedearrroz, inició un proyecto para medir las áreas establecidas con arroz en los diferentes departamentos de Colombia, utilizando imágenes satelitales, cuyos resultados para la región de los Llanos Orientales, se obtuvieron en marzo del 2020. El sector arrocero colombiano incluye alrededor de 24 departamentos y más de 210 municipios. Dentro de estos departamentos, solo cuatro (Casanare, Meta, Tolima y Huila) representan el 75 % de la producción nacional de arroz. Si bien en Tolima y Huila hay distritos de riego que generan una relativa estabilidad en las áreas de producción, en el caso del Casanare y Meta, que dependen mucho de las condiciones climáticas y de otros factores, la producción es altamente volátil. Por lo tanto, su medición en forma oportuna y acertada es importante. Debido a esto, en el primer trimestre de cada año, se hace un censo para determinar el área sembrada, los rendimientos y otras variables agronómicas, para así planificar las actividades de asistencia técnica a desarrollar con los agricultores en el manejo de sus plantaciones. Por muchos años, la información fue obtenida con el apoyo de personal técnico mediante visitas a las fincas de los agricultores, lo cual requería mucho tiempo y el costo era alto. Por lo tanto, decidieron utilizar en los Llanos Orientales, técnicas de inteligencia artificial para medir con exactitud, las áreas sembradas con arroz en condiciones de secano. Estas herramientas resultaron muy útiles para la incorporación de nuevos lotes de siembra (Van Brackel et al., 2020). En las zonas arroceras de los Llanos Occidentales de Venezuela, la situación económica por la que ha atravesado el país, ha conllevado a cambios drásticos en el uso de la tierra, particularmente en la producción de cereales, donde muchos agricultores han sustituido campos de arroz o maíz, por caña de azúcar o bien para la siembra de pasto para la alimentación animal; más aún, también han

sustituido los cultivos de ajonjolí y girasol por frijol mungo (Vigna radiata). A futuro, cuando cambie la situación del país y se inicien los planes para mejorar la producción agrícola de esta región llanera mediante la recuperación de fincas, el mejoramiento de la red vial, el saneamiento de las redes de drenaje y la nivelación de campos, entre otros, se requerirá un diagnóstico de la problemática de cada una de sus zonas agrícolas. En este sentido, la metodología desarrollada con éxito en los Llanos Orientales de Colombia, constituye un buen ejemplo para ser implementada en Venezuela, razón por la cual a continuación, se transcribe la información publicada recientemente por La División de Investigaciones Económicas de Fedearrroz (Martínez & Barón, 2020). La información del censo arrocero de los Llanos Orientales se obtiene generalmente mediante entrevistas directas realizadas a los productores arroceros entre los meses de mayo y junio. El censo tiene como objeto, medir el área sembrada de arroz en las fincas por municipio. Para alcanzar este objetivo durante el primer semestre de 2020, se utilizaron imágenes de satélite. Dado lo extenso del territorio, resultaba poco económico la utilización de drones, por lo cual para la realización de este proyecto, se utilizaron los satélites Centinel 1 y Centinel 2 (Foto 41) de la Agencia Espacial Europea. Estos satétiles estan ubicados a 180.000 km de la tierra, por lo que pueden abarcar una amplia Europea extensión de área, obteniéndose una gran cantidad de información. Las imágenes que toma son ópticas y de radar, y son gratuitas. Las ópticas se obtienen cada 5 días, tiempo durante el cual el satélite pasa por el mismo lugar (frecuencia estacional). De estas imágenes de la cobertura terrestre, se pueden obtener varios parámetros, tales como los índices de la salud de los cultivos, la estimación de la temperatura y la humedad del suelo, y la condición de la vegetación existente. Sin embargo, por la alta precipitación de los Llanos Orientales, se presenta mucha nubosidad, por lo que fue necesario utilizar adicionalmente imágenes de radar, las cuales trabajan en otra frecuencia distinta a la óptica. El radar permite obtener imágenes de la corteza terrestre, independientemente de la condición climática. Estas herramientas permiten obtener información que muchas veces nuestros sentidos no logran percibir al trabajar en una longitud de onda distinta a la de nuestros ojos.

Foto 41

Imagen del satélite Centinel 1 de la Agencia Espacial

Utilización de la técnica de Inteligencia Artificial (IA): Kaplan y Haenlein (2018) definen la Inteligencia Artificial como la capacidad de un sistema para interpretar correctamente datos externos, para aprender de dichos datos y emplear esos conocimientos con el fin de lograr tareas y metas concretas a través de la adaptación flexible. Algunos autores coinciden en definirla como la capacidad que le damos a las máquinas para aprender (Brackel et al., 2020). La manera como las máquinas aprenden, se agrupan en tres grandes paradigmas: 1) Aprendizaje supervisado, que es algo similar a cuando a un niño se le está enseñando a reconocer los objetos del entorno, es decir, como cuando se le muestra al niño que “eso es un vaso”, y a través de la repetición, va aprendiendo; además, cuando encuentra un vaso y este tenga una forma diferente, podrá clasificarlo como un vaso. En el algoritmo empleado para este proyecto, se utilizaron lotes de arroz, maíz y soya, o fincas con cultivos de palma o de pasturas como insumos. 2) Aprendizaje no supervisado, por el contrario, es aquel que la máquina va aprendiendo por si sola a partir de los datos, pudiendo agrupar los pixeles de las imágenes por sí sola. La ventaja que tiene es que no se requiere etiquetar las coberturas, tal como se hace en el aprendizaje supervisado, donde para que la máquina aprenda, se tiene que dibujar los lotes y tomar datos de campo. Por lo tanto,

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este proceso es algo más rápido. 3) Aprendizaje reforzado, actualmente en desarrollo, es aquel en que se le dan estímulos o castigos para que aprenda.

3.6.1. Metodología desarrollada para identificar y cuantificar áreas con arroz en los Llanos Orientales Con la finalidad de facilitar la comprensión del trabajo realizado, es conveniente analizar las imágenes ópticas obtenidas del satélite. En la Foto 42, tomada en los límites entre los departamentos de Arauca y Casanare, Colombia, se observan unos números de una de las bandas. El satélite tiene un sensor que

Foto 42

Imagen óptica tomada en los límites de los departamentos de Arauca y Casanare, Colombia

Cuando se tenían las imágenes ópticas y de radar de reconocimiento, como la observada en la Foto 43 —tomada en Ibagué, departamento del Tolima, Colombia—primero se realizó un análisis exploratorio a fin de obtener una clasificación con una red neuronal, lo que permitió determinar el Índice de Área Foliar (IAF), parámetro agronómico y biológico muy importante para predecir o pronosticar de cierta

Foto 43

capta la cantidad de energía reflejada por los objetos existentes en la corteza terrestre, los procesa y los convierte en números, cuya valoración depende de la cantidad de energía captada. A la derecha de la imagen, la mayoría de los valores de los pixeles (cuadros pequeños que componen una imagen) están en alrededor de 140, mientras que hacia el centro, donde hay vegetación, los valores están entre 70 y 80. Al lado izquierdo, los valores son cercanos a 100 y corresponden a un suelo con cierto contenido de humedad. Esta numeración permite obtener las matrices o arreglos, es decir, hacer agrupaciones por valores similares o por diferenciación.

manera, el rendimiento de los cultivos y establecer la eficiencia fotosintética de los mismos. En esta imágen, los colores más verdes indican que el cultivo tiene un IAF mayor en una etapa de máximo crecimiento vegetativo. Más aún, también permite diferenciar estados fenológicos y deficiencias nutricionales en el cultivo.

Imagen donde se ha clasificado el estado de desarrollo del cultivo mediante el índice de área foliar (IAF), Ibagué, Colombia

En el caso de Villavicencio, Meta, Colombia, en una primera etapa del diagnóstico, se utilizaron índices que estuvieran relacionados con el suelo, y no tanto con la vegetación, porque el interés en un principio, era clasificar las áreas preparadas. Al graficar los índices B12-soil vs. NDVI, los cuales estaban normalizados porque se trabajaron previamente con diferentes algoritmos (conjunto de instrucciones que se dan a una computadora para que, a partir de unos datos de entrada, construya unos datos de salida), se puede ver las diferentes clases de uso de la tierra: bosques, pasto, palma africana, áreas con dos tipos de preparación y diferente contenido de humedad, áreas urbanas y ríos.

Foto 44

Imagen de las clases de uso de la tierra, en la zona de Villavicencio, Colombia

3.6.2. Técnica del aprendizaje no supervisado-segmentación En la delimitación de las áreas con diferentes usos, se utilizó una aplicación de aprendizaje no supervisadosegmentación, que utiliza el algoritmo K-Media, para delimitar el área de cada clase (Foto 44). Al efecto, se escogen al azar varios centroides, y alrededor de esos centros, se aglomeran los valores de los pixeles con igual número (dentro de cada área coloreada están los números que identifican a cada clase). De esta manera, se conforman las áreas de los lotes (segmentación). Adicionalmente, se utilizó un

algoritmo que nos permite darle cierta uniformidad mínima de mapeo, es decir, cuál es el objeto más pequeño que se puede diferenciar, y a partir de este, se delimitan los clústeres (agrupamientos). Los que son muy pequeños, los va eliminando y los va agrupando. El gran volumen de datos hace que las imágenes sean muy pesadas, es decir, tengan muchas gigas, se requiere utilizar el formato HDR5 para su procesamiento. Cuando se hace esta segmentación, de cada segmento se sacan unos valores estadísticos que son utilizados posteriormente con el objeto de hacer la clasificación: el mínimo, el máximo, el promedio, la desviación estándar de varias fechas y al menos dos imágenes de radar. En síntesis, la metodología utilizada fue la siguiente: Este trabajo se realizó por municipios, tomando puntos de entrenamiento y validación provenientes de visitas de campo previas en lotes en preparación. Se seleccionaron imágenes de satélite que cubrían el área arrocera de los Llanos Orientales, en los municipios de Villavicencio (departamento del Meta), y Yopal, Trinidad y Paz de Ariporo (departamento de Casanare), en los cuales se tomaron lotes en campos con preparación de suelos y en diferentes etapas fenológicas del cultivo (vegetativa, reproductiva y de maduración). Sobre la base del trabajo de campo realizado en los municipios anteriormente mencionados, se realizaron los ajustes para implementar la identificación y medición de áreas en proceso de preparación de suelos a nivel de polígono, a partir de imágenes de satélite con el algoritmo “Random Forest” (conjunto de instrucciones que llevan a la solución de un problema) y un esquema de clasificación orientado a objetos geográficos. En este caso, los objetos geográficos correspondían a lotes en preparación.

3.6.3. Etapa de clasificación de las áreas preparadas En los municipios referenciados y con la optimización del algoritmo de clasificación de preparación de suelos, se realizó la clasificación de las imágenes y se procedió a seleccionar los polígonos que se encontraban en proceso de preparación de suelos.

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3.6.4. Etapa de verificación de áreas preparadas Con el programa Locus Maps, se georeferenciaron todos los polígonos en proceso de preparación de tierras y con siembras de arroz (Foto 45). Adicionalmente, se tomó la información en un lote representativo de la finca, el estado fenológico del cultivo (vegetativo, reproductivo y de maduración) con su correspondiente fotografía georeferenciada, además de lotes en preparación dentro de la finca y lotes con soca de cosecha reciente de arroz en caso de presentarse. A las fincas nuevas donde se evidenció arroz sembrado pero que no estaban en el marco censal, se les asignó un número nuevo de cofinca.

Foto 45

Imagen satelital mostrando los polígonos de áreas preparadas para la siembra arroz. Villavicencio, Colombia.

3.6.5. Etapa de clasificación del área sembrada Sobre la capa obtenida de la digitalización con la verificación de los polígonos y cofincas correspondientes a las fincas con el marco censal histórico, y la de las nuevas fincas sembradas con arroz en cada municipio de los llanos, se procedió a utilizar el algoritmo de área sembrada en arroz (probado en las imágenes de radar con la información obtenida en el barrido de campo realizado en los municipios arroceros de los llanos desde el año 2019), y a identificar y extraer de cada finca, el área sembrada en arroz. De este proceso de clasificación, se obtuvo

el área sembrada con arroz por finca y municipio entre enero y junio de 2020. En la realización de este proyecto, se emplearon herramientas de software libre, lo cual permitió que los costos de implementar estas metodologías fueran más económicos en comparación con el uso de software propietario.

3.7. Internet de las Cosas (IoT) en el mejoramiento de la productividad del arroz La agricultura de precisión tiene como objetivo el uso de la cantidad adecuada de recursos en el momento concreto y el lugar exacto, maximizando su rentabilidad y evitando el desperdicio (IAT, 2020). La agricultura de precisión utiliza muchas de las soluciones de las que ya hemos mencionado, como sensores, drones, sistemas de navegación por satélite o sistemas de información geográfica. Gracias a estos equipos, es posible recoger una gran cantidad de datos con los que se pueden tomar decisiones con mucha mayor precisión. En este sentido, la agricultura de precisión (AP) utiliza el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things), que se define como la conexión digital de objetos y dispositivos cotidianos a través de internet, con el fin de optimizar el proceso de cultivar la tierra mediante el monitoreo, el almacenamiento de datos y la evaluación automatizada (SAP, s.f.). Es un paso más en la interconectividad, de forma que no solo las personas se conectan a la red de redes. Ahora, también lo pueden hacer los objetos, que pueden interconectarse entre sí y de esta manera crear redes inteligentes (p. ej., Wikipedia). La aplicación del IoT a la agricultura, supone un cambio en la manera de trabajar en los cultivos, con el objetivo de automatizar procesos, optimizar recursos, reducir gastos, y aumentar la rentabilidad y la producción. Tradicionalmente, la conectividad se lograba principalmente a través de Wi-Fi, mientras que hoy en día, la quinta generación de redes móviles (5G) y otros tipos de plataformas de red, son cada vez más capaces de manejar grandes conjuntos de datos, con buena velocidad y confiabilidad, como Lanner (AGRIRED, 2017). El propósito de recopilar datos, no es simplemente tenerlos, sino utilizarlos. Una vez que

los dispositivos de IoT recopilan y transmiten datos, deben analizarse y crear una acción informada. En este punto es donde entran en juego las tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) para aumentar las redes, como son las alertas tempranas de IoT, con el poder de la analítica avanzada y el aprendizaje automático.

3.7.1. Implementacion de la tecnologia IoT agrícola en Colombia La plataforma IoT tiene muchos usos, tanto en la industria como en otros campos. En Japón, ha sido desarrollada para el monitoreo en tiempo real en cultivos (IoT agrícola) de fresas, hortalizas y arroz, logrando incrementos significativos en los rendimientos y en la reducción de los costos de producción (Togami, 2021). Esta tecnologia desarrollada en Japon, comenzó a ser implementada en Colombia en el 2018 (Higuera, 2020), mediante un proyecto cooperativo entre los gobiernos de Colombia y Japón, denominado “Demostración para la difusión de la agricultura de precisión-internet de las cosas en Colombia”, financiado por el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicación de Japón (MIC) y de los Ministerios de Agricultura, Desarrollo Rural y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de Colombia. La meta era colectar información sobre cómo los cultivos de arroz van progresando basados en datos climáticos, y luego construir un modelo que, por ejemplo, permita calcular el momento en que las plantas lleguen a etapas críticas como la floración, formación de granos y cosecha, de modo que los agricultores puedan determinar la cantidad de fertilizante a usar, manejar el riego, y planificar las necesidades de mano de obra. El modelo obtenido formará la base para una aplicación que pueda alertar a los usuarios, por ejemplo, cuando el agua en el suelo alcance niveles peligrosos (Villarino, 2017). La solucion fue el uso del IoT agricola denominada e-kakashi. Este es un servicio que combina el Internet de las Cosas (IoT), Big Data (herramienta para el manejo de grandes cantidades de datos), Inteligencia Artificial (IA) utilizando el algoritmo Master lining, y un sistema ciberfísico (sistema autónomo, habilitado

Foto 46

Monitoreo con tecnología e-kakashi en arroz. Campo experimental del Centro Internacional de Agricultura Tropical CIAT, Palmira, Colombia Fuente: Euronews (2019)

para la comunicación basada en sensores), para transformar la agricultura en una ciencia basada en datos obtenidos en tiempo real (Togami, 2021). Este es un sistema de IA desarrollado por SoftBank Corp., que recopila, procesa y analiza gran cantidad de datos ambientales de los cultivos y del medio ambiente, en combinación con el conocimiento de las prácticas culturales derivadas de ensayos de campos, los cuales son de gran ayuda a los agricultores para mejorar el manejo de sus cultivos, y con ello, crear un ambiente óptimo que impacte la producción de arroz. La tecnología e-kakashi fue implementada en el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), mediante una investigación realizada en arrozales inundados en un campo experimental en Palmira, Colombia (Foto 46). Este programa piloto cuenta con la financiación de la Alianza de Investigación en Ciencia y Tecnolgia para el Desarrollo Sostenible (SATREPS) del Japón, a través de la Agencia de Cooperación Internacional del Japón, (JICA) y la Agencia de Ciencia y Tecnología Japonesa (JST). El CIAT es la institución líder en este proyecto, junto a acolaboradores estratégicos como el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, la Federación Nacional de Arroceros (FEDEARROZ) de Colombia, el Fondo Latinoamericano para Arroz de Riego (FLAR) y la Universidad del Valle, mediante el

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mejoramiento genético y tecnologías avanzadas de manejo del cultivo. La empresa SoftBank Corp., es la ejecutora de los estudios (América Economía, 2019). La tecnología relacionada con IoT en la agricultura, será transferida a los agricultores en Colombia y América Latina, a través de FEDEARROZ de Colombia y FLAR. Según Togami (2021), investigador asesor de este proyecto, Colombia tiene una población de alrededor de 50 millones, y de sus cosechas anuales, el arroz ocupa la mayor parte del área de cultivo. Se consumen unos 42 kg de arroz per cápita (el mismo nivel que el de Japón). Sin embargo, debido a los efectos del cambio climático y el uso ineficiente de agua y fertilizantes, los costos de producción de arroz se están disparando. A medida que crece la demanda de arroz, estos obstáculos al rendimiento están afectando la estabilidad de la producción de arroz. Se requiere aumentar tanto la productividad del cultivo, como la reduccion de la carga ambiental, para materializar la agricultura sostenible, incluyendo el desarrollo de los recursos humanos que sostendrán esta agricultura. Este proyecto busca contribuir a la solucion de los problemas mencionados, con la implementacion de tecnologías de punta sobre la base de casos exitosos en Japón.

Figura 3

Componentes de la plataforma e-kakashi

En este sentido, la tecnología e-kakashi puede ayudar a solucionar estos problemas, ya que está diseñada para el monitoreo continuo de las condiciones ambientales (temperaturas máximas y minimas, humedad relativa, humedad del suelo y radiación solar), de manera que cuando se alcancen umbrales de estos factores que propicien la presencia de enfermedades y plagas, o bien reduzcan la producción de grano, se puedan generar alertas tempranas, trasmitidas por telefonía móvil a los agricultores, quienes podrán realizar oportunamente las acciones de control. Por lo tanto, es la solución que va a ayudar a implementar la “agricultura basada en la ciencia”, mediante la integración del conocimiento del cultivo, la experiencia de los agricultores y las evidencias científicas (Vélez, 2020).

3.7.2. Componentes de la plataforma e-kakashi En la Figura 3 se presenta el diagrama con los componentes de la plataforma e-kakashi, los cuales se analizan a continuación.

Foto 47

Dispositivos de la plataforma e-kakashi, Sensor node Gateway

Foto 48

Nodo sensor instalado en un lote experimental de arroz del CIAT. Fuente: Villarino (2017)

Foto 49

Monitoreo del suelo y del clima con un dispositivo móvil. Fuente: caliescribe.com (2018)

Fuente: e-kakashi (2018)

3.7.2.1. Dispositivos El dispositivo consta de dos unidades (Fotos 47 y 48): el nodo sensor (sensor node) y el puerto de enlace (Gateway). El nodo sensor se conecta a sensores instalados en el área cultivada (Foto 48), y miden los factores ambientales que influyen en los cultivos, como la temperatura y la humedad del aire, la temperatura y la humedad del suelo, la irradiancia solar y los niveles de dióxido de carbono. Se requiere un sensor madre y dos o tres sensores hijos distribuidos en diferentes sitios del campo. Este equipo envía la información (colectada con los sensores), mediante comunicación inalámbrica al puerto de enlace. Se puede también, monitorear el suelo y el clima con un dispositivo móvil (Foto 49). El puerto de enlace tiene una línea móvil en su interior, que envía automáticamente los datos recibidos desde el nodo sensor, a la nube. Dado que el puerto de enlace utiliza una línea móvil, requiere alimentación, por lo que se necesita una fuente de alimentación externa. Los datos almacenados en la nube son procesados por los investigadores o el personal especializado, y se pueden ver con el navegador web del terminal, como son una computadora, una tableta o un telefono móvil. El puerto de enlace y el nodo sensor de “e-kakashi”, no sólo visualizan los datos ambientales adquiridos en

el campo, sino que también establecen importantes factores de crecimiento o inhibidores para cada etapa de crecimiento. Al vincularse con los datos ambientales adquiridos en el campo, establecerán el entorno de hábitat óptimo las 24 horas del día y los 365 días del año.

3.7.2.2. La guía EK Una vez recibidos los datos de los sensores, se logró desarrollar (con la ayuda de las evidencias científicas, y la experiencia y el conocimiento de los agricultores, de los asistentes técnicos y de los investigadores), la

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guía EK, que constituye un manual del cultivo, cuya aplicación contribuye a mejorar su productividad. La Guía EK ha sido elaborada conjuntamente entre el CIAT y FEDEARROZ, para lo cual recolectaron desde el año 2003, 14.000 datos meteorológicos. Estos datos se relacionaron con los períodos de desarrollo de cada una de las fases fenológicas del arroz. Se determinaron los rangos óptimos de temperatura para cada una de estas etapas fenológicas, así como la cantidad de radiación necesaria. La Guía EK se introdujo dentro de la plataforma e-kakashi, y se validó en el CIAT en el año 2020. La Guía EK fue elaborada con dos variedades de arroz, la Fedearroz 60 y la Orizica 3.

3.7.2.3. Sistema de navegación El sistema e-kakashi cuenta con un sistema de navegación, el cual le indica al agricultor si los factores ambientales que rodean en determinado momento a su cultivo, se encuentran por encima o por debajo de los rangos óptimos indicados en la Guía EK. Con esto, es posible predecir si al momento de la cosecha, los rendimientos son óptimos o si se pueden presentar enfermedades en el campo.

3.7.2.4. Colección y visualización de datos La tecnología e-kakashi va ayudar a incrementar la oportunidad de servicio y asesoramiento y/o medidas preventivas, debido a que este equipo, hace un monitoreo las 24 horas del día, recolectando datos cada 10 minutos y enviándolas a las plataformas. Una vez que el equipo colecta los datos, envía un reporte a la aplicación del celular y también envía un reporte de notificación al correo electrónico. Esta notificación les llega tanto al productor, como a la persona que le brinda la asesoría técnica.

3.7.2.5. Capacitación La visualización de los datos no es suficiente, pues se requiere capacitar a los agricultores y sus asesores acerca de lo que están mostrando estos datos. Por lo tanto, es necesaria la transferencia tecnológica de los nuevos paquetes, para que los agricultores entiendan los beneficios que tiene esta tecnología.

3.7.3. Alertas tempranas En este proyecto, e-kakashi está contribuyendo al desarrollo de tecnologías de cultivo en arroz, como es el caso de los factores patológicos y ambientales que influyen en este cultivo, tales como la temperatura acumulada, la cual es un índice muy importante para el cultivo en crecimiento. Los grados día son un índice muy importante, pero ¿Qué son los Grados Día? Los grados día y su acumulación, representan el reloj térmico que controla la manifestación de las diferentes etapas de desarrollo (fenológicas) de las plantas, las cuales deben acumular una cierta cantidad de grados, para pasar de un estado a otro. Esto explica por qué las fechas de brotación o floración no son las mismas entre distintas temporadas del cultivo. Dependiendo de la velocidad con que se acumulen estos grados día, los eventos fenológicos se adelantan en años calurosos o se atrasan en los años fríos (SEPOR, 2020). Es fundamental conocer la relación que existe entre la planta y su entorno, para realizar un manejo técnico adecuado de un cultivo. Las plantas responden principalmente a los cambios en las variables ambientales, tales como la temperatura, la humedad relativa y la luminosidad, generando respuestas en relación a cómo salir del receso de invierno, e iniciar la brotación y la floración, entre otros. Esta información permite planificar los controles fitosanitarios, la fecha de cosecha, o bien predecir datos tan importantes como el rendimiento esperado, entre otros. Los grados día se calculan mediante la siguiente ecuación: Es decir, los grados día es el promedio diario de las temperaturas máxima y mínima, menos el umbral de temperatura del cultivo (u). Se considera umbral térmico inferior, temperatura base o temperatura cero de crecimiento, a la temperatura por debajo de la cual la planta detiene su crecimiento por completo. Por lo tanto, cuando se calcule la integral térmica de un cultivo, toda temperatura por debajo de este umbral mínimo, no se contabilizará en el desarrollo del cultivo, el cual para el arroz, es de 10 °C (Velásquez et al., 2015).

Con el apoyo de FEDEARROZ y CIAT, se está desarrollando un sistema de alerta temprana para el momento de cosecha oportuna (basado en la temperatura acumulada) y para las enfermedades importantes en Colombia.

3.7.3.1. Alertas de cosecha óptima En la actualidad, se está investigando y validando alertas tempranas para el cultivo de arroz en Colombia (Higuera, 2020). Una de estas es la desarrollada en el Centro Experimental Las Lagunas, para la cosecha en el momento óptimo. En el Gráfico 1, se observa que se puede lograr rendimientos altos (kg/ha), cuando se alcanza una temperatura acumulada de 900 °C, después del embuchamiento y hasta la cosecha. Sin embargo, de no realizarse la cosecha, se afectan los rendimientos, dado que la temperatura acumulada continúa incrementándose de tal manera, que al llegar a los 1.000°C, se produce una reducción del 7 %, y cuando ésta se incrementa a 1.300°C, la pérdida es del 23 %. Estas investigaciones se realizaron con diferentes variedades en el año 2019, lo cual permite darle al agricultor una alerta de cosecha óptima con el fin de lograr un buen rendimiento de grano.

3.7.3.2. Alertas para enfermedades Caso: Piricularia La Piricularia es una de las enfermedades más importantes en el cultivo de arroz en Colombia debida al hongo Pyricularia oryzae, que se presenta particularmente en los ambientes muy cálidos y húmedos. Este es el caso de los Llanos Orientales, que tiene condiciones predisponentes para la incidencia de dicha enfermedad, tanto por el sistema de siembras de secano, como por el clima favorable de altas temperaturas y humedad relativa. Para la validación de alertas tempranas sobre Piricularia, se seleccionó el Centro Experimental de Santa Rosa, en Villavicencio, Colombia. Las actividades cumplidas en este centro fueron las siguientes: •

Análisis de los resultados disponibles en el Centro Experimental de Santa Rosa, que son de más de 12 años de investigación sobre esta enfermedad, utilizando la herramienta de inteligencia artificial Master lining, a fin de determinar las condiciones más favorables para la presencia de la Piricularia. La información fue incorporada en la plataforma e-kakashi, de donde se derivaron las condiciones climáticas favorables para el desarrollo de la enfermedad, es decir, temperatura promedio mínima > 21°C, temperatura promedio diurna > 25,5°C, y humedad relativa promedio > 85 %.

•

Siembras escalonadas (período marzoseptiembre) de variedades sensibles a la enfermedad (Fedearroz 67, Fedearroz 68 y Sitagua), en lotes experimentales donde se instalaron los sensores e-kakashi, para monitorear en tiempo real, los factores climáticos durante todo el ciclo vegetativo del cultivo. Estos lotes son también utilizados para hacerle el seguimiento a la evolución de la enfermedad, tanto en las hojas como en la panícula, lo cual es importante para validar las alertas.

•

Análisis de la información (generada por los sensores) por el personal especializado de JIRCAS (Japón International Research Center for Agricultural Science, seccional Colombia, ubicado en CIAT), a fin de elaborar la alerta, la cual es remitida a los investigadores para su verificación.

Rendimientos (Kg/ha)

9k 8k Más o menos 7% 7k Más o menos 23%

6k 1000

1100

1200

1300

1400

1500

Temperatura acumulada (°C) después del embuchamiento o heading hasta la cosecha

Gráfico 1 Alerta de cosecha óptima para generar altos rendimiento en arroz

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•

Revisión de las alertas por los investigadores de Fedearroz y CIAT, quienes le envían un feedback o retroalimentan al personal de JIRCAS, para indicarles si hubo o no presencia de la enfermedad en los lotes de investigación. Esto permite emitir la alerta. Para ello, analizaron los resultados de las siete siembras donde fue evaluado el comportamiento de la enfermedad, utilizando la escala de severidad y los porcentajes de área afectada (menos del grado 3, es un valor bajo de la enfermedad (resistencia), mientras que del grado 4 hacia el 9, es una severidad alta).

•

Emisión de la alerta temprana por parte de los técnicos de JIRCAS, la cual es transmitida automáticamente mediante la plataforma e-kakashi (por telefonía móvil u otros accesorios como una tableta o computadora), a los agricultores y técnicos. La alerta se tiene que hacer 5 a 14 días antes de la aparición de la enfermedad, dado que cuando se ven los síntomas en las hojas, el hongo ya ha afectado la planta por 5 días, mientras que cuando los síntomas aparecen en la panícula, la presencia de la enfermedad ha afectado a la planta por 14 días. La idea es emitir una alerta temprana, para que los agricultores tomen la decisión oportuna para el control de la enfermedad.

Cumplida la fase de validación en el área experimental, se instalará la plataforma e-kakashi en una finca de un agricultor del municipio Cabuyaro, donde se tomará en consideración su experiencia, y se emprenderán las acciones de capacitación en el manejo de esta herramienta. Al disponerse de esta tecnología en las fincas, será posible realizar alertas en conjunto con JIRCAS dentro del programa de asistencia técnica AMTEC de Fedearroz. Una vez finalizada la validación en la finca del agricultor seleccionado, se iniciará el proceso de promoción para el establecimiento de la tecnología e-kakashi en fincas de agricultores. La validación de alertas tempranas, también se ha iniciado para otras enfermedades, tales como el añublo de la hoja, el añublo de la panícula y la enfermedad causada por la bacteria Burkholderia glumae, cuyas condiciones predisponentes han sido determinadas. El costo del equipo (un sensor madre y dos sensores hijos) en Japón, tiene un valor de US$ 10.000. Por el momento, este equipo no está disponible en

Colombia, y solo se usa en proyectos de colaboración para las investigaciones. A futuro, se está pensando en un precio más accesible para los agricultores colombianos, pues se están desarrollando modelos más económicos.

Foto 50

Dron DJI Phanton 4, equipado con una cámara multiespectral. Fuente: Grupo INTAG (Alfonzo et al., 2021)

El objetivo de las alertas tempranas, es darle a los agricultores herramientas que permita la toma de las mejores decisiones y se contribuya al incremento de la productividad de sus fincas, a la reducción de los costos de producción, y la obtención de productos de alta calidad. Sin embargo, e-kakashi va más allá de la simple gestión del cultivo, ya que contribuye a solucionar problemas medioambientales como la inestabilidad del suministro de agua y la emisión de gases (CH4) de efecto invernadero, mediante el control de los niveles de agua durante el crecimiento de las plantas. En este sentido, PS Solution, en colaboración con Tokyo Electron Device Limited, ha estado desarrollando e-kakashi, una herramienta con el propósito de rastrear y calcular los niveles óptimos de agua en cada fase del crecimiento de las plantas, como una forma de mejorar la productividad agrícola y reducir las emisiones de metano (CIAT). Desafortunadamente, Venezuela actualmente sufre retrasos científico-tecnológicos y financieros en el sector agrícola, condición que deja a los agricultores y ganaderos del país, en clara desventaja competitiva, no solo

en la comercialización, sino en la producción para autoconsumo, dado que aún predomina la agricultura convencional. Es responsabilidad del país definir con urgencia, las prioridades y estrategias para su desarrollo agrícola. A diferencia de nuestro país, la utilización de drones en la agricultura en otros países de Sudamérica, como Brasil y Argentina, ha logrado un desarrollo notable principalmente en cultivos de soya y maíz. En Colombia y Panamá, recién se ha comenzado a utilizar la agricultura de precisión. Es de destacar que en estos países donde esta tecnología es incipiente, se han desarrollado empresas de servicio para el diagnóstico de campos y la aplicación de agroquímicos con drones, las cuales disponen de personal capacitado constituido por topógrafos, ingenieros agrónomos y operadores de drones, los cuales tienen que tener licencia, para poder realizar los vuelos. La agricultura de precisión en Venezuela, ha sido utilizada fundamentalmente en la nivelación de los terrenos con tecnología láser, y los banderilleros satelitales han sido empleados para la aplicación de agroquímicos. En los últimos 3 años en el Sistema de Riego Río Guárico se comenzó a realizar el diagnóstico de los lotes de arroz con drones (Foto 50) equipados con cámaras espectrales servicio prestado por la empresa Grupo INTAG C.A. (Alfonzo et al., 2021) que les permite obtener el mapa detallado de la unidad de producción. En este mapa, se detallan los desniveles del terreno con un intervalo vertical de 20 cm, donde se muestran la vialidad interna, la ubicación de equipos de bombeo, la infraestructura de apoyo (casa y galpones) y la superficie neta de los lotes, aspecto importante para determinar las dosis de los agroquímicos que se debe aplicar durante todo el ciclo del cultivo, la cantidad de semilla requerida por lote, así como los rendimientos de la cosecha (Mapa 11). Estos mapas, también son muy útiles para el diseño de la red de riego y drenaje, y para mejorar la vialidad interna, entre otros. Otro de los productos que generan, es el Indice de Salud del Cultivo (NDVI), para lo cual entre los 30 y 35 días de haber emergido el arroz, se realiza un vuelo con un dron

equipado con una cámara multiespectral (rojo, verde e infrarrojo cercano o NIR, por sus siglas en inglés), para determinar donde se encuentran las zonas con problemas fitosanitarios dentro del lote, y cuantificar la superficie afectada.

Mapa 11

Fotomosaico en un predio del SRRG, mostrando desniveles topográficos en lotes de arroz. Fuente: Grupo INTAG (Alfonzo et al., 2021)

Esta empresa tambien apoya a los productores en la corrección de los problemas fitosanitarios encontrados, mediante el uso de drones industriales para la pulverización de fertilizantes, plaguicidas, fungicidas e insecticidas. En Venezuela, para promocionar la tecnología de agricultura de precisión, sería también recomendable que algunas de las asociaciones de productores, particularmente en el estado Portuguesa, podrían avocarse a establecer empresas de servicio con drones —dado que disponen de personal— para realizar labores de asistencia técnica a los productores, los cuales podrían ser capacitados en las áreas de fotointerpretación de imágenes, elaboración de informes con fines de dosificación de agroquímicos y evaluación del manejo del riego, entre otros.

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CAPÍTULO

04 Foto: FLAR 58

04 El clima y su impacto en la productividad del arroz Las siembras de arroz en la región de los Llanos Occidentales de Portuguesa, Cojedes y Barinas (Mapa 12) y en los Llanos Centrales (Calabozo, estado Guárico), se realizan bajo condiciones de riego, con excepción del municipio Pedraza del estado Barinas, donde algunos productores siembran de secano, aprovechando las altas precipitaciones de la zona. En estas regiones, las siembras se establecen dos veces al año: en noviembre-enero y en mayo-julio, donde las condiciones climáticas, difieren notablemente.

4.1. Eventos climáticos que provocan lluvias en Venezuela Todos los factores climáticos, como la temperatura, la insolación, la radiación y la humedad relativa, entre otros, están íntimamente relacionados con la precipitación, de allí que este último sea considerado

Mapa 12 Regiones de Venezuela Fuente: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología de Venezuela INAMEH (2015)

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como el más determinante en los rendimientos del arroz. Martello (1995) sostiene que en la agricultura en el trópico, lo que interesa es conocer cómo se comporta la precipitación, porque la temperatura y otros factores no son tan limitantes del crecimiento de los cultivos. Sin embargo, todos estos afectan en mayor o menor grado a las plantas en sus diferentes fases fenológicas. Un caso es la presencia del fenómeno de El Niño, y su impacto en la productividad del arroz. Martello (1995) describió los eventos climáticos que provocan las lluvias en el país. Señala que a nivel planetario, entre los 30º N y 30º S, es donde el aire baja, mientras que en el Ecuador, el aire sube, estableciéndose una circulación “cerrada”. Este patrón no es estático, pues todo el conjunto completo se mueve siguiendo al sol, y en consecuencia, la radiación solar calienta mucho más a la zona ecuatorial en relación a las regiones polares, por lo que ese calor se tiene que redistribuir. En cierto momento del año, el sistema se mueve hacia el norte y en otro momento hacia el sur, ocasionando los períodos lluviosos o secos de la zona tropical. En Venezuela, la temporada sin lluvias se define cuando la Zona de Alta Presión se mueve hacia el sur, siguiendo el movimiento aparente del sol, coincidiendo con el invierno astronómico del hemisferio norte (enero-marzo). En esa época, el aire siempre está descendiendo, generando “buen tiempo”, con pocas nubes en casi toda Venezuela, excepto en la región sur por debajo de los 4º S, que está siempre influenciada por la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT).

por núcleos nubosos muy variables en cantidad y distribución, difíciles de visualizar sobre tierra firme, pero muy bien definidos en alta mar. La ZCIT a veces se desorganiza y parece que desaparece. En otros casos, por razones desconocidas, la Zona de Alta Presión del Atlántico se intensifica, se mueve de nuevo un poco hacia el sur, y pueden presentarse 15 a 20 días consecutivos de muy “buen tiempo” en plena temporada lluviosa. El efecto de la Alta Presión sobre el ascenso de la ZCIT, determina que al subir y llegar al noroeste de Venezuela, se inclina, por lo cual la temporada lluviosa comienza primero en los Llanos Occidentales, después en el valle medio del Río Yaracuy, y luego en los Llanos Centrales, con 15 a 30 días de diferencia.

Foto 51

La zona de alta presión al norte de Venezuela y al norte de Colombia, interactuando con la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT).

Foto 52

Imagen satelital que mostra los núcleos nubosos que provocan lluvias en Venezuela. Fecha: 27/07

Los grandes sistemas sinópticos que afectan a Venezuela son: la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), que es una zona de Baja Presión, donde el aire sube y se están formando nubes todo el tiempo (Foto 51), y la Zona de Alta Presión del Atlántico (B), donde el aire está bajando y no hay posibilidad de formación nubes. De hecho, todos los grandes desiertos del mundo se encuentran a esa latitud. La temporada lluviosa se inicia cuando todo el sistema de Altas y Bajas presiones, se mueve al norte durante el verano astronómico (julio-septiembre); en este período, toda Venezuela está cubierta por un cinturón nuboso (Foto 52) y núcleos convectivos (núcleos de precipitación). La ZCIT, en general, no es una banda continua, sino que está formada

Foto 53

Foto 54

Foto 55

Avance de un huracán frente a las costas venezolanas. Fecha: 17/08/2007

Imagen de satélite mostrando una vaguada en la altura y la Zona de Convergencia Intertropical. Fecha: 5/05/2013

Frente frío afectando el litoral venezolano. Fecha: 12/2010

Aunque generalmente la temporada lluviosa depende de la ZCIT, hay por lo menos otros 5 o 6 factores diferentes que provocan precipitaciones. Uno de ellos es la tormenta tropical (Onda del Este), que se produce durante la temporada lluviosa (Foto 53). Es una ondulación de los vientos Alisios que provoca inestabilidad y se origina en el continente africano. Se desplaza desde el este hacia el oeste a velocidades entre 64 y 117 km/hora, y atraviesa a Venezuela en uno o dos días. Produce precipitaciones en general muy fuertes en el eje de la onda, y se originan a partir de depresiones tropicales que se desplazan a velocidades iguales o menores a 64 km/hora. Cuando estas ondas superan los 118 km/hora, se consideran huracanes, de los cuales existen cinco categorías: 1 (velocidad de 120 a 150 km/h), 2 (151 a 180 km/h), 3 (181 a 210 km/h), 4 (211 a 250 km/h y 5 (vientos con velocidades mayores a 251 km/h). Otro de los fenómenos es la Vaguada en Altura (Foto 54), la cual es una ondulación a mucha altura que se mueve del oeste hacia el este. Puede ocurrir en cualquier época del año, pero con mayor tendencia al principio y al final de la temporada lluviosa. Muchas veces lo que se aprecia como un inicio temprano de la temporada de lluvias, no se debe a la ZCIT, sino al paso de tres o cuatro vaguadas en fila, produciendo cada una de ellas 2 o 3 días de precipitación. Este es uno de los riesgos más grandes para un agricultor, cuando asume que al iniciarse estas lluvias, ya ha comenzado la temporada lluviosa; si ocurre que la ZCIT actúa con retraso, pueden producirse pérdidas de las siembras tempranas. Los Frentes Fríos o “Nortes” también provocan precipitaciones; éstos se presentan en la temporada seca, cuando en América del Norte hay grandes masas de aire frío y, en algunas ocasiones, ciertos restos de esos frentes se mueven hacia el sur, bordeando la Zona de Alta Presión y llegan hasta Venezuela, generando 3 a 5 días de lloviznas. Hay años en los que ese frente es muy inestable, y cuando alcanza la costa donde el cordón montañoso obliga al aire a ascender, puede provocar precipitaciones muy fuertes. Un ejemplo de este tipo de evento fue el ocurrido durante los días 14, 15 y 16 de diciembre de 1999 en el litoral venezolano, particularmente en la Guaira, donde ocurrieron cuantiosas pérdidas materiales y miles de vidas humanas debido a esto (Foto 55). En esos tres días, en Maiquetía cayeron 120,0 mm, 380,7

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

mm y 410,4 mm, respectivamente, es decir 911,1 mm, cuando el promedio para todo el mes de diciembre era de sólo 74,5 mm y el promedio para todo el año era de 530,5 mm. Los suelos estaban saturados, pues en los primeros 13 días del mes se habían obtenido 293 mm de lluvias (Cárdenas, 2000). En estas tres semanas, el volumen de lluvia fue comparable a lo que se puede obtener durante todo el período de lluvias en la región de los Llanos Occidentales.

4.1.2. Caracterización del clima en los Llanos Occidentales y Centrales de Venezuela 4.1.2.1. Llanos Occidentales

El balance hídrico para la región (Gráfico 2), se caracteriza por un periodo seco (diciembre-marzo) y un periodo lluvioso, con el mes de abril como de transición entre ellos. Durante el periodo lluvioso, los meses de mayor pluviosidad son junio, julio y agosto, donde los excesos de agua en condiciones de suelos de texturas arcillosas, crean problemas de aguachinamiento o encharcamiento en la mayoría de los cereales que se siembran en esa época, a excepción del arroz.

Precipitación - Evaporación (mm)

Las áreas productoras de arroz en los Llanos Occidentales en los estados Cojedes, Portuguesa y Barinas, se ubican entre las coordenadas 8° 30’ 9° 40’ N y 70° 30’ 68° 40’ O. De oeste a este, se localizan desde el municipio Pedraza (estado Barinas) hasta el municipio Ricaurte (estado Cojedes), siguiendo la cordillera andina, abarcando los paisajes de Llanos Altos (los más cercanos al pie de monte andino), y los Llanos Bajos, aquellos por debajo de la cota de 100 m s.n.m. Los sectores arroceros de esta región, son zonas planas con elevaciones en el rango entre 150 y 85 m s.n.m, con excepción de un pequeño sector en el piedemonte andino, al norte de Acarigua (estado Portuguesa), de posición topográfica más elevada cercana a los 200 m s.n.m.

Los Llanos Occidentales, según la clasificación de Holdridge, se ubican en la zona de bosque seco tropical, caracterizado por un período seco con escasas precipitaciones de duración variable, seguido de un período transicional, para luego continuar con la época de lluvias. En los estados Cojedes, Portuguesa y Barinas, la distribución anual de las lluvias se incrementa del sureste hacia el noroeste, es decir, desde los Llanos Bajos hacia el piedemonte andino, con valores comprendidos entre 1.300 mm en las zonas bajas, hasta más de 1.800 mm hacia Barinas (Mapa 13). La intensidad de las lluvias es moderada con valores cercanos a los 90 mm/hora. Durante el período de lluvias, ocurren excedentes que determinan el ascenso de los niveles freáticos a niveles muy cercanos a la superficie del suelo, como en toda la zona sur que colinda con los ríos Uribante y Apure, donde gran parte del año, no es posible labrar los terrenos (MARNR, 1974); sin embargo, en algunos años, se pueden presentar déficits hídricos en las posiciones geomorfológicas de bancos.

300,0

Pr Ev

266

250,0

235 193

200,0

217 175 148

150,0 88

100,0 50,0 0,0

8 18

Mes Mapa 13

Distribución de las lluvias en los Llanos Occidentales de Venezuela

Gráfico 2

Balance hídrico (mm/mes), estación Turén, estado Portuguesa

A partir de agosto, las lluvias comienzan a declinar, al retirarse la ZCIT hacia el sur, culminando el período lluvioso a mediados de octubre, que es la época en que se establecen las siembras de secano de cultivos como girasol, ajonjolí, caraotas negras y frijol; y bajo irrigación, los cultivos de arroz, caña de azúcar y hortalizas (tomate). Durante el período lluvioso, se establecen las siembras de secano de cereales (maíz, sorgo y arroz con riego), leguminosas (soya y frijol) y girasol. La precipitación total promedio para los Llanos Occidentales fluctúa entre 1.300 y 1.800 mm/año.

Las temperaturas diurnas máximas más altas se observan también de enero a marzo, alcanzando hasta 35 °C en marzo. Luego, decrecen especialmente en los meses de junio hasta agosto con 30 °C. Las temperaturas míninas se presentan con ligeras variaciones entre 21 y 22°C, y solo en abril, llega a 23 °C (Gráfico 4). Durante los meses de escasa precipitación (diciembre-abril), la humedad relativa es la más baja del año, variando entre 47 y 59 %, mientras que en los meses del período de lluvias, los valores oscilan entre 65 y 75 % (Gráfico 5).

Los valores de radiación neta más altos se presentan en la temporada seca, en los meses de enero a marzo, donde superan las 400 cal/cm² (Gráfico 3); en los meses restantes, oscilan entre 350 y 380 cal/cm².

El número de horas con sol más altas se alcanzan de noviembre a marzo con 6,7 a 8,8 horas/día, mientras que en el periodo de lluvias, decrecen entre 4,8 y 6,3, horas/día (Gráfico 6).

Radiación solar (Cal/cm²)

500 400

409

40,0

455 447 384 382 383 382 365 363 364 377 352

300

35,0

Gráfico 3. Radiación solar mensual (Cal/cm²). Estación Turén, Portuguesa, 1969-1989

10,0

10,0 74 75 75 72 70 69

80 70 52 50

40 30 E

8,6 8,8

8,0

Mes

Insolación (horas/día)

Humedad Relativa (%)

32 32 32

Gráfico 4. Valores promedios de temperaturas máxima (Tmax) y mínima (Tmin). Estación Turén, Portuguesa, 1969-1989

8,1

7,2 7,5 5,6

6,0

4,9 4,8

6,1 5,5 5,8 5,8

5,0 2,0 0,0

Mes

Gráfico 5. Humedad relativa (%). Estación Turén,

Gráfico 3-6

31 30 31

15,0

22 23 22 22 21 22 22 22 22 21 21 21

20,0

100

35 33 33 34

30,0 25,0

200

Tmax Tmin

Gráfico 6. Horas de sol (horas/día). Estación Turén

Los factores climáticos en los Llanos Centrales de Venezuela

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

4.1.2.2. Llanos Centrales El Sistema de Riego Río Guárico (SRRG) es la segunda zona productora de arroz de Venezuela, donde se iniciaron las siembras con riego en el año 1957, con aguas de la represa construída al noreste de la población de Calabozo en el estado Guárico, diseñada para regar 100.000 ha principalmente de forrajes y 30 % de otros cultivos. El área irrigada por esta importante obra, se localiza al oeste del muro de la represa (9° 0’ 20’’ N - 67° 25’ 45’’ O), desde la ciudad de Calabozo hasta la población de Corozo Pando (8° 30’ N - 67° 35’ 12’’ O), entre las latitudes 8° 30’- 9° 00’ N y 67° 34’ - 67° 27’ O. Los suelos son muy planos, predominando los arcillosos, con elevaciones comprendidas entre 94 y 65 m s.n.m. De acuerdo a Ferrer y Varela (2014), el estado Guárico presenta tres tipos de condiciones climáticas (Mapa 14):

Mapa 14

Pisos climáticos del estado Guárico Fuente: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología de Venezuela INAMEH (2015)

1. Semiárido (D) en la parte noreste se presenta con 7 meses secos, moderadas restricciones de ofertas de lluvia y alta erraticidad de inicio y duración del periodo lluvioso. 2. Subhúmedo seco (C2) con ≤ 5 meses secos, destacándose la planicie donde se encuentra el Sistema de Riego del Río Guárico y las zonas colinares adyacentes. En estos sectores se ubican las zonas agrícolas con mayor potencial del estado Guárico. 3. Subhúmedo lluvioso (C1) con moderadas restricciones de oferta de lluvias y alta erraticidad de inicio y duración del período lluvioso, con 5 a 6 meses secos, con inundaciones periódicas por desbordamiento de ríos, no apta para agricultura, pero dedicadas a la ganadería extensiva. En la Estación Biológica de los Llanos, ubicada a 12 km de Calabozo, la precipitación anual varía entre 800 y 1.839 mm, y la temperatura media anual es de 27 °C para 25 años de registro climatológico. El comportamiento de las variables climáticas con relación a los períodos previamente establecidos (período seco desde diciembre a abril, y período lluvioso desde mayo a noviembre) muestra que los mayores valores de precipitación durante el período lluvioso, están asociados a mayores valores de humedad relativa (Gráficos 8 y 10). Por el contrario, los menores valores de temperatura y evaporación, ocurren durante este período (Gráficos 9 y 13). La radiación mostró el mayor valor durante el período seco, con valores ligeramente superiores a los observados durante el período lluvioso (Gráfico 12). La insolación mostró el mínimo valor durante el período lluvioso, el cual incrementa hasta el final del de dicho período (Gráfico 11). Al realizar una correlación entre las variables climáticas, se encontró que la precipitación está positivamente correlacionada con la humedad relativa, y negativamente correlacionada con la insolación, la temperatura y la evaporación. La evaporación mostró correlaciones positivas y significativas con la insolación, la radiación y la temperatura. Además, la evaporación está negativamente relacionada con la humedad relativa, estando esta última correlacionada negativamente con la radiación, la insolación y la temperatura.

El patrón unimodal de la precipitación media es semejante al de los Llanos Occidentales (Gráfico 7), con valores de evapotranspiración que siguen el mismo patrón, pero más elevados. Esto es debido al posible efecto de la zona semiárida ubicada al noreste de la zona arrocera del SRRG, donde las lluvias se inician aproximadamente un mes más tarde debido al retraso en el ascenso de la ZCIT por la alta presión en el litoral Venezolano, que la desvía hacia el noroeste del estado Guárico. Debido a que la dirección del viento en la zona irrigada es hacie al noreste, la energía advectiva que se genera en zonas con baja disponibilidad de agua va a contribuir en el incremento de las temperaturas en el SRRG. Las siembras en Guárico se encuentran por debajo de los 100 m s.n.m., mientras que los Llanos Occidentales están por encima de los 130 m s.n.m. Sin embargo, el efecto del desnivel entre estas regiones es bajo, y no crea diferencias significativas entre las temperaturas de ambas regiones.

Precipitación - Evapotranspiración (mm)

300 Turén Calabozo

250 200 150 100 50 0

Mes

Gráfico 7 Balances hídricos. Estaciones Calabozo (Guárico) vs. Araure (Portuguesa)

4.2. Efecto de la sequía en el crecimiento y producción del arroz Los factores climáticos tales como la temperatura, la radiación solar y el viento, tienen influencia sobre los rendimientos del arroz, ya que afectan el crecimiento de las plantas y los procesos fisiológicos relacionados con la formación del grano. Estos factores también afectan indirectamente el rendimiento, aumentando el daño causado por plagas y enfermedades (www.fao.org). En las siembras de secano, períodos prolongados de sequía por falta de lluvias en las fases de floración, embuchamiento y llenado del grano, ocasionan la reducción de la producción de grano. Cuando el arroz se produce con riego, es de esperar que períodos prolongados sin lluvia no afecten al cultivo, porque tiene satisfecho sus requerimientos hídricos con la irrigación. No obstante, aún en condiciones de riego, se presentan mermas en la producción del arroz, porque al presentarse períodos lluviosos prolongados, cambian otros factores climáticos como la temperatura, la radiación solar y la humedad relativa, entre otros, que afectan la producción de grano especialmente en las fases reproductivas, aunque muy poco en la etapa de crecimiento vegetativo (Garcés, 2020; FAO, 2003b). Estos aspectos se analizan a continuación.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

300

400

200 150 100

M J J A S Fuente: Ramírez (2009)

250

150

Gráfico 8. Precipitación (mm). SRRG. Estación Biológica de los Llanos, Calabozo

A M J J A S Fuente: Ramírez (2009)

Gráfico 9. Evaporación (mm). SRRG. Estación Biológica de los Llanos, Calabozo, Guárico

d Insolación (Horas/dec)

Humedad relativa (%)

300

200

350 Evaporación (mm)

Precipitación (mm)

250

9 8 7 6

A M J J A Fuente: Ramírez (2009)

Gráfico 10. Humedad relativa (%). SRRG. Estación Biológica, los Llanos, Calabozo, Guárico

460 440 420

A M J J A Fuente: Ramírez (2009)

Gráfico 12. Radiación (Cal/cm2). SRRG. Estación Biológica de los Llanos, Calabozo, Guárico

Gráfico 8-13

A M J J A Fuente: Ramírez (2009)

8 8 7

400 380

Gráfico 11. Insolación (horas/día). SRRG. Estación Biológica de los Llanos, Calabozo, Guárico

Temperatura (°C)

Radiación (Cal./cm²)

480

A M J J A Fuente: Ramírez (2009)

Gráfico 13. Temperatura (°C). SRRG. Estación Biológica de los Llanos,

Variación mensual de seis variables climáticas como promedio de 25 años de observación en la Estación Biológica de los Llanos, Calabozo, estado Guárico. Sistema de Riego Río Guárico (SRRG)

4.3. Impacto de los factores climáticos en la productividad del arroz 4.3.1. Temperatura La temperatura promedio diaria determina el ritmo de crecimiento y modifica también el ciclo de las variedades, debido a que cada etapa fenológica necesita la acumulación de una determinada cantidad de unidades térmicas (Pascale & Damario, 2004; Méndez, 2002). La germinción del arroz necesita una temperatura mínima de 10 a 13oC, considerándose su óptimo entre 30 y 35oC. Por encima de 40oC, no se produce la germinación. El crecimiento del tallo, hojas y raíces, tiene un mínimo de 7oC, considerándose su óptimo a los 23oC. Con temperaturas superiores a ésta, las plantas crecen más rápidamente, pero los tejidos se hacen más blandos, lo que los hace muy susceptibles a los ataques de plagas y enfermedades (Datta, 1986). Según Baker et al. (1992), el rendimiento del grano del arroz decrece entre 7- 8 % por cada 1°C en la temperatura diaria máxima/nocturna mínima de 28/21 a 34/27°C. De igual forma, Prasad et al. (2006) sugieren que la variabilidad climática interanual afecta la producción de arroz, y predice que este incremento interanual conducirá a mayores pérdidas de los rendimientos. En el futuro, se espera un clima altamente variable, con episodios frecuentes de temperaturas estresantes en términos de mayor número de días cálidos durante las fases de crecimiento, especialmente durante la fase reproductiva del cultivo, lo cual afectará su desarrollo y los rendimientos del grano. Entre los efectos generados por la alta temperatura, se encuentra la aceleración del proceso de maduración, lo cual conduce a un menor peso de grano, mala calidad de grano e incremento del vaneamiento. Una mayor temperatura, favorece la proliferación de plagas y enfermedades, además de facilitar su dispersión entre regiones. Esta vulnerabilidad de las plantas, conlleva a mayores costos de producción y a un menor rendimiento. De acuerdo a la comunidad científica, la temperatura podría elevarse en 4°C, generando estrés de la planta debido a condiciones ambientales desfavorables. Estas condiciones de alta temperatura, además de afectar la fisiología del

cultivo de arroz, también afectan la productividad y fertilidad de los suelos, ya que estos van a tener altas pérdidas de agua por evaporación, originando sequía en los suelos, y requiriendo una mayor eficiencia en el uso del agua de riego y lluvia. Otro parámetro que se verá afectado es la concentración de carbono en el suelo, por lo que es necesario un manejo conservacionista de los recursos agua y suelo. Según Garcés (2020), las altas temperaturas en el arroz influyen en los siguientes aspectos: •

Gobierna el ciclo de vida. A mayor temperatura, el ciclo es más corto.

•

Los materiales tipo indica, como son la mayoría de las variedades que se siembran en Colombia, tienen más tolerancia a las altas temperaturas que las japonica.

•

Las etapas más susceptibles a las altas temperaturas son: floración, embuchamiento y llenado del grano. Las altas temperaturas durante el día (Tmax) están relacionadas con algunos aspectos tales como: a) la tasa fotosintética, b) la fotorespiración, donde se pierde hasta 30 % del carbono absorbido en la fotosíntesis, c) las membranas celulares se ven comprometidas, y d) a temperaturas mayores a 34°C, se produce esterilidad de las espiguillas.

•

Temperaturas mínimas (Tmin) nocturnas mayores a 24°C están relacionadas con: a) el incremento de la tasa de respiración, y con ello, menos fotosíntesis neta, b) se afecta la gametogénesis durante el máximo embuchamiento, y c) se puede generar estrés oxidativo con el correspondiente daño a las membranas celulares y al funcionamiento celular en general.

4.3.1.1. El fenómeno de El Niño y su impacto en la agricultura venezolana De año en año, se producen extremos climáticos (sequías e inundaciones) en diferentes partes del planeta, como resultado de la variabilidad natural del clima. El ciclo El Niño, La Niña-Oscilación del Sur es, tal vez, el componente más conocido en la variabilidad climática interanual, cuya señal se percibe en diferentes regiones del planeta. En diferentes años, los valores de las variables climatológicas (temperatura del aire y precipitación, entre otros) fluctúan por encima o por debajo de lo

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

Los eventos Niño, se clasifican en débiles (años 19691970, 1976-1977, 1977-1978 y 1987-1988), moderados (años 1986-1987, 1994-1995 y 2002-2003), y fuertes (años 1972-1973, 1982-1983 y 1991-1992). Los dos episodios cálidos más importantes de los últimos 20 años, acontecieron entre 1982-1983, con 14 meses de duración y provocaron 2.000 víctimas; los daños representaron alrededor de US$ 10.000 millones. Entre 1997-1998, el fenómeno se prolongó durante 12 meses, dado que se inició en mayo de 1997 y finalizó en abril de 1998. El monto total de los daños ocasionados por El Niño entre 1977 y 1978 en la región andina, se estimó en US$ 7.543 millones, distribuidos de la siguiente manera: Perú (3.498 millones), Ecuador (2.882 millones), Colombia (564 millones), Bolivia (527 millones) y Venezuela (72 millones).

moderada influencia que estos eventos tienen en el territorio nacional comparado con otros países de la región. En el evento de El Niño 1977-1978, se presentaron en Colombia y Venezuela, importantes impactos en los rendimientos de los cultivos. En los Llanos Centrales de Venezuela (región centro occidental del estado Guárico), así como tambien en los Llanos Occidentales, donde la sequía incrementó las temperaturas diurnas en 3°C (Gráfico 14), se produjeron pérdidas económicas en el maíz, situación que no fue observada en los Llanos Occidentales (Rodríguez & Rodríguez, 1978; Rodríguez, 1979).

38 Temperatura Máxima (°C)

normal (condición generalmente representada por el valor promedio de una variable climatológica en un período de por lo menos 30 años). La secuencia de estas oscilaciones alrededor de los valores normales, se conoce como variabilidad climática, y su valoración se logra mediante la determinación de las anomalías (la diferencia resultante entre el valor de la variable climatológica y su valor promedio). Cuando los valores de temperatura del mar desde el Pacifico Tropical Central hasta las costas del Perú, Ecuador y sur de Colombia están relativamente más cálidas que lo normal (en 0,5 °C y más), son considerados años Niño, mientras cuando están por debajo de lo normal, son considerados años Niña (Pabón & Montealegre, 1997). El término La Niña, se refiere a las condiciones frías extremas que recurrentemente, pero de manera irregular, se presentan en el sector central y oriental del Pacífico Tropical durante por lo menos seis meses. En los años Niña, llueve abundantemente en toda la cuenca del Amazonas, en el este de Ecuador, Colombia, Venezuela y las Guayanas. En la costa Caribe del continente, también se registra alta pluviosidad durante los años Niña. En el Pacífico Tropical, son posibles tres condiciones: El Niño (calentamiento extremo), condiciones normales y La Niña (enfriamiento extremo).

36 34 32 30 28 26

E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D

2009

2010

Gráfico 14

Temperaturas máximas. Turén, 2009-2010

Mapa 15

Mapa 15. Zonas arroceras Colombianas

La Corporación Andina de Fomento (CAF) en las Memorias de El Niño 1997-1998 en Venezuela, señala el reducido desarrollo que ha tenido en el país, el conocimiento de la relación entre los eventos Niño y la variabilidad climática, lo que es explicable por la

En las zonas productoras de arroz en Colombia (Mapa 15), el período de lluvias está determinado por eventos climáticos tales como la Zona de Convergencia Intertropical, frentes fríos, vaguadas en altura, la zona de altas presiones en el golfo de México, y el fenómeno de El Niño (zona sur del país). La instalación de 45 estaciones climatológicas que cubren las zonas arroceras colombianas, ha permitido su caracterización en cinco regiones con comportamiento climático bien diferenciado: 1) Centro, 2) Llanos Orientales, 3) Caribe húmedo, 4) Caribe seco, y 5) los Santanderes. En las zonas Centro, Santanderes y Caribe seco, cultivan el arroz en condiciones de riego, mientras que el cultivo de secano predomina en los Llanos Orientales y en la zona del Caribe húmedo, donde en el 2018, sembraron alrededor de 500.000 ha (Garcés, 2020). Estas zonas difieren en el patrón de distribución de las lluvias (Gráfico 15). En el Espinal (Centro), que presenta un régimen bimodal de lluvias, estas no son muy altas a través del año, a diferencia de Villavicencio en los Llanos Orientales, donde se presenta un régimen unimodal con cantidades muy grandes de lluvias durante todo el año, permitiendo el arroz de secano. Este comportamiento del régimen de lluvias de los Llanos Orientales de Colombia, es similar en magnitud (1.880 mm/año) a la observada en el municipio Pedraza de Barinas, donde también predominan las siembras de arroz de secano. En las siembras de arroz de secano en los Llanos Orientales de Colombia, durante El Niño 2009-2010, se incrementaron las temperaturas diurnas entre 3 y 4 °C, sobre el promedio histórico (Gráfico 16), con valores diarios superiores a los 40°C, superando los

Espinal Villavicencio Valledupar Cereté 500

Precipitación (mm)

400 300 200 100 0

Fuente: Garcés (2020)

Gráfico 15

Valores de precipitación de las zonas arroceras colombianas Espinal Villavicencio Valledupar Cereté 40 37

Temperatura (c)

Las altas presiones al norte del litoral Venezolano, desvían el ascenso de la zona de Convergencia Intertropical, provocando altas precipitaciones y un regimen modal en su distribucion anual, tanto en el occidente de Venezuela (estado Barinas) como en los Llanos Orientales de Colombia. Este hecho, es de singular importancia en Venezuela, porque esta semejanza en el clima de ambas regiones, permite que los avances en los estudios sobre el impacto del clima en el cultivo del arroz logrados en Colombia en los últimos años, pueden tomarse como referencia en relación a explicar los efectos del clima en las zonas arroceras Venezolanas, donde la información disponible es muy escasa.

34 31 28 25

Fuente: Garcés (2020)

Gráfico 16

Valores de temperatura de las zonas arroceras Colombianas

38 °C observados en la región central de Venezuela. El impacto en la región arrocera central en el departamento del Tolima (Colombia), produjo también una disminución significativa en los rendimientos. En mayo del 2009, tenían rendimientos de aproximadamente 8 Tm/ha, los cuales descendieron hasta 5 Tm/ha en mayo del 2010, es decir, hubo una reducción de 3 Tm/ha (52 %) por efecto de las altas temperaturas. Además, se reportó una alta incidencia de enfermedades producidas por bacterias como Pseudomonas fuscovaginae, Acidovorax avenae y Burkholderia glumae, así como altas poblaciones del ácaro Steneotarsonemus spinky (Castilla et al., 2010). A

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

partir de mayo, las temperaturas comenzaron a bajar y comenzó a mejorar la productividad en la zona.

4.3.1.2. Efecto de la temperatura del agua en la planta de arroz La temperatura de la lámina de agua, afecta directamente el desarrollo de la planta de arroz que se cultive en láminas de agua de diferente espesor. La intensidad de ese efecto depende de la posición de los puntos de crecimiento de la planta respecto a la superficie del agua (Tsunoda & Matsushima, (1962). Desde los primeros estados de crecimiento hasta la iniciación de la panícula, las yemas responsables de las hojas, las macollas y la panícula, permanecen bajo el agua. Por lo tanto, su desarrollo recibe el influjo de la temperatura del agua. Cuando las plantas inician su rápido crecimiento, reciben la influencia de dos temperaturas, la del agua y la del aire, dado que el ciclo de vida se realiza principalmente en un medio aéreo. Como indican Matsushima et al. (1964), durante los estados iniciales del desarrollo de la planta, la temperatura del agua afecta el rendimiento porque influye en el número de panículas por planta, en el número de granos por panícula, y en el porcentaje de granos maduros que se pueden obtener. En estados más avanzados del desarrollo, la temperatura del aire puede afectar el rendimiento, porque influye directamente en el porcentaje de granos llenos y en su peso. El efecto de la temperatura del agua depende de la magnitud de ésta, y de la profundidad de la lámina aplicada. En la mayoría de los casos, la temperatura del agua es mayor que la del aire; a medida que aumenta la profundidad de la lámina de agua, el crecimiento de la panícula depende más de la temperatura del aire (Nishiyama et al., 1969). Por lo general, lo que determina el rendimiento es el número de granos por unidad de área. Yoshida (1978) informa que existe una alta correlación positiva entre el número de granos por unidad de área, y el total de nitrógeno (N) tomado por la planta al momento de la floración. Este autor observó que el número de granos era mayor a medida que aumentaba la cantidad de nitrógeno suministrado. Por otro lado, en un ensayo similar realizado bajo condiciones controladas, se encontró que el número de granos

aumentaba a medida que la temperatura disminuía bajo un determinado nivel de N, siendo más evidente este resultado cuando el nivel de N era más alto. Sin embargo, la eficiencia del N para producir granos, llegaba a su valor máximo cuando la temperatura y el nivel de N eran los más bajos.

4.3.1.3. Efecto de las temperaturas en la calidad del grano de arroz El cultivo de arroz presenta gran adaptabilidad, no obstante, pequeñas variaciones en las condiciones meteorológicas, pueden influir sobre la calidad final del grano cosechado. La temperatura del aire, en especial la nocturna durante el periodo de llenado del grano, puede explicar ampliamente las fluctuaciones en la calidad de un año a otro (Cooper et al., 2008). El rendimiento en grano entero, es el principal factor que influye sobre la calidad industrial. La mayor o menor susceptibilidad del grano a fracturarse depende de un diverso número de variables ambientales y genéticas. En el momento previo a la cosecha, la pérdida o ganancia de humedad en el grano desde el ambiente, influyen marcadamente sobre los valores finales de rendimiento industrial. El tamaño del grano es altamente heredable en la mayoría de los ambientes, aunque las temperaturas bajas después de la floración, pueden reducir ligeramente la longitud del grano (Martínez & Cuevas, 1989). La temperatura de gelatinización tiene una heredabilidad razonablemente alta, aunque esta puede variar inclusive hasta en 10 ºC en una misma variedad en casos excepcionales según el medio ambiente. La temperatura durante el desarrollo, también afecta el contenido de amilosa de los granos, pudiendo incrementarse o bajar según se registren temperaturas más bajas o altas que lo normal (Jennings et al., 1981). En la actualidad, estudios sobre el cambio climático predicen un incremento de la temperatura del aire de 1,8-4ºC para fines de siglo (IPCC, 2006), afectando principalmente las temperaturas mínimas. Los estudios agrometeorológicos pueden contribuir al conocimiento cuali-cuantitativo de la relación ambiente-producción agrícola. De acuerdo a investigaciones hechas por Castilla et al. (2010), los cambios en el clima tienen notables efectos en la agricultura debido a altas temperaturas, radiación

solar, humedad relativa y baja precipitación. La alta temperatura en el caso del arroz, induce a un menor peso y a una mala calidad de grano, incrementando el vaneamiento. Estos autores también afirman que las altas temperaturas favorecen la proliferación de plagas y enfermedades, además de facilitar su dispersión entre regiones. Esta vulnerabilidad de las plantas conlleva a mayores costos de producción y a un menor rendimiento. Además, de acuerdo a la comunidad científica, cuando la temperatura se eleva en 4°C, genera estrés en la planta por condiciones ambientales desfavorables. Las temperaturas altas durante la noche intensifican la respiración de las plantas, resultando en un mayor consumo de las reservas acumuladas durante el día por la actividad fotosintética, mientras que las temperaturas bajas favorecen el llenado y la maduración de los granos (Cooper et al., 2008). Temperaturas nocturnas elevadas producen una disminución del peso de las panículas y un aumento en el número de granos panza blanca (Yoshida & Hara, 1977). El porcentaje de grano panza blanca puede influir sobre el contenido de amilosa y el quebrado en la molienda (Liu et al., 2009). El rendimiento de grano entero es el principal factor que influye en la calidad industrial (Kocher et al., 1990). Se ha establecido la influencia de la temperatura y la humedad relativa sobre el rendimiento en grano entero y quebrado (Jodari & Liscombe 1996; Siebenmorgen & Nerhus, 1998). Además, se reporta un fuerte componente genético y también del tipo de grano como factor determinante sobre la calidad industrial del arroz (Jodari & Liscombe, 1996). Es reconocida la influencia que tiene la temperatura y la humedad en el período de madurez del grano. Estos afectan la calidad industrial y culinaria del arroz (Nikuni et al., 1969; Kunze, 1986). La mayor o menor susceptibilidad a fracturarse depende de un diverso número de variables ambientales y genéticas (Livore, 2004). Las genéticas, se refieren fundamentalmente a la regulación de los mecanismos que intervienen en el llenado de grano. La velocidad de llenado y su dependencia con la temperatura en esta etapa fisiológica determinan la fragilidad del endospermo y, consecuentemente, su sensibilidad al quebrado (Livore, 2004). Estudios realizados sobre los mecanismos del fisurado del grano, indican que

ellas se desarrollan cuando la superficie del grano, relativamente seca, absorbe humedad del ambiente (Berrio et al., 1989; Kunze, 1986). Este es el caso en los granos secos y maduros que absorben humedad ambiental, es decir, cuando se presentan altas precipitaciones y humedad relativa.

4.3.1.4. Utilización de cultivares de arroz tolerantes a altas temperaturas Para mitigar el efecto de las altas temperaturas en arroz, se han desarrollado cultivares con tolerancia a este evento en varios países, incluyendo México y Colombia. En Colombia, FEDEARROZ liberó más de 12 variedades, de las cuales, las que muestran mayor adaptación a altas temperaturas máximas y mínimas son FEDEARROZ 2000, COLOMBIA XXI, FEDEARROZ 733, FEDEARROZ 473 y FEDEARROZ MOCARI. El incremento de las temperaturas en las zonas arroceras del país producto del cambio climático, se ha asociado a la presencia de un determinado grupo de bacterias patogénicas incluyendo Burkholderia glumae y Pseudomonas fuscovaginae. Bajo estas condiciones, las variedades FEDEARROZ 733 y FEDEARROZ MOCARI, han mostrado la mayor tolerancia en campo (Castillo et al., 2010). En Zacatepec, Morelos, México, se evaluaron genotipos de arroz (materiales genéticos provenientes del FLAR), para determinar la respuesta de genotipos de arroz (Oryza sativa) a la sequía. Se evaluó la temperatura del dosel vegetal en emergencia de panícula, durante la floración y en el llenado del grano, además del efecto de la temperatura en el rendimiento de grano y sus componentes con riego y en secano. La temperatura en secano fue mayor que en riego, y se relacionó de forma negativa con el índice de productividad media (IPM) y el índice de tolerancia a sequía (ITS). Las líneas con baja temperatura, tuvieron mayor productividad y tolerancia a la sequía. La temperatura redujo el rendimiento en grano, biomasa, panículas/m2, granos/m2, granos/panícula y peso de 1.000 granos en un 25, 12, 13, 15, 9,6 y 7 % por cada 1°C de incremento en la temperatura en riego y en secano. La sequía aumentó la temperatura y disminuyó el rendimiento y sus componentes. Los arroces con baja temperatura, redujeron menos su rendimiento y fueron más productivos y tolerantes a la sequía.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

4.3.2. Radiación solar En las siembras de arroz durante el período lluvioso, la alta nubosidad reduce el número de horas de radiación solar, disminuyendo la tasa de fotosíntesis, y con ello, la producción de grano. Los principales efectos de la falta de luz durante el ciclo del cultivo son los siguientes:

Vegetativa n

ció

ra du

pro du ct

iva

6 5

Rendimiento (Tm/ha)

4 100

200

300

400

500

600

700

Radiacion solar (Cal/cm²) Fuente: Yoshida & Parao (1976)

Gráfico 17

Efecto de la radiación solar en los rendimientos del cultivar IR-747 en diferentes fases

La radiación solar requerida durante el ciclo del cultivo varía según las etapas de desarrollo (Gráfico 17). En el periodo inicial en la fase vegetativa, una disminución de la intensidad solar diaria, reduce muy poco los rendimientos, mientras que en la fase reproductiva, los rendimientos disminuyen significativamente. Esto mismo ocurre en la fase de maduración, pero en menor proporción (Yoshida & Parao, 1976). La disminución de la radiación diaria durante la fase reproductiva, disminuye el número de granos, mientras que en la maduración, disminuyen el peso de los granos. Los mismos autores encontraron que el efecto de la temperatura en el macollamiento, está regulado por el nivel de radiación solar. Sus resultados indican básicamente que a una temperatura alta, aumenta la tasa de emergencia de hojas y aparecen más yemas (de macollas) que las producidas a una menor temperatura. Cuando la iluminación es baja, algunas de las yemas no se desarrollan hasta convertirse en macollas, porque faltan los carbohidratos necesarios para su crecimiento. El mismo experimento mostró

que, durante la fase reproductiva de la planta, el número de espiguillas por planta aumentó cuando disminuyó la temperatura; esto indica que, a diferencia del resultado anterior, la temperatura óptima cambia de alta a baja a medida que avanza el crecimiento de la planta, es decir, de la fase vegetativa a la reproductiva (Vargas, 2010). La planta de arroz requiere diferente número de calorías/cm2 /día en sus diferentes etapas de desarrollo para alcanzar su mayor potencial. En la fase vegetativa, que incluye la germinación y emergencia, el estado de plántula, la producción de macollas y la formación de tallos, hojas y raíces, necesita entre 350 y 400 calorías/cm²/día. En la fase reproductiva, para formar el primordio floral, definir el número de granos por panícula, el desarrollo de la panícula, la floración y la polinización, necesita entre 401 y 500 calorías/cm²/día. Finalmente, en la fase de maduración, que comprende todo el proceso completo de translocación de asimilados para el llenado del grano hasta su madurez fisiológica, necesita más de 500 calorías/cm2 /día (FEDEARROZFNA, 2015). Además de los efectos y requerimientos anteriores, la FAO tiene las siguientes consideraciones: •

La disminución de luminosidad 16 días antes de la aparición de las panículas, causa la esterilidad de las espiguillas por la falta de carbohidratos (granos vanos).

•

La sombra durante la fase reproductiva, tiene serios efectos sobre el número de espiguillas.

•

Seleccionar cultivares con hoja bandera erecta, ángulo agudo y panículas que no sobresalgan en exceso de la hoja bandera, para minimizar la sombra de las hojas superiores.

•

Las variedades con tallos y hojas erectas, evitan el sombreado recíproco, y durante la fase de maduración, interceptan más luz solar, tienen una mejor fotosíntesis, y consecuentemente, mejores rendimientos.

•

Sembrar variedades semi-enanas que no se vuelquen, con hojas superiores cortas y erectas para capturar el máximo posible de luz solar dentro del dosel de la vegetación foliar. Un índice de área foliar de 5-6, asegura una óptima fotosíntesis durante la etapa reproductiva.

•

Para maximizar el rendimiento bajo un régimen de manejo óptimo, la época de siembra debe ser seleccionada de modo que el cultivo reciba altos niveles de radiación solar en las etapas reproductivas y de maduración.

ángulo) de la radiación solar, de su relación con el área foliar (tasa/unidad de área), del IAF y de la orientación de las hojas. Si la radiación solar es baja, la tasa de fotosíntesis también será baja (Tsunoda, 1972).

12:50 12:40

600 500

Sabaneta

12:20 Horas

400 Radiacion (Cal/cm²)

San Carlos

12:30

300 200

12:10 12:00 11:50 11:40

100

11:30

0 E

2009

Gráfico 18

Dic

Ene

Nov

Feb

Sep

Abr

Ago

May

Jul

Jun

Meses

2010

Radiación solar. Estación Turén, estado Portuguesa, 2009-2010.

Mar

Oct

Gráfico 19

Duración del día en dos localidades de los Llanos Occidentales

Araure 4

130 120 110 100 90 80 E

La fotosíntesis es el proceso en que la energía solar es atrapada por el tejido verde de las plantas y convertida en energía química, que es almacenada en forma de carbohidratos. De 80 a 90 % (en peso) de la materia seca de las plantas verdes, proviene de la fotosíntesis. El resto proviene, normalmente, del suelo como minerales absorbidos por las raíces de las plantas. En un cultivo de arroz, la fotosíntesis depende principalmente de la incidencia (cantidad y

Meses Fuente: Rodríguez (1989), no publicado

Gráfico 20

4.3.2.1. Energía solar y fotosíntesis

Cimarrón

140

Días a cosecha

En Venezuela, las siembras a finales de la temporada de lluvias (noviembre-diciembre) logran mejores rendimientos —superiores a 450 cal/cm²— que las siembras de junio, por la mayor incidencia de radiación solar durante los meses de febrero, marzo y abril (Gráfico 18). Por el contrario, las siembras de junio y julio reciben valores de radiación inferiores a 400 cal/ cm². Los valores de radiación fueron mayores en el 2009 que en el 2010, debido al inicio del fenómeno de El Niño en mayo del 2009, mientras que en el 2010 a partir de mayo, este comenzó a declinar.

Efecto del fotoperíodo en dos cultivares de arroz, 1989

4.3.2.2. Incidencia del fotoperíodo en el desarrollo del arroz El fotoperíodo es el conjunto de procesos de las plantas que regula sus funciones biológicas (reproducción y crecimiento), usando como parámetros, la alternancia de los días y las noches, y su duración según las estaciones y el ciclo solar.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

Las áreas productoras de arroz en Venezuela se ubican entre las latitudes 9 y 10° N y 67 y 69° E, donde la diferencia en la duración del día es cercana a 1 hora. (Gráfico 19). Tal es el caso de las localidades San Carlos en el estado Cojedes (1 hora y 3 minutos) y Sabaneta en el estado Barinas (97 minutos). Este período tan corto en horas luz, debería afectar muy poco el desarrollo vegetativo del arroz. Sin embargo, en un estudio sobre el efecto de la época de siembra en el ciclo vegetativo del arroz en fincas de agricultores del estado Portuguesa en 1989 (Rodríguez, 1989, no publicado), se observó que los cultivares Araure 4 y Cimarrón, tuvieron un comportamiento distinto (Gráfico 20) en condiciones de variación de la longitud del día de solo 1 hora. Para el cultivar Cimarrón, la diferencia entre las siembras de junio y enero en días a cosecha fue muy poca (7 días). Por el contrario, el cultivar Araure 4 responde a esta pequeña diferencia en longitud del día requiriendo 105-112 días de siembra a cosecha, mientras que las siembras en junio y los días a cosecha fluctuaron entre 135-140 días.

4.3.3. Humedad relativa La evaporación es un fenómeno inverso a la humedad relativa (HR), la cual se puede definir como el vapor de agua contenido en el aire. Se ha demostrado que manteniendo los demás factores constantes, un aumento en la HR, reduce la intensidad de la evapotranspiración (ETP), puesto que el gradiente de presión de vapor de agua entre la atmosfera y una superficie húmeda es alto. La capacidad del aire para retener vapor de agua, aumenta rápidamente

con la temperatura, por lo tanto, el aire caliente del trópico contiene más vapor de agua que el aire frío de otras zonas (Vargas, 2010). La humedad relativa del aire influye en alto grado y en relación inversa sobre el proceso de transpiración de la planta y en la evaporación; por lo tanto, valores muy altos de este factor son determinantes en la disminución de la transpiración, y en consecuencia, en la absorción y translocación de los nutrimentos (INIA, 2004).

4.3.4. Viento El viento desempeña un papel importante en la vida de las plantas de arroz. Se ha informado que cuando el viento sopla con poca intensidad, el rendimiento de la planta aumenta gracias a la turbulencia que se crea en medio de la comunidad de plantas. En los años 70, algunos investigadores japoneses hallaron que la tasa de fotosíntesis era mayor cuando aumentaba suavemente la velocidad del viento, ya que la turbulencia incrementaba el suministro de gas carbónico (CO2). Este resultado confirmaba el obtenido en los años 60 por un investigador Australiano, que una velocidad del viento mayor que el rango de 0,3 a 0,9 m/s, causaba un pequeño efecto en la fotosíntesis de la planta. Por otro lado, los vientos fuertes con características de vendaval, son perjudiciales sobre las plantas de arroz, puesto que incrementan el fenómeno de volcamiento. Los vientos muy secos causan secamiento de las hojas, que es grave para los cultivos de secano. Los vientos muy secos y calientes producen laceraciones en las hojas y en los granos y, en muchos casos, causan abortos de flores (Vargas, 2010).

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CAPÍTULO

05 Foto: FLAR 78

05 Manejo del riego

5.1. Riego continuo En la década de los 50 con el plan arrocero, se inició en Venezuela la siembra comercial de arroz en condiciones de secano en la colonia Turén, y con riego en el Sistema de Riego Río Guárico. En sus inicios, el método de riego predomínate en los Llanos Occidentales era por bordas en curvas a nivel, y por lo general en la etapa de inundación permanente, no permitía un buen control de la altura de la lámina de agua, que podía superar los 15 cm, y con ello, reducir la producción de tallos de 1 a 2 hijos por planta (Rodríguez, 1984). A comienzo de los años 70 en la región de los Llanos Occidentales, se comenzó a utilizar la nivelación con rayos láser en campos nivelados sin pendiente o con muy poca pendiente (0,02-0,05 %). El tamaño de los paños de nivelación, por lo general, superaba las 1,5 ha. Se realizaron grandes cortes del terreno que con frecuencia descubrieron capas indeseables de grava y carbonato de calcio, que restringían el buen desarrollo del cultivo. Los muros de contención del agua entre paños, superaban los 40 cm de altura que no podían ser sembrados con arroz. En estos, proliferaban las malezas, y se volvieron un refugio para roedores.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

En 1971, Luis Mora Contreras, profesor de la Facultad de Agronomía de la UCV Maracay, realizó una evaluación de los caudales de agua utilizados para el riego por inundación continua en fincas arroceras del Sistema de Riego Río Guárico (SRRG), determinando que la lámina aplicada era superior a 2 m/ha y ocasionaba considerables pérdidas de agua al final de los campos de cultivo. En la época de los 90, era frecuente que los agricultores de Portuguesa sembraran durante todo el año. Por ejemplo, en una finca de 600 ha de arroz a orillas del Río Sarare, donde la directiva de la empresa impuso el criterio de sembrar todos los meses, se llevó registro de la información de cada ciclo de siembra, lo cual permitió realizar las siguientes observaciones (Rodríguez, 2002, no publicado): a) En las siembras de enero y febrero, los ataques de roedores causaron severos daños económicos, al emigrar de las siembras aledañas de caña de azúcar y ajonjolí, entre otros cultivos en época de cosecha, disminuyendo considerablemente los rendimientos de grano de arroz, b) Se determinó el efecto del fotoperíodo en las variedades Araure 4 y Cimarrón, siendo la primera muy sensible al fotoperíodo, al reducirse la fecha de cosecha de 135 días en junio-julio a 110 días en marzo-abril. Hoy en día, sabemos que la mejor época de siembra es noviembre-diciembre (Grafico 21), donde se logran los mayores rendimientos de arroz cuando ocurre la mayor radiación, mientras que decrecen en junio y julio, dado que ocurre la menor radiación solar (Alvarado & Hernaiz, 2007). Es por ello, que para la 80

rotación arroz-maíz, el arroz se debe sembrar a final del período de lluvias en noviembre-diciembre, y el maíz de secano en abril-mayo.

300 Precipitación Evaporación (mm)

El arroz en Venezuela es un cultivo de regadío, y la técnica de riego predominante implica la siembra en agua con semilla pregerminada o en seco con sembradora de arroz en cero labranza o labranza mínima, para luego dar mojes hasta los 25 días; a partir de este punto, se requiere inundación continua hasta completar la madurez fisiológica del cultivo. Se sembraba dos veces al año (noviembre-diciembre y abril-mayo), y se utilizaban altos caudales de 2,5 a 3 L/s/ha con grandes pérdidas por escorrentía al final de los campos. Además de aumentar la disponibilidad de nutrientes en el suelo, esta técnica contribuía al control de malezas y a la regulación de la temperatura, pero conlleva un alto consumo agua, que actualmente es un recurso escaso. Como alternativa a este tipo de manejo de agua, se propone el riego intermitente.

250 200 150 100 50 0 E

Gráfico 21

Balance hídrico promedio. Estación Turén, período 1951-2016

Las siembras de arroz en campos nivelados con pendientes, se iniciaron en Portuguesa en el 2004, adecuando lotes para la rotación del arroz con otros cultivos. Con el auspicio de la Fundación DANAC, en el ciclo de verano del 2008, se inició en el Sistema de Riego Río Guárico, la adecuación de campos arroceros con pendiente aptos para la rotación con otros cultivos. Se utilizó la parcela P-553C del Sr. Francis Rico en un área de 14 ha. En el 2012, se adecuaron lotes de arroz con pendientes en las parcelas P-166 y P-199 en el SRRG, pertenecientes al Sr. Rafael Urdaneta. En el período de invierno de ese año, en uno de los lotes, se estableció arroz con taipas, y en el otro, maíz, constituyéndose en la primera experiencia de rotación arroz-maíz en esta zona, y empleando doble pendiente.

5.2. Riego intermitente 5.2.1. Efecto del riego intermitente en la economía del agua, en los rendimientos y en la calidad del grano La práctica de riego del arroz alternando períodos secos y húmedos (AWD, por sus siglas en inglés), también es conocida como riego intermitente (Henry

et al., 2017). La humectación y el secado alternativo es una práctica de gestión del agua desarrollada y extendida por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) y sus socios en muchos países productores de arroz, para reducir el consumo de agua de riego. Esta práctica es utilizada en Arkansas, Estados Unidos, para maximizar la captura del agua de lluvia y con ello, disminuir el tiempo de operación del equipo de bombeo, manteniendo los rendimientos y la calidad del grano. El riego intermitente consiste en inundar el campo a una profundidad razonable, permitiendo que la lámina aplicada se consuma de forma natural por efecto de la infiltración del suelo y por la evapotranspiración. La lámina de agua se repone cuando se observa una delgada capa de barro humedecido sobre la superficie (suelo saturado). Según Henry et al. (2017), la duración de los períodos de humedecimiento y secado, depende del estado de desarrollo del cultivo, de las condiciones prevalentes del clima y del confort del agricultor con la práctica. Después de mantener inundado el campo por tres semanas, es común abstenerse de regar por 5 o más días entre los períodos de humedecimiento-secado. La inundación permanente se mantiene entre el inicio de la panícula y la floración, para evitar disminución de los rendimientos cuando el arroz es más sensible al estrés hídrico. El drenaje del lote se realiza 15 días antes de la cosecha. Los productores del medio sur de Arkansas sostienen que cuando se realiza un manejo apropiado del riego intermitente, se reduce el volumen de agua para riego, sin afectar los rendimientos. Además, esta práctica reduce las pérdidas de agua al final de los campos, las emisiones de gas metano y los niveles de arsénico en el grano, cuando el suelo se torna aeróbico por periodos cortos de tiempo. Las anormalidades climáticas acontecidas en Venezuela en las últimas décadas, han determinado que en años Niño, las precipitaciones hayan disminuido notablemente, afectando la disponibilidad de agua para riego en los embalses y ocasionando en ciertos años, la disminución de los niveles del agua subterránea, reduciendo los volúmenes extraídos de agua por los equipos de bombeo. Un buen ejemplo de este fenómeno, lo constituye el Sistema de Riego Las Majaguas. Cuando la captación de

agua en el embalse está por debajo del nivel que no satisfacen la demanda de este líquido requerida por los agricultores y la administración, se ve en la necesidad de reducir las áreas de siembra. Una situación más drástica se presenta en el Sistema de Riego Río Guárico (SRRG), donde en los últimos años, los aportes del Río Guárico no han sido suficientes en la recuperación de los niveles de la presa que se han visto disminuidos, al ser derivados gran parte de su flujo para suplir de agua a la capital del país, Caracas. Además, aguas arriba de la presa, los agricultores dedicados a cultivos hortícolas y pasto, derivan importantes cantidades para riego. Esta situación ha conllevado a que las áreas suplidas por la presa han sido exiguas. Es frecuente que los productores que practican el monocultivo del arroz, incrementen el área de siembra en sus predios durante la zafra de invierno, dado que la evapotranspiración disminuye cerca del 50 % (Gráfico 21), y con ello, los requerimientos de agua del cultivo. Esta variabilidad climática continuará posiblemente con mayor impacto en las décadas por venir, y es por ello que nuestros agricultores deben concientizarse en que es posible mitigar los embates del clima, reduciendo los altos volúmenes de agua aplicados con el riego por inundación permanente. La práctica de riego intermitente, se inició en Venezuela con la propuesta del Profesor Luis Mora Contreras de la Facultad de Agronomía (UCV) en la década de los años 70, cuando se presentó un largo período de lluvias erráticas por varios años, impidiendo la recuperación de la represa del Sistema de Riego Río Guárico (SRRG) después de cada campaña. Mora Contreras (1971) evaluó los volúmenes de agua utilizados por agricultores del SRRG para el riego de arroz, donde determinó que se hacía un uso excesivo del agua, ya que consideraban al arroz como un cultivo acuático que requería inundación permanente obteniendo buena productividad y calidad del grano. Mora conclye concluye que, bajo esas condiciones de manejo del agua en el SRRG, no será posible continuar un desarrollo satisfactorio, si se siguen usando excesivos caudales de agua con desperdicios que alcanzan más del 50 % del agua aplicada, limitando la expansión del área para la siembra de arroz. El Profesor Mora Contreras decidió, junto con investigadores de la estación experimental de

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Calabozo del FONAIAP en la campaña 1972-73 (Useche et al., 1974), realizaron una investigación con riego intermitente, en un suelo Vertisol arcilloso de la serie Palmar, Udorthentic chromusterts arcillosa fina, montmorillonitica, isohipertermica. Se trata de una cubeta de decantación de la acumulación aluvial Q1 del Río Guárico, de relieve plano con pendientes muy bajas (bajío), pobremente drenado, con escurrimiento superficial muy lento, drenaje interno lento, y permeabilidad muy baja. Se evaluaron los volúmenes de agua utilizados con inundación permanente e intermitente en melgas rectangulares, donde evaluaron al riego intermitente como alternativa para reducir el consumo de agua durante el ciclo del cultivo. El área experimental fue una parcela única de 13 ha enmarcadas dentro de un lote de 25 ha, en el cual la preparación del terreno fue por el método de barro batido, y donde se realizaron las labores culturales recomendadas propias de la época. Todas las aplicaciones se realizaron con avioneta (siembra con semilla pregerminada, fertilización, y control de plagas y enfermedades). El área seleccionada para la investigación constaba de ocho tanques (melgas), dividiéndola en dos lotes. Cuatro se utilizaron para el riego continuo (6,1 ha) y los otros cuatro para el intermitente (6,3.ha). En la determinación de los caudales aplicados durante el ciclo del cultivo, se utilizaron canaletas graduadas a la entrada de los 2 lotes, a fin de medir los volúmenes aplicados y se colocaron aforadores Parshall a la salida con el propósito de medir el agua de escorrentía. Después de la siembra, se realizaron los mojes con la finalidad de garantizar la germinación y el establecimiento hasta los 25 días. A partir de este punto, en el lote de riego continuo, se mantuvo la lámina hasta 15 días antes de cosecha, y en el riego intermitente, se reponía el riego siguiendo el criterio de restituir la lámina cuando se encontrara el suelo entre capacidad de campo y saturación. Para esto, se tomaban muestras de suelo al azar, determinando el contenido de humedad, y de aquí, surgió una frecuencia de riego de 11 días. Posteriormente, en el período de mayor demanda de agua por el cultivo, es decir, durante la emergencia de las panículas, se fijó un gasto aproximado de 1 L/s/ ha, suspendiendo el riego 15 días antes de la cosecha. Después de la siembra con la inundación permanente, se aplicaron 15.054 m3/ha de agua, mientras que con la intermitencia se aplicaron 7.134 m3/ha, es

decir, hubo una reducción del 47,39 % (Gráfico 22). El volumen drenado al final de los lotes fue de 8.514 m3/ha con inundación permanente, y de 1.067 m3/ha con riego intermitente, una reducción del 87,47 %. El consumo neto de agua por el cultivo fue de 6.598 m3/ ha en inundación permanente, y 6.067 m3/ha en riego intermitente, valores que no fueron significativos. Del volumen total de agua que ingresa a las melgas, tanto del riego como de las precipitaciones, la cantidad que excede el requerimiento hídrico del cultivo se pierde por evaporación directa, percolación profunda y escurrimiento superficial. En la preparación del terreno con fangueo, se requirió un 25 % del total de agua aplicada durante el ciclo.

16000

R. Continuo

14000

R. Intermitente

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0

Gráfico 22

Vol. Aplicado

Vo. Drenado

Vol. Neto

Volúmenes de agua (m³) en riego continuo e intermitente. SRRG, Calabozo,1973

Con el riego intermitente, se logró un excelente rendimiento (8.150 kg/ha) usando la variedad IR-22, superando a la inundación permanente en 793 kg/ ha, y no se detectaron diferencias significativas en la calidad molinera. Esta información fue utilizada por la directiva del sistema de riego, a fin de reducir las entregas de agua a los usuarios y establecer un gasto de 1,5 L/s/ha (Germán Rico, comunicación personal).

5.2.2. Experiencias con riego intermitente en el Sistema de Riego Río Guárico En el SRRG, la tarifa que se cobra al productor es por hectárea y no por volumen, por lo que no existen

restricciones en el control y uso del agua para riego con el fin de mejorar su eficiencia. Sin embargo, en los últimos años, las lluvias han sido erráticas, lo que ha causado problemas de recuperación del embalse. Por lo tanto, se debe considerar el agua como un recurso limitado y estratégico que debe ser usado eficientemente, pues se trata de un recurso global esencial. Es necesario controlar la lámina de agua a través del riego intermitente, para lo cual se requiere tener el terreno bien nivelado, manteniendo un canal regador que permita inundar varias melgas al mismo tiempo, y de esta forma, llenar rápidamente el lote sin excesos de agua que se desperdician hacia los drenajes. En el SRRG, se ha utilizado riego intermitente por más de 20 años en las parcelas 553-A, 553-C, 554-A y 554B pertenecientes a los hermanos Rico, donde con una dotación de agua para 80 ha, riegan 140 ha en cada parcela, con una frecuencia de riego de 5 días en suelos Franco arcillosos. Es decir, se logra economizar un 45 % del agua sin afectar los rendimientos ni la calidad industrial del arroz. Además, obtienen otros beneficios de esta práctica, como ahorrar en la utilización de fertilizantes y agroquímicos, reducción en el lavado de suelo y drenajes, menor incidencia de malezas combinando la práctica del riego intermitente con el uso de herbicidas preemergentes, así como el control de enfermedades y plagas. Cabe destacar que en suelos de textura más liviana, la frecuencia de riego debe ser de 3 días, especialmente durante los meses de marzo y abril por la alta tasa de evapotranspiración. Más recientemente, también se comenzó a utilizar en parcelas ubicadas fuera de la poligonal de riego del SRRG, que son regadas mediante bombeo de aguas subterráneas o superficiales (Germán Rico, comunicación personal).

5.2.3. Manejo del riego intermitente Para implementar la utilización del riego intermitente en campos nivelados sin pendientes, en sentido transversal y con pendiente longitudinal entre 0,15 y 0,2 % (Foto 56), con muros (taipas) perpendiculares a la dirección de flujo y espaciados convenientemente con un desnivel entre ellos de 3 a 4 cm, es recomendable dividir el área a regar en unidades o lotes de riego de 10 a 12 ha, y de 250-200 m de ancho y 400-500 m de largo, separados por muros laterales, o bien por vías de comunicación. Todos los muros laterales se dejaron abiertos sin que las taipas tocaran el muro

exterior, de manera que funcione como un canal lateral, el cual recibe las aguas del canal principal ubicado en la cabecera de los lotes.

Foto 56

Parcela del Sr. José Hurtado, S.R. Las Majaguas, Portuguesa, 2010

Foto 57

Parcela del Sr. José Hurtado, 5 días después de drenado. S.R. Las Majaguas, Portuguesa, 2010

Para lograr humedecer uniformemente todo el terreno, se colocan pases de agua con sacos de plásticos rellenos con tierra solo a la mitad de su capacidad, con lo cual se logra construir retenciones de 5 cm de altura, permitiendo así, levantar la lámina de agua en cada paño de nivelación (espacio ocupado entre taipas), y el excedente de agua pasa a los paños contiguos. Al llegar el agua al final del lote, se logra cubrir todo el terreno con una lámina entre 5 y 7 cm. Con el propósito de drenar el lote, se quitan los sacos (Foto 57), y al cabo de 4 a 5 días, estará en condiciones de ser sembrado con sembradora de

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arroz, gracias a las pendientes entre 0,15 y 0,20 %, que permiten el avance rápido de las aguas de riego y de drenaje de los lotes. De esta forma, después de la siembra, se logra una excelente germinación en toda el área regada, dado que la sembradora siembra los muros al pasar sin inconveniente sobre estas. Para lograr dar los mojes hasta los 20 a 25 días, se repite el procedimiento antes descrito. A partir de los 20 a 25 días, se inicia el proceso de riego intermitente, donde se deja que la lámina aplicada se consuma por infiltración y evaporación, hasta alcanzar una ligera película de agua sobre el terreno (suelo saturado). Esto evita la desnitrificación del nitrógeno amoniacal y la formación de grietas en los suelos de textura pesada, incrementando las pérdidas por infiltración y la consiguiente reducción de la productividad del agua (Bouman & Toung, 2001). En tal sentido, se colocan de nuevo los pases de agua, asegurándose que la altura del pase se encuentre de 5 a 7 cm de altura, garantizando que esta sea la altura de la lámina de agua en todos los paños de nivelación. Colocados los pases de agua, se procede a meter un caudal entre 15 y 20 L/s, el cual se desliza por el canal lateral, y va pasando los excedentes hacia el final del lote. Cuando el agua haya avanzado 2/3 partes de la longitud del canal, se corta el suministro de manera que el agua de cola inunde los paños faltantes. Se deja que la lámina aplicada se infiltre, proceso que puede tardar de 5 a 10 días, dependiendo de la textura del terreno (4 a 5 días en suelos con texturas Franco arenosas y 10 a 12 días en arcillosas). Este proceso se repite tantas veces como sea necesario, hasta que se alcance la etapa de emergencia de las panículas, cuando de nuevo se riega de forma continua hasta 15 días antes de la cosecha. El caudal requerido para regar cada lote de 10 a 12 ha de texturas arcillosas, debe ser 20-25 L/s, es decir, unos 2 L/s/ha, ya que tienen un alto nivel de retención de humedad y, por lo tanto, es difícil que se sequen rápidamente. En suelos Franco arenosos no es recomendable su utilización, porque la reposición del riego no puede realizarse oportunamente por la baja retención de agua del suelo y su alta infiltración. Esto determina que la frecuencia de riego se reduzca a menos de 5 días, con el consiguiente secado del suelo, y con ello, al reinundar el riego del lote, es posible incrementar la emisión de N2O.

Los déficits hídricos o la presencia de malezas y enfermedades, pueden disminuir los rendimientos de grano o su calidad. Estos déficits se pueden presentar si se permite que se seque mucho el suelo, lo cual puede suceder si el flujo de agua no se reinicia oportunamente, como puede ocurrir por fallas en el equipo de bombeo o por error humano (Henry et al., 2017).

5.2.4. Ventajas del riego intermitente El riego intermitente ofrece la posibilidad de reducir drásticamente los volúmenes de agua utilizados en el arroz de riego, aspecto importante por la poca conservación de las cuencas de los ríos que cruzan los Llanos venezolanos, y del cambio climático, que afectan los caudales de estiaje y los niveles de los acuíferos subterráneos. Ruíz Sánchez et al. (2016) realizaron un experimento en las áreas de campo de la Unidad Científico Tecnológica de Base “Los Palacios”, en la provincia de Mayabeque en Cuba, donde evaluaron el efecto del manejo del agua de riego en el rendimiento agrícola e industrial del arroz mediante tecnología de trasplante. Utilizaron cuatro tratamientos: 1) suspensión del riego por 15 días a los 15, 30 y 55 días después del trasplante, comparándolos con la aplicación continúa durante todo el ciclo del cultivo. La suspensión del riego a partir de los 30 días, incrementó el rendimiento en grano entre 16 y 32 %, el rendimiento industrial fue de 67 % en promedio, y se obtuvo un mayor número de granos enteros. Este manejo del agua generó un ahorro de 1.931 m³/ha, con lo cual se podría incrementar el área de riego en 11,2 %. Bandeira y Böcking (2016) en Concordia, Entre Ríos, Argentina, evaluaron el riego intermitente en campos regados con taipas en curvas a nivel, donde lograron disminuir el consumo del agua de riego en 29 %, comparado con el riego continuo. Este método requiere reponer la lámina de agua en condiciones de suelo saturado, práctica que contribuye a disminuir las pérdidas por evapotranspiración e infiltración. En terrenos dedicados a la siembra de arroz que han sido nivelados con pendiente, se garantiza el éxito de la técnica del riego intermitente, donde se requiere que la velocidad con la que se debe restablecer

la lámina de agua una vez que el suelo alcanza el estado de saturación, se logre fácilmente. Este tipo de riego promueve un sistema radical más profundo en comparación con los métodos tradicionales. Esto a su vez, produce plantas saludables, con tallos más fuertes y mayor producción de retoños y con menor porcentaje de acame o volcamiento, conduciendo a rendimientos más altos de arroz de buena calidad (Nubangisi, 2011). El riego intermitente permite controlar la presencia de mosquitos en los arrozales. Ogusuku et al. (2017) indican que en los departamentos de la costa norte del Perú, se cultivan más de 150.000 ha de arroz con inundación continua. Desde el 2005, se viene aplicando el riego con secas intermitentes para evaluar sus efectos sobre la productividad, el consumo de agua y la población vectorial. Los resultados mostraron una reducción promedio de la población de mosquitos del 86 al 93 %, y disminución del gasto de agua de riego entre el 24 y 60 %. También, se obtuvo un incremento de la producción de arroz paddy entre el 21 y el 25 %, y una disminución de agroquímicos entre 30 y 35 %. La aplicación del riego intermitente se articuló con la siembra directa. El manejo del agua por riego intermitente, permite reducir las pérdidas por volatilización de los fertilizantes nitrogenados, tal como ocurre cuando se aplican en el agua de riego por inundación permanente. Se recomienda que se consuma la lámina del lote hasta secar el terreno, abonar con fertilizantes nitrogenados y reanudar la aplicación del riego. La efectividad del riego intermitente está relacionada con la capacidad de movilizar volúmenes de agua a las áreas de cultivo de manera que se pueda controlar su penetración al suelo y limitar la entrada de aire al perfil del suelo; de esta manera, se mantiene la anaerobiosis con la mínima lámina sobrenadante. Todo lo anterior implica que el agricultor debe tener capacidad técnica para nivelar las áreas de cultivo. El riego es importante en el control de los insectos plaga, por lo cual es necesario la nivelación para que no existan áreas difíciles de mojar y así procurar una buena humedad en las primeras fases del arroz. El agua es buen controlador de los gusanos cortadores Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), durante los primeros 20 días donde no hay lámina

continua de agua. En cuanto al insecto Lissorhoptrus sp. (Coleoptera: Curculionidae), existe una relación entre el establecimiento de la lámina de agua en los arrozales, y el inicio del ciclo del insecto, dado que no se colectan larvas, huevos ni pupas en campos sin lámina de agua. Si los campos se manejan con pases de agua manteniendo los suelos saturados, las hembras de Lissorhoptrus sp. no pueden ovopositar (Rico. G., 2021, no publicado). En el caso de la mosca del género Hydrelia (Diptera: Ephydrida), los adultos muestran mayor actividad en aquellas zonas donde la lámina de agua es profunda durante las primeras y últimas horas del día. El daño se presenta generalmente en los campos de arroz con lámina profunda de agua, desde el estado de plántula hasta el de máximo ahijamiento, y el adulto tiene preferencia por los lugares más bajos del lote. En tal sentido, con una buena nivelación, un manejo de la lámina de agua, y una densidad de población no mayor a 200-250 plantas/m2, es posible disminuir los daños de la plaga. Una de las principales enfermedades del arroz es la rizoctonia, causada por el hongo Rhizoctonia solani, la cual está asociada con altas densidades de siembra, alta fertilización nitrogenada y alta humedad. Se manifiesta por manchas en las vainas de las hojas a la altura de la lámina de agua que se encarga de distribuir esta enfermedad por el lote. Por lo tanto, para evitar que la enfermedad se propague por toda la parcela, es recomendable el riego intermitente (Rico. G., 2020, no publicado).

5.2.5. El riego intermitente y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) Según Cuevas (2016), un aporte importante del riego intermitente está relacionado con la mitigación de la emisión de gases de efecto invernadero. Se ha demostrado científicamente, que el cultivo de arroz de riego contribuye entre el 10 y el 25 % de las emisiones globales de metano (CH4), mayormente por la acción de las bacterias que bombean toneladas de este gas cuando descomponen la materia orgánica en los campos de arroz con inundación permanente. Alrededor del 70 % de la emisión de metano ocurre cuando los residuos de la cosecha son incorporados con el fangueo, y la otra parte durante el ciclo del cultivo en suelos inundados. Otro de los gases importantes que emite el cultivo de arroz es el óxido

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nitroso (N2O), y surge de la inadecuada utilización de fertilizantes nitrogenados, de los cuales, una cantidad significativa termina como óxidos de nitrógeno en el aire. Estos, además de deteriorar la capa de ozono, contribuyen al incremento del efecto invernadero. El sistema del riego intermitente, con alternancia de períodos de suelos saturados, permite disminuir las emisiones del gas metano, por lo que tendría asociado un beneficio de mitigación del cambio climático. En diversas investigaciones, se observa que alteraciones en el manejo del agua, como el riego intermitente o el drenaje en la mitad del ciclo del cultivo, son opciones efectivas para reducir las emisiones de metano en el cultivo de arroz. Esta disminución de metano, puede ser debida a la aireación que genera el secado del suelo, lo cual suprime la actividad metanogénica (bacterias anaerobias que descomponen la materia orgánica y producen metano), y además, puede aumentar la actividad metanotrófica (de organismos capaces de oxidar metano). Por otra parte, las emisiones de óxido nitroso en el cultivo de arroz, son generadas a partir de la nitrificación en suelos oxidados y la desnitrificación en suelos semi reducidos, por lo que se espera que luego de la lluvia o del riego, los flujos de óxido nitroso aumenten si el contenido de humedad del suelo desciende por debajo del nivel de saturación. Alternar suelo húmedo y seco, crea un ambiente favorable para estos procesos (nitrificación y desnitrificación), que puede concluir en mayores emisiones de óxido nitroso, si se disminuye el contenido de humedad del suelo por debajo del nivel de saturación al momento de reiniciar la inundación intermitente del lote. Cabangon et al. (2004) reportaron un trabajo realizado en China durante dos años (1999-2000), donde se cuantificaron las condiciones agro-hidrológicas, y se compararon los impactos del riego intermitente y el riego continuo con diferentes niveles de fertilización nitrogenada, sobre el crecimiento y rendimiento de grano, la productividad del agua y la eficiencia en el uso de los fertilizantes durante cinco campañas. Los autores no observaron una respuesta diferencial a la fertilización con N en el sistema de riego intermitente, lo cual fue atribuído a que, durante los períodos de secado del suelo en el sistema intermitente, el contenido de humedad en la zona radical fue cercano a la saturación, y debido a esto, la aireación fue

reducida al igual que los procesos de nitrificacióndesnitrificación. A nivel mundial, pocos países productores de arroz han tomado iniciativas para mitigar el impacto ambiental de los gases de efecto invernadero, ya que esto implica utilizar bajos insumos (fertilizantes), y el uso de fertilizantes nitrogenados procesados con tecnología para el control y la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero, que ya se encuentran disponibles en el mercado como Furia (úrea + Agrotain) y Yara Amidas (nitrógeno + azufre). Las técnicas de gestión de agua y materia orgánica (extracción de los restos de la cosecha y el riego intermitente) que reducen las emisiones de metano, pueden aumentar las emisiones de óxido nitroso. Para reducir este efecto, es recomendable la incorporación del nitrógeno con la siembra directa y mantener la humedad del suelo por encima de capacidad de campo, es decir, reponer la humedad apenas la lámina de agua se haya infiltrado. En la siembra con mínina labranza en arroz (aeróbico) sin fangueo, el consumo de agua es 50 % más bajo que el riego por inundación, y la productividad es 60 % más alta, lográndose reducir la producción de metano en un 70 %. En países como Pakistan, China, India e Indonesia, este sistema aeróbico de producción de arroz se practica con éxito. En Uruguay, Brasil y Estados Unidos, aplican tecnologías de producción de arroz en rotación de cultivos, siembra directa, uso de agua, fertilizantes nitrogenados, semilla híbrida y manejo integrado de plagas, como alternativas sostenibles. El Ministerio de Agricultura Forestal y Pesca de Japón (MAFF) patrocinó un proyecto denominado MIRSA2 (Mitigación de gases en sistemas de arroz irrigado en Asia), el cual se realizó entre 2013 y 2017, en cinco locaciones de Asia con la participación de las siguientes instituciones: Hue University of Agriculture and Forestry (Vietnam), The Joint Graduate school of Energy and Environment (Tailandia), Indonesian Agricultural Environment Research Institute (Indonesia) y National Agriculture and Food Research Organization (Japón). El objetivo del proyecto fue desarrollar prácticas mejoradas de manejo del agua, basadas en el riego intermitente que permita reducir en 30 % la emisión de metano (CH4) + óxido nitroso (N2O).

Tirol-Padre et al. (2018) presentan una evaluación integral y la síntesis de datos recopilados de los experimentos de campo de tres años realizados en los cuatro sitios del sudeste asiático: Hue en Vietnam, Jakenan en Indonesia, Prachin Buri en Tailandia, y Muñoz en Filipinas, para evaluar la viabilidad específica de cada localidad en relación a la práctica de humectación–secado (AWD), como una opción de mitigación de gases de efecto invernadero (GEI) en los campos de arroz con riego. El riego intermitente redujo el consumo de agua en relación al riego continuo, sin reducir significativamente el rendimiento de grano de arroz y el contenido de carbono del suelo en todos los sitios. La emisión de metano varió en los sitios dependiendo de la época del año (verano vs. invierno), de las propiedades del suelo y el manejo del agua. El riego intermitente redujo la emisión de metano en relación al riego continuo en 25 %, 37 %, 31 % y 22 % en Vietnam, Indonesia, Tailandia y Filipinas, respectivamente. Sin embargo, en Tailandia y Filipinas, el riego intermitente redujo la emisión de metano solamente en el periodo seco, dado que los sitios presentaban suelos pesados, con lluvias frecuentes y no se pudo drenar los campos en invierno, mientras que en Indonesia y Vietnam, la reducción de metano fue efectiva en ambas épocas debido a que los suelos eran de textura liviana (Franco). También se observó una reducción significativa en el potencial global de calentamiento (GWP) del metano y del óxido nitroso por efecto del riego intermitente. Este estudio destaca la importancia práctica de la factibilidad y la época apropiada, en el manejo exitoso en la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI) por el riego intermitente, sin impactar los rendimientos de granos. En América Latina, las investigaciones sobre los efectos del riego intermitente sobre los rendimientos, la calidad del arroz y la emisión de gases de tipo invernadero, son escasas (Silva et al., 2018), particularmente en Brasil, que es el mayor productor de arroz en Latinoamérica, donde en el sur del país, en el estado de Río Grande do Sul, se siembran con riego por inundación, cerca de 1,3 millones de hectáreas, que representan el 67 % de la producción nacional. En esta región del país, Zchornack et al. (2016) establecieron en la Estación Experimental del Instituto de Arroz Río Grandense (IRGA) durante

los ciclos de siembra 2009/2010 y 2010/2011, un experimento donde evaluaron el efecto del manejo del agua en la mitigación de las emisiones de metano y óxido nitroso en condiciones de riego continuo vs. riego intermitente, en dos modalidades: escaso y frecuente. Los sistemas de irrigación intermitente promovieron reducciones significativas en los flujos y emisiones totales de metano, en relación con la inundación continua, pero favorecieron las emisiones totales de óxido nitroso, sin afectar el rendimiento de granos de arroz, teniendo un efecto positivo sobre la relación entre el potencial de calentamiento global y el rendimiento de granos. Estos estudios de mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero se continuaron en la Estación Experimental del Instituto de Arroz Río Grandense (IRGA), durante el ciclo de siembra 20122013 (Silva et al., 2017). Un experimento similar se estableció en el Instituto de Investigación Agrícola de la Provincia de Nigata en Japón, con el objetivo de estudiar el comportamiento de las emisiones de gas invernadero en ambos países, para lo cual utilizaron tres tratamientos : 1) Riego continuo manteniendo sobre el suelo bajo, una capa de agua de 5–10 cm de espesor durante la temporada de crecimiento; 2) Riego moderado intermitente (MI), en el que se suprimió el agua en las etapas V6–V8 (6–8 hojas), y 3) Riego intermitente severo (SI), donde el agua fue suprimida en las etapas V6–V8 y V8–V10 (8–10 hojas). El riego se suspendió 15 días antes de la cosecha de arroz en todos los tratamientos. Se determinó que el riego intermitente y continuo satisfacen los requerimientos de agua del cultivo. El riego intermitente resultó eficiente en disminuir en un 62 %, las emisiones de metano en el suelo, y no se afectaron significativamente las emisiones estacionales de óxido nitroso del suelo o el rendimiento de grano de arroz (9.391–10.231 kg/ ha). En este estudio, se considera que esta forma de gestión del agua es una práctica agrícola clave enfocada en cumplir con un aumento futuro en la producción de arroz, no asociado a incremento en las emisiones de gases invernadero en el sur de Brasil y otros países de América Latina y el Caribe, donde esta tecnología aún debe ser ampliamente adoptada por los agricultores.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

En el delta del Río Ebro, en España (Interempresas, 2017), la empresa Kellogg’s, en su afán de mejorar la sostenibilidad del arroz, puso en marcha una investigación para medir y luego poder reducir las emisiones de GEI, liderado por el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentaria (IRTA), en colaboración con la Universidad de Manchester. Para esto, se utilizaron diferentes sistemas alternativos de gestión del agua. Determinaron que el riego intermitente, en comparación con la inundación permanente de los arrozales, redujo la emisión de metano hasta en un 90 % durante la etapa de crecimiento en el campo y con una reducción del 30 % de las aportaciones de agua. Para reducir las emisiones en la temporada de postcosecha, los investigadores recomiendaron incorporar la paja en noviembre o diciembre, ya que se ha observado que se producen menos emisiones que en octubre.

5.2.6. Los procesos biológicos en suelos arroceros con riego intermitente 5.2.6.1. Emisiones de gases de tipo invernadero La incorporación de los restos de la cosecha (paja de arroz) es una de las prácticas utilizas en el manejo del arroz con riego, especialmente en las siembras durante el período de lluvias (junio-julio). Esta práctica, aunque beneficiosa por los aportes de nutrimentos para el cultivo y el mejoramiento de las propiedades físicas de los suelos, es la de mayor contribución a la emisión de gases de tipo invernadero, conjuntamente con la fertilización nitrogenada. Para facilitar la comprensión de estos procesos, en el Gráfico 23, se presenta en forma esquemática (Dobermann & Fairhurst, 2000), el perfil de un campo de arroz con riego continuo.

NH⁴+ Localizacion Profunda

7 3 NH⁴+

NH⁴+ 3 2

MOS

3 1

NH⁴+

Intercambiable

Gráfico 23

NH³

8 8

3 NO³.3 NO³.-

Fijado

N² 4

Agua de inundación

4 4

Suelo oxidado

N²O NO²-

2. Inmovilización / Mineralización 5. Fijación 8. Nitriﬁcación

3. Difusión 6. Lixiviación Pérdidas

Suelo reducido

Bandeja de tráﬁco

NO³-

NH⁴+ 1. Hidrólisis 4. Desnitriﬁcación 7. Volatilización

emisión de superﬁcie

NO³.-

emisión de superﬁcie

Subsuelo

Reducido

Oxidado

Materia orgánica del suelo

Ciclo y transformaciones del nitrógeno (N) en suelos cultivados con arroz inundado

En un cultivo de arroz con riego continuo, se presentan tres estratos bien diferenciados: lámina de inundación, interfase oxidativa y suelo reducido. La lámina de inundación sobre la superficie del terreno o agua

sobrenadante, es un ambiente aeróbico, al estar el agua en movimiento con presencia de oxigeno (O2), favorable para el desarrollo de una flora activa de bacterias y algas, que contribuyen a la fijación biológica del nitrógeno (N2). El otro ambiente aeróbico, lo constituye la interfase oxidativa, capa superficial del terreno de poco espesor con presencia de O2 obtenido de la lámina de agua. El espesor de este estrato depende del alto contenido de materia orgánica (MO) que tenga el suelo. Si tiene mucha MO, se genera una alta población de microorganismos que consumen mucho O2. Todo lo contrario sucede cuando existe poca MO, en cuyo caso puede llegar a menos de 1 cm de espesor. En el perfil del suelo y por debajo de la capa interfase oxidativa, se ubica el estrato de suelo reducido, en el cual a las pocas horas después de la inundación, ya presenta déficit de O2. Se caracteriza por presentar un ambiente anaeróbico, el cual bajo cultivo de arroz, se ve interrumpido por la rizósfera oxidada. Esta es producto del sistema muy particular de tejidos especiales (Arenquima) que posee el arroz en las hojas, tallos y raíces para transportar oxígeno desde la parte aérea a las raíces. Sanchis et al. (2014) consideran que los suelos inundados ofrecen un ambiente único para el crecimiento y la nutrición del arroz, pues la zona que rodea al sistema radical se caracteriza por la falta de oxígeno. Por tanto, para evitar la asfixia radical, la planta de arroz posee tejidos especiales, es decir, unos espacios de aire bien desarrollados en la lámina de la hoja, concretamente en la vaina de la misma, así como en el tallo y en las raíces, que forman un sistema muy eficiente para facilitar el paso del aire. Este sistema recibe el nombre de aerénquima. El aire se introduce en la planta a través de los estomas de las vainas de las hojas, desplazándose hacia la base de la planta. El oxígeno es suministrado a los tejidos junto con el paso del aire, moviéndose hacia el interior de las raíces, donde es utilizado en la respiración. Finalmente, el aire sale de las raíces y se difunde en el suelo que las rodea, creando una interfase de oxidación-reducción. Los cambios que ocurren en campos inundados difieren porque se desarrollan en ambientes distintos. En la zona de agua de inundación, ocurre volatilización, lo mismo que en la interfase oxidativa dependiendo del pH del agua. En la zona de la rizósfera oxidada, se encuentra la masa de raíces. El O2 que viene de

la parte aérea a través del aerénquima, reacciona con el amonio (NH4+) que está en la rizósfera, el cual puede tener varios orígenes: de la materia orgánica (amonificación) o de la fertilización. El amonio en esta zona oxidada y en la interfase, es oxidado a nitrato (NO3 -), el cual puede ser absorbido por la planta, y otra parte se moviliza y llega a la zona reducida en dónde sufre desnitrificación, y posteriormente se va a la atmosfera en forma gaseosa, primero como N2O, y luego como N2, saliendo del sistema suelo-aguaplanta. Cuando se aplica urea (fertilizante) en la lámina de inundación, se hidroliza rápidamente (2-4 días) y ocurre pérdidas por volatilización, lo cual se debe al cambio diurno de pH del agua como resultado de la actividad biológica. Procesos bioquímicos como fotosíntesis y respiración pueden causar grandes variaciones diurnas del pH del agua de inundación, dependiendo de la capacidad buffer de la misma. Durante el día, como consecuencia de la fotosíntesis de la flora acuática, hay mayor consumo de CO2, lo cual provoca el aumento del pH. En la noche, cuando los procesos de respiración dominan sobre la fotosíntesis, hay una recuperación de los niveles de CO2, y el pH disminuye. Estas variaciones también están asociadas a los cambios de temperatura y alcalinidad del agua. Fillery et al. (1986) encontraron que la alcalinidad del agua de las parcelas tratadas con sulfato de amonio disminuía con la fertilización, mientras que donde se aplicó urea, la alcalinidad se mantuvo, y por tanto, debería ocurrir mayor pérdida de amoníaco (NH3) de la solución hacia la atmósfera (volatilización). Parte del amonio de la lámina de inundación puede moverse en forma reversible hacia el estrato de suelo oxidado por difusión o flujo de masa. En esta zona, el amonio (NH4+) con el OH- se trasforma en amoníaco (NH3), y se moviliza a la lámina de inundación de donde se pierde por volatilización. Del estrato de suelo inundado, tanto el amonio como el nitrato —por difusión y flujo masal— se movilizan hacia la capa reducida del suelo, donde este nitrato se desnitrifica y se transforma en los gases óxido nitroso (N2O) y N2, y de allí, se van a la atmósfera, ocurriendo pérdidas por desnitrificación. Es decir, cuando se pone el fertilizante en el agua, hay pérdidas importantes de dos formas, por volatilización y por desnitrificación. La mayor pérdida se presenta por volatilización si se mantiene permanentemente el ambiente anaeróbico.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

Cuando se coloca el fertilizante amoniacal con la sembradora-abonadora en el estrato reducido del suelo (aplicación profunda), el amonio es estable y es la fuente más importante para el arroz, ya que tolera excesos de amonio. Este es el método como debe aplicarse el N en este sistema, es decir, usando fertilizantes amoniacales o que produzcan amonio como es el caso de la urea, la cual se hidroliza rápidamente. Los iones de NH4+ resultantes pueden ser absorbidos por la planta de arroz, inmovilizados temporalmente en la fracción orgánica, adsorbidos por el complejo de intercambio, fijados en las arcillas y lixiviados al subsuelo. Algunos iones de NH4+ pueden movilizarse por difusión a la zona oxidada, donde pueden ser absorbidos por la planta de arroz, perderse por volatilización o nitrificarse, y movilizarse por difusión nuevamente a la zona reducida con la consecuente desnitrificación y las correspondientes pérdidas de nitrógeno en forma gaseosa. El NH4+ también puede fijarse entre las estructuras interlaminares de las arcillas expansibles 2:1. La disponibilidad del amonio en solución también puede ocurrir mediante el proceso de amonificación, mediante el cual los microorganismos del suelo, principalmente bacterias y hongos, metabolizan las proteínas y otros productos orgánicos, liberando el exceso de N en forma de amoníaco o ion amonio (Iñon, 2010). En la fertilización nitrogenada independientemente de la colocación, van a ocurrir pérdidas que son mayores en las aplicaciones al voleo en lámina de agua debido a la volatilización, pero son menores si se mantiene el ambiente anaeróbico permanentemente durante el ciclo de cultivo. Las pérdidas se pueden reducir en los reabonos aplicados en las épocas de mayor demanda, como es durante el macollamiento activo e inicio de formación de la panícula. Si las plantas están saludables y tienen un buen desarrollo del sistema radical, pueden competir con estos mecanismos de pérdidas. En la conversión del NH4+ a NO2- intervienen las nitrosomonas, mientras que el grupo nitrobacter efectúa la oxidación del NO2- a NO3 -. Ambos grupos de bacterias son aeróbicas obligadas y solo viven donde el O2 está disponible, por lo que en suelos saturados o inundados, la oxidación del NH4+ es restringida. Las dos etapas de la oxidación del NH4+ hasta su conversión en NO3 - son las siguientes:

2NH4+ + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + 2H+ + energía 2HNO2 + O2 → 2NO3 - + 2H+ + energía Como el oxígeno es rápidamente agotado en el suelo inundado, el NO3 - es reducido, al ser utilizado por las bacterias facultativas anaeróbicas como aceptores de electrones en las cadenas respiratorias. Las reacciones químicas que definen la reducción microbiológica del nitrato, son las siguientes: 2NO3 - + 12 H+ +10 e- → N2 + 6 H2O 2NO3 - + 10 H+ + 8 e- → N2O + 5 H2O En un suelo sumergido, las bacterias anaeróbicas facultativas y obligadas necesitan receptores terminales de electrones en las cadenas respiratorias en ausencia del O2, lo cual resulta en la reducción de varios componentes oxidados del suelo. En presencia de energía disponible, los microorganismos reducen los compuestos oxidados secuencialmente de la siguiente manera (Patrick and Reddy, 1978): MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn² + + 2H2O Fe(OH)3 + 3H+ + e- → Fe2+ + 3H2O SO42- + 10H+ + 8e- → H2S + 4H2O Cuando la concentración de oxígeno es muy baja, se inicia la reducción del nitrato. Luego, sigue la reacción del Mn4+ que funciona como aceptor de electrones de un reducido número de bacterias. El siguiente sistema en ser reducido de acuerdo a la secuencia termodinámica es el hierro (Fe3+), el cual forma varios óxidos. Una vez que el hierro es reducido, se activa la reducción del sulfato a sulfuro. En Venezuela, los productores en condiciones de arroz de riego hacen las aplicaciones de fertilizantes de diferentes formas al momento de la siembra, utilizando las sembradoras-abonadoras e incorporádolos durante la preparación de la tierra y también fraccionado al voleo en dos o tres partes sobre el agua de inundación. Delgado (2019) hace algunos señalamientos sobre el comportamiento del N en suelos inundados tales como: 1) el nitrógeno del suelo se encuentra presente como diferentes compuestos químicos, pero la mayor parte forma compuestos orgánicos (materia

orgánica del suelo). 2) solo del 5 al 10% del nitrógeno total se encuentra como formas inorgánicas, es decir, como amonio (NH4+), nitrito (NO2-) y nitrato (NO3 -). 3) el nitrito y el nitrato se encuentran en la solución del suelo, mientras que el amonio (catión) se encuentra como intercambiable o fijado a la estructura de las arcillas y algunos otros minerales. 4) el nitrógeno, bajo las diferentes formas en que se encuentra en el suelo, es el elemento más susceptible de transformación por acción de los microorganismos. Estas transformaciones ocurren simultáneamente y en diverso sentido, formando el ciclo del nitrógeno, en el cual hay aportes o pérdidas al suelo, o cambio de un estado a otro. La nitrificación es un proceso bacterial y aeróbico. 5) las bacterias nitrificantes más importantes son Nitrosomas europaea y Nitrobacter winogradski. Las primeras oxidan amonio a nitrito,

y las segundas oxidan nitrito a nitrato, haciendo disponible el nitrógeno para las plantas.

5.2.6.2. Reacciones químicas en los suelos arroceros después de la fertilización nitrogenada 1. Volatilización La urea es un compuesto orgánico y sintético, que a pesar de ser soluble, no puede ser absorbido por la planta de arroz, y se hidroliza en el suelo o en la interfase suelo-agua mediante una reacción enzimática, cuyo primer producto es carbonato de amonio, una sal inestable que se descompone en amoníaco (NH3), dióxido de carbono (CO2) y agua, de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

CO(NH2)2 + 2H2O ureasa → (NH4)2CO3 Urea

Agua

Carbonato de amonio

(NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O Carbonato de amonio

Amoníaco

Esta reacción de la urea es importante en el manejo del nitrógeno, dado que el amoníaco (NH3) es un gas que se escapa hacia la atmósfera en lo que se denomina pérdida por volatilización, relacionada con las variaciones del pH del agua. En Venezuela, considerando las condiciones bajo las cuales se aplica el fertilizante nitrogenado al voleo en el arroz inundado, hace presumir grandes pérdidas de N por volatilización. La volatilización de N amoniacal es uno de los procesos al cual se le ha atribuido mayor importancia, especialmente cuando las aplicaciones se realizan en el agua sobrenadante del lote, donde influyen factores como el pH, la radiación solar, la temperatura del aire y la velocidad del viento. 2. Concentración del N en la lámina de inundación y recuperación del N aplicado En Venezuela, Carrillo de Cori et al. (1991) realizaron un estudio durante 2 años en la Estación Experimental

Dióxido Agua de carbono

Guárico del Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias (FONAIAP), Calabozo, estado Guárico (Grafico 24), en un suelo clasificado como Udorthentic Chromustert, arcilloso fino, montmorillonítica e isohipertérmica, con la finalidad de evaluar la concentración del nitrógeno amoniacal (NH4 +) en el agua sobrenadante, el N recuperado por la planta y el N residual en el suelo, derivados del fertilizante aplicado. Utilizaron dos fuentes, sulfato de amonio (S) y urea (U), y cuatro dosis: 0 (S1 y U1), 60 (S2 y U2), 120 (S3 y U3) y 180 (S4 y U4) kg/ha de nitrógeno, en un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. Se utilizó la variedad de arroz Araure 1, mediante el sistema de trasplante en suelo “batido” o fangueo, utilizando para ello plántulas de 21 días de edad. Los fertilizantes nitrogenados fueron aplicados al voleo en las parcelas inundadas y fraccionadas en la forma siguiente: 1/3 del N (abono) 10 días después del trasplante, y 2/3 del N (reabono) 26 días más tarde. En los tratamientos con la dosis de 120 kg/ha, se instalaron microparcelas donde se aplicó la misma

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dosis de nitrógeno en forma de fertilizantes marcados con nitrógeno 15 (15N). Se aplicó fertilización básica de fósforo y potasio, equivalente a 45 kg/ha de P2O5 y 45 kg/ha de K 2O. La concentración de nitrógeno amoniacal (N-NH4+), nitrógeno ureico (N-NH4+ + urea) y el pH, se determinaron en el agua de inundación durante los cuatro días siguientes a la fertilización.

Abonamiento

Reabono

1/3 S3= 40 kg/ha 1/3 U3= 60 kg/ha

A 35 30

N - NH4+ (ppm)

20 15 10 5 0

Gráfico 24

2/3 U4= 120 kg/ha kg// B

20 15 10 5

2 3 Días

Concentración de nitrógeno total (NH4+ + urea) en el agua de inundación después de la aplicación de urea

3. Concentración N en la lámina de inundación Los resultados obtenidos revelaron que las concentraciones de amonio (N-NH4+) fueron proporcionales a las dosis de N aplicado con sulfato de amonio y urea, como se aprecia en el Gráfico 24. Las máximas concentraciones de NH4+ (ppm) en casi todos los casos, se encontraron el primer día después de aplicado el fertilizante, con valores de 14 ppm (S4) y 3 ppm (U4) después del abono, y 33 ppm (S3) y 13 ppm (U4) después del reabono. En los días 2, 3 y 4 después de la fertilización, estos niveles descendieron rápidamente y en forma proporcional a las dosis aplicadas. Fernández del Pozo (1984) considera que la descomposición de la urea en el suelo se produce en un tiempo promedio de 3 a 4 días, donde la velocidad

2/3 S4= 80 kg/ha

de esta hidrólisis es regulada por la concentración de ureasa existente en el suelo, encontrándose casos en que a las 24 horas, ya se ha descompuesto el 90 % de la urea. La actividad de la ureasa es afectada por la humedad, el contenido de materia orgánica y la temperatura. Las condiciones que favorecen una máxima pérdida de N proveniente de la aplicación de urea son: suelos donde predomina la fracción arena con baja capacidad de intercambio catiónico, suelos alcalinos, superficie descubierta afectada por el viento y una larga permanencia. Sin embargo, no siempre se presentan juntas estas condiciones. En general, el descenso de la concentración de N-NH4+ en el agua de inundación después de la fertilización, puede atribuirse a pérdidas de amoníaco por volatilización, inmovilización del nitrógeno por la flora acuática y adsorción de N-NH4+ en los sitios de

El fertilizante se colocó 21 días después del trasplante en parcelas de arroz inundado. Fillery et al. (1984) observaron que después de aplicar 58 kg/ha de N al mismo Vertisol mencionado anteriormente, la máxima concentración de N-NH4+ fue de 50 ppm cuando se fertilizó con sulfato de amonio, obteniéndose inmediatamente después de colocar el fertilizante, mientras que en las parcelas fertilizadas con urea, la máxima concentración del N-NH4+ fue de 12 ppm. No obstante, las pérdidas de amoníaco medidas y calculadas fueron iguales para ambas fuentes (38 y 36% del N aplicado) y el balance de N reveló que las pérdidas totales alcanzaron de 41 a 44 % del N aplicado

NH⁴+(mg/kg)

12 10 8 6 4

60 50 40 30 20 10 0

100

125

150

Días de inundación Sin Cultivo

Gráfico 26

Con Cultivo

Dinámica del nitrato (NO3-) en un suelo Aridisol de Quibor, estado Lara

El N amoniacal (NH4+) es la forma más estable de N en condiciones de inundación, y la forma más fácilmente absorbible por el arroz a pesar de que también puede absorberlo en forma de nitrato (NO3 -). La mayor parte del nitrógeno del suelo se encuentra formando parte de la materia orgánica (N orgánico) y de los restos de la cosecha. Una vez el nitrógeno es absorbido por las plantas, se moviliza hacia sus diferentes órganos (Tomàs et al., 2014). Rivillo (2006) estudió el comportamiento del amonio y el nitrato en los suelos inundados, donde determinó que el amonio permaneció estable hasta el final del ciclo del cultivo (Gráfico 25), mientras que el nitrato incrementa inicialmente por ser muy soluble, se mueve a la solución, se desnitrifica en su totalidad, y se pierde en forma gaseosa (Gráfico 26). b. Concentración de nitrógeno total (N-NH4+ + urea)

2 0

70 NH⁴+(mg/kg)

intercambio del suelo. Aunque en este estudio no se midieron las pérdidas por volatilización, se pueden comparar los resultados obtenidos con los señalados por otros autores, quienes sí calcularon o midieron directamente tales pérdidas. Por ejemplo, Fillery et al. (1984) determinaron concentraciones de 14 ppm de N-NH4+ al segundo día, después de aplicar 80 kg/ ha de N a un Vertisol de pH 5,8, mientras que con la dosis de 60 kg/ha de N a un Mollisol de pH 6,9, la máxima concentración de N-NH4 + fue de 15 ppm de N. Las pérdidas de amoníaco encontradas fueron de 47 y 27% del N aplicado, respectivamente.

100

125

Días de inundación Sin Cultivo

Gráfico 25

Con Cultivo

Dinámicas del amonio a 0-5 cm de profundidad en un suelo Vertisol de Calabozo, estado Guárico

Aunque las determinaciones de N-NH4+ y N-ureico se hicieron por separado, los resultados se expresan como N total mediante la suma de ambos parámetros, ya que el mismo representa el verdadero potencial de pérdidas (Gráfico 27). En este caso, se observó la misma tendencia que con los niveles de N-NH4+, pero con valores totales mayores en el caso de la urea. El primer día, el valor más alto se obtuvo con la dosis de

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180 kg/ha (U4). Estas tendencias son muy similares a las encontradas por Cao et al. (1984), aunque en los trabajos de estos autores, las concentraciones encontradas fueron mucho mayores, es decir, 98 ppm de N-(NH4+ + urea) después de usar una dosis de 87 kg/ha de N. Si se compara el N-NH4+ en las parcelas fertilizadas con sulfato de amonio y N-(NH4++ urea), en aquellas donde se fertilizó con urea los niveles de N son mayores en el agua, lo cual se atribuye a la mayor solubilidad de la urea. Esto, unido a los mayores pH obtenidos, permiten asumir que las pérdidas por volatilización, después de la fertilización con urea, fueron mayores que con sulfato de amonio. Efectivamente, en el estudio de Carrillo de Cori et al. (1992), un trabajo complementario al presente, los autores señalan que las pérdidas totales fueron 42 y 48 % del N aplicado con sulfato de amonio y con urea, respectivamente. c. Cambios en el pH del agua de inundación Los procesos bioquímicos, como la fotosíntesis y la respiración de la flora acuática, pueden causar grandes variaciones diurnas en el pH del agua de inundación, dependiendo de la capacidad buffer de la misma. Durante el día, como consecuencia de la actividad biológica, hay mayor consumo de CO2, lo cual provoca un aumento del pH. Durante la noche, cuando los procesos de respiración dominan sobre la fotosíntesis, hay una recuperación de los niveles de CO2 y disminuye el pH.

U3 U4 S2 U2 S1 U1 S3 S4

8.5

8.0

Reabono (2/3) (N)

7.5 7.0

2 Días

Dosis S1-U1= 9 kg/ha S3-U3= 120 kg/ha S2-U2= 60 kg/ha S4-U4= 180 kg/ha Sukfato de amonio

Gráfico 28

Urea

pH del agua de inundación después de la aplicación de diferentes fuentes y dosis de nitrógeno

En general, se observó que el pH desciende con la misma tendencia de la concentración de N-NH4+ (Gráfico 28), como consecuencia de la pérdida y producción de H+ en la solución, lo cual disminuye el pH según la siguiente reacción: NH4+ Amonio

NH3 + H+

Amoníaco Hidrógeno

A partir del pH 7, las pérdidas de amoníaco se incrementan considerablemente con el aumento del pH en las soluciones que lo contengan (Avnimelech & Laher, 1977; Vlek & Stumpe, 1978). En este trabajo, se observó que las parcelas fertilizadas con urea mantuvieron valores de pH mayores que aquellas donde se aplicó sulfato de amonio (Gráfico 28), lo cual se explica debido a que el HCO3 - que se produce con la hidrólisis de la urea, aumenta la alcalinidad del agua y amortigua el H+ producido durante la volatilización del amoníaco (Mikkelsen et al., 1978; Vlek & Craswell, 1981). En las condiciones bajo las cuales se cultiva el arroz en Venezuela, se producen altas concentraciones de nitrógeno en el agua de inundación, lo cual favorece las pérdidas de amoníaco por volatilización. Por lo tanto, y basándose en las altas concentraciones de nitrógeno encontradas en el agua de inundación y a la rápida disminución de las mismas en los días siguientes a la fertilización, puede estimarse que el principal proceso de pérdida, es la volatilización del nitrógeno amoniacal, especialmente fertilizando con urea en suelos con pH cercano a la neutralidad. Las concentraciones de nitrógeno en el agua disminuyen rápidamente en los días siguientes a la fertilización, estimándose que después de 8-10 días, no se producen más pérdidas por volatilización del fertilizante aplicado, por lo cual no se pueden drenar los lotes antes de 10 días después de la fertilizar con nitrógeno. En un trabajo complementario al presente, Carrillo de Cori et al. (1992) realizaron un estudio sobre el balance del nitrógeno en arroz de riego en un Vertisol del estado Guárico. Los autores utilizaron nitrógeno 15 (15N) para distinguir entre el N del suelo y el N derivado del fertilizante, con el objetivo de cuantificar las pérdidas de nitrógeno mediante el cálculo del balance del mismo.

2. Pérdida y recuperación de fertilizantes nitrogenados en plantas de arroz y en el suelo Los resultados de los balances de nitrógeno se presentan en el Gráfico 29, donde las pérdidas son un poco mayores al fertilizar con urea (48 %) que con sulfato de amonio (42 %), no siendo estas diferencias significativas. La recuperación de N en la paja fue baja, aunque en el caso del sulfato de amonio, fue el

6% 42%

3% 26%

26%

Sulfato de amonio

Gráfico 29

doble que con la urea (3 y 6 %, respectivamente). La mayor parte del N en la planta se recuperó en el grano (24 y 26%), coincidiendo con lo observado por Rico y De Datta (1982b). Los valores aquí presentados en el grano, son bajos comparados con los obtenidos por Cao et al. (1984) con diferentes métodos de aplicación (incorporado y superficial), pero coinciden con la cifra recuperada cuando se aplicó el N fraccionado sobre parcelas inundadas.

Paja Grano Suelo + raiz Pérdidas

24%

48%

25%

Paja Grano Suelo + raiz Pérdidas

Urea

Porcentaje del nitrógeno total en lotes de arroz fertilizados con sulfato de amonio y urea marcados con 15N

El nitrógeno residual (suelo + raíces) resultó igual para ambas fuentes (26 y 25 % del N aplicado, respectivamente). Este también resultó ser una fracción importante y constante (24 a 26% del N aplicado), independiente de la fuente y del año. La distribución de este N se puede apreciar en el Cuadro 1. Allí se observa que la porción recuperada en la raíz fue muy pequeña y varió entre 0,8 y 1,5 %. Valores comparables fueron obtenidos por Rico y De Datta (1982a) en 45 variedades de arroz en Filipinas. La mayor parte del N residual se encontró en los primeros 20 cm.

Cuadro 1. Distribución del nitrógeno residual al momento de la cosecha de arroz inundado y fertilizado con dos fuentes de nitrógeno, sulfato de amonio y urea

Localización

Fertilizantes nitrogenados Sulfato de amonio (%)

Urea (%)

Suelo a 0-20 cm de produndidad

22,2

21,5

Suelo a 20-40 cm de profundidad

2,2

2,1

Raíz

1,5

0,8

Total

25,9

24,4

Fuente: Carrillo de Cori et al. (1992)

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De Datta et al. (1988) encontraron al aplicar urea en arroz de trasplante, recuperaciones similares en el grano (23 y 24% del N aplicado), mientras que en siembra directa, las recuperaciones variaron poco (23 y 29% del N aplicado). Esta tendencia coincide con lo encontrado por otros autores (Broadbent & Mikkelsen 1968, Vlek & Craswell, 1979). Las recuperaciones totales en la planta también difirieron notablemente (S: 32 % y U: 27 % del N aplicado). Cao et al. (1984) también encontraron que la mayor parte del N permaneció en el primer estrato del suelo, registrando solo trazas por debajo de 30 cm. El N residual obtenido por De Datta et al. (1988) en dos experimentos, fue algo superior, 31 y 39% para arroz de siembra directa y 29 y 40% para arroz de trasplante. En conclusión, basados en el estudio realizado en la Estación Experimental del FONAIAP (Carrillo de Cori et al. (1991) en el estado Guárico, las altas concentraciones de N encontradas en el agua de inundación después de la aplicación de fertilizantes nitrogenados, así como la rápida disminución de las mismas en los días siguientes a la fertilización, y en asociación con las altas pérdidas de N observadas en el estudio del balance, sugiere que el principal proceso de salida de N del sistema suelo-agua, es la volatilización de nitrógeno amoniacal. El nitrógeno residual representa alrededor de la cuarta parte del N aplicado, y se encuentra principalmente en los primeros 20 cm del suelo.

5.2.6.3. Contaminación de acuíferos y efluentes naturales (ríos, caños y lagunas) con amonio En suelos inundados con alto contenido de arcilla, las pérdidas por lixiviación y escorrentía suelen ser mínimas. Por ser suelos estratificados de textura muy arcillosa, tienen una velocidad de infiltración muy baja, y cuando el nitrato (NO3 -) llega a cierta profundidad, las bacterias anaeróbicas lo descomponen. Esto significa que no hay pérdida de nitrato, sino que hay una pérdida gaseosa (N2O y N2) por desnitrificación. Por ello, los valores reportados de la recuperación del nitrógeno residual al momento de la cosecha, se concentran principalmente en los primeros 20 cm de suelo y muy poco en el estrato 20-40 cm. Cuando se aplica al voleo el fertilizante nitrogenado en la lámina de inundación, si puede existir contaminación, porque

el nitrato es muy soluble y fácilmente llevado a los cuerpos de agua por escorrentía. Para evitar esto, se debe cortar el suministro del agua de riego, tapar las salidas hacia los drenes colectores, y esperar 7 a 8 días para reanudar la aplicación del agua de riego. Otra alternativa es aplicar la urea en suelo seco e inundar de inmediato.

5.2.6.4. Efecto de la fertilización nitrogenada en la arquitectura de la planta de arroz La fertilización nitrogenada desempeña un papel crítico en la tasa y duración de la producción de materia seca después de la floración, dado que su eficacia depende principalmente de las diferencias varietales en respuesta a la actividad fotosintética al nitrógeno (Rico & De Datta, 1982a). Esas características son reflejadas no solamente en la producción de materia seca como un todo, sino también en el porcentaje de granos llenos y en el rendimiento de arroz paddy. En el campo, el incremento en el rendimiento obtenido por la aplicación de N es generalmente debido al número de panículas, más que por el tamaño de las mismas. Hay una tendencia a disminuir el tamaño de las panículas a medida que el número de estas se incrementa (Vincent, M. et al.,) En la granja experimental del Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) en Filipinas, se observó una disminución de los rendimientos en los experimentos de larga duración donde se cultiva arroz continuamente, lo cual se asumió que era debido, parcialmente, al cambio en la capacidad del suelo en el suministro de N. Esto ocasiona baja concentración foliar de N durante el período de llenado de grano, y consecuentemente, senescencia temprana de las hojas y baja tasa de fotosíntesis (IRRI, 1970). Las variedades modernas de arroz cultivadas en condiciones de riego y sembradas directamente, tanto al voleo como en hileras, tienen un vigoroso crecimiento vegetativo, y en consecuencia, presentan dilución foliar del N (baja concentración de N) durante el período reproductivo, lo cual es una restricción para alcanzar el potencial biológico del rendimiento. Dingkuhn et al. (1991) en Filipinas, han mostrado los efectos combinados de la dilución del N en el follaje y la alta respiración de la biomasa particularmente en arroz sembrado al voleo, lo cual puede dificultar

fuertemente el crecimiento durante la fases de reproducción y maduración, ocasionando un bajo índice de cosecha (la proporción de la conversión de la planta en alimento). En tal sentido, una aplicación de N al momento de la floración, incrementa la concentración de N en el follaje, y aumenta la fijación de CO2. Haciendo esto, se obtiene un mayor porcentaje de granos llenos (disminuye la degeneración de espiguillas) y se incrementan los rendimientos.

De los componentes del rendimiento, el número de granos ha sido el más limitante para el arroz sembrado al voleo. Consecuentemente, la aplicación tardía de N representa una oportunidad para corregir las restricciones de crecimiento y rendimiento específicas del arroz sembrado mediante este método. El trabajo fue realizado en condiciones de alta radiación solar y temperaturas adecuadas para obtener altas tasas de crecimiento.

Dingkuhn et al. (1992a, b) realizaron un estudio de campo en Filipinas (15 tratamientos y cuatro repeticiones) utilizando la variedad IR72 con diferentes métodos de siembra (trasplante, siembra directa en hilera y al voleo), y tres niveles de nitrógeno en forma de urea granulada: 0 (N1), 60 (N2), 40+20+20 (N3), 40+20+20 (N4, aplicación foliar en la fase embuchamiento) y 40+40 (N5) kg N/ha. La primera dosis (40 kg/ha) se aplicó al voleo basal e incorporado antes de la siembra, una segunda dosis al voleo de 20 kg/ha (N2-4) y 40 kg/ha (N5) aplicados entre 5-7 días antes de inicio de panícula. La tercera dosis de 20 kg/ ha, se aplicó en la fase de embuchamiento al voleo en N3, y en solución de manera foliar en N4.

Además, el nitrógeno juega un rol muy importante en la expansión y senescencia del área foliar, así como también en la producción de nuevos tallos, modificando de esta manera, la estructura de la planta en su conjunto. La estructura de la planta (dosel y características de hojas) es importante como un criterio de selección para optimizar el uso de nutrientes y la intercepción de la radiación (Peng et al., 1994; Shaobing et al., 2004; Yoshida et al., 1969). Por lo tanto, es necesario considerar los cambios que la fertilización nitrogenada genera en la arquitectura de la planta, y en la intercepción y eficiencia en el uso de la radiación en diferentes genotipos de arroz.

Se evaluaron los efectos de la aplicación tardía de N al embuchamiento (booting stage), sobre el crecimiento, fijación de CO2, y rendimiento de granos. Se encontró que la aplicación tardía de N produjo mayor rendimiento de granos, por un incremento de los fotoasimilados a través del aumento de la concentración del N en el follaje en esta fase, cuando generalmente es limitante. Adicionalmente, también mediante el aumento del sumidero (capacidad de los granos para recibir carbohidratos), al reducirse la degeneración de las espiguillas. En este estudio, la aplicación tardía de N mejoró el rendimiento de grano en ambos métodos de siembra. Sin embargo, su beneficio potencial puede ser más alto para el caso de siembra directa al voleo o en hileras, debido a que generalmente tiene un crecimiento vegetativo más grande que el arroz de trasplante, y por lo tanto, menor concentración foliar de N. La concentración de N en el follaje, así como el número de granos llenos, son comúnmente factores limitantes del rendimiento del arroz en siembra directa al voleo. En tal sentido, la fertilización tardía puede ser un mecanismo para mejorar la productividad del arroz.

En ese orden de ideas, Dingkuhn et al. (1992a, b) realizaron un segundo experimento utilizando la misma variedad, diferentes métodos de siembra, y niveles y época de aplicación de nitrógeno, a fin de determinar la relación entre la estructura del dosel y la tasa de asimilación de CO2 al momento de la antesis, con el rendimiento de grano y los componentes del rendimiento. Los objetivos fueron distribuir la tasa de asimilación de CO2 en el volumen del dosel y el contenido de N en las hojas de acuerdo a su posición en el tallo, para evaluar la respuesta de la estructura del dosel a los diferentes métodos de siembra y al manejo del nitrógeno, e identificar al momento de la emergencia de las panículas en la variedad IR72, la forma en que las propiedades del dosel determinan el rendimiento de grano. Los resultados confirmaron los estudios previos, en cuanto a que el crecimiento vegetativo superior observado en el arroz de riego sembrado al voleo (mayor índice de área foliar, materia seca, absorción de N y número de tallos) en comparación con el arroz de trasplante, no se refleja en rendimientos de grano, dado que estos fueron iguales para ambos métodos de siembra. Los primeros resultados indicaron un excesivo índice de área foliar y número de tallos, y

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una concentración foliar de N subóptima durante la fase de crecimiento reproductivo, los cuales fueron evaluados para las varias capas de hojas del dosel en arroz sembrado al voleo. El rendimiento de grano fue linealmente relacionado con la tasa de acumulación de CO2 en la fase de emergencia de la panícula. Por lo tanto, las prácticas culturales y/o los genotipos, deberían ser modificados para incrementar la fotosíntesis durante esta fase. Esto implicaría la modificación de la estructura del dosel por medios genéticos, tal como la reducción del número de tallos (solo aproximadamente un 70 % de los tallos producen granos (Khush, 1995)) e índice de área foliar, incremento en la absorción de nitrógeno y concentración foliar, así como un incremento en la tasa de fotosíntesis de las hojas superiores. El índice de cosecha dependió significativamente del contenido de nitrógeno de la hoja bandera, y estuvo relacionada negativamente con el índice de área foliar (sombreado mutuo). La actividad fotosintética de dicha hoja, se beneficiaría con un incremento en el contenido de nitrógeno y de su peso específico, dado que presenta mayor tasa de asimilación neta de CO2. En conclusión, existe el potencial para mejorar los rendimientos de los arroces tropicales inundados (en particular en siembra directa al voleo), mediante el incremento de la longevidad y la concentración de N en las hojas, mientras se reduzca el índice del área foliar en la fase de maduración. Tanto el presente estudio como los anteriores, mostraron que las variedades tropicales de arroz usadas actualmente, están mejor adaptadas para el trasplante, en relación a su desempeño en la cultura de siembra directa al voleo o en hilera. Una manera de corregir parcialmente este defecto varietal, puede ser mediante la aplicación tardía de N, especialmente en el caso de siembra directa al voleo, la cual no incrementa el número de tallos ni el índice de área foliar, sin embargo, aumenta la concentración de N en las hojas superiores y, consecuentemente, mejora los rendimientos. En el futuro, se deben hacer esfuerzos en la obtención de arroces adaptados a la siembra directa con menor capacidad de macollamiento (tallos que emergen tardíamente son menos productivos (Mohapatra & Kariali, 2008) y menor índice de área foliar en la fase de maduración,

pero que incrementen la concentración de N de las hojas superiores durante la fase de crecimiento reproductivo. En el crecimiento de la planta, el N es un elemento fundamental en gran parte de sus procesos fisiológicos, en especial en la síntesis de proteínas. La aplicación de este nutrimento hasta la fase de inicio de panícula, es conocida como uno de los factores para incrementar el contenido de proteína del grano, el cual es más resistente a la abrasión del molino y, por lo tanto, se obtiene mayor cantidad de granos enteros que tienen mayor precio en el mercado. En tal sentido Pérez et al. (1992) condujeron tres experimentos en condiciones de riego en la granja experimental del IRRI, con el objetivo de evaluar los efectos de las altas dosis de nitrógeno en los rendimientos, y la aplicación tardía de N en la fase de floración sobre el contenido de proteína y la calidad molinera del arroz. Se utilizó un diseño de parcelas divididas, y se colocaron los siguientes tratamientos con las dosis de N en las parcelas principales: 1) control sin N, 2) 120 kg/ha (basal) + 60 kg/ha al inicio de la panícula, 3) 60 kg/ha (basal) + 60 kg/ha a macollamiento + 60 kg/ha a inicio de la panícula + 45 kg/ha a floración (total: 225 kg/ha). En las subparcelas, se sembraron dos variedades (IR72 e IR58109-113-33-2) y un híbrido (IR64616H). En el segundo experimento, se utilizó un diseño en bloques al azar con tres niveles de nitrógeno (0, 150 y 190 kg/ha) y cuatro épocas de aplicación, incluyendo la fase de floración, y utilizando la línea experimental IR 58109-113-3-3-2. En el período de lluvias de 1992, se realizó el tercer experimento empleando un diseño en parcelas divididas, donde las parcelas principales fueron una combinación factorial de cuatro épocas de aplicación de N antes del inicio de panículas, y tres genotipos (IR72, línea IR58185- 23-3-3-2, y el híbrido IR64616H). Las subparcelas fueron algunos tratamientos sin nitrógeno después del inicio de panículas, o con una aplicación adicional en la fase de floración. Los resultados obtenidos en la granja experimental del IRRI, haciendo aplicación tardía de N a la floración, indicaron altos rendimientos de arroz paddy en los cultivares IR, con mayor contenido de proteínas e incremento en el porcentaje de grano entero.

El rendimiento más alto (10,7 t/ha) se obtuvo con el híbrido IR64616H en el tratamiento de 225 kg/ ha de N. El rendimiento de grano entero fue más sensible al régimen de fertilización en comparación con el rendimiento de arroz paddy, dado que este se incrementó en 6 %, mientras que el grano entero aumentó 30 % y el contenido de proteína 63 %. El efecto combinado de la aplicación de N a la floración, resultó en un 30-60 % de incremento en el contenido de proteína en el grano en los tres experimentos de campo. En general, la transparencia del grano mejoró, aunque la blancura disminuyó debido principalmente al incremento del contenido de proteína. En la mayoría de los casos, se observó una correlación significativa positiva entre la producción de grano entero, el contenido de proteína y la transparencia. De esta manera, cuando el manejo del cultivo se enfoca en lograr una aproximación al rendimiento potencial de un cultivar, la aplicación tardía de N es una vía para mejorar la calidad molinera y nutricional del arroz. Para obtener altos rendimientos en el cultivo de arroz, es importante una nutrición nitrogenada óptima en cuatro períodos de crecimiento, donde se efectiviza este nutrimento: 1. Antes del enraizamiento incorporada).

(aplicación

basal

2. Diferenciación del nudo del cuello de la panícula (aproximadamente 32 días antes de la emergencia de la panícula). 3. Fase de división reduccional (10 días antes de la emergencia de la panícula).

En general, esa no es la situación de las zonas arroceras de Venezuela, por lo tanto, no es económico ni aconsejable aplicar todo el N en una forma basal, más una aplicación de cobertura concentrada en la fase de macollamiento tal como ha sido propuesto por Pulver y Rodríguez (2005). Es más económico y seguro en la mayoría de los casos, hacer 3-4 aplicaciones, dado que se logra mayor eficiencia en la utilización de los fertilizantes nitrogenados (rendimiento de grano y calidad industrial), mejor crecimiento de la planta, menor tendencia al volcamiento y menos daños de plagas y enfermedades. El contenido de N en la planta comienza a disminuir notablemente después de la división reduccional; particularmente a partir de la fase de floración, el N es movilizado rápidamente hacia las panículas. Con la reducción del contenido de N en las hojas, la asimilación de la tasa de CO2 por unidad de área disminuye proporcionalmente. Esta realidad ha sido confirmada experimentalmente y resulta especialmente claro cuando el contenido de N en las plantas es menor de 1,3 % (Matsushima, 1980). Uno de los factores más estrechamente relacionados con el porcentaje de granos maduros es la tasa de asimilación de carbono por unidad de área, después de la floración. Cuando la planta de arroz es fertilizada en la fase de floración, el N de las hojas se incrementa al mismo tiempo que lo hace la tasa de asimilación de carbono. Como resultado, la planta de arroz madura satisfactoriamente, lo cual significa un incremento en granos maduros y un aumento en el peso de 1.000 granos, o en ambos componentes de rendimiento, así como la disminución de los granos imperfectamente maduros.

4. Fase de floración.

Las siguientes prácticas culturales se utilizan para obtener altos rendimientos:

Matsushima (1980) considera que hay seis períodos para aplicar N en el cultivo del arroz: además de los cuatro períodos indicados, sugiere a) en el período de emergencia de los tallos portadores de pániculas (hasta 40 días después de la siembra), y b) en la fase de diferenciación de las espiguillas (25 días antes de la emergencia de la panícula). Sin embargo, en zonas frías con suelos de alta fertilidad y radiación solar, los agricultores no requieren hacer ningún fraccionamiento, porque una simple aplicación es suficiente para proveer los nutrimentos necesarios a la planta de arroz a través de las diferentes fases de crecimiento.

Matsushima (1980) divide el período completo de crecimiento de la planta en tres partes: 1. Período temprano (desde la germinación hasta 43 días antes de emergencia de las panículas). 2. Intermedio (desde 43 hasta 20 días antes de la emergencia de las panículas). 3. Tardío (desde 20 días antes de la emergencia de panículas hasta la maduración).

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En el período temprano, el principal objetivo es asegurar el mayor número de granos por unidad de área, lo cual se alcanza mediante el establecimiento del mayor número de panículas, siguiendo los cinco pasos indicados en el Cuadro 2. El objetivo en el período intermedio, es el mejoramiento del porcentaje de granos maduros; para lograrlo, el tipo de planta debe ser controlado a fin de incrementar el uso eficiente de la energía solar y la condición física de la planta que permita prevenir el volcamiento a través de la restricción del suministro de N en el período intermedio. Durante este período, las plantas de arroz son más propensas al volcamiento debido a las aplicaciones de cobertura con N. Esta fase corresponde justo antes de la etapa de diferenciación del nudo del cuello de la panícula (38 a 33 días antes de la emergencia de la panícula), por lo que las aplicaciones de N en esta época, no solo incrementan la longitud de las tres hojas superiores, sino también la longitud de los tres entrenudos basales, desmejorando el tipo de planta, ya que se hace susceptible al volcamiento. La longitud de los entrenudos basales es una característica morfológica de la planta que afecta la resistencia al volcamiento del cultivo (Tian et al., 2017). Las técnicas de manejo de cultivos pueden ser usadas para controlar la longitud de los entrenudos y disminuir el volcamiento (Peake et al., 2016). La planta de arroz tiene 6-7 entrenudos de los cuales los basales, especialmente el segundo, tiene gran influencia en la resistencia al volcamiento (Ling, 2007). Las plantas con los entrenudos basales más cortos tienen mayor resistencia al volcamiento. En un estudio conducido por Wang et al. (2005) utilizando líneas endogámicas recombinantes, encontraron que la longitud del primer y segundo entrenudo basal fue significativamente correlacionada con la resistencia al volcamiento. De igual manera, Zhong et al. (2020) realizaron un trabajo durante dos estaciones para identificar los factores claves que afectan la elongación de los entrenudos basales y establecer la relación entre la longitud del entrenudo basal y los índices del dosel. Se utilizó un cultivar de arroz endogámico en dos experimentos de campo en parcelas divididas, con tres niveles de N (0, 75, y 150 kg N/ha en la estación temprana, y 0, 90, y 180 kg N/ha en la estación tardía) como parcelas principales, tres densidades de plantas (16,7, 75,0, y

100

187,5 plantas/m2) como subparcelas, y tres réplicas. El N fue aplicado en forma de urea (40 % basal, 20 % a macollamiento activo, 30 % a inicio de panícula y 10 % a emergencia de panícula). Los experimentos se realizaron en la la Estación Experimental Dafeng perteneciente a Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou, provincia de Guangdong, China en el 2015. Los resultados indicaron que, a mayor tasa de N y densidad de plantas, resultó significativamente mayor la longitud del segundo entrenudo. El segundo entrenudo fue correlacionado negativamente con la intensidad de la luz en la base del dosel, con el radio de transmisión de luz (LTR, por su acrónimo en inglés), con la relación de la luz roja/roja lejana (P < 0,01), y positivamente correlacionado con el índice de área foliar (IAF) (P < 0,01), pero no correlacionado con el contenido de N en la hoja (P > 0,05). Estos autores concluyen que la longitud del segundo entrenudo es determinado principalmente por la intensidad de la luz en la base del dosel en la fase de diferenciación de las espiguillas, y por el índice de área foliar en la fase de diferenciación de las espiguillas.

Cuadro 2. Formulación de las prácticas de cultivo para maximizar los rendimientos de arroz (adaptado de Matsushima, 1980). Rendimiento = Número de granos/área x Porcentaje de granos llenos

Los seis requisitos para obtener la planta ideal

Período de crecimiento

Principales metas del manejo del cultivo

Prácticas de manejo del cultivo

1. Generar un número de granos por unidad de área suficiente y necesario.

Temprano Desde la germinación hasta 43 días antes de la emergencia de la panícula.

Asegurar la producción necesaria de panículas por m².

1. Fecha de siembra. 2. Establecimiento de plantas sanas. 3. Fuerte aplicación de N (que no sea efectivo en el período intermedio). 4. Protección al daño de las raíces. 5. Adecuada densidad de plantas.

2. Obtener muchas panículas y tallos cortos. 3. Las primeras tres hojas en cada tallo deben ser cortas, gruesas y erectas

4. Mantener el color verde intenso de las hojas después de la emergencia de la panícula. 5. Lograr un mayor número de hojas verdes posibles por tallo. 6. Emergencia de las panículas en la época adecuada.

Intermedio Entre 43 y 20 días antes de la emergencia de la panícula.

Tardío Desde 20 días antes de la emergencia de la panícula.

1. Controlar el tipo de planta. 2. Prevenir el acame de las plantas. 3. Mejoramiento de la condición física de la planta.

Incrementar la tasa de asimilación de CO2 (fotosíntesis).

1. Disminución de la absorción de N. 2. Práctica de drenaje y/o riego intermitente.

Aplicación de N al inicio de la formación de la espiguilla (25 días antes de la emergencia de la panícula) y al momento de la emergencia de la panícula.

La fertilización con N afecta indirectamente la elongación de los nudos basales del arroz mediante cambios en el índice de área foliar (disminuye el IAF) y las condiciones de luz en el dosel. Por lo tanto, optimizando el manejo del N y la densidad de plantas para manipular el índice de área foliar (disminuirlo) y lograr una mayor transmisión de luz en la base del dosel durante la fase de diferenciación de las espiguillas, son enfoques prácticos para reducir la longitud de los entrenudos basales y mejorar la resistencia al volcamiento. Estas características morfológicas son reducidas con la restricción de N durante el período intermedio, incrementando la resistencia al volcamiento y, consecuentemente, mejorando la seguridad y estabilidad del

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cultivo. Mejorar la condición física, implica incrementar la relación carbono-nitrógeno (C/N) en las plantas de arroz; la celulosa y la lignina son los principales componentes de la pared celular y causan incremento en la resistencia mecánica del tallo al volcamiento. Igualmente, si las plantas están adecuadamente abastecidas con silicio, desarrollan hojas y hábitos de crecimiento erectos, lo cual contribuye al uso eficiente de la luz, y por lo tanto, incrementa la eficiencia del N. En tal sentido, la absorción de N debe ser restringida durante este período, manteniendo el campo en condiciones de saturación a través del riego intermitente. Esta práctica tambien protege las raíces de daños causados por reducción excesiva de los suelos inundados.

Largo de entrenudos basales y panícula (cm)

En el Gráfico 30 se observa que los entrenudos basales comienzan a elongarse 32 días antes de la emergencia de la panícula, mientras que los superiores inician la elongación cuando termina el crecimiento de la panícula y finaliza 10 días después de la floración. Vergara et al. (1965), reportaron que la elongación total (65-95 %) ocurre después de la fase de inicio de la panícula. Por lo tanto, si la absorción del N es restringida durante el período comprendido entre 43 y 20 días antes de la emergencia de la panícula, la planta poseerá las característica morfológica necesarias para producir altos rendimientos de granos en cualquiera de los sistemas de producción (Matsushima, 1980).

Gráfico 30

102

cm 30

Floración

20 15

10 5

Desarrollo de la panícula

4 6

-37 -32 -27 -22 -17 -12 -10 -5 Días antes de la ﬂoración

+5 +10

Alargamiento de los entrenudos y panícula (Arashi, 1960)

Finalmente, el objetivo para el tercer período es también el mejoramiento del porcentaje de los granos maduros. En este período, la tasa de asimilación de carbono debe ser incrementada, especialmente entre los 15 días antes y 25 días después de la emergencia de panícula, dado que durante ese lapso, la tasa de asimilación de carbono afecta bastante el porcentaje de granos maduros. Las prácticas culturales para el incremento de la tasa de asimilación de carbono en el período tardío de crecimiento son las siguientes: 1. Aplicación de cobertura con nitrógeno: tan pronto termina el período de crecimiento intermedio, se debe aplicar N al inicio de la diferenciación de las espiguillas, lo cual corresponde a unos 20 días antes de la emergencia de panículas (1-2 cm de longitud de las panículas en los tallos más desarrollados), con el propósito de recuperar el color verde de las hojas e incrementar la tasa de asimilación de carbono por unidad de área de la hoja. Después se hace una segunda aplicación de N en la fase de floración, debido a que en esta fase, el N es movilizado hacia las panículas, y su contenido en las hojas disminuye continuamente. Como resultado, la fijación de carbono decrece proporcionalmente a la disminución del contenido de N. La cobertura con N en la fase de floración tiene la ventaja, no solo de incrementar la actividad de las raíces, sino también el contenido de proteínas. Además, sirve para prevenir la senescencia de las hojas y de las vainas de las hojas desde la base del tallo, y como consecuencia, se presenta una mejora en la resistencia al volcamiento mediante el incremento del contenido de N en las hojas y las vainas. El incremento de la actividad de las raíces también está relacionado con la resistencia al volcamiento. 2. Promover el estado saludable de las raíces: existe una estrecha relación entre la actividad de las raíces y la tasa de asimilación de carbono. En un suelo inundado y fuertemente reducido, el contenido de agua de las hojas disminuye notablemente en condiciones de alta radiación solar a causa de una disminución en la capacidad de absorción de agua debido a la baja actividad de las raíces. La vía más efectiva para hacer que

3. Suministrar a la planta tanta radiación solar como sea posible: está claro que, aunque la planta presente buen estado para incrementar la fijación de carbono, esto no será posible si la energía solar es deficiente. Hay dos fases en el ciclo de vida de la planta de arroz —que son 15 días antes y 25 días después de la emergencia de las panículas— en que se requiere mayor radiación solar, y cuya deficiencia disminuye los rendimientos. Por lo tanto, la variedad y la fecha de siembra deben ser seleccionadas correctamente para hacer coincidir la emergencia de las panículas en la época óptima.

5.2.6.5. Cambios químicos al fertilizar con P, K y microelementos en suelos inundados Los principales desórdenes nutricionales del arroz asociados con cambios químicos en suelos inundados, son toxicidades de hierro, manganeso, sulfuros, ácidos orgánicos y deficiencia de zinc en condiciones de sumersión prolongada. Fósforo (P) La inundación del suelo incrementa inicialmente la concentración de P en la solución, como se observa en el Gráfico 31 (Rivillo, 2006), debido a la reducción de fosfatos de Fe3 a fosfatos de Fe2, liberación de fosfatos retenidos en los óxidos de Fe3, hidrólisis de Fe y Al y, además, al incremento en la solubilidad de los fosfatos de Ca. Sin embargo, a las tres semanas de inundación, el flujo inicial de P disponible declina debido a la formación de fosfatos de Fe2 que precipitan P, y también ocurre adsorción de P en las partículas de arcilla como en el caso de los suelos de Calabozo, estado Guárico, que contienen alta cantidad de hierro activo. En tal sentido, se deben mantener

niveles medios a altos de P en el suelo, para proteger de la fijación potencial de P, y asegurar que este nutrimento pueda ser reabsorbido rápidamente de la solución del suelo, tan pronto como las raíces hayan deprimido la concentración de iones de fosfatos en dicha solución.

5,00 4,00 P (ppm)

las raíces estén saludables, es suministrándole aire al suelo por el método de riego intermitente, considerando que en este período, la planta requiere mucha agua, por lo que el contenido de humedad del suelo no debe bajar del estado de saturación. Un punto importante de mencionar en el manejo del riego intermitente, es que el N en el campo es propenso a perderse por lixiviación y desnitrificación, por lo que el suelo debe mantenerse saturado para evitar deficiencia de N y disminución de los rendimientos.

3,00 2,00 1,00 0,00

50 75 100 Días de inundación

Sin Cultivo

Gráfico 31

125

150

Con Cultivo

Dinámica del fósforo a 0-15 cm en un suelo vertisol de Calabozo, estado Guárico

El fertilizante fosfatado aplicado tiene un efecto residual que puede persistir por varios años, por lo que el manejo debe ser a largo plazo para prevenir deficiencia. En el sistema arroz-arroz, es conveniente una labranza temprana para promover la oxidación del suelo y la descomposición de los residuos, e incrementar la disponibilidad de P durante el crecimiento del siguiente cultivo de arroz. Esta práctica no se recomienda en otras rotaciones en suelos que han permanecido inundados por largo tiempo, porque la oxidación del suelo después de cosechado el arroz, puede disminuir la disponibilidad de P para el siguiente cultivo por fijación de este elemento en las partículas de arcilla y en los hidróxidos de hierro y aluminio (Snyder & Station, 2002). Cabe destacar que a medida que el suelo se va secando, se van formando compuestos amorfos de hierro (FeOOH) que tienen alta reactividad y fijan los fosfatos solubles. Como consecuencia de estas reacciones, se pueden presentar deficiencias de P en los cultivos que se siembran en rotación después del

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arroz que ha permanecido inundado. En este caso, existe la necesidad de incrementar la dosis de P al momento de la siembra basados en el contenido de P en el suelo, considerando las características edáficas y los sistemas de labranza, para prevenir su fijación potencial y el desarrollo de deficiencias. Una forma de reducir los riesgos de deficiencia de P después de cultivar arroz, consiste en utilizar la práctica de mínima labranza (siembra con sembradora en suelo drenado) combinada con riego intermitente para evitar la fijación del P. En suelos calcáreos, el efecto a largo plazo de la inundación, es la transformación de Ca-P en Fe-P, lo cual resulta en baja disponibilidad de P, no para el arroz inundado, sino para los siguientes cultivos aeróbicos de la rotación. Esto debido a la baja solubilidad de Fe-P en condiciones de pH alto de los suelos aeróbicos calcáreos. Por lo tanto, en sistema de rotación de arroz con cultivos aeróbicos, es conveniente el riego intermitente. Se considera conveniente la aplicación de microorganismos con capacidad de solubilizar las reservas de P del suelo, como son las bacterias solubilizadoras de fosfatos (BSF: Bacillus megaterium y Pseudomonas fluorescens, entre otras) con potencial para disolver minerales fosfatados y aumentar la concentración de fosfatos disponibles en el suelo. Las BSF constituyen una tecnología alternativa para complementar la fertilización edáfica tradicional, dentro del marco de la agricultura sostenible. No obstante, se deben corregir las deficiencias de otros nutrimentos como el zinc para obtener respuestas de las aplicaciones de fertilizantes fosfatados. Potasio (K) El potasio es uno de los elementos esenciales en la nutrición de la planta de arroz. Es el catión más importante no solo en relación por su alto contenido en los tejidos de la planta, sino también por sus funciones fisiológicas y bioquímicas, tales como la osmoregulación, dado que la acumulación de K en el xilema, deprime el potencial osmótico de la savia de este (potencial de agua más bajo). Por esta razón, se incrementa tanto la absorción de agua, como la presión de las raíces. De manera similar, también decrece el potencial osmótico de las células del mesófilo. Esto tiene un efecto beneficioso, porque mejora la retención de agua. El potasio interviene en la regulación de la 104

transpiración por los estomas y en el transporte de fotoasimilados hacia el grano, en la activación de enzimas, la regulación del pH y el balance entre aniones y cationes en las células. Fortalece las paredes celulares, interviene en la lignificación de los tejidos e incrementa el contenido de clorofila. Por lo tanto, influye en la fotosíntesis y, además, retrasa la senescencia. El potasio también mejora la tolerancia al ataque de plagas, a condiciones climáticas adversas y al volcamiento de la planta. El potasio se encuentra en el suelo en minerales primarios y meteorizados, así como en su forma intercambiable, no-intercambiable y soluble en agua (rápidamente asimilable). El K no-intercambiable, actúa como reserva de este elemento. Ponnamperuma (1981b) considera que en los suelos tropicales inundados, la deficiencia de potasio no es común debido a los siguientes factores: •

Los suelos arroceros de textura media a pesada tienen buen contenido de potasio.

•

La inundación incrementa la concentración de K+ soluble como consecuencia del intercambio con Fe2+, Mn2+, y NH4+.

•

El arroz inundado absorbe más potasio nointercambiable en relación a los cultivos de suelos bien drenados.

•

El potasio es liberado durante los períodos de inundación y drenaje.

•

En las zonas irrigadas, hay aporte de potasio en el agua de riego.

La deficiencia de potasio en suelos inundados es asociada con toxicidad de hierro, lo cual es común en suelos ácidos altamente meteorizados con baja capacidad de intercambio catiónica (CIC), bajas reservas de potasio (Ultisoles y Oxisoles) y suelos sulfatoácidos, siendo frecuentemente acompañada por manchas en las hojas causadas por el género de hongos Helminthosporium, por acumulación de azúcares, aminoácidos y aminas en la planta, que son una fuente de alimento para los patógenos. La deficiencia de K también ocurre en suelos pobremente drenados, en parte debido a las sustancias tóxicas producidas en suelos altamente reducidos que retardan la absorción de K, y por otro lado, en estas condiciones de suelos pobremente drenados se libera menos K. Existe una acción antagónica entre el hierro y el potasio, ya que una excesiva concentración

En suelos sulfatoácidos pobremente drenados con bajo contenido de bases, puede ocurrir deficiencia de K aun cuando el suelo contenga alta concentración de este elemento, dado que la absorción de K es inhibida por la presencia de H2S, ácidos orgánicos y excesiva concentración de Fe2+. Manejo del potasio El manejo de este elemento es a largo plazo debido a que no se pierde fácilmente de la zona radical. El K no cambia de forma porque no está involucrado en las reacciones de óxido-reducción. La mayoría de los suelos arroceros inundados tienen suficiente K intercambiable. Sin embargo, en los suelos calcáreos, hay respuesta a las aplicaciones de K debido al desbalance de la relación Ca/K. Se recomienda incorporar los restos de la cosecha de arroz debido a que contienen alta cantidad de K. Por ejemplo, 5 t de paja retornan al suelo aproximadamente 75 kg de potasio fácilmente asimilable. Cuando se remueve la paja del lote, se debe aplicar mayor cantidad de fertilizante potásico, para reponer la cantidad de este nutrimento que ha salido del lote a fin de evitar el agotamiento de K del suelo. En el manejo del K, es recomendable mejorar la condición fitosanitaria del suelo a través del control biológico, aplicando a la semilla, una combinación de Bacillus subtilis con Trichoderma. Esto incrementa la absorción de K al mantener una población saludable

(250 plantas/m2) con un buen desarrollo radical, sin restricciones atribuidas a daños causados por plagas o debido a toxicidades generadas de la reducción excesiva del suelo. También se deben utilizar bacterias solubilizadoras de potasio (Bacillus mucilaginosus). Hierro (Fe) El cambio químico más importante que ocurre cuando el suelo es inundado, es la reducción del hierro acompañado de un incremento en su solubilidad, lo cual tiene importantes consecuencias químicas tales como el incremento en la concentración de hierro soluble, cambios de pH, desplazamiento de cationes de los sitios de intercambio e incremento en la solubilidad de fósforo y silicio. De 5 a 50 % de los óxidos de hierro libres presentes en el suelo, pueden ser reducidos después de pocas semanas de sumersión, dependiendo de la temperatura, del contenido de la materia orgánica y de la cristalinidad de los óxidos (Ponnamperuma, 1981a); mientras más bajo es el grado de cristalinidad, más alto es el porcentaje de reducción. La toxicidad causada por hierro se presenta cuando la planta de arroz acumula alta cantidad del elemento en las hojas, lo cual está asociado a una excesiva concentración de hierro ferroso en la solución del suelo inmediatamente después de la inundación.

30 Fe (ppm)

de hierro ferroso en la solución del suelo bajo ciertas condiciones, combinada con sales de potasio en el suelo, forma sales dobles poco solubles de K 2SO4, FeSO4, y H2O en varias proporciones, lo cual disminuye la disponibilidad de K (De Datta, 1981). En los suelos calcáreos con una amplia relación Ca+Mg/K, se inhibe la absorción de K; también ocurre una fuerte adsorción de K en los sitios de intercambio, y disminuye la concentración de K en la solución del suelo. El Ca y el Mg compiten con el K para ingresar a la raíz, por lo tanto, si los niveles de Ca son elevados, se necesitan altos niveles de K disponible. En estas condiciones, las plantas de arroz presentan un crecimiento lento, tallos cortos y delgados, y muchas raíces negras de baja densidad y longitud que causan una disminución en la absorción de los nutrimentos (Dobermann & Fairhurst, 2000).

20 10 0

100

125

150

Días de Inundación 0 - 15 Cm

Gráfico 32

Dinámicas de hierro en un suelo Vertisol entre 0-15 cm de profundidad, Calabozo, estado Guárico

Esto ocurre en suelos fuertemente ácidos y altamente meteorizados con baja CIC, y bajas reservas

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nutricionales, como es el caso de los suelos al sureste del SRRG (sector Herrera), siendo, además, un factor limitante de los suelos sulfatoácidos. La excesiva absorción de hierro incrementa la actividad de la enzima polifenol oxidasa, y se producen polifenoles oxidados que causan bronceado de las hojas (los radicales de oxígeno que se forman, producen degradación de proteínas y peroxidación de los lípidos de la membrana). La concentración de Fe2+ en la solución del suelo, es controlada por el tiempo de inundación, el pH, el contenido de materia orgánica y la concentración de Fe3+. Según Rivillo (2006), en la mayoría de los suelos, la concentración de Fe2+ alcanza su pico más alto en 2-4 semanas después de la inundación (Gráfico 32). Los síntomas característicos de toxicidad pueden ser observados cuando el contenido de hierro en las hojas es superior a 300 ppm, y además, causa disminución en la absorción de otros nutrimentos tales como fósforo y potasio (Yoshida, 1981). La oxidación de Fe2+, promovida por la liberación de O2 a través de las raíces, produce acidificación de la rizósfera del arroz (importante para incrementar la absorción de fósforo, pero dificulta la absorción de nitrógeno) de acuerdo a la siguiente reacción: 4 Fe2+ + O2 + 10 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H+ Asímismo, las raíces también liberan H+ al suelo para mantener la neutralidad eléctrica a través de la interfaz raíz-suelo, dado que las mismas absorben más cationes que aniones. En la mayoría de los suelos inundados, HCO3- es el anión dominante (en suelos aeróbicos es el NO3-), pero su concentración desciende a medida que el pH de la rizósfera disminuye, volviéndose insignificante por debajo de pH 5,5 (Kirk et al., 1994). Esta oxidación de la rizósfera puede disminuir bastante la fracción móvil de NH4+ en la solución del suelo, particularmente con baja concentración de aniones en el suelo, y por lo tanto, afectar la absorción de nitrógeno. Además, la acidificación puede disminuir la tasa de los procesos realizados microbiológicamente, afectando el suministro de N como es el caso de la mineralización del nitrógeno orgánico. Manejo de la toxicidad de hierro En lotes preparados mediante batido de barro o fangueo, se debe retardar la siembra en agua con semilla pregeminada hasta que haya pasado el pico de alta concentración de Fe2+ (no menos de 10 días 106

después de terminar la preparación en agua), para evitar daños a las plantas por toxicidad de hierro en los suelos ácidos. En el sistema de mínima labranza, manejando el agua mediante riego intermitente, se evita la alta concentración de Fe2+ en la solución del suelo. El estado nutricional de la planta afecta su tolerancia a la toxicidad de hierro, por lo tanto, las deficiencias de K, Ca, Mg, P y Mn, disminuyen el poder de exclusión de hierro de las raíces del arroz. Dado que las deficiencias de Ca, Mg y Mn no ocurren frecuentemente en arroz inundado, el K merece especial atención, ya que las plantas deficientes en este nutrimento a menudo tienen alto contenido de hierro, y se acelera la presentación de síntomas de toxicidad de hierro. Se debe balancear el uso de NPK en los suelos ácidos y usar urea en lugar de sulfato de amonio, así como evitar la aplicación de restos de cosecha si el suelo contiene alta concentración de hierro y de materia orgánica. Se puede corregir la toxicidad de hierro mediante encalado y drenado del lote, para remover el Fe2+ acumulado. Con el riego intermitente, se evita alta acumulación de hierro en la planta de arroz, dado que la toxicidad se presenta con inundación permanente durante su ciclo de crecimiento y desarrollo. En los suelos calcáreos, puede presentarse deficiencia de hierro en arroz de secano y en suelos inundados con bajo contenido de materia orgánica para producir suficiente reducción del suelo. En estas condiciones, la deficiencia de hierro está relacionada con un pH > 7. Zinc (Zn) Aunque el zinc presente en el suelo posiblemente no está involucrado en las reacciones de óxidoreducción, su movilidad es afectada por alguna de las consecuencias de la inundación del suelo. El incremento del pH en los suelos ácidos y la formación de sulfuros, disminuyen su solubilidad, convirtiendo la deficiencia de zinc en algo común en los suelos inundados. Esto debido a que la disponibilidad de zinc derivado tanto del suelo como del fertilizante aplicado, es mayor en suelos bien drenados. Este desorden nutricional en suelos inundados puede ser más extenso y generalizado de lo que es reconocido, y tal vez sea, después del N, el factor más limitante de los rendimientos en arroz cultivado en condiciones de inundación en suelos con pH cerca de la neutralidad hasta alcalinos, pero particularmente en suelos calcáreos.

5.3. Sistemas intensivos de cultivo del arroz (SRI)

0,2

El sistema intensivo de cultivo del arroz (SRI, System of Rice Intensification), que en español es conocido como SICA, es un diferencial tecnológico de manejo integral de cultivo desarrollado por el sacerdote Jesuita Henri Launaie en Madagascar, el cual se caracteriza por las siguientes prácticas:

Zn (ppm)

0,15 0,01 0,05 0

50 75 100 Días de inundación

Sin Cultivo

Gráfico 33

125

150

•

Trasplante de una sola planta/punto a los 8-12 días después de emergencia, a distancia de siembra de 25 cm x 25 cm a 30 cm x 30 cm.

•

Control de malezas con rotocultor, el cual puede airear el suelo.

•

Aplicar compost para incrementar el contenido de materia orgánica del suelo.

•

Aplicar agua de riego intermitente a fin de mantener el campo en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Sin embargo, después de la floración, debe dejarse una lámina de agua poco profunda, aunque algunos productores consideran que la alternativa de inundación y secado debe mantenerse durante todo el ciclo del cultivo por ser beneficioso.

Con Cultivo

Dinámica del zinc en un suelo Vertisol entre 0-15 cm de produndidad, Calabozo Fuente: Rivillo (2006)

El zinc se presenta como Zn(OH) en suelos ácidos, y como ZnS en suelos sódicos y calcáreos. La deficiencia de zinc es más común en arroz en suelos inundados, aparentemente porque la concentración de zinc soluble en agua decrece en la solución del suelo con el tiempo de inundación (Gráfico 33). Además, en los suelos calcáreos, los bicarbonatos y los ácidos orgánicos (a una concentración de 20 a 30 mM) interfieren con la absorción del zinc (Tadano & Yoshida 1978). El bicarbonato y el calcio pueden alcanzar concentraciones elevadas en solución, debido al alto nivel de pH y a la disolución de los carbonatos en presencia de CO2 y agua, Por lo tanto, la concentración de calcio en la planta aumenta, afectando la translocación y funcionalidad de Zn en el cultivo, disminuyendo su crecimiento y desarrollo. En suelos calcáreos, el anión predominante es HCO3,el cual hace que se reduzca la absorción y el transporte de zinc desde las raíces hacia la parte aérea. El manejo del agua debe permitir el drenaje y secado de los lotes que están permanentemente inundados, o preferiblemente aplicar el riego intermitente como estrategia de manejo para evitar la deficiencia. Se puede corregir la deficiencia de este elemento mediante aplicaciones en tratamiento de semillas, como fertilizante aplicado 2 a 3 semanas después de la siembra (10-20 kg/ha de sulfato de zinc) o por pulverizaciones foliares durante la diferenciación de la panícula.

El sistema SICA o SRI ha sido propuesto como un método agroecológicamente apropiado y seguro para el arroz. No obstante, una revisión de las prácticas de cultivo de altos rendimientos, muestra sitios donde el manejo de técnicas como SICA, no es suficiente para producir arroz cerca del potencial máximo de rendimiento. El cambio de inundación permanente a riego intermitente, con prolongados períodos de sequía y con un sistema de raíces profundas, está asociado con el uso de bajos insumos en el manejo del cultivo de arroz, los cuales no son suficientes para maximizar el rendimiento del mismo. Esto ocurre particularmente en ambientes favorables con abundancia de agua y manejo de nitrógeno. Una propuesta tal como SICA, puede ser útil para llenar las necesidades de los pequeños agricultores en áreas con suelos pobres, pero no tiene el potencial para mejorar la producción intensiva de arroz, en áreas desarrolladas y de mejores condiciones agroecológicas. Los beneficios del SICA se encuentran en el el estado del debate científico y la controversia (Sinclair &

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Cassman, 2004; Surridge, 2004). La adopción ha sido baja, inclusive en áreas donde ha sido originalmente promocionado, y ha habido mucha discusión sobre los presuntos beneficios del SICA (Dobermann, 2004; Sheehy et al., 2004; Uphoff, 2002; Moser & Barret, 2003; Stoop & Kassan, 2005; Tsujimoto et al., 2009). Los proponentes del SICA aluden a que los agricultores que ejecutan esta tecnología son capaces usualmente de obtener 7 a 8 Tm/ha y con potencial de llegar más de 15 Tm/ha (Uphoff 2002). Sin embargo, muchos investigadores no han podido confirmar esos altos rendimientos (Dobermann, 2004; Sheehy et al., 2004), (Ling, Q. 2007), dado que al comparar con las mejores prácticas locales de manejo, SICA da rendimientos similares, y en algunos casos, más bajos. En Bangladesh, se hizo una comparación en condiciones de estación experimental de los rendimientos obtenidos con las prácticas de manejo recomendadas por el Instituto de Investigación en Arroz de Bangladesh (BRRI, Bangladesh Rice Research Institute), encontrando que fueron significativamente más altos que con el manejo SICA (Latif et al., 2005). En trabajos en condiciones de fincas, las prácticas recomendadas o buenas prácticas de manejo (BPM) se comportaron mejor que en el SICA, obteniéndose rendimientos más altos, menores costos y mayor rentabilidad. El SICA es muy exigente en mano de obra, por lo que requirió 13 % más de labores que las prácticas recomendadas por BRRI, y 19 % más que en el caso de las prácticas realizadas por agricultores locales. Mcdonald et al. (2006) analizaron las localidades SICA en comparación con las mejores prácticas de manejo locales en localidades experimentales de 40 años, incluyendo datos de Madagascar, Nepal, China, Tailandia, Laos, India, Sri Lanka, Indonesia y Bangladesh. Aparte de un grupo en Madagascar, estos autores no encontraron evidencia de ventajas en rendimientos sistemáticos con SICA, ni se hallaron pruebas de que este sistema cambie fundamentalmente el potencial fisiológico de rendimiento de arroz. Moser y Barrey (2003) investigaron el uso de SICA en el país original de desarrollo (Madagascar), y reportaron desadopción del sistema, en parte por los altos requerimientos de mano de obra y, además, por las grandes necesidades de apoyo de servicios de extensión.

108

5.4. Alternancia del arroz con otros cultivos con riego al final de las lluvias Los nuevos diseños de campo nivelados con pendiente, permiten durante el ciclo norte–verano, la rotación del arroz con variados cultivos propios de la época, utilizando para ello los diferentes métodos de riego, los cuales se analizan a continuación:

5.4.1. Riego por surcos En los cultivos que se siembran en hileras, se construyen los surcos en el sentido de la pendiente (Foto 58), separados a la distancia recomendada para el cultivo a establecer (maíz, soya y sorgo). En los suelos de texturas medias, si la longitud del surco supera los 400 m, conviene dividirlo a la mitad, para utilizar caudales por surco inferiores a 1 L/s, y reducir las pérdidas por percolación ocurridas por debajo del sistema radical. Para su ejecución, se requiere la construcción de un canal lateral, paralelo a la dirección de riego. A partir de este, y con un ángulo de 45o grados, se deriva el canal para suplir el agua de riego al final del lote. Cuando se da la inclinación indicada, la acequia de cabecera adquiere una adecuada pendiente para el suministro del agua al lote.

Foto 58

Riego por surcos

5.4.3. Riego por goteo

Foto 59

Se utiliza principalmente en cultivos de alto valor como las hortalizas (Foto 60). En el país, existen proveedores de servicios de riego, quienes diseñan equipos móviles para ser instalados a principios de la temporada de riego. Estos están constituidos por: 1) un equipo de bombeo, que dispone de bomba con motor a gasolina o eléctrica con manguera para extraer el agua desde el canal. 2) un dispositivo para la inyección del fertilizante líquido, y filtros para retener impurezas y evitar el colapso de los emisores de agua colocados en las líneas de riego, y 3) un sistema de distribución, constituído por una tubería principal, tuberías laterales para suplir el agua a los lotes de riego y las líneas de emisores, cuya longitud por lo general no supera los 125 m.

Riego por melgas rectas

Para su instalación, se deben construir surcos, separados según el cultivo a sembrar. La red de los emisores se coloca por encima del lomo del surco, lo cual es importante cuando los frutos tocan el suelo, porque en caso de lluvias extemporáneas, se facilita el drenaje superficial.

Foto 60

Riego por goteo

5.4.2. Riego por melgas rectas Con los nuevos diseños de campo, el riego de pastos de corte o pastoreo, de cultivos en hilera (maíz, sorgo, y tomates, entre otros) se puede realizar por melgas rectas (Foto 59). Para esto, los muros se trazan en el sentido de la pendiente, equidistantes cada 20 a 30 m, dependiendo de la disponibilidad de agua. La aplicación de riego a las melgas, se debe cortar cuando la lámina de agua alcanza los 2/3 de su recorrido, de manera que el agua de cola inunde el terreno faltante.

Foto 61

Riego por aspersión

5.4.4. Riego por aspersión El bombeo para suplir el agua al sistema de riego por aspersión (Foto 61), se puede realizar directamente del canal principal de riego o desde un equipo de bombeo de un pozo profundo. De este se derivan: la

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tubería principal de aducción, las tuberías secundarias y las líneas con los emisores de muy diversos tipos, espaciados a distancias variables según la velocidad de los vientos predominantes. No requiere de ninguna estructura adicional para su operación, y se utiliza en un variado número de cultivos, así como en producción de semillas de leguminosas (caraotas y soya), gramíneas (sorgo y maíz), y frutales (cambures o banano).

5.5. Factibilidad de la producción de maíz de riego en el estado Portuguesa. La producción bajo riego se viene practicando desde hace muchos años, particularmente en el estado Aragua, donde las empresas semilleristas establecen sus siembras de semilla genética, certificada, entre otros, principalmente con riego por aspersión, donde no se ha reportado la incidencia de Aflotoxinas. Esto posiblemente se deba a que se cosecha en mazorcas, las cuales son seleccionadas en la finca en instalaciones preparadas, donde se clasifican y son eliminadas las mazorcas fuera de tipo, con características diferentes al cultivar, y aquellas con

daños por plagas y/o patógenos como Aspergillus, Fusarium y Rhizoctonia, entre otros. En el 2001, Empresas Polar tenía interés en evaluar siembras de maíz en condiciones de riego para la elaboración de harinas precocidas y productos derivados de estas. Para esto, se logró el apoyo de agricultores de los municipios de Páez, Turén, Esteller y San Genaro de Boconoíto, así como de los técnicos de ASOPORTUGUESA y Agrotec C.A. (Rodriguez, Pedro J. No publicado). En tal sentido, se instalaron los siguientes métodos de riego (Cuadro 3). •

Riego por surcos largos con salida de agua de cola, utilizados en cinco fincas con superficies entre 10 y 26 ha (Foto 62).

•

Riego por goteo (2 ha), establecido en la finca La Estancia por una empresa prestadora de servicios de sistemas de riego.

•

El riego por aspersión se estableció en un área de 118 ha, donde se utilizaron tres sistemas: un carro enrollador utilizado en la finca La Coromoto (Foto 63), un pivote central de 50 ha, y un cañón de alto volúmen utilizado en la finca Los Ramos.

•

Riego por melgas, establecido en la finca La Coromoto (4 ha).

Cuadro 3. Siembras de maíz bajo riego en fincas de agricultores del estado Portuguesa, 2001

Fincas

Métodos de riego (ha) Surcos

Aspersión

Goteo

Melgas

Municipio

Filiberto Chinea

19,6

Esteller

Roberto Latini

12,0

Turén

La Estancia

26,4

16,0

El Guasdal

12,0

La Coromoto

10,0

Giraluna

110

Turén Turén 4,0

12,0

Los Ramos Total

2,0

Páez 80,0

Páez

118,0

San Genaro de Boconoito 2,0

4,0

Estas siembras se establecieron en la primera quincena de enero, lográndose un excelente desarrollo, coincidiendo la etapa de floración con alta temperatura (> 35 °C) y alta humedad relativa, condiciones climáticas apropiadas para la incidencia de patógenos que produjeron fuerte concentración de aflotoxinas. Debido a que las aflatoxinas son altamente tóxicas para los humanos, la cosecha fue rechazada en su totalidad por la empresa receptora dado que las concentraciones en los granos excedieron los 20 ng/g, tolerancia establecida para maíz en Venezuela (Rodriguez P. J. No publicado). En un estudio sobre la presencia de aflotoxinas (Apergillus flavus) en siembras con riego, realizadas en el 2002, donde el cultivar de la empresa Pioneer comercial P 30F94, utilizado en las siembras comerciales con riego sembradas por los agricultores en el 2001, fueron comparados con otros cultivares, que resultaron menos susceptibles, demostró que es posible la producción de maíz con riego, libre de aflotoxinas (Chavarri, et al 2009). Ademas, para evitar este inconveniente, particularmente en los años denominados Niño, lo recomendable es establecer las siembras en octubre-noviembre, de manera que el período de llenado del grano coincida con las temperaturas más bajas, es decir, durante diciembre y enero. Igualmente la semilla debe ser tratada con Bacillus subtilis y Trichoderma para la protección contra hongos patógenos.

Foto 62

Riego por surcos en la finca Giraluna, estado Portuguesa

Foto 63

Riego por aspersión en finca La Coromoto, estado Portuguesa

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114

CAPÍTULO

06 Foto: FLAR 116

Alternativas de manejo agronómico Tradicionalmente el manejo del cultivo, ha estado sustentado sobre la base del uso excesivo de fertilizantes inorgánicos subsidiados, la quema de rastrojos o restos de cosecha, el uso de plaguicidas químicos sintéticos, y la labranza profunda de los lotes. La aplicación continua e indiscriminada de los plaguicidas, y especialmente en condiciones de monocultivo durante dos ciclos por año, ha generado la alteración del equilibrio natural y otras disrupciones ecológicas, tales como resurgencia y resistencia adquirida por los insectos, originadas por el abuso de los plaguicidas en la protección vegetal. Esto es especialmente el caso en siembras intensivas y continuas con poca disponibilidad de cultivares de arroz. Es necesario hacer cambios en las prácticas agronómicas que conlleven a la ejecución de un conjunto de estrategias basadas en la planificación y el conocimiento del entorno, para mantener en equilibrio las poblaciones de insectos y obtener un control eficiente de las malezas, realizando cambios en el manejo de los suelos conservando su estructura y capa vegetal, las condiciones microbiológicas y manteniendo el ambiente en un sistema productivo y sustentable que permita la sostenibilidad del cultivo. La solución se encuentra en el manejo sostenible, empleando el control biológico de plagas, rotaciones de cultivos, la fijación de nitrógeno a través de bacterias fijadoras, mantener las poblaciones de microorganismos solubilizadores de fósforo y potasio, y aquellos metabolizadores de la materia orgánica de los suelos, incorporar residuos de la cosecha, aplicar la biodegradación, la bioestimulación (productores de enzimas y fitohormonas)

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

117

y la bioremediación, el uso de ácidos carboxílicos como reguladores del crecimiento con capacidad bioestimulante y de modulación de respuestas a patógenos, el reemplazo del batido de barro o fangueo por labranza mínima para lograr la reducción de emisiones agrícolas y el secuestro terrestre del carbono. Algunas de estas técnicas se detallan a continuación.

6.1. Rotación de cultivos La rotación del arroz con otros cultivos se viene practicando desde hace muchos años en las zonas arroceras del continente americano, inicialmente con pastizales. La rotación de cultivos a menudo tiene importantes beneficios, al mejorar la disponibilidad de nutrimentos del suelo mediante la incorporación de cultivos fijadores de nitrógeno como la soya, o mejorar la materia orgánica con la incorporación de residuos de cosecha. Además, la rotación de cultivos también puede ayudar a interrumpir el ciclo de vida de las plagas, reduciendo el número de aplicaciones anuales de productos químicos (FAO, 2003a, b). Macedo et al. (2017), evaluaron los siguientes sistemas de rotación arroz: arroz (AC), arroz-soya (AS), arroz-soya-arroz-sorgo (ASAS) y arroz-pastura (AP) durante cinco temporadas (2012-2016) en la Unidad Experimental Paso de la Laguna, Uruguay. Los rendimientos promedios del arroz en la rotación arroz-soya-arroz-sorgo (10.150 kg/ha) superó ligeramente a la rotación con soya (9.641 kg/ha) y arroz-pastura (8.899 kg/ha). El menor rendimiento se obtuvo con el monocultivo o sistema arroz-arroz (9.000 kg/ha) presentando una diferencia de 1.150 kg/ ha en relación a la rotación arroz-soya-arroz-sorgo. La rotación de cultivos tiene, entre otras ventajas sobre el monocultivo, que interrumpe los ciclos de enfermedades, malezas y plagas, cuando diversas especies se cultivan en secuencia. La rotación de cultivos es una práctica muy conveniente desde el punto de vista agronómico y de conservación de los recursos naturales, porque rompe el ciclo reproductivo de algunas plagas, y en algunos casos, mejora la fertilidad del suelo (FEDEARROZ, 2012). La rotación con arroz implica el uso de menor cantidad de agua por hectárea al año, y menor infestación de arroz rojo y otras especies de malezas en el campo, como se pudo apreciar en el distrito de Usocoello, antes de dejar la siembra indiscriminada de arroz. Los 118

beneficios de la rotación en el manejo agronómico del cultivo son muy diversos, mejorando la flexibilidad de las épocas de siembra, disminuyendo los costos por tonelada/año, mejorando las condiciones de infestación de malezas del suelo, y disminuyendo el uso del agua por hectárea. En Colombia y en otras partes del mundo, numerosas investigaciones han demostrado cómo la producción continua de arroz ha disminuido los rendimientos y ha incrementado la competencia de malezas, principalmente del arroz rojo Oryza sativa (Vélez Vargas, 1995). El incremento de las infestaciones de arroz rojo en los campos arroceros del estado de Arkansas en Estados Unidos, condujo a partir de 1969, al enfoque de la investigación sobre la rotación de cultivos, con el fin controlarlo. Balwin (1978) concluyó que el descubrimiento de herbicidas selectivos para el control del arroz rojo era casi imposible, y las prácticas culturales solo servían para retardar el incremento de las infestaciones de esta maleza, por lo que eran necesarios sistemas más efectivos de control, que simplemente el barbecho de varios años, a fin de mantener económicamente la producción de arroz. Las primeras rotaciones se iniciaron con soya, y en poco tiempo, se dieron cuenta de que no podían controlar satisfactoriamente el arroz rojo, excepto en campos ligeramente infestados. La rotación con sorgo granero, girasol, maíz, soya y otras leguminosas de grano, tienen varias ventajas importantes. Las siembras y los sistemas culturales proporcionan condiciones ideales para la germinación del arroz rojo y la oportunidad de agotar seriamente el banco de semillas de esta maleza en el suelo, mediante un conjunto completo de herbicidas presiembra incorporados, y postemergentes foliares para el control de las malezas de los cultivos alternativos (Delouche et al., 2007). El éxito de la rotación para el control de las malezas, incluyendo el arroz rojo, depende de la eficiencia del manejo de las malezas del cultivo alternativo, y de la atención que se presta específicamente a la prevención de la producción de semilla por parte de las plantas de arroz rojo que emergen tardíamente o que rebrotan de plantas cortadas. La rotación de arroz con soya, sorgo u otro cultivo adecuado, es actualmente la práctica más exitosa para el control de los arroces maleza, especialmente en el caso de infestaciones severas (Fischer, 1999, FAO, 2003a). Más aún, la rotación se está convirtiendo

en un componente fundamental de los programas de control de malezas en el arroz, en la nueva era del arroz resistente a los herbicidas, (p. ej. el sistema de producción Clearfield para arroz es una solución que en postemergencia, controla el arroz rojo) como un elemento táctico esencial en las estrategias para reducir o prevenir el desarrollo de especies de arroz malezas o biotipos de arroz maleza resistentes a los herbicidas. Las principales limitaciones en el sistema de control de las rotaciones, son la disponibilidad de un cultivo adecuado, el drenaje deficiente en los campos de arroz (un mal drenaje previene el uso de muchos cultivos sembrados en hilera), y se adapta muy bien a los cultivos de subsistencia, tal es el caso del frijol (Phaseolus vulgaris), que también es un alimento básico. Resultados semejantes se obtuvieron en la Estación Experimental de Río Branco, Uruguay, donde los investigadores determinaron que el sistema tradicional de suelo inundado seguido de barbecho, no solucionaba el problema del arroz rojo; por el contrario, se había agravado. Chebataroff et al. (2002), evaluaron la rotación arroz-soya y arrozsoya-maíz o sorgo. Estos autores reportaron que el control dentro de los cultivos fue excelente con sorgo y maíz, mientras que con soya el resultado fue menor, escapándose algunas malezas al momento de la cosecha. El mejor control del arroz rojo en la rotación con maíz obedece a los herbicidas empleados en estos últimos (Montealegre & Vargas, 1989). Las rotaciones de cultivo son más fáciles de implementar en terrenos que cuenten con facilidad de riego. La distribución de las semillas del arroz rojo en el suelo, depende del movimiento al cual esté sometido (Cuevas 2015). Entre menor movimiento tenga por efecto de preparación, las semillas se concentran en los primeros 5 cm, y la cantidad disminuye con la profundidad. A mayor profundidad, se incrementa la longevidad de las semillas. La no preparación, no impide la emergencia del arroz, y debe complementarse con el uso de medidas de control químico. Sin embargo, la siembra directa con mínima labranza o cero labranza, es fundamental para reducir la cantidad de semilla de arroz rojo que germina del banco de malezas (Chebataroff et al., 2002).

6.1.1. Rotación arroz-maíz Los nuevos diseños con pendiente en fincas en el estado Portuguesa, han permitido la rotación del arroz de riego establecido a finales del periodo lluvioso (noviembre-diciembre), con maíz sembrado a inicios del periodo de lluvias (mayo-junio). Esta rotación fue implementada en la parcela 1J10 del Sr. Venturino Cicconetti, en el Sistema de Riego Las Majaguas, utilizando maíz para la producción de ensilaje, donde se cumplieron las siguientes actividades: •

Finalizada la cosecha del arroz, se realiza un pase con la desmenuzadora (Foto 64) para facilitar la quema de los restos de la cosecha (Foto 65).

•

Luego se eliminan los muros con un Land plane, que dispone de charrugas en la parte frontal que permite escarificar los lomos, y dos palas para nivelar el terreno (Foto 66).

•

Posteriormente, se realizan dos pases de rastra a fin de acondicionar la cama de las semillas. La siembra se realiza con sembradora de mínima labranza, con una separación entre hileras de 80 cm y 6 plantas/m (Foto 67).

•

Se logró un pleno cubrimiento foliar del terreno a los 50 días después de la siembra, con muy buen control de malezas, un excelente desarrollo vegetativo y tamaño de mazorca (Foto 68).

•

Se cosechó la planta en etapa de grano pastoso con fines de ensilaje (Foto 69).

La quema de los restos de cosecha del arroz, es una práctica generalizada en la zona de los Llanos Occidentales y en el Sistema de Riego Río Guárico, práctica que impide la incorporación de los restos de la cosecha con sus aportes de materia orgánica y de nutrimentos. Algunos agricultores sostienen que eliminan los restos de la cosecha del maíz, porque cuando se incorporan con rastra, obstaculizan el movimiento del agua al acumularse en los pases de agua. La materia orgánica desempeña un papel importante en los suelos agrícolas (AGRIRED, 2017), al mejorar su estructura a través de la formación de agregados estables y disminuyendo la densidad aparente causados por la maquinaria agrícola, aumentando la disponibilidad de oxígeno. Cuando los restos de la cosecha son esparcidos a manera de cobertura (mulch) sobre la superficie del suelo, reducen la pérdida de humedad por evaporación,

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

119

favoreciendo la infiltración del agua y reduciendo las pérdidas de suelo por erosión. Su descomposición es una fuente importante en nitrógeno y otros minerales esenciales en la nutrición de los cultivos.

Foto 64

Foto 65

Foto 66

Foto 67

Foto 68

Foto 69

Foto 64-69

Rotación con arroz-maíz. Parcela 1J10 del Sr. Venturino Cicconetti. Sistema de Riego Majaguas

Foto 64. Pase de la desmalezadora para la quema posterior de residuos Foto 65. Quema de rastrojos Foto 66. Pala niveladora (Land plane) para eliminar los muros Foto 67. Maíz a los 15 días después de la siembra (DDS) Foto 68. Maíz en etapa de grano lechoso a los 65 DDS Foto 69. Cosecha del maíz en etapa de grano pastoso para ensilaje

120

La rotación del arroz con el maíz se podría alternar o sustituir con la incorporación de la soya en la rotación, por los beneficios que proporciona esta leguminosa al fijar nitrógeno del aire, el cual, es una buena opción en el manejo integrado de plagas y malezas dentro de la rotación. En 1977, dentro del marco del Convenio Fundación Polar-Fusagri (2009), se establecieron siembras comerciales de soya (15 ha), de la variedad Júpiter, en el sector La Blanca del estado Cojedes, y en San silvestre del estado Barinas, ubicadas en la región de los Llanos Occidentales de Venezuela. La cosecha se realizó en el mes de septiembre con dificultades para la recolección mecanizada, por no haber condiciones óptimas del terreno debido a las precipitaciones. Esto causó la emergencia de malezas al final del ciclo e incidencia de patógenos, que afectaron la calidad de la semilla. Esta experiencia estableció la necesidad explorar la factibilidad de la soya en diferentes zonas agrícolas con condiciones agroecológicas distintas. Para ello, se evaluaron en pequeñas parcelas, algunas variables, tales como cultivares, épocas de siembra, fertilizantes, inoculantes de semillas, y control de plagas y enfermedades. Los trabajos se realizaron en localidades de diferentes estados como en Sabaneta y San Silvestre (estado Barinas), Turén (estado Portuguesa), Zaraza y Chaguaramas (estado Guárico), El Tigre (estado Anzoátegui) y Cagua (estado Aragua). En el caso de los Llanos Occidentales, el enfoque en esa época era establecer la soya en el período de siembra dedicado al algodón, es decir, en agostoseptiembre, para poder realizar la rotación con maíz. En el Gráfico 34, se muestra el ensayo de épocas de siembra con el cultivar Júpiter, donde los rendimientos más altos se obtuvieron en las siembras de agosto, observándose buena calidad del grano, mientras que al sembrar en septiembre, los rendimientos disminuyeron por déficit de humedad ocurrida a partir de noviembre. Las separaciones de 70 y 90 cm entre hileras resultaron las más convenientes. Basados en la información obtenida en las diferentes zonas agrícolas, se determinó que los Llanos Occidentales (Cojedes, Portuguesa y Barinas), presentaban a finales del período de lluvias, problemas de drenaje superficial e interno. Por lo tanto, no ofrecían las condiciones más favorables

para la producción comercial de soya. En tal sentido, en el oriente de Venezuela, donde existe un período de lluvias más corto con suelos de buen drenaje superficial, tanto en la zona de colinas del Guárico, así como en la formación mesa de Anzoátegui y Monagas, donde se presentaban condiciones favorables para la siembra de este cultivo durante el período de lluvias (mayo-junio), existen mayores posibilidades de obtener buen rendimiento de granos y excelente calidad de la semilla.

3500

50 Cm 70 Cm

3000

Rendimientos (Kg/ha)

6.1.2. Rotación arroz-soya

90 Cm

2500 2000 1500 1000 500 0

Gráfico 34

15-08-79

28-08-79

15-09-79

Gráfico 34. Épocas de siembra y distancias de siembra (m) en soya. Turen, año 1979

En 1985, se inicia el desarrollo comercial a gran escala de la soya en el oriente venezolano. En esa época, se contaba con el diferencial tecnológico requerido para el manejo del cultivo, desarrollado a partir de 1978 dentro del Convenio Fundación Polar-Fusagri (2009), estando disponibles los primeros cuatro cultivares liberados por la Comisión de Semillas (Rodríguez, P. J., No publicado), provenientes de poblaciones segregantes donadas por el Dr. Kuel Hinson de la Universidad de Florida en Gainsville y también el inoculante Nitrobac, producido dentro del convenio Fundación Polar-Ivic-Conicit. Además, se establecieron lotes comerciales con el cultivar FP-3 (uno de los cuatro cultivados liberados), en fincas de agricultores de varias localidades del estado Guárico, los cuales fueron procesados en la planta de Polar en Chivacoa, estado Yaracuy. Es de destacar que el porcentaje de proteína (40 %) de la soya Guariqueña superó el de la soya importada que se estaba procesando en ese momento en la planta.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

121

Precipitación-Evaporación (mm)

201.9 200.0 150.0

Evaporación

197.5

165.0 127.4 125.2

100.0

125.9

Foto 70

Cosecha de soya en Guárico, con excelentes rendimientos y calidad de grano

Gráfico 35

179.9

139.9

81.2 38.0

50.0 0

244.6

Lluvia

250.0

SEP

OCT

NOV

DIC

20.5 ENE

0.0

FEB

MAR

Balance hídrico 2002-2003. Turén

3.000

2.840 2.400

2.500

1.700

2.000

1.440 1.500 740

1.000

623

500 0

Foto 71

Cosecha de soya, variedad FP90-6103, febrero de 2009. San Nicolás, estado Portuguesa

En 1988, se llegó a sembrar en esas sabanas, cerca de 10.000 ha de soya con excelentes resultados (Foto 70), indicando que esta región podía llegar a ser la más importante en el establecimiento de este cultivo en Venezuela. Efectivamente, durante el año 2010, cuando se señalaron según cifras oficiales, se sembraron en el país unas 41.000 ha de soya, más del 80 % se ubicó en esta parte del territorio (Solórzano, 2019). La rotación maíz-soya que se llevó a cabo a finales del período de lluvias en octubre del 2008 por la empresa Ematec C.A., en la región de San Nicolás del estado Portuguesa, fué producir semilla en suelos de buen

122

Gráfico 36

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Rendimientos (kg/ha) de los mejores lotes del proyecto “La Ruta Soya” 2016

drenaje externo y moderado en la parte interna, los cuales son sembrados tradicionalmente con maíz en el ciclo de invierno. La cosecha resultó exitosa (Foto 71) gracias a una maduración uniforme, a un buen control de malezas, a un buen rendimiento y a una excelente calidad de las semillas. Se utilizó el cultivar FP90-6103, que fué la primera variedad obtenida por el Ingeniero Raúl Niño por medio de cruzamientos en Venezuela, dentro del programa de mejoramiento genético de la Fundación DANAC. Esta experiencia permitió inferir la factibilidad de la rotación arroz-maíz-arroz-soya en campos arroceros que han sido nivelados con pendiente, los cuales facilitan el drenaje superficial, y con ello, la siembra

de soya bajo el sistema de mínima labranza en octubre, con aplicación de riego complementario a objeto de suplir los déficits hídricos en noviembre, diciembre, y de ser posible, en enero (Gráfico 35). Esto garantiza la suplencia de humedad en etapas críticas de formación y llenado del grano, para realizar la cosecha en febrero y marzo, en condiciones óptimas que permite obtener una semilla de excelente calidad. En el Cuadro 4, se muestra el balance hídrico de la estación Turén con los valores promedios del período 1951-2012. Es necesario garantizar la humedad a partir de diciembre, mediante la aplicación de cuatro riegos, dos en diciembre y dos en enero. En años de poca lluvia (inferiores al promedio), las aplicaciones de riego deben realizarse en noviembre cada 8 días y suspenderlas a los 90 días después de la siembra, y con ello promover el secado del follaje. En el período 2016-2020 (Gráfico 36), se establecieron siembras comerciales de soya en fincas del estado

Portuguesa auspiciadas por las Asociaciones de productores Independientes (PAI), Asoportuguesa y Anca, con el apoyo de sus departamentos técnicos en asistencia y suministro de insumos. Es de destacar el proyecto “La Ruta de la Soya” emprendido por PAI, que promociona las siembras de invierno (mayo-junio), las cuales son cosechadas en septiembre-octubre. Los rendimientos obtenidos en las siembras en el ciclo de invierno y norte-verano en lotes establecidos en el 2016, indican que los mejores rendimientos se lograron con las siembras de mayo y junio, lo cual coincide con reportes de épocas de siembra del maíz (García et al, 2009). Por el contrario, los rendimientos de las siembras efectuadas a partir de agosto, fueron decrecientes con valores muy bajos en octubre y noviembre, debido a los déficits hídricos en las fases de llenado del grano. Como la cosecha se realiza en meses de muy baja precipitación, se presenta poca incidencia de granos manchados.

Cuadro 4. Balance hídrico en la estación meteorológica Turén, período 1951-2012. Valores promedios de años con precipitaciones menores a 1.800 mm/año Mes

Pr (mm)

ETP (mm)

Almac (mm)

Exc (mm)

Def (mm)

No Riego

Enero

6,2

129,7

0,0

106,3

Febrero

6,9

141,9

0,0

135,0

Marzo

18,7

168,5

0,0

149,8

Abril

91,8

135,5

0,0

43,7

Mayo

191,5

88,4

100,0

3,1

0,0

Junio

265,9

100,0

165,9

0,0

Julio

235,5

84,4

100,0

154,0

0,0

Agosto

215,3

85,1

100,0

230,2

0,0

Septiembre

175,9

88,2

100,0

187,7

0,0

Octubre

148,5

86,9

100,0

161,9

0,0

Noviembre

81,2

93,4

87,8

0,0

Diciembre

38,6

108,8

17,2

0,0

1.476,0

1.310,8

902,8

434,8

Total

Pr: Precipitación, ETP: Evapotranspiración de la soya, Almac: almacenamiento en el suelo, Exc: Pérdidas por escorrentía e infiltración, Def: Deficits de humedad en el suelo, No Riego = Número de riegos/mes para suplir los déficits hídricos del cultivo. Fuente: calculos elaborados por los autores

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

123

En el análisis de los riesgos en las siembras de soya de mayo y junio, donde puede presentarse la presencia de patógenos al final del ciclo del cultivo, se utilizó la información del período 1951-2012 de la estación meteorológica Turén (Cuadro 4). Se tomaron los promedios de años con menor precipitación (900 a 1.200 mm) y de años con precipitaciones superiores a 1.800 mm/año. En años de menor precipitación, las lluvias ocurridas a partir de octubre fueron inferiores a 150 mm/mes y decaen en forma abrupta, creando condiciones favorables para la recolección. En años húmedos, las precipitaciones de septiembre y octubre pueden superar los 180 mm/mes. Bajo estas condiciones, en aquellos lotes no nivelados, las lluvias pueden retardar la recolección, y ocasionar dehiscencia (desgrane) y presencia de hongos en los granos. Más aún, también ocasionan el secado desuniforme de las plantas de soya, requiriéndose la aplicación de un desecante como Diquat (Reglone), para la eliminación de las malezas emergentes. La presencia de malezas en la etapa final del ciclo, crea un hábitat muy favorable para la incidencia de enfermedades del grano, motivado a la cercanía de las vainas al suelo. Por lo tanto, estas siembras de invierno, no son recomendables para la producción de semillas, dado que constituyen vehículo propicio de propagación de los hongos al final de ciclo. En las siembras de soya durante el ciclo de invierno del 2019 en el estado Portuguesa (Foto 72), se utilizaron variedades de crecimiento determinado, con cierta tolerancia a enfermedades del grano. Se obtuvo una buena nodulación y un excelente desarrollo vegetativo, lográndose rendimientos muy buenos entre 3.000 y 4.000 kg/ha, con buena calidad del grano. Estos logros se alcanzaron gracias a la selección de agricultores con cosechadoras propias, lo que permitió la recolección oportuna. También se debió a los cultivares sembrados a finales de mayo y principios de junio, donde se observa un mayor número de horas luz, los cuales maduraron entre 130 y 135 días, sin incidencia de las lluvias frecuentes a finales del ciclo, contribuyendo a la buena calidad de la semilla. Es decir, se obtuvo un bajo porcentaje de granos dañados por patógenos (José Luis Zoco, comunicación personal). Por lo tanto, cuando en estos programas se incrementa el área de siembra, los agricultores que no disponen de cosechadoras —al requerir este servicio— tendrán menores probabilidades de realizar la recolección

124

Foto 72

Campo de soya en La Lucía, estado Portuguesa en el piedemonte andino. 2019

oportuna, y con ello, se incrementará el desgrane y la incidencia de patógenos de los granos. Por otra parte, al normalizarse la agricultura en Venezuela, y los precios de los cereales se equiparen con los de la soya, la demanda del maíz para harinas precocidas se incrementará y competirá con la soya, motivado por el menor riesgo en la calidad del producto a cosechar. En los últimos años, muchos de los campos arroceros de los Llanos Occidentales y del Sistema de Riego Río Guárico, están rotando sus campos con el frijol chino (Vigna radiata), que es una de las variedades de leguminosas de origen tropical de Asia suroriental y de la India. Este frijol tiene un alto valor nutritivo en proteínas, con 5,27 % en el valor aproximado de humedad, 48,44 % de grasas y 28,2 % de proteínas. Estos valores son similares a los encontrados en frutales como el limón (vitamina A), el aguacate (tiamina), la manzana (riboflavina), el plátano (niacina) y la piña (vitamina C). Además de su uso comestible, se utiliza como abono verde, por ser rico en materia orgánica (Ecured, www.ecured.com).

6.1.3. Rotación arroz-caña de azúcar Los nuevos diseños de campos arroceros con pendiente, también permiten la rotación con cultivos permanentes como la caña de azúcar (Saccharum officinarum). Este caso se observó en la finca La Esperanza II, del Ingeniero Carlos Landaeta, en la zona de los Puertos de Payara, estado Portuguesa, donde por muchos años se ha practicado el monocultivo del

arroz, pero conociendo los problemas que ocasiona el monocultivo en cuanto al control de malezas, plagas y enfermedades, ha emprendido la rotación de arroz con otros cultivos, cuyos agroquímicos utilizados en la protección vegetal, pudieran coadyuvar al mejoramiento del manejo agronómico del arroz bajo riego. En este sentido, los lotes nivelados con pendiente los ha rotado con cultivares de leguminosas como el frijol chino o frijol mungo (Vigna radiata), y más recientemente en el 2007, seleccionó 40 ha donde estableció caña de azúcar. En el Gráfico 37, se muestra el diseño de campo de los lotes 9 y 12, que en su conjunto ocupan 18.98 ha de suelos muy pesados, alcalinos y degradados estructuralmente. Esta área fue nivelada con el propósito de sembrar arroz, con pendiente transversal cero y longitudinal variable (0,13, 0,15, 0,18 y 0,23 %), con muros cada 40 m de separación entre ellos. El establecimiento de la caña en el sentido de la pendiente, no requirió el levantamiento de los muros, para facilitar el libre movimiento del agua en los surcos.

y lubricantes; esto es indicativo de las bondades de los nuevos diseños de campo propuestos como alternativa que permite rotación con el cultivo del arroz, donde se privilegia la rápida salida de los excesos de agua de riego y/o lluvia, logrando una excelente disponibilidad de oxígeno en el suelo, que potencia los procesos metabólicos durante todo el ciclo del cultivo. Se piensa que al ser considerada la caña de azúcar un cultivo permanente, no resulta factible su rotación con arroz. Sin embargo, los nuevos diseños de campo en arroz, podrían constituirse en una alternativa para su rotación con la caña de azúcar en campos degradados por la preparación del suelo mediante fangueo.

Foto 73

Gráfico 37

Diseño de los lotes 9 y 12, finca La Esperanza II. Nivelado con tecnología láser

En la reciente cosecha, se obtuvo un rendimiento de 90 Tm/ha (Foto 73), el cual es considerado muy bueno, dada la escasez de fertilizantes, repuestos

Lotes 9 y 12 a los 30 días después de la cosecha. Finca La Esperanza II

En 1970, en el Sistema de Riego Río Guárico, hubo interés en la introducción de la caña de azúcar como cultivo a establecer en la zona. Con ese objetivo, se condujo un ensayo de variedades de caña de azúcar en la Estación Experimental de Calabozo por el Dr. Rafael Ascanio y su equipo en este mismo año, donde se probaron cinco cultivares de caña de buen comportamiento en Aragua y Carabobo, con el propósito de evaluar su comportamiento en suelos altos de la serie Bancos (textura media), observándose un excelente rendimiento de la plantilla y la soca, tanto en tonelaje de caña como en producción de azúcar.

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6.2. Métodos de labranza 6.2.1. Labranza convencional La labranza convencional es la forma mas generalizada en las zonas arroceras de Venezuela, por parte de los agricultores que practican el monocultivo, varían la preparación del terreno para la siembra según la época del año. En el período de verano, la preparación del terreno se realiza mediante la eliminación de los restos de cosecha con un pase de bigrome, seguido de 2 o 3 pases de rastra liviana, y micronivelación con Land plane o con el equipo de nivelación láser. En el invierno, se utiliza el fangueo, para lo cual se pasa la rastra mediana, se inunda el terreno, y transcurrido cierto tiempo, se procede al laboreo del suelo inundado, con implementos arrastrados por el tractor como rotocultores, rolo faca, ruedas cestas, y rodillos, entre otros. Es importante destacar, que el batido o fangueo tiene efectos negativos, ya que ocasiona degradación de los suelos como consecuencia de la pérdida de nutrimentos, y cambios en la densidad aparente y del horizonte orgánico, debido a los altos volúmenes de sedimentos que son arrastrados en las aguas de drenajes después de la siembra con semilla pregerminada. Este efecto lo detallan Lugo y Sánchez (2009) en un ensayo establecido en Calabozo, donde se compararon diferentes sistemas de labranza: batido, labranza en seco y labranza cero. Las pérdidas de suelo fueron muy bajas en labranza en seco y en labranza mínima, siendo inferiores a 0,05 t/ha, mientras que con el batido, la pérdida de suelo fue de 3,87 Tm/ha. Estas pérdidas de suelo fueron inferiores a las reportadas por Sánchez (1999), quien determinó pérdidas superiores a 8 t/ha. Estas diferencias pueden deberse al volumen de agua utilizado en el batido y al drenaje inmediato después de haber finalizado las labores de preparación, con muchas partículas de suelo en suspensión.

de los suelos. No obstante, en muchos casos ha sido causante de deterioro ambiental, convirtiéndose en un paradigma no sustentable. Por lo tanto, se requiere desarrollar y ejecutar un modelo agrícola dentro del marco de la sostenibilidad, que permita la implantación de los cultivos sin labranza de los suelos, a través de la utilización de equipos de siembra que deben tener la capacidad de poder cortar la cobertura superficial del suelo, depositar la semilla y cerrar el surco abierto. La no labranza, debe ir acompañada de otras prácticas agrícolas como rotación de cultivos, manejo integrado de malezas, plagas y enfermedades mediante control biológico, y la aplicación de bacterias fijadoras de nitrógeno que permitan mantener en el tiempo, la productividad de los suelos. La no labranza continuada, puede favorecer el incremento de especies de plagas y patógenos del suelo, así como algunas especies de malezas, por lo que cada cierto número de años o de cultivos, es recomendable recurrir a una siembra de labranza convencional. A este modelo se le conoce como labranza cero, no labranza o simplemente siembra directa, el cual se está llevando a cabo en parcelas del Sistema de Riego Río Guárico y del S. R. Majaguas, y en fincas de productores del estado Portuguesa. En suelos con alta infestación de arroz rojo, es conveniente disturbar lo menos posible el terreno, a fin de no poner en la superficie el banco de semillas de arroz rojo. Esta práctica tiene que ser acompañada con los herbicidas adecuados para el control de las malezas presentes. Esta técnica ha sido empleada con éxito por el Sr. Eubencio Terá, propietario de la parcela 1C29 en el S.R. Las majaguas en un campo fuertemente infestado por arroz rojo (Foto 74). Para su implementación, se requiere: •

Eliminar los restos de la cosecha del maíz con una desbrozadora acoplada al tractor.

•

Aplicar riego con el propósito de promover la germinación de las semillas de las malezas, y luego controlarlas con un herbicida sistémico (p. ej. Glifosato).

•

Sembrar con sembradora de labranza mínima al tener el suelo la humedad adecuada para su desplazamiento. Aplicar un herbicida preemergente (Prowl, Command u Oxadiazon), y si se observa incidencia de malezas, se debe agregar postemergentes.

6.2.2. Labranza mínima La agricultura convencional, basada en la labranza de los suelos, ha sido un paradigama agrícola que la humanidad ha aplicado desde sus inicios, y aún actualmente, la mayor proporción de la agricultura mundial continúa realizándose mediante el uso de la labranza como eje principal en el acondicionamiento 126

6.2.3. Labranza reducida

Foto 74

Foto 75

Arroz con mínima labranza, Parcela 1C2 9, S.R. Las Majaguas, 2012

La disminución significativa de la población de arroz rojo, se requiere varios ciclos de siembra, siempre y cuando las semillas de arroz a utilizar no se constituyan en foco de infestación. El mantenimiento de bajos niveles de infestación depende del manejo de malezas que, además de la rotación de cultivos, incluye el uso de semilla certificada y otras prácticas culturales que permitan reducir la población de esta especie nociva. En la parcela 1C29 del SR Las Majaguas, en el Estado portuguesa, después de 7 años de trabajo, se logró bajar la población de arroz rojo (Foto 75).

La labranza de los suelos ha sido considerada una práctica para crear las condiciones adecuadas para la germinación de la semilla, y el control de malezas y plagas. Sin embargo, la labranza intensiva puede aumentar la probabilidad de erosión del suelo, la formación de costras, la pérdida de nutrimentos, y la presencia de capas endurecidas en el subsuelo. Si bien estas pueden ser favorables en las siembras de arroz en suelos de mediana permeabilidad, no lo son para el maíz en rotación con el arroz, dado que limita la profundidad de las raíces y se hace necesario subsolar a profundidad de 30 a 35 cm para favorecer su penetración. La elección del agricultor sobre la preparación del suelo, incluida la profundidad y el número de operaciones de labranza, puede reducir el crecimiento de malezas, mejorar el manejo de nutrimentos e influir en la siembra de cultivos (USDA, 2017). La labranza y las rotaciones de cultivos son prácticas de producción que influyen en la salud del suelo, y afectan tanto la productividad a largo plazo como la disponibilidad de nutrimentos y sus condiciones físicas. La labranza reducida consiste en disminuir el número de operaciones en la preparación, la cual se practica en la Agropecuaria Agrodanca, ubicada en San José de Majaguas del estado Cojedes, donde el Sr. Carlos Figuedelo utiliza un sistema de preparación de tierras, que incluye, después de la quema de los restos de la cosecha, la pala niveladora (Foto 76). Esta realiza dos funciones simultáneas, elimina la vegetación y las huellas de las ruedas del tractor, mediante dos zanjadoras en la parte frontal y dos palas con diferente inclinación en el centro de la estructura. Este implemento deja acondicionado el terreno para la siembra de arroz (Foto 77), y se elimina la preparación del terreno en fangueo, y los pases de rastra pesada (bigrome) y liviana, disminuyéndose el costo, el tiempo de preparación y el impacto ambiental. Los procesos de este sistema de labranza son los siguientes: •

Después de la pala niveladora, si el terreno está muy seco, es aconsejable la aplicación de riego.

•

Cuando tenga la humedad adecuada, realizar la siembra con sembradora de mínima labranza

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127

(Foto 78), y lo más rápidamente posible, el control de malezas con los herbicidas preemergentes. •

A los 10 días, iniciar la aplicación del riego de forma intermitente (Foto 79).

•

A los 25 días, iniciar la inundación permanente hasta la etapa de grano pastoso (Foto 80).

•

Arroz a los 45 días (Foto 81).

•

Cosecha a los 120 a 125 días.

Foto 76

Foto 477 Foto

Foto 78

Foto 79

Foto 80

Foto 81

Foto 76-81

Labranza reducida, Agropecuaria Agrodanca

Foto 76. Pala niveladora para eliminar restos de cosecha y emparejar el terreno Foto 77. Vista del campo acondicionado para la siembra Foto 78. Siembra en campo irrigado para garantizar la emergencia del arroz Foto 79. 10 días después de la siembra (DDS); inicio de la aplicación del riego intermitente Foto 80. 25 DDS; inicio del riego permanente Foto 81. Vista general del lote a los 45 días DDS

128

6.3. Control de plagas y enfermedades En cuanto a la protección vegetal, la conservación y el manejo de las poblaciones naturales de parasitoides, depredadores y entomopatógenos, constituye la principal estrategia para disminuir el daño de los insectos fitófagos en los cultivos, al no aplicar plaguicidas sintéticos, lo cual sumado a la resistencia genética de las variedades, pueden disminuir los efectos dañinos de las plagas en los campos agrícolas. Sin embargo, tradicionalmente para en el manejo de las plagas, se han empleado usualmente plaguicidas químicos de amplio espectro con efecto letal en las poblaciones de los organismos benéficos asociados a los cultivos, que, además de causar contaminación del ambiente, ocasionan riesgos de salud en las comunidades.

6.3.1. Control biológico El control biológico de plagas, consiste en el uso de los enemigos naturales de éstas, a fin de controlar sus poblaciones. A partir de finales del siglo XIX, el control biológico de plagas despertó un gran interés debido al éxito que se consiguió con la introducción, desde Australia, del insecto benéfico Rodolia cardinalis (Coleoptera: Coccinellidae) para el control de la escama algodonosa en cítricos (Icerya purchasi, Homoptera: Coccidae) en plantaciones de California, Estados Unidos. A finales de 1889, se liberaron poblaciones de R. cardinalis, y la escama algodonosa dejó de ser un problema en los cultivos de cítricos de California, motivo por el cual se considera a Charles Riley, el padre del control biológico. No obstante, esta oferta tecnológica de manejo de plagas dejó de practicarse, debido a la aplicación de productos químicos, como estrategia de control de plagas, enfermedades y malezas, hasta que por los diversos problemas que ocasionó el uso intensivo de estos plaguicidas de síntesis química, el control biológico ganó de nuevo terreno como alternativa en el manejo de la protección vegetal. Los desequilibrios se manifiestan como brotes recurrentes de plagas y enfermedades en numerosos cultivos, y en la contaminación de suelos, aguas y otros problemas ambientales. Esto se relaciona con la expansión de los monocultivos con

baja disponibilidad de cultivares, en perjuicio de la diversidad vegetal, la cual constituye un componente esencial del paisaje que proporciona servicios ecológicos claves para asegurar la protección de cultivos (Altieri & Letourneau, 1982). Es necesario, sin embargo, implementar una estrategia alternativa basada en el uso de los principios ecológicos que aprovechen al máximo los beneficios de la biodiversidad en la agricultura. Por esta razón, en la actualidad, el control biológico se considera una pieza fundamental e indispensable en cualquier estrategia de agricultura sostenible. Toda población de insectos en la naturaleza, recibe ataques en alguna medida por uno o más enemigos naturales. Así, los depredadores, parasitoides y entomopatógenos actúan como agentes de control natural que, cuando se tratan adecuadamente, determinan la regulación de poblaciones de fitófagos en un agroecosistema particular. La aplicación del control biológico se considera una estrategia válida que permite restaurar la biodiversidad funcional en ecosistemas agrícolas, al introducir entomófagos mediante las diferentes técnicas de control biológico o el incremento de la ocurrencia natural de depredadores y parasitoides, por medio de la conservación y el manejo de los agroecosistemas. La ventaja más sobresaliente del control biológico, es que no contamina el ambiente, no destruye la vida silvestre, se mantienen las poblaciones de la plaga sin causar daño económico, es más barato, seguro, selectivo, no causa resistencia y es eficiente para controlar plagas. Empero, el desarrollo de esta alternativa de manejo ha sido lento porque las compañías no han tenido mucho interés en su desarrollo. En esta sección, se presenta el rol que desempeñan los depredadores, parasitoides y entomopatógenos en los agroecosistemas, en la regulación de poblaciones de plagas en la agricultura, y haciendo uso de bioestimuladores y biofertilizantes. Una de las primeras referencias al uso científico del control biológico en Venezuela data del año 1884, cuando motivado por una severa invasión de langostas migratorias Schistocerca paranensis (Orthoptera) en la región central de Venezuela, se constituyó en Caracas,

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la “Sociedad de Utilidad Pública”, cuyos fundadores fueron Adolfo Ernst, Gustavo Vollmer, M. J. Sanabria, G. Rivas, C. A. Urbaneja, P. Vegas y G. Espino (Guagliumi, 1962). El objeto de la Sociedad era tomar medidas más enérgicas y eficaces para combatir la plaga de las langostas; entre esas medidas se consideraba como la más importante, el uso de sus enemigos naturales. Adolfo Ernst descubrió durante la primera invasión (1881-1884), dos avispitas (Hymenoptera: Acrididae) de la familia Scelionidae (Scelio famelicus Riley y Scelio ernstii Riley) llamadas “mosquitas de los huevos de las langostas”, ya que tienen la particularidad de pasar la primera época de sus vidas, como parásitos en los huevos de otros insectos. Una tercera especie (Scelio venezuelensis), fue reportada como parásito de los huevos de la misma langosta durante la otra gran invasión de los años 1913-1918 (Guagliumi, 1962). En 1941, Charles Ballou (precursor de la entomología) que trabajaba en el Departamento de Entomología del Instituto Experimental de Agricultura, recibió de Estados Unidos, 60 ejemplares de Rodolia cardinalis para controlar la escama algodonosa en cítricos. En 1950, se decide importar 750 pupas de mosca amazónica Metagonistylum minense (Diptera: Tachinidae) y 300 de Paratheresia (Diptera: Tachinidae), desde Trinidad que fueron utilizadas en el control de Diatraea (Lepidoptera: Pyralidae) y Eodiatraea centrella (Lepidoptera: Crambidae). Actualmente continúa el control de Diatraea por parte de esta mosca. Como parte de las nuevas políticas de recuperación ambiental y desarrollo sustentable de la agricultura, el control biológico se presenta como columna vertebral en la mayoría de los programas de manejo integrado de plagas y enfermedades, aunado a la ampliación integral de los tratamientos biológicos con la incorporación de bioestimulantes y biofertilizantes (Zambrano et al., 2013). En el Sistema de Riego Río Guárico, surgió el interés y adopción del control biológico cuando la fuerte incidencia del complejo acaro-hongo-bacteria, que afectó el cultivo del arroz ocasionando manchado y vaneado de los granos, obligó al agricultor a buscar alternativas debido a que el abuso de productos de síntesis química, además de costosos, eran ineficaces

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en la solución del problema. Todos los agricultores que están haciendo control biológico en Calabozo, les ha funcionado en el manejo de artrópodos y enfermedades, y ya no lo ven como una alternativa, sino como una necesidad, y lentamente se observa que nuevos productores se incorporan a la utilización de productos biológicos. Se considera que la alteración del equilibrio ecológico y otras disrupciones como la resurgencia y la resistencia en los insectos originada por el uso indiscriminado de plaguicidas, son factores importantes en la adopción de la técnica del control biológico de fitófagos, como una estrategia fundamental para impulsar un programa masivo de manejo ecológico de plagas en el arroz en el Sistema de Riego Río Guárico y sus áreas de expansión. Se requieren, sin embargo, proyectos pilotos de control biológico integrados con métodos culturales y etológicos sin aplicaciones de plaguicidas químicos sintéticos.

6.3.2. Plagas El cultivo del arroz es atacado por diferentes artrópodos plagas que inciden sobre el normal crecimiento y desarrollo de la planta, en cuya protección juega un papel importante la resistencia genética y los enemigos naturales, los cuales son factores que deben ser incluídos dentro del manejo del cultivo, dado que su control es indispensable alcanzar niveles satisfactorios de producción y productividad en cualquier lote de arroz. En Venezuela, los insectos que causan daño económico son principalmente los siguientes: El gusano cogollero (Spodoptera frugiperda Smith, Lepidoptera: Noctuidae), sogata (Tagosodes orizicolus Muir, Homoptera: Delphacidae), los chinches (Tibraca sp. y Oebalus sp., ambos Hemiptera: Pentatomidae), y el gorgojo acuático (Lissorhoptrus sp., Coleoptera: Erirhininae). Existen otras plagas consideradas como secundarias, como el caso de la larva del insecto Diatraea sp., y el ácaro Steneotarsonemus spinky (Acari: Tarsonemidae) que aparece esporádicamente y causa daño económico debido a que los productos de síntesis química son ineficientes para su control.

El insecto Tibraca limbativentris, anteriormente se consideraba de poca importancia, pero desde hace varios años, sus poblaciones se han incrementado, lo que ha implicado que los productores han tenido que realizar aplicaciones sucesivas de insecticidas químicos sintéticos para su control, con el consecuente impacto en la fauna benéfica. Tanto los adultos como las ninfas, al alimentarse, ocasionan estrangulamiento del tallo, y, además, introducen saliva tóxica provocando secamiento del tallo. La plaga se ve favorecida por la ausencia de la lámina de agua en las melgas, dado que el insecto se desplaza hacia la base de la planta, por lo que el conteo de evaluación debe ser directo. En el manejo de Tibraca se debe evitar altas densidades de siembra, tratando de no sobrepasar las 250 plantas/m2. Telenomus sp. (Hymenoptera: Scelionidae) parasita huevos de Tibraca, mientras que los entomopatógenos Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae son utilizados mediante aspersiones sobre las plantas de arroz, con poblaciones bajas del insecto y menos de 2 % de plantas dañadas. Los roedores y las aves también perjudican los arrozales en forma significativa y económica, por lo que se consideran como vertebrados plagas. Entre las medidas de control biológico de los roedores, está la acción de las enfermedades causadas por virus y bacterias, y los depredadores (aves, mamíferos, anfibios y reptiles). En Venezuela desde 1987, se ha estado utilizando contra los roedores, la lechuza de campanario (Tyto alba) en nidos artificiales colocados en el sistema de Riego Río Guárico con resultados promisorios, ya que su alimentación principal es basada exclusivamente en pequeños roedores (Poleo, 1996). El nivel de daño de las plagas varía de acuerdo a las condiciones del clima, del sistema de cultivo, de la época de siembra, del cultivar, de la fase de crecimiento del cultivo y de la clase de plagas presentes. Por eso, es muy importante la identificación de los artrópodos fitófagos, conocer sus hábitos y el nivel de daño que ocasiona a la plantación, así como el estado en que atacan y la época en que aparecen, a objeto de establecer el manejo efectivo y eficiente de los mismos.

6.3.3. Enfermedades Las enfermedades son factores que limitan la producción de arroz, sobre todo cuando se usan variedades susceptibles y se presentan condiciones ambientales favorables para su desarrollo. Es importante que el productor conozca como identificar y efectuar un monitoreo frecuente en los lotes para detectar los síntomas iniciales de la presencia de enfermedades, con el propósito de emprender las acciones de control o prevención Con el objetivo de disminuir las aplicaciones de plaguicidas químicos sintéticos (fungicidas, bactericidas e insecticidas), Rico y Colmenares (2018) evaluaron en un lote comercial (29 ha) de la parcela 553-A del Sistema de Riego Río Guárico (Foto 82), el uso de diferentes alternativas, como productos orgánicos, insectos parasitoides y hongos entomopatógenos (Cuadros 5 y 6), con el propósito de manejar las poblaciones de artrópodos fitófagos y las enfermedades del arroz, sin interferir con los depredadores naturales y los parasitoides liberados (Trichogramma, Hymenoptera: Trichogrammatidae, y Telenomus, Hymenoptera: Scelionidae) (Foto 83), conjuntamente con la aplicación de hongos parasitoides y productos orgánicos (Cuadro 7). Se combinaron las técnicas, en un sistema coordinado de insumos orgánicos y biológicos que permitió mantener las poblaciones de insectos fitófagos asociados al cultivo del arroz, sin causar daños económicos a las plantas durante las fases fenológicas del cultivo (Fotos 84-87), y manteniendo los niveles poblacionales de los depredadores naturales (Gráficos 38 y 39). Entre los fitófagos que presentaron mayor población, fueron los adultos de Rupela (Lepidoptera: Crambidae) junto con las taras o saltamontes, pero sin causar daños a las plantas. Más aún, tampoco se observó daño de Tibraca ni de los taladradores del tallo. En las evaluaciones, no se observó incidencia de enfermedades ni del ácaro Steneotarsonemus spinki. En cuanto a los depredadores, sobresalen las arañas, el chinche asesino Zelus (Hemiptera: Reduviidae) y Odonatos, libélulas o caballitos del diablo, hasta la fase de embuchamiento, a partir de la cual se observa su decline junto con la población de insectos fitófagos.

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Foto 82

Foto 83

Foto 84

Foto 85

Foto 86

Foto 87

Foto 82-87

Biológicos para la protección vegetal en arroz, parcela 553-A, SRRG

Foto 82. Lote comercial de 29 ha, parcela 553-A, SRRG Foto 83. Liberación de depredadores (Telenomus remus) Foto 84. Cultivo en fase de floración Foto 85. Detalle del cultivo en la fase de floración Foto 86. Cultivo en la fase de maduración Foto 87. Detalle del cultivo en la fase de maduración

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6.4. Bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) en el cultivo del arroz El modelo actual de agricultura desarrollado con base en el monocultivo intensivo del arroz, es insostenible ecológicamente, dado que disturba el equilibrio del agroecosistema, reduce su diversidad genética natural, y necesita cantidades crecientes de sustancias de síntesis químicas para la nutrición y la protección vegetal. En tal sentido, es necesario cambiar el modelo y orientarse hacia una agricultura sostenible, que contribuya a mejorar a largo plazo, la calidad ambiental y los recursos básicos de los cuales depende la agricultura. Como parte de la estrategia de reingeniería de procesos dentro del marco de la agricultura sostenible, se trata de mejorar los rendimientos del cultivo mediante una combinación adecuada de fertilizantes químicos y productos biológicos. La aplicación de inoculantes bacterianos ha constituído una alternativa ecológica, que favorece la conservación del medio ambiente y el agroecosistema. Kloepper y Schroth (1981) introdujeron el término rhizobacterias, refiriéndose a las comunidades bacterianas del suelo que competitivamente colonizaban las raíces de las plantas y estimulaban su crecimiento, reduciendo de esta manera la incidencia de enfermedades en ellas. Estas rhizobacterias benéficas fueron denominadas rizobacterias promotoras del crecimiento o PGPR (Plant growth-promoting rhizobateria). Son bacterias libres del suelo que pueden, directa o indirectamente, facilitar el enraizamiento y crecimiento de las plantas. Los géneros bacterianos Agrobacterium, Arthrobacter,

Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia y Pseudomonas pertenecen a las PGPR. Estas, además, pueden ampliar el espectro de los suelos que se pueden utilizar para la agricultura, ya que disminuyen el estrés y aumentan la producción de las plantas cultivadas en suelos pobres. En este sentido, las bacterias rizosféricas y endófitas sobresalen como una solución a los problemas ambientales causados por el monocultivo tradicional. Las PGPR pueden promover el crecimiento por vía directa o indirecta. Los efectos directos pueden evidenciarse en ausencia de otros microorganismos, mientras que los indirectos se pueden observar en la interacción del microorganismo benéfico común y el fitopatógeno, por medio de la reducción de sus efectos tóxicos en la planta. Los efectos directos de las PGPR, son: la producción de sustancias promotoras del crecimiento (síntesis de fitohormonas), la solubilización de minerales, la fijación del nitrógeno atmosférico y servir como control biológico de fitopatógenos. Se ha observado, además, su influencia en la absorción de minerales, debido a incrementos en los flujos iónicos de la superficie radical en presencia de PGPR (Gráfico 40). Dado el interés creciente en la reducción del uso de productos agroquímicos, las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) constituyen una alternativa al uso de fertilizantes y los efectos indirectos son la producción de sideróforos (metabolitos que mejoran la absorción del hierro), la producción de quitinasa y gluconasa, la producción de antibióticos, cianuro de hidrógeno y amoníaco.

Cuadro 5. Productos utilizados para el control biológico y la fertilización foliar (PGPR) a diferentes edades del cultivo de arroz Días Preparación de semilla (por cada 100 kg de semilla)

Producto 1 dosis Bacillus subtilis + Trichoderma ( BTS+) 1 dosis vitahormona raíz + 1 dosis BIOFERMAX NPK PM 50 g de Zn en un pulverizador de 20 L

Aplicación Impregnar semilla

Efectos Proteger la semilla de hongos patógenos, insectos/ plagas e inducir resistencia ante estrés hídrico, aparte de estimular el enraizamiento. Acción de Bacillus subtilis, Trichoderma y el biofertilizante BIOFERMAX NPK PM

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Días

Producto

Aplicación

Efectos

5-15 DDS

1 dosis Bacillus thurigiensis plus (BT+) + 1 dosis BIOFERMAX NPK PM 1 dosis de vitahormona 5 % + 1 dosis de 15-15-15 (fertilizante foliar con microelementos)

Aplicación foliar

Garantizar el enraizamiento y los elementos esenciales que necesita la planta, control de insectos y prevenir ácaros. Los organismos solubilizadores de P, K y fijadores de N2, metabolizan materia orgánica, producen enzimas y fitohormonas

50-60 DDS

1 dosis Bacillus thurigiensis plus + Bacillus subtilis plus + 30-30-30 (NPK foliar con microelementos)

Aplicación foliar

Proteger la planta de hongos patógenos e insectos/plagas e inducir resistencia ante el estrés hídrico, aparte de estimular el crecimiento

70-80 DDS

1 dosis Bacillus subtilis plus + Bacillus thurigiensis plus + Alto K (Super K Max con microelementos)

Aplicación foliar

Protege a la planta contra plagas chupadoras (chinches), bacterias y hongos (protección de la panícula); estimulante de la floración y transporte de carbohidratos

Cuadro 6. Lista de productos biológicos para la protección vegetal en arroz de riego, parcela 553-A, período de lluvias 2018

Organismo Telenomus remus y Trichogramma sp.

Producto usado

Actividad

Insecto benéfico

Parasitoides

Fungicida biológico (ingrediente activo: 5 x10¹¹ conidios viables: Trichoderma harzianum)

Trichobiol

Competencia

Insecticida biológico (ingrediente activo: 3 x10¹¹ conidios viables: Beauveria bassiana, Paecilomyces fumosoroseus, y Lecanicillum lecanii)

Biomix

Parasitismo

Insecticida biológico (ingrediente activo 3 x10¹¹ conidios viables: Beauveria bassiana, y Metarhizium anisopliae)

Biogras

Parasitismo

Cuadro 7. Lista de productos orgánicos para la protección vegetal en arroz de riego, parcela 553-A. Ciclo invierno 2018

Productos usados Actividad

Producto usado

SULFA CA MG

Fertilizante, plaguicida

NEEMEL

Fertilizante, insecticida

K URABON K FORT ENRAIBIOL

Fertilizante, fungicida, insecticida Fertilizante, fungicida Fertilizante, estimulante

Fungicida, acción de contacto y translaminar

MATCHBIO

Insecticida, inhibe la producción de quitina

134

Total en 50 pases de malla

35 30 25 20 15 10 5 0

115

Días despues de la siembra Odonatos Zellus

Gráfico 38

40 30 20 10 0

Rupela Blissus Tibraca

Vaquitas Arañas

Insectos depredadores de la variedad MD 248, parcela 553-A, SRRG, durante el período lluvioso, 2018

Gráfico 39

Saltamontes Loritos Verdes Gorgojo

115

Salbia Sogata Oebalus

Insectos fitófagos encontrados en la variedad MD248, parcela 553-A, SRRG, período lluvioso, 2018

Dentro de los principales géneros que se han visto asociados a la rizósfera del arroz, se encuentran Azospirillum, Herbaspirillum, Pseudomonas, Burkholderia, Azotobacter y Bacillus. Como describieron recientemente Gray y Smith (2005), las bacterias promotoras del crecimiento vegetal pueden también penetrar al interior de las raíces y establecerse como poblaciones endófitas. Ortiz-Galeana et al. (2018) aislaron los géneros endófitos Pantoea, Pseudomonas, Burkholderia y Bacillus, entre otros.

Mecanismos de PGPR Protegen a las plantas de la sequía, la salinidad y otros estreses abióticos • Modulación en los niveles de estrés de las plantas - Peroxidasas (POX) - Superóxido dismutasa (SOD) - L-prolina - Polifenol oxidasa • Producción de la ACC deaminasa

Gráfico 40

Protegen a las plantas de enfermedades e infecciones (estrés biótico) • Producción de siderósporos • Producción de HCN • Producción de antibióticos • Producción de enzimas degradantes de la pared celular de hongos • Gluconasas

Proveer de nutrientes a las plantas • Fijación simbiótica y no simbiótica de nitrógeno • Producción de ﬁtohormonas - Ácido indol acético (AIA) - Citoquininas - Gilberelinas • Solubilización de fosfatos y minerales

Mecanismos de acción de las rizobacterias promotoras del crecimiento (PGPR). Fuente: Goswami et al. (2016)

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6.5. Acción biológica del nitrógeno El nitrógeno es uno de los principales nutrimentos de las plantas, necesario en la composición de proteínas, ácidos nucleicos y aminoácidos, siendo, además, una molécula esencial para el crecimiento, pero deficiente en los agroecosistemas. El nitrógeno molecular (N2), constituye entre el 70 y 80 % de la atmósfera y sólo es asimilable por las plantas mediante su reducción industrial con alto consumo de energía fósil no renovable, o también a través de la actividad de diferentes microorganismos de la rizósfera y del filoplano, mediante un proceso denominado fijación biológica del nitrógeno (FBN). La FBN puede contribuir con aproximadamente un 50 % del nitrógeno necesario para las plantas, reduciendo así los requerimientos de fertilizantes nitrogenados de síntesis química, y por tanto, disminuye los costos de fertilización del cultivo. Actualmente en Venezuela, motivado por la escasez y costos de los fertilizantes inorgánicos, la FBN toma importancia dado que forma parte del contexto de la agricultura sostenible, y puede evitar el uso abusivo de fertilizantes nitrogenados con ahorro en el consumo de energía fósil y disminución de la degradación del agroecosistema. Según los estudios realizados por Oberson et al. (2013), las cepas bacterianas se pueden clasificar en dos categorías principales: 1) las bacterias simbióticas como las del género Rhizobium, las cuales

136

están asociadas a las leguminosas, que infectan la raíz produciendo nódulos, y 2) las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre, como las especies de los géneros Azospirillum, Azotobacter, Pseudomona, y Herbaspirillum. En 1979 en el marco del convenio Fundacion PolarFusagri, (Gráfico 41), se evaluaron las dosis del inoculante en polvo Nitrobac (Rhizobiun japonicum) en niveles de 0, 0,6 y 1,2 kg por cada saco de 50 kg de semilla Jupiter, y las dosis de 0, 30, 60 y 90 kg de urea/ ha, como iniciadores para suplir los requerimientos de nitrógeno, hasta que las bacterias inicien la fijacion de nitrógeno atmosférico. Se determinó que con solo 0,6 kg/50 kg de semilla y 30 kg de urea/ha, es suficiente para lograr una buena nodulación (Rodriguez, P. 1979). Esta recomendación fue utilizada para las siembras comerciales realizadas por el convenio en el oriente venezolano en 1985.

0 Kg/Ha

Júpiter. Turen. 1979

Rendimientos (Kg/ha)

En el arroz, se ha demostrado que Pseudomonas, Burkholderia, Azotobacter, Azospirillum y Herbaspirillum son fuertemente atraídos por los exudados radicales del cultivo. Rives et al. (s.f.) caracterizaron molecularmente bacterias endófitas fijadoras de N de cuatro variedades de arroz, (INCA LP2, Perla, Reforma e INCA LP 5), y encontraron que los géneros Pseudomonas y Azospirillum, se encuentran asociados a las cuatro variedades en estudio como endófitos fijadores de nitrógeno, destacándose el género Azospirillum por presentar las mayores poblaciones asociadas a la variedad de arroz INCA LP5. Las cepas estudiadas, además de fijar el nitrógeno atmosférico, producen metabolitos estimulantes del crecimiento del tipo ácido indol acético (AIA) y solubilizan fosfato tricálcico, características que le confieren utilidad práctica en la agricultura sostenible.

0,6 Kg/50 kg 1,2 Kg/50 Kg

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

Nitrógeno Kg/ha

Gráfico 41

Fertilización e inoculación, variedad Júpiter. Turen, 1979

El trabajo de la fijación se lleva a cabo por la acción de la enzima nitrogenasa con el consumo de 16 moléculas de ATP por molécula de N2 reducido, de acuerdo a la siguiente la ecuación:

N2 + 16ATP + 8e- + 8 H+ → 2NH3+ H2 + 16ADP + 16Pi Algunos fijadores libres, como Azotobacter, requieren hasta 100 unidades de equivalentes de glucosa por unidad de nitrógeno fijado. Por esto, su significado

agrícola es bajo comparado con el caso de la fijación simbiótica, como la establecida entre Rhizobium y las leguminosas, donde la relación disminuye de 6 a 12 unidades de glucosa consumidas por unidad de nitrógeno reducido. Azotobacter proporciona al suelo unos cientos de gramos de nitrógeno por ha/ año, mientras que en la asociación de Rhizobium con leguminosas, se llega a unos cientos de kilogramos. Independientemente del modo de fijación del nitrógeno, ya sea simbiótico o de vida libre, se ha demostrado mediante varios estudios, que, al añadir bacterias fijadoras de nitrógeno a los cultivos vegetales, se aumenta la cantidad de nitrógeno disponible, así como los rendimientos de las plantas.

6.6. Manejo de los restos de cosecha En Venezuela, según estadísticas de Fedeagro, la producción de arroz para el 2015 fue de 836.024 t. Considerando una relación grano/paja de 1:1,5, se estaría generando aproximadamente 1.254.036 t de residuos de cosecha de este cereal en un área aproximada de 162.894 ha, distribuidas en los Llanos Occidentales y Centrales del país (Sistema de Riego Río Guárico y área de influencia). La quema física en campo de este residuo vegetal, es la práctica tradicional por ser la manera más económica y fácil de deshacerse o reducir el volumen de materiales combustibles, producto de las actividades agrícolas. Esta práctica generalizada a nivel nacional, se sustenta en diferentes razones:

y semillas de malezas presentes en la superficie del suelo. •

Bajo costo: dentro de las alternativas de manejos de rastrojos, la quema es la más económica para los productores. Este último factor toma gran peso en la producción de arroz, ya que es un cultivo de baja rentabilidad, y en su producción, hay pequeños y medianos productores, usualmente con escasos recursos.

Por otro lado, existe una cantidad importante de desventajas al quemar los rastrojos, como es el caso de la erosión si se deja la superficie del suelo totalmente descubierta, con lo que se maximiza el golpe directo de las gotas de lluvia contra el suelo. Esto genera la disgregación de las partículas del suelo, favoreciendo su posterior arrastre por agua o viento, situación que se acentúa en suelos con mayor pendiente, y afecta principalmente la capa más fértil (los primeros 20 cm del perfil). La continua producción de arroz, puede resultar en una reducción progresiva de la materia orgánica en el suelo, que va asociada a una creciente disminución de los rendimientos de grano. Es importante la reposición y acumulación de la materia orgánica por su efecto en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, y en el suplemento de nutrimentos.

•

Facilidad de ejecución y labranza simplificada: Esta técnica permite una fácil y rápida eliminación de la gran cantidad de residuos de la cosecha que quedan sobre la superficie. Por otro lado, esta práctica deja el terreno totalmente libre de residuos de cosecha, adecuado para la siembra con mínima labranza y facilita las labores de labranza cero. Adicionalmente, permite obtener un óptimo establecimiento del cultivo siguiente. En las siembras con riego, evita la obstrucción de la salida del agua al final de los campos.

La paja del arroz es la principal fuente de materia orgánica disponible en las fincas arroceras. Alrededor de 40 % del N, 80-85 % del K, 30-35 % del P, 40-50 % del S, y 60 % del Mg absorbidos por el arroz permanecen en las partes vegetativas de las plantas a la madurez del cultivo (Dobermann & Fairhurst, 2000). Considerando la escasez y el alto costo de los fertilizantes, no es conveniente perder el abundante contenido de nutrimentos de los restos de la cosecha. Al realizar la quema de la paja del arroz, se desaprovecha casi la totalidad (100 %) del nitrógeno y el carbono contenido en el residuo de la cosecha, el 25 % del fósforo y el potasio, hasta el 60 % del S y otras pérdidas posteriores debido al arrastre de las cenizas por el viento y la escorrentía, lo cual implica pérdidas significativas en nutrimentos de importancia económica.

•

Disminución de enfermedades de insectos y malezas: el calor producido durante la quema física de la paja del arroz, disminuye de manera importante el inóculo de enfermedades, insectos

La quema de la paja es una fuente de emisiones monóxido de carbono (CO), metano (CH4), y óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros a la atmósfera, las cuales pueden producir problemas de contaminación

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local e impactos sobre la salud. Por estos motivos, esta práctica ha sido restringida en algunos países, pese a que sigue siendo la forma más habitual para manejar los restos de cosecha en muchos otros países del mundo. La incorporación de los residuos de la cosecha al suelo genera en el mediano plazo, una mayor disponibilidad de nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, magnesio, y micronutrimentos, y, además, ayuda a conservar las reservas de N, P, K y Si a largo plazo, especialmente donde se usen fertilizantes minerales. Esto debido a que la paja contiene cantidades significativas de nutrimentos en sus tejidos, los cuales, mediante la acción de microorganismos del suelo, se convierten en formas minerales disponibles para el cultivo, con el consiguiente ahorro en la fertilización. La cantidad y el manejo dado a los residuos de cosecha, son factores determinantes en la dinámica de las poblaciones de estos microorganismos en el suelo. En el cultivo del arroz, existen básicamente dos prácticas para su manejo: 1) después de la cosecha, los residuos son dejados en el campo, y este es incorporado inmediatamente después, y 2) los lotes son dejados en barbecho hasta el inicio de la siguiente cosecha (Devêvre & Horwath, 2000). Se ha demostrado que utilizar una u otra práctica influye en las poblaciones de microorganismos del suelo y en la eficiencia con que degradan tales residuos, dependiendo de condiciones aeróbicas o anaeróbicas (suelos inundados) a diferentes temperaturas. La inundación tiende a reducir la mineralización del carbono e incrementar la producción de metano, en comparación con los sistemas aeróbicos. La incorporación de los restos de la cosecha en suelo inundado, es una de las fuentes antropogénicas de generar metano hacia la atmósfera, dependiendo del tiempo que permanezcan los suelos inundados, la cantidad de oxígeno y la temperatura, entre otros factores. El tamo, tanto seco como verde, al ser incorporado en condiciones aeróbicas, incrementa la materia orgánica del suelo (aumenta el contenido de carbono, y mitiga la emisión de metano y CO2), y por lo tanto, favorece la población de microorganismos influyendo en la fertilidad. También solubiliza los nutrimentos minerales, libera N, P y S, mejora la nutrición de las plantas al promover la formación de quelatos,

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y también la estructura del suelo al aumentar la porosidad y reducir la compactación, y disminuye la toxicidad de los plaguicidas. La quema, a pesar de ser un método económico y fácil para desechar la paja, es una de las malas prácticas que debe ser erradicada, ya que afecta la formación de agregados, la retención de agua y la materia orgánica, y contribuye a la generación de gases de efecto invernadero nocivos para el ambiente y la salud pública.

6.6.1. Producción de arroz soca (cultivo de la soca o retoño) El monocultivo intensivo de arroz ha conducido al deterioro de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo en las zonas de cultivo, ocasionando descensos significativos en su productividad e incidencia de problemas fitosanitarios, como el complejo acaro-hongo-bacteria en las zonas arroceras. Esta situación ha llevado al empleo de grandes cantidades de fertilizantes inorgánicos, lo que representa entre el 14-25 % de la inversión total en el cultivo. Por otra parte, estadísticas de FEDEAGRO recopiladas a lo largo de la última década, reflejan un descenso sostenido en la producción del cultivo por situaciones tan diversas como el cambio de clima, la incidencia de fitopatógenos, los costos de producción, la inseguridad en las fincas, la escasez de insumos, la falta de financiamiento, y el parque automotor destruido, entre otros. Algunas estrategias para mitigar esta situación, puede ser el uso de alternativas como el cultivo de la soca, ya que después de la cosecha los tallos, son capaces de emitir rebrotes con emisión de nuevas panículas. La literatura internacional informa que con la práctica del cultivo del retoño (ratoon) o soca del arroz, se alcanza un 50 % del rendimiento obtenido en la primera cosecha. En países como Estados Unidos, Brasil, Ecuador, Colombia, República Dominicana y Perú (región de Tarapoto), se obtienen rendimientos superiores a 50 % de la primera cosecha (Ramos, 1982; Nadal & Carangal, 2009), y se recolecta el rebrote en la mitad del tiempo normal del cultivo, con un aprovechamiento superior de los recursos e insumos empleados (fertilización, agua, herbicidas, insecticidas y mecanización) en la primera cosecha,

por lo que el costo de esta producción adicional es mínimo, al no gastar en preparación de suelo, siembra, semilla y protección contra aves (patos silvestres) durante el establecimiento.

•

El estado de madurez del grano al realizarse la primera cosecha, influye para que la plantación esté en condiciones óptimas para cultivar soca. Si el lote se cosecha con un arroz muy seco, los rendimientos en la cosecha de la soca disminuyen, por eso, la recolección de la cosecha principal debe hacerse con mucho cuidado si en la finca se va a realizar cultivo de soca. Se recomienda cortar entre 20 y 24 % de humedad, ya que de esa manera, la plantación sufre menos estrés y queda en mejores condiciones para el rebrote de las yemas.

•

Evitar hacer cultivo de soca en lotes que hayan dado bajo rendimiento de grano, o que estén infestados con arroz rojo.

•

Después de la cosecha principal, se debe pasar el desbrozador y hacer corte de los tallos a una altura entre 5 a 10 cm, a fin de evitar desuniformidad en el crecimiento y desarrollo de las plantas.

•

Después de 3 a 5 días, efectuar un pase suave de agua y drenar; no dejar el lote inundado, ya que este riego es para activar las yemas del tallo.

•

Cuando broten las plantas, dar un pase de agua; al tener suficiente altura, se puede continuar con el riego intermitente.

•

En general, el manejo del cultivo soca se hace como una siembra convencional, es decir, se puede realizar control de malezas si es necesario, fertilización foliar y protección vegetal mediante control biológico.

Según Polón et al. (2006), una forma económica de aumentar la productividad en el cultivo de arroz, es mediante el desarrollo de la soca después de la cosecha principal. Sin embargo, esta actividad presenta limitantes como son las condiciones del terreno después de la cosecha, ya que si esta se hace en época de lluvias, quedan las zanjas de la cosechadora y se afectan los retoños. Da Silva et al. (2008) consideran el cultivo de soca como una actividad económicamente viable y ambientalmente sustentable, dado que incrementa los beneficios del productor, y reportan una relación costo/beneficio de 2,29. En el trabajo realizado por Cuevas y Núñez (1981) sobre la eficiencia del retoño en comparación con la doble siembra, encontraron una reducción significativa del costo de producción en cultivo de soca. En República Dominicana, Moquete (2010) reporta que el ciclo de la variedad utilizada y la altura de corte, son factores determinantes para una buena cosecha de soca. En tal sentido, recomienda las variedades de 130 días en adelante y una altura de corte inferior a 10 cm; adicionalmente, indica que el rendimiento varía de 50 a 70 % con relación a la cosecha previa. Sin embargo, Polón et al. (2003) obtuvo rendimiento en soca de 78 % con una variedad de ciclo corto (INCA LP-5), lo cual lo atribuyó a un mayor índice de área foliar en la soca.

6.6.2. Factores a considerar en el cultivo de soca •

En Calabozo, se recomienda el cultivo de soca en los lotes cosechados en período de verano antes del inicio de lluvias, para evitar las huellas profundas de la combinada, y hacer la segunda cosecha con suficiente radiación solar. La intensidad y duración de la radiación solar, es muy importante para la siembra principal y el retoño, ya que en los lotes donde el día luz es superior a las 10 horas, las cosechas tienen mejor productividad.

6.7. Fertilización foliar El efecto de una nutrición balanceada en el cultivo de arroz es muy importante, pues, además de asegurar una buena productividad del cultivo, le confiere a la planta otros aspectos, como mejor comportamiento ante el ataque de plagas y enfermedades, debido a que las plantas crecen vigorosas. Una fertilización apropiada promueve el crecimiento de las raíces, y las plantas pueden soportar mejor los efectos adversos de la sequía, y una mayor absorción de nutrimentos. Cuanto mayor sea el desarrollo del sistema radical de la planta, se favorece la oxigenación y la circulación del agua en el suelo.

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139

La fertilización foliar es una herramienta importante para el manejo sostenible y productivo de la agricultura, y se ha adoptado como una práctica estándar para muchos cultivos. En el siglo pasado, se llevaron a cabo múltiples experimentos, los cuales han demostrado que las superficies de las hojas son permeables a los fertilizantes foliares, y esto representa una herramienta de gran potencial para el manejo sostenible del cultivo en cuanto al suministro de nutrimentos a la planta. La fertilización foliar no substituye la fertilización tradicional de los cultivos, pero sí es una práctica que sirve de respaldo, garantía o apoyo para suplementar o completar los requerimientos nutricionales del cultivo que no se pueden abastecer mediante la fertilización común del suelo. La fertilización edáfica depende de muchos factores tanto del suelo (características físicas, químicas y biológicas) como de plagas, enfermedades y factores externos relacionados con el suministro y costos de los fertilizantes. Un desarrollo radical pobre, producto de problemas por toxicidad de aluminio, por compactación de suelo o por un nivel freático muy alto, son factores que afectan la absorción de nutrimentos por la planta, y convierten a la fertilización foliar en un medio importante para complementar la nutrición mineral de los cultivos. En tal sentido, la fertilización foliar para algunos nutrimentos y cultivos bajo ciertas condiciones de crecimiento y desarrollo de planta, puede ser ventajosa y a veces más eficiente en la corrección de deficiencias en comparación con la fertilización edáfica. Además, la fertilización foliar, en teoría, es más amigable con el ambiente que la aplicación de nutrimentos por vía radical, y tiene una acción más inmediata orientada al objetivo en comparación con la fertilización del suelo, ya que los nutrimentos pueden ser aplicados directamente a los tejidos vegetales durante las etapas críticas del crecimiento de las plantas. Sin embargo, si bien la necesidad de corregir un estado de carencia nutricional en un cultivo puede estar bien definida, la determinación de la eficacia de la fertilización foliar puede ser mucho más incierta. La fertilización foliar de cultivos es una práctica que se está incrementando en Calabozo por parte

140

de los productores, motivado por la escasez y el efecto inflacionario en los precios de los fertilizantes edáficos, y ha resultado de gran utilidad, alcanzando gran auge para el suministro de nutrimentos, dado que permite corregir deficiencias nutricionales en forma rápida, oportuna, económica y eficiente. Además, los fertilizantes foliares, combinados con bajas dosis de fertilizantes químicos, favorecen el buen desarrollo del cultivo, y mejoran el rendimiento y la calidad del producto cosechado. En mayo de 2019, Rico y Colmenares evaluaron en la parcela 553-A del SRRG, la respuesta al tratamiento de siete aplicaciones de fertilizantes foliares en combinación con tres niveles de fertilizantes edáficos y un control (testigo absoluto): 1. Testigo absoluto (sin fertilizantes edáficos ni foliares) 2. Sin fertilizante edáfico + fertilizantes foliares 3. 50 kg de 15-15-15 (NPK) + 50 kg urea + fertilizantes foliares 4. 100 kg 15-15-15 (NPK) +100 kg urea + fertilizantes foliares La densidad de siembra (usando sembradora de labranza mínima) fue de 60 kg/ha de semilla de la variedad Vive 80, inoculada con bioestimulantes y protegida contra enfermedades usando una dosis de BTS+ (Trichoderma + Bacillus subtilis) por cada 100 kg de semilla. La siembra se realizó en condiciones de secano, favorecido con melgas para la retención de aguas de lluvias. Se encontró que la fertilización foliar influye directamente en los rendimientos de los granos del arroz (Cuadro 8). Todos los tratamientos que recibieron fertilizantes foliares con o sin fertilizantes edáficos, fueron superiores al testigo absoluto sin fertilizantes. El tratamiento con fertilizantes foliares y 50 kg/ha de la fórmula 15-15-15 (NPK) y urea aplicados a los 18 y 40 días después de la siembra, respectivamente, produjo el mayor rendimiento de grano. Esto indica que los fertilizantes foliares son un complemento de la fertilización edáfica. Sin embargo, el tratamiento con la mayor dosis de fertilización edáfica (100 + 100 kg/ha de 15-15-15 de NPK y urea) dio menor rendimiento que en aquel en que se aplicó 50 + 50 kg/ha de la fórmula 15-15-15 (NPK) y urea,

respectivamente. Esto posiblemente se debe a que la urea no se fraccionó, y la melga estaba a un mayor nivel topográfico, por lo que no se pudo mantener la lámina de agua permanentemente, hubo un macollamiento pobre, y posibles pérdidas de nitrógeno por desnitrificación al estar el suelo sometido a períodos de sequía alternados con inundación por lluvias.

Cuadro 8. Rendimiento de granos con tratamientos de fertilizantes inorgánicos edáficos y foliares. Parcela 553-A, SRRG, Calabozo, período de lluvias 2019

Bioestimulantes VITAFLOR + B. subtilis + Trichoderma + Azotobacter + Fertilizantes (15-15-15 NPK + urea

Fertilizante edáfico (kg/ha)

Fertilizantes foliares

1.100

1.250

500

200

5.200

30,5

7,5

1.250

500

200

7.150

1.250

500

200

6.250

3 (50+50) 4 (100+100)

F.F 1

F.F 2

F.F 3

F.F 4

F.F 5

F.F 6

Rendimiento (kg/ha)

F.F.: fertilizante foliar, F.F 1: Super KMAX 50; F.F 2: Super NPK (15-15-15) + microelementos; F.F 3: Super NP (7-40-0) + microelementos; F.F 4: Super NK(12-0-12); F.F 5: Super NK (6-0-24); F.F 6: Microfol: Fe (6,56 %), Mn (1,45 %), B (0,83 %), Cu (0,4 %), Zn (0,65 %), Mo (0,01 %)

6.8 Control de malezas Las malezas constituyen uno de los factores más limitantes en la producción de arroz por su amplia adaptabilidad a diferentes condiciones ambientales, que le ha permitido asociarse favorablemente al cultivo, compitiendo por nutrimentos, luz, agua y espacio, y por tanto, disminuyendo el rendimiento y la calidad del grano cosechado. Los agricultores arroceros reconocen en las malezas, el principal competidor biótico en este cultivo, razón por la cual invierten cerca del 30 % de los costos de producción, en productos, maquinarias, equipo y labores para su control o manejo.

Foto 88

Campo de arroz con malezas. Sistema de Riego Río Guárico

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

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6.8.1. Escala de tolerancia La gama de condiciones ambientales en las cuales las plantas pueden prosperar, se denomina escala de tolerancia, y está determinada genéticamente. Las malezas tienen una amplia escala de tolerancia, cualidad que les ha permitido a estas poblaciones de plantas, desarrollar características que las hace ser muy agresivas y competitivas, incluyendo: 1) abundante producción y alta viabilidad de semillas (especies con semillas sexuales y asexuales), 2) presencia de latencia y germinación desuniforme, lo que les ha permitido la acumulación de una enorme cantidad de semillas en el suelo (banco de semillas), 3) rápido crecimiento y rusticidad, 4) algunas especies liberan toxinas que inhiben o limitan el crecimiento de otras plantas (especialmente a las cultivadas), factor conocido como alelopatía, y 5) características morfológicas y fisiológicas similares de las malezas y el cultivo, que les permite convivir en asociación, favorecidas por las condiciones ambientales, el manejo y los sistemas de producción practicados en el arroz. Entre los ejemplos de asociación cultivo-maleza, están la paja Johnson (Sorghum halepense (L.) Pers.), y la paja peluda o paja rolito (Rottboellia exaltata L.F. o R. cochinchinensis (Lour.) Clayton) en las áreas de producción de maíz y/o sorgo. La paja americana (Echinochloa colona (L.) Links) y el arroz rojo (Oryza sativa L.) se han adaptado fácilmente al cultivo de arroz, debido a su similitud en requerimientos ambientales y por pertenecer a la familia Poaceae, lo cual dificulta su manejo. Para su control, es recomendable la rotación de cultivos a fin de romper el vínculo cultivo/maleza. Las semillas de los cultivos han sido el gran vehículo de dispersión de las malezas en el mundo. En Venezuela, las malezas más nocivas en el cultivo de arroz, fueron introducidas con la semilla. La paja americana fue introducida con la semilla de arroz procedente de los Estados Unidos; la paja rugosa fue introducida por los caminos verdes desde Colombia, y llegó a Calabozo con semilla no certificada, la cual fue también dispersada a otras áreas de siembra en el país.

142

6.8.2. Problemática de las malezas en el cultivo de arroz Las siguientes malezas son reconocidas por los productores de arroz, como las más nocivas y de difícil manejo en el cultivo: la paja rugosa, la paja americana, diferentes especies del género Leptochloa (comúnmente nombradas como paja mona, paja morada o cola de zorro), pelo de indio y arroz rojo (Ortiz & López 2012). Las principales malezas que interfieren con el cultivo de arroz, se resumen en el Cuadro 9. Por muchos años los agricultores dedicados al monocultivo del arroz, han dispuesto de herbicidas eficaces para el control de malezas gramíneas, de hoja ancha y de ciperáceas. Sin embargo, el uso inadecuado de los herbicidas, sin prestar atención al estadio fenológico de la maleza y/o del cultivo, al empleo de sobredosis y subdosis de un mismo principio activo o de igual mecanismo de acción en aplicaciones sucesivas en el mismo ciclo del cultivo, han determinado la pérdida de eficacia del herbicida. Un buen ejemplo de esto fue la utilización de mezclas de propanil con insecticidas fosforados o carbamatos, con el que los agricultores lograban un efecto de contacto, pero también ocurría pérdida de selectividad de la mezcla y el agricultor esperaba la recuperación del cultivo, pero la maleza también se recuperaba. El mal manejo de los herbicidas en el cultivo de arroz en Venezuela, probablemente contribuyó a la selección de poblaciones mutantes y/o biotipos con resistencia a herbicidas, cuyo fenómeno es producto de la interacción entre las malezas, el agroecosistema y los herbicidas. Las malezas presentan una amplia variabilidad genética, frecuencia de genes de resistencia y adaptabilidad al medio. Según Valverde et al. (2000), los genes que confieren resistencia están presentes en las poblaciones silvestres, lo cual unido a la viabilidad y al enorme banco de semillas, conforman biotipos susceptibles y resistentes. El agroecosistema, es decir, el monocultivo del arroz como sistema de producción, implica una alta dependencia de herbicidas para el control de malezas. Los herbicidas constituyen el principal factor de resistencia, particularmente

cuando se emplean frecuentemente herbicidas altamente efectivos y/o persistentes en condiciones de fuertes dosis (Jasieniuk et al., 1996). Los herbicidas con mayor persistencia en el suelo, imponen mayor presión de selección que los de baja persistencia. La disminución de la dosis de herbicidas puede agravar en lugar de disminuir el problema de resistencia, porque puede propiciar la selección de resistencia poligénica, es decir, depende de más de un gen y se manifiesta como un incremento progresivo en el grado de resistencia de la planta de una generación a la siguiente (Cousens & Montiner,1995).

Cuadro 9. Malezas comunes en el cultivo de arroz en Venezuela Familia

Gramineae

Cyperaceae

Commelinaceae Compositae Euphorbiaceae

Leguminoseae

Nombre científico

Nombre común

Ischaemum rugosum Salisb.

Paja rugosa

Echinochloa colona (L.) Links

Paja americana

Leptochloa spp.

Paja morada, Paja mona, Cola de zorro o Lengua de pajarito, entre otros

Rottboellia cochinchinensis (Lour.) Clayton

Paja peluda, Paja rolito o Paja caminadora

Luziola spp.

Paja blanca o arrocillo

Oryza sativa L.

Arroz rojo o Arroz negro

Eleusine indica (L.) Gaerth

Guarataro o Pata de gallina

Fimbristylis littoralis Gaudich

Pelo de indio

Cyperus esculentus L. Cyperus ferax (L.) Rich Cyperus iria L. Scleria pterota C. Presl.

Corocillo Cortadera Corocillo Lágrimas de San Pedro

Murdannia nudiflora (L.) Brenan

Piñita

Eclipta prostata L.

Botoncillo

Caperonia palustris (L.) A. St.-Hil

Caperonia

Aeschinomene sp. Sesbania herbacea (Mill.) McVaugh

Tamarindillo Sesbania o Clavellina

Vigna vexillata (L.) A. Rich

Bejuquillo

Limnocharis flava (L.) Buchernau

Buchón

Lythraceae

Ammannia latifolia L.

Arbolito de navidad

Onagraceae

Ludwigia spp.

Clavo de pozo

Eichornia crassipes (Mart.) Solms Heteranthera limosa (Sw.) Willd.

Bora Patico de agua

Monochorea vaginalis (Burm. f.) C. Presl

Buchón, Bora

Sphenoclea zeylanica Gaerth

Mastranto de agua

Limnochariceae

Sphenocleaceae

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143

6.8.2.1. Definiciones de términos relativos a la resistencia de malezas a herbicidas A continuación, se presentan las definiciones de los términos resistencia y tolerancia a herbicidas y tipos de resistencias a herbicidas, según Valverde et al. (2000). Resistencia: es la capacidad hereditaria natural de algunos biotipos dentro de una población que les permite sobrevivir y reproducirse después del tratamiento con un herbicida, que bajo condiciones normales de empleo, controla efectivamente esa población. Tolerancia: es la capacidad hereditaria natural que tienen todas las poblaciones de una especie de maleza, para sobrevivir y reproducirse después del tratamiento con un herbicida. Resistencia cruzada: es la resistencia de un biotipo de una especie de maleza a uno o más herbicidas, debido a la presencia de un mecanismo individual de resistencia. Resistencia múltiple: describe aquellas situaciones en que los biotipos resistentes tienen dos o más mecanismos distintos de resistencia. Resistencia cruzada negativa: se refiere aquellos casos en el cual un biotipo resistente a un herbicida exhibe un aumento en la susceptibilidad a otros herbicidas, con distinto mecanismo de acción o de degradación. Varios autores toman en consideración los conceptos de adaptabilidad ( fitness) e inversión de flora, por la importancia que tienen para el manejo de biotipos que evolucionan resistencia. Adaptabilidad ( fitness): cualquier aspecto de la biología de la especie contribuye a la adaptabilidad, como por ejemplo, la capacidad y velocidad de germinación o de rebrote, el vigor en el desarrollo, y la fecundidad, entre otros. Cada uno de los biotipos puede adquirir o perder ventaja para la supervivencia frente a otros biotipos de la misma especie. La expresión del carácter de resistencia a los herbicidas, puede suponer una adaptabilidad superior, inferior o igual a 1. Cuando son superiores a 1, los individuos resistentes poseen una ventaja superior de supervivencia con respecto a los individuos sensibles. En el caso contrario, con un valor de adaptabilidad inferior a 1, una vez que

144

se detecta la resistencia, los biotipos resistentes desaparecen si se deja de aplicar el herbicida que la origina, restituyéndose con el tiempo la población de biotipos susceptibles, es decir, los individuos sensibles. La importancia de tener claridad sobre la adaptabilidad, es porque ayuda entender que no siempre un biotipo o mutante que evoluciona resistencia, tiene mayor ventaja que otros de la misma especie para sobrevivir en las condiciones de manejo del cultivo, y a la vez, permite hacer uso adecuado del método de manejo para controlarlo. Otro concepto que se debe tener presente es “la inversión de la flora”. Este fenómeno consiste en un cambio en la composición de la flora de un campo sometido al tratamiento de control de las malezas presentes, con el mismo herbicida o familia o grupos de herbicidas. Esto sucede, por ejemplo, con el incremento de la población de malezas gramíneas en un campo de caña de azúcar o en potreros de pastos de gramíneas, donde se abusa del empleo de herbicidas hormonales que controlan únicamente malezas dicotiledóneas o de hojas anchas, los cuales se ven invadidos de gramíneas como paja peluda (Rottboellia cochinchinensis) o paja cabezona (Paspalum virgatum). Otro ejemplo es el aumento del pasto Johnson (Sorghum halepense) en campos de maíz en los que solo se emplean herbicidas que controlan malezas anuales y no ejercen control sobre gramíneas perennes. Es importante tener claro este concepto o aspecto para evitar confundir inversión de flora con resistencia a herbicidas.

6.8.2.2. Casos de resistencia a herbicidas en Venezuela A pesar de los beneficios, los herbicidas cuando son mal utilizados, pueden convertirse en un serio problema para el agricultor y la sociedad. El uso prolongado de un mismo herbicida puede causar problemas de resistencia de malezas, fenómeno que consiste en la aparición de biotipos tolerantes de una especie anteriormente controlada por el herbicida (Taberner et al., 2007). La Sociedad Americana de Malezas (WSSA, Weed Science Society of America) en una base de datos que recopila las poblaciones de especies de malezas resistentes a herbicidas en el mundo, e incluye más de 300 biotipos (http://www. weedscience.org/in.asp).

En Venezuela, Ortiz y López (2012) recopilaron 20 casos de tres especies de malezas que comparten nicho ecológico con el arroz, y que han evolucionado resistencia a cinco modos de acción. Los autores mencionan a la paja rugosa con cuatro casos de evolución de resistencia a herbicidas inhibidores de la enzima aceto-lactato-sintetasa (ALS); cuatro casos de evolución de resistencia a herbicidas inhibidores de la enzima acetil coenzima A carboxilasa (ACCasa); un caso de resistencia a inhibidores del transporte de electrones en el Fotosistema II, y un caso de inhibidores de la síntesis de carotenoides. En la maleza pelo de indio, registraron dos casos de resistencia a la enzima ALS. En relación a la paja americana, reportaron en total ocho casos: uno de resistencia a la enzima ALS; cuatro a la enzima ACCasa; dos de resistencia de inhibición de la enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintetasa (EPSPsintetasa), por lo que inhibe la síntesis de chorismato, y en consecuencia, la síntesis de triptófano, tirosina y fenilalanina (resistencia al Glifosato). Se han señalado tres alternativas que explican la resistencia al Glifosato: 1) translocación diferencial entre biotipos resistentes y susceptibles, es decir, mayor movilización del Glifosato a los tejidos meristemáticos en los biotipos susceptibles; 2) menor inhibición de la EPSP-sintetasa en los biotipos resistentes con mucha menor acumulación de shikimato, en comparación a los biotipos susceptibles, y 3) mayor expresión génica de la enzima EPSP-sintetasa en los biotipos resistentes en relación a los susceptibles. Ortiz et al. (2017) señalan que Fimbristylis littoralis Gaudich (Cyperaceae), ha evolucionado resistencia al pirasulsulfuron-etilo (inhibidor de la ALS). Este biotipo R o resistente, también ha evolucionado resistencia a la mezcla de herbicidas como las imidazolinonas (Imazapir + Imazetapir), así como al bispiribac-sodio. Tanto el biotipo R como el susceptible S, tampoco fueron controlados con el Penoxsulam, los cuales son herbicidas inhibidores de la enzima ALS.

6.8.2.3. Consecuencias de la resistencia de las malezas La evolución de las formas de resistencia de las malezas tiene efecto directo tanto en el agricultor, como en todo los cultivadores de arroz, con alto grado de dependencia de los herbicidas para el control de

las malezas. Las consecuencias se pueden resumir en los siguientes aspectos: •

Requiere de cambios en las prácticas para el manejo de malezas y cultivos.

•

Aumenta los costos de producción en el control de malezas por elevar la demanda de herbicidas y prácticas de control.

•

Reduce la viabilidad de los herbicidas.

•

Hace imperativo la rotación de cultivos, lo cual permite la utilización de un mayor número de herbicidas con diferentes mecanismos de acción. Se puede disminuir la presión de selección mediante la aplicación de mezclas de herbicidas con diferentes mecanismos de acción y de degradación, eficaces contra el mismo espectro de malezas. Las rotaciones de herbicidas basados en estos mismos criterios también atenúan la presión de selección.

•

Con los herbicidas postemergentes, es muy importante para su aplicación, prestar atención a la etapa de crecimiento (edad fenológica) de la maleza y el cultivo.

•

Pérdida del potencial productivo, aun cuando los rendimientos no se reduzcan (en algunos podría aumentar), porque la rotación de cultivos en general, y con leguminosas en particular, favorece el control de plagas, enfermedades y malezas, y la acumulación de nitrógeno y otros nutrimentos en el suelo, que benefician la producción de los cultivos.

Para prevenir y manejar la resistencia una vez que esta ha aparecido, es necesario contar con apoyo técnico básico en biología y ecología de malezas.

6.8.3. Manejo integrado de malezas (MIM) En la lucha contra las malezas, se usan seis métodos o técnicas para su control agrupadas en: preventivas, prácticas culturales, físicas, mecánicas, químicas y biológicas. La preocupante situación de la presencia de malezas resistentes a herbicidas y con el compromiso de reducir las probabilidades de aparición de nuevos casos, es necesario combinar el uso integrado de métodos, técnicas o prácticas de

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145

control de malezas que sean eficaces, económicas y sostenibles. El manejo integrado de malezas (MIM) es una estrategia importante que necesita ser desarrollada apropiadamente para cada agricultor o grupo de agricultores, previo análisis de las condiciones agroecológicas de los cultivos en rotación, con el fin de mantener la población de plantas nocivas por debajo del nivel en que ocasionan pérdidas económicas.

6.8.3.1. Medidas preventivas Son todas las medidas y procedimientos tendientes a evitar el ingreso, establecimiento y dispersión o diseminación de una especie de maleza inexistente en un país, región, finca o predio agrícola. en tal sentido, en los países existen leyes de cuarentena e inspecciones en puertos, aeropuertos y para la movilización interna. En las entradas y salidas de la fincas, se deben establecer procedimientos de limpieza de vehículos, maquinarias, equipos, semovientes y otros. El uso de semilla certificada libre de propágulos de malezas, es uno de los pasos más importantes para iniciar la siembra. Una práctica muy importante, es evitar que las malezas fructifiquen y produzcan semillas durante y después del ciclo de cultivo, tanto en los campos de producción como en áreas aledañas.

6.8.3.2. Prácticas culturales Aquellas prácticas de manejo agronómico que provean mejores condiciones al cultivo, tendientes a favorecer su desarrollo, capacidad competitiva y minimizar la interferencia de las malezas. El buen manejo del cultivo es el principal factor a considerar en el control de malezas. Entre estas prácticas culturales, podemos señalar: aplicación de enmiendas (si fuese necesario), nivelación de suelos, rotación de cultivos, siembra y fertilización en hileras, distancia entre hileras y densidad de siembra adecuada, selección de los cultivares con mejor adaptabilidad a las condiciones agroecológicas de la localidad y/o campo de siembra, cultivares altamente competitivos con las malezas, cultivos de cobertura y para abono verde, y siembra retrasada o falsa siembra. Estas prácticas culturales las discutimos en más detalle a continuación.

146

1. Aplicación de enmiendas Dependiendo del pH del suelo, el uso de cal o yeso aplicado como enmienda en suelos con pH ácido favorece a los cultivos de leguminosas. Cualquier práctica que estimule el desarrollo del cultivo puede dar ventajas a este sobre las malezas asociadas. 2.

Nivelación de suelos

En las tierras bajas y las de pendiente cero, son muy necesarias las labores de nivelación y adecuación, que propicien el drenaje superficial y la rotación de cultivos; además, la adecuación de tierras cambia la flora de especies de malezas existentes. 3. Rotación de cultivos Muchas especies de malezas tienden a asociarse con determinados cultivos. Al mantener el monocultivo de arroz durante muchos años, es de esperar lo que ha venido sucediendo en los campos de siembra de este cereal en las zonas arroceras de Venezuela, donde el denominador común es la presencia de las siguientes malezas: paja americana, paja rugosa, paja morada, paja blanca, pelo de indio, corocillo, tamarindillo, clavo de pozo, entre otras, que son difíciles de manejar. El cambio de cultivo con diferentes acondicionamientos de tierra, sistema de siembra, manejo, ingredientes activos de herbicidas con mecanismos de acción alternativos y cultivares de alta competitividad, interrumpe y desestabiliza el ciclo de esas especies y evita que se conviertan en un problema serio. Un cultivo con alta capacidad competitiva, cambia la presión de selección y restringe la producción de semillas de las malezas. La rotación de cultivos permite usar herbicidas con diferentes mecanismos de acción, sin embargo, se debe poner atención a los herbicidas con efectos residuales y al cultivo siguiente en la rotación. Otros beneficios de la rotación es el control de insectos plagas y patógenos, especialmente los del suelo. La inclusión de leguminosas en la rotación utilizando semillas inoculadas con Rizhobium específico, permite que al final del ciclo de crecimiento, parte del nitrógeno fijado quede disponible para el siguiente cultivo en la rotación.

ALTO RIESGO

1/A 2/B

MODERADAMENTE ALTO

5/C¹

RIESGO MODERADO

3/K¹ 8/N

MODERADAMENTE BAJO

7/C² 22/D Otros

BAJO RIESGO

4/O 6/C³ 9/G 10/H

Gráfico 42

En los Cuadros 10.a al 10.e, se presentan las alternativas de rotación de cultivos y herbicidas, agrupados por mecanismos de acción, grupo químico, ingrediente activo y nombre comercial, para siete opciones sugeridas de cultivos, de acuerdo a las condiciones agroecológicas, económicas y con las preferencias del agricultor o grupos de agricultores.

Grupos químicos de herbicidas de acuerdo al grado de riesgo para desarrollar resistencia

La rotación de cultivos permite usar herbicidas de diferentes mecanismos de acción, que junto con la mezcla de estos, constituyen estrategias sumamente necesarias en el manejo de resistencia, porque minimizan la presión de selección ejercida sobre las poblaciones de malezas. La presión de selección varía de acuerdo a los grupos químicos del herbicida. Beckie (2006) hizo un diagrama ilustrativo (Gráfico 42) con los grupos químicos de herbicidas de acuerdo al grado de riesgo para desarrollar resistencia. Esta clasificación se realizo en base al número de años necesarios para inducir resistencia, tomando en consideración la práctica del monocultivo, la aplicación continua de herbicidas de similares mecanismos de acción, o bien, sobre el mismo campo de cultivo, lo cual incrementa la presencia de biotipos resistentes en especies que originalmente eran susceptibles. La WSSA presenta una nomenclatura mediante la cual se agrupan los diferentes mecanismos de acción con números, mientras que la del Comité de Acción contra la Resistencia a los Herbicidas (HRAC, Herbicide Resistance Action Committee), usa letras mayúsculas. Los grupos de herbicidas en la parte superior con la franja roja (Alto Riesgo) son aquellos que en menor número de años, seleccionan biotipos resistentes. A medida que se desciende en el triángulo, aparecen ubicados los grupos de herbicidas que ejercen menor presión de selección, y en consecuencia, se requiere mayor número de años en generar poblaciones resistentes.

Los herbicidas se presentan con el nombre comercial y el ingrediente activo, con el fin de ser usado tanto en cultivos convencionales, como en los resistentes a herbicidas, tales como los cultivares Clearfield (CL) resistentes al grupo químico de las Imidazolinonas (2 y B), los cultivares Roundup Ready (RR) resistentes al Glifosato, grupo químico de las Glicinas (9 y G), y los cultivares Liberty Link (LL) resistentes al Glufosinato, grupo químico del ácido fosfínico (10 y H). Los Cuadros 10.a al 10.e responden a un esquema de entradas múltiples, con los siguientes encabezamientos: mecanismos de acción, grupos químicos, ingredientes activos, nombres comerciales y cultivos. El objetivo es orientar las recomendaciones para prevenir o retrasar la aparición de biotipos resistentes, fundamentados en la rotación de cultivos y métodos alternativos al control químico de las malezas. Cuando se escoja este método, es necesario mantener el criterio de realizar mezclas de ingredientes activos de herbicidas con diferentes mecanismos de acción y/o la rotación de estos en el mismo ciclo de cultivo, lo cual permite prevenir o retrasar la aparición de biotipos resistentes a herbicidas. La entrada a los cuadros se puede realizar por cualquiera de las columnas o encabezamientos del mismo, sin embargo, la forma más rápida es entrar por los cultivos, bajar por la columna del rubro escogido, y al encontrar el cuadro sombreado, se obtiene el herbicida que se puede usar en ese cultivo. Tomando como ejemplo el cultivo de arroz, en el Cuadro 10.b, se desciende por la columna del cultivo de arroz hasta el recuadro sombreado que corresponde al herbicida cuyo nombre comercial es KIFIX® (CL²) —que tiene a su izquierda el ingrediente activo correspondiente a la mezcla de Imazapic + Imazapir (grupo químico Imidazolinonas) usado en cultivares Clearfield (CL)— cuyo mecanismo de acción es inhibir la aceto lactato sintetasa (ALS), enzima responsable de la síntesis de aminoácidos de cadena ramificada (leucina, valina,

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147

e isoleucina). En ese mismo cuadro, en la columna mecanismos de acción, aparece HRAC-B y WSSA-2, lo cual significa que el herbicida está ubicado en el grupo B por el HRAC, correspondiente al grupo 2 de la WSSA. En el Gráfico 42, estos grupos de herbicidas se ubican en la franja roja (vértice superior del triángulo), indicando que son de alto riesgo para desarrollar resistencia. En este cuadro, también se puede entrar por cualquiera de las columnas de los otros rubros, donde se pueda obtener los herbicidas adecuados para el cultivo. En el Cuadro 10.c, se observan los casos en donde están sombreados todos los recuadros de los cultivos, los cuales se cruzan con los herbicidas postemergentes no selectivos, que al aplicarse sobre las plantas emergidas, las eliminarían. Existen diferencias entre estos en su modo de acción: el Diquat (Reglone®), el Paraquat, (Gramoxone®) y el Glufosinato (Basta® o Liberty®) son herbicidas de contacto, mientras que el Glifosato (Round-up® o Glyfosan®) es un herbicida de translocación (sistémico). La otra cualidad de estos herbicidas es su poco o ningún efecto residual en el suelo, factor que permite utilizarlos en la presiembra o preemergencia de los cultivos, solos o en mezclas con otros herbicidas de principios activos diferentes, en labranza conservacionista y en las denominadas falsas siembras. En el Gráfico 42, estos productos químicos están ubicados en la base del triángulo (franja de color verde), señalados como los grupos de herbicidas con más bajo riesgo de inducir resistencia. En la misma franja, aparecen acompañados los herbicidas del grupo O (Fenoxiaceticos y Benzoicos, entre otros), los cuales pueden ser usados en el sistema de siembra conservacionista de cereales, pero no son indicados para los cultivos de leguminosas, algodón y girasol. La información puede ser usada tanto por agricultores que trabajan bajo el sistema de labranza convencional, como en labranza conservacionista (sin labranza o mínima labranza), y con la siembra retrasada o falsa siembra.

148

Alternativas de herbicidas para el control de malezas en la rotación de cultivos de arroz-maíz Aquellos agricultores que establezcan la rotación de cultivos arroz–maíz, deben mantener la recomendación del uso de mezclas o rotación de principios activos de herbicidas con más de un mecanismo y/o sitio de acción (Cuadros 11 y 12). En labranza convencional, después de la preparación del terreno, asi como en la conservacionista, se riega o se espera que llueva para que germinen las malezas. Cuando estas hayan alcanzado un promedio de 3 a 4 hojas, se realiza la aplicación de herbicidas no selectivos y sin efecto residual como Paraquat, Glufosinato y Glifosato. Este último producto, puede ser mezclado con los fenoxiacéticos como 2,4-D o con los derivados del ácido benzoico como Dicamba (Banvel®), y también con los herbicidas preemergentes en arroz o maíz. En el caso de la labranza convencional, además del método químico, se pueden controlar las malezas pasando alguno de los implementos de labranza. En el cultivo de arroz (sistema de mínima labranza) usando sembradoraabonadora, las alternativas son:

Quinclorac (Facet®) + Clomazone (Command®) + Oxadiazon (Ronstar®). En el caso de no usar Oxadiazon, utilizar el Oxifluorfen (KoltarTM).

2. Propanil (Propanol®) + Butacloro (Machete®) + Bentazon (Basagran 480®) o Propanil + Pendimetalin (Prowl®) + Bentazon + MCPA (Basagran M-60). Esta alternativa es para aplicarla en postemergencia temprana, es decir, es postemergente a la siembra, pero preemergente a las malezas o con incidencia de malezas pequeñas (2 hojas). Estas mezclas garantizan un excelente control de las malezas gramíneas, de hoja ancha, y ciperáceas.

Cuadro 10.a. Alternativas de rotación de cultivos y herbicidas

Ariloxifenoxipropionatos (FOPs) Inhibidores de la Acetil coenzima-A carboxilasa (HRAC-A) (WSSA-1)

Cyhalofop-butil

Clincher®

Fluazifop-p-butil

H1-Super®

Fenoxapro-p-etil

Furore®

Haloxyfop–p-butil

Verdict R®

Quizalofop-p-etil

Asure II®

Cletodim

Select®

Ciclohexanodio- Cicloxidim nas (DIMs) Clefoxidim

Inhibidores de la acetolactato sintetasa (ALS) (HRAC-B) (WSSA-2)

Sulfonilureas

Frijol

Soya

Girasol

Nombre comercial

Algodón

Ingrediente activo

Sorgo

Grupo químico

Maíz

Mecanismo de Acción

Arroz

Cultivos

Focus® Aura®

Setoxidim

Post®

Bensulfuron metil

Londax®

Halosulfuron

Sempra®

Metsulfuron metil

Ally®

Nicosulfuron

Accent®

Pyrasulfuron etil

Sirius®

Triasulfuron

Logran®

Fuente: HRAC y WSSA

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149

Cuadro 10.b. Alternativas de rotación de cultivos y herbicidas (continuación)

Imazamox

Sweeper®

Imazamox + Imazapir (CL)*

Clearsol+® (CL¹) KIFIX® (CL²)

Imazapic + Imazapir (CL) On Duty+® (CL³)

Inhibidores de la aceto lactato sintetasa (ALS) (HRAC-B) (WSSA-2)

Imidazolinonas

Lightning® (CL4 ) Imazapir + Imazetapir Interfield®

Pirimidiniltiobenzoatos

Imazapir

Clearsol® (CL)

Imazaquin

Scepter®

Imazetapir

Pivot®

Bispiribac-sodio

Nominee®

CL* = Cultivares Clearfield® (tolerantes a herbicidas) CL¹ = Cultivar Clearfield® de girasol tolerante al herbicida Clearsol® CL² = Cultivar Clearfield® de arroz tolerante al herbicida KIFIX® CL³ = Cultivar Clearfield® de maíz tolerante al OnDuty+® CL4 = Cultivares de maíz y girasol Clearfield® tolerantes al herbicida Lightning® Atrazina

Gesaprim® Limpia Maíz

Metribuzina

Sencor®

Diuron

Hierbatox®

Fluometuron

Cotoran®

Linuron

Afalon, Linurex®

Nitrilos

Bromoxinil

Bromotril®

Amidas

Propanil

Propanol®

Benzotiadizinonas

Bentazon

Basagran-480®

Triazinas Triazinonas

Inhibidores de la fotosíntesis en el Fotosistema II (HRAC-C1, C2, C3) (WSSA-5,7,6)

Fuente: HRAC y WSSA 150

Derivados de ureas

Frijol

Soya

Girasol

Nombre comercial

Algodón

Ingrediente activo

Sorgo

Grupo químico

Maíz

Mecanismo de Acción

Arroz

Cultivos

Cuadro 10.c. Alternativas de rotación de cultivos y herbicidas (continuación)

Inhibidores de la fotosíntesis en el Fotosistema I

Bipiridilos*2

Diquat

Reglone®

Paraquat

Gramoxone®

Frijol

Soya

Girasol

Nombre comercial

Algodón

Ingrediente activo

Sorgo

Grupo químico

Maíz

Mecanismo de Acción

Arroz

Cultivos

(HRAC-D) (WSSA-22) *2 Herbicidas no selectivos de contacto. Aplicaciones postemergentes contra malezas, presiembra o preemergente al cultivo. Diquat es más eficaz contra malezas latifoliadas anuales, y el Paraquat actúa contra latifoliadas y gramíneas; es algo más eficaz en estas últimas. También son usadas como desecantes de cultivos precosecha. Sus mezclas con los derivados de ureas y/o triazinas, resultan altamente eficaces. Acifluorfen

Blazer®

Fomesafen

Flex®

Oxifluorfen

KoltarTM, Goal®

Oxadiazoles

Oxadiazon

Ronstar®

Isoxasoles

Isoxaflutole

Merlin®

Isoxazolidinonas

Clomazone

Command®

Glicina

Glifosato*3

Round-up® Glifosan®

Difenileteres Inhibidores de la enzima Protoporfirinógeno oxidasa (PPO) (HRAC-E) (WSSA-14)

Inhibidores de la biosíntesis de los carotenoides (PDS) (HRAC-F1, F2, F3) (WSSA-12, 27, 11 y 13)

Inhibidor de la enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintetasa (EPSPS) (HRAC-G) (WSSA-9)

Fuente: HRAC y WSSA

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151

Cuadro 10.d. Alternativas de rotación de cultivos y herbicidas (continuación)

Inhibidor de la Glutamino sintetasa

Ácido fosfínico

Glufosinato*4

(HRAC-H) (WSSA-10)

Basta®, Liberty®

*4 Herbicida no selectivo postemergente a las malezas, sin efecto residual en el suelo. Inhibidor de la 7,8-dihidropteroato sintetasa (DHPs) (HRAC- I) (WSSA-18)

Carbamato

Asulam*5

Asulox®

Acetacloro

Harnes®

Alacloro

Lazo®, Gramiso®

Butacloro

Machete ®, Crusher®

S-metolacloro

Dual Gold®

Pendimetalin

Prowl, Garra®

Trifluralin

Treflan® Triflurex

Quinclorac

Facet®

*5 No selectivo en presiembra.

Inhibidores de la división celular (Mitosis) (HRAC-K1, K2, K3) (WSSA-3, 23, 15)

Cloroacetamidas

Dinitroanilinas

Inhibidor de la biosíntesis de la pared celular (HRAC-L) (WSSA- 20, 21, 26, 29)

Fuente: HRAC y WSSA

152

Ácido quinolin carboxílicos

Frijol

Soya

Girasol

Nombre comercial

Algodón

Ingrediente activo

Sorgo

Grupo químico

Maíz

Mecanismo de Acción

Arroz

Cultivos

Cuadro 10.d. Alternativa de rotación de cultivos y herbicidas (continuación)

Saturno®, Bolero®

Butilato

Sutan®

Molinato

Ordram®

2,4-D

2-4-D amina®

MCPA

Agroxone®

Ácido benzoico

Dicamba

Banvel®

Organo arsenicales

MSMA*6

Daconate®

Tiocarbamatos

(HRAC-N) (WSSA-8)

Acción similar a la del ácido indol-acético (síntesis de

Modo de acción desconocido (HRAC-Z) (WSSA-17)

Frijol

Soya

Girasol

Algodón

Ácido fenoxiacético

auxinas) (HRAC-O) (WSSA-4)

Nombre comercial

Tiobencarbo o Bentiocarbo

Inhibición de la síntesis de lípidos. No inhiben ACCasa

Ingrediente activo

Sorgo

Grupo químico

Maíz

Mecanismo de Acción

Arroz

Cultivos

*6 Solo en presiembra contra gramíneas.

Fuente: HRAC y WSSA

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153

Cuadro 11. Recomendaciones para el control químico de malezas en el cultivo de arroz

Momento de aplicación Ingrediente activo, (i.a.)*

Nombre Comercial. Grupo Químico (G.Q.)

Malezas controladas Grami.

Cyp.

H.A.

Presiembra (L.C. o S.R.)** Glifosato

Round-up®, o Glyfosan® G.Q.: Glicina

+++

Glifosato + 2,4-D amina

Glyfosan® + 2,4-D G.Q.: Glicina + Fenoxiacético

+++

Glifosato + Oxyfluorfen

Glyfosan® + Goal-2E® o Koltar® G.Q.: Glicina + Difenileter

+++

Glufosinato

Basta® o Liberty® GQ: Ácido fosfínico

+++

Paraquat

Gramoxone® o Hacha® G.Q.: Bipiridilicos

+++

Preemergente

Butacloro

Machete® G.Q.: Cloroacetamidas

+++

Bentiocarbo

Saturno® G.Q.: Tiocarbamato

Clomazone

Command® G.Q.: Isoxalidinonass

+++

Molinate

Ordram 6E® G.Q.: Tiocarbamato

+++

Oxadiazon

Ronstar® G.Q.: Oxadiazoles

+++

Oxyfluorfen

Goal 2EC® o Koltar® G.Q.: Difenileter

+++

Pendimetalina

Prowl® o Garra ® G.Q.: Dinitroanilidas

+++

Quinclorac

Facet® o Celtic® G.Q.: Quinolinas

+++

Leyendas i.a. = ingrediente activo L.C. = Labranza conservacionista S.R. = Siembra Retrasada G.Q. = Grupo químico

154

Grado de control +++ = Buen control ++ = Eficacia regular + = Poca eficacia - = No controla

Grami. = Gramineae Cyp. = Cyperaceae H.A. = Hoja ancha

Cuadro 11. Recomendaciones para el control químico de malezas en el cultivo de arroz (continuación)

Momento de aplicación Ingrediente activo, (i.a.)*

Nombre Comercial. Grupo Químico (G.Q.)

Malezas controladas Grami.

Cyp.

H.A.

Postemergentes Bentazone

Basagran-480® G.Q.: Benzotiadizinonas

+++

Bentazone + MCPA

Basagran-M60® G.Q.: Benzotiadizinonas + Fenoxiacético

+++

Butacloro + Propanil

Guerrero-CE 480® G.Q.: Cloroacetamidas + Amidas

+++

Clomazone + 2,4-D

Command® + 2,4-D amina G.Q.: Isoxalidinonas + Fenoxiacético

+++

2,4-D Amina

Varios nombres comerciales G.Q.: Fenoxiacético

+++

MCPA

Agroxone® G.Q.: Fenoxiaceético

+++

Propanil

Varios nombres comerciales G.Q.: Amidas

+++

Oxadiazon + Propanil

Ronstar® + Propanil® G.Q.: Oxadiazoles + Amidas

+++

Oxadiazon + 2,4-D

Ronstar® + 2,4-D G.Q.: Oxadiazoles + Fenoxiacéticos

+++

Quinclorac

Facet® o Celtic® G.Q.: Quinolinas

+++

Quinclorac + Propanil

Facet® o Celtic® + Propanol® G.Q.: Quinolinas + Amidas

+++

Quinclorac + Propanil + Bentazon

Facet® o Celtic® + Propanol®+ Basagran® G.Q.: Quinolinas + Amidas + Benzotiadizinonas

+++

Leyendas i.a. = ingrediente activo L.C. = Labranza conservacionista S.R. = Siembra Retrasada G.Q. = Grupo químico

Grado de control +++ = Buen control ++ = Eficacia regular + = Poca eficacia - = No controla

Grami. = Gramineae Cyp. = Cyperaceae H.A. = Hoja ancha

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155

Cuadro 12. Recomendaciones para el control químico de las malezas en maíz

Momento de aplicación Ingrediente activo, (i.a.)*

Nombre Comercial. Grupo Químico (G.Q.)

Malezas controladas Grami.

Cyp.

H.A.

Presiembra Glifosato

Round-up® o Glyfosan® G.Q.: Glicina

+++

Glifosato + 2,4-D

Glyfosan® + 2,4-D Amina® G.Q.: Glicina + Fenoxiacético

+++

Glifosato + 2,4-D + Picloram

Glyfosan® + Tordon® o Potreron® G.Q.: Glicina + Fenoxies + D. A. Picolínico

+++

Paraquat

Gramoxone® G.Q.: Bipiridilicos

+++

Paraquat + Atrazina

Gramoxone® o Gesaprim® G.Q.: Bipiridilicos + triazina

+++

Atrazina

Gesaprim® o Limpia Maíz® G.Q.: Triazina

Atrazina + Metolacloro *PSI

Gesaprim® + DualGold® G.Q.: Triazina + Cloroacetamida

+++

Atrazina + Isoxaflutole

Gesaprim® + Merlin® G.Q.: Triazina + Isoxasoles

+++

Atrazina + Pendimetalina*PSI

Gesaprim® + Prowl® G.Q.: Triazina + Dinitroanilidas

+++

Atrazina + 2,4-D + Metolacloro

Gesaprim® + 2,4-D + DualGold® G.Q.: Triazina + Fenoxies + Cloroacetamidas

+++

Atrazina + 2,4-D

Gesaprim® + 2,4-D Amina® G.Q.: Triazina + Fenoxies

+++

Atrazin + Bentazon + MCPA

Gesaprim® + Basagran-M60® G.Q.: Triazina + Benzotiadiazon + Fenoxies

+++

Atrazina + Nicosulfuron

Gesaprim® + Accent® G.Q.: Triazina + Sulfonilureas

+++

2,4-D + Nicosulfuron

2,4-D + Accent® G.Q.: Fenoxies + Sulfonilureas

+++

Preemergente

+++

Postemergente

Leyendas i.a. = ingrediente activo L.C. = Labranza conservacionista S.R. = Siembra Retrasada G.Q. = Grupo químico

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Grado de control +++ = Buen control ++ = Eficacia regular + = Poca eficacia - = No controla

Grami. = Gramineae Cyp. = Cyperaceae H.A. = Hoja ancha

Recomendaciones para el manejo eficiente de herbicidas en la rotación arroz-maíz, en suelos Franco arcillosos En la parcela 553-A del Sistema de Riego Río Guárico, propiedad del Ingeniero Agrónomo Germán Rico, se ha sembrado arroz por más de 30 años en condiciones de monocultivo. Sin embargo, motivado por los problemas de esta práctica y otras limitantes del circuito arrocero, ha surgido interés en adoptar el sistema arroz-maíz, regando el arroz con agua de la represa de esta zona (noviembre-enero) y luego rotar con maíz en la época de lluvias (junio-julio). Los suelos tienen topografía plana, textura arcillosa y Franco arcillosa, y un pH de 5,5, donde las malezas comúnmente presentes son Echinochloa colona (paja americana), Ischaemun rugosum (paja rugosa), Leptochloa spp. (cola de zorro), Fimbristilis spp. (pelo de indio), varias especies de Cyperus, Monochoria vaginales (bora), Ludwigia spp. (clavo de pozo), Eclipta alba (botoncillo), y Caperonia palustris (caperonia). De la experiencia adquirida con la rotación de mezclas de herbicidas pre y postemergentes sin presentarse ningún caso de resistencia, se derivan las siguientes recomendaciones para lograr un manejo eficiente de los herbicidas: Para manejar eficientemente el control de malezas en una rotación del arroz con otros cultivos, se requiere conocer el modo de acción de los herbicidas. En las siembras de arroz a finales del período lluvioso (noviembre a enero), es decir, en la época considerada como la más propicia para el establecimiento de este cereal por disponer de mayor luminosidad, se pueden utilizar las siguientes alternativas:

El Propanil se recomienda en las tres alternativas, combinado con otros graminicidas. Por prevención, no es recomendable aplicarlo solo, porque podría ocasionar resistencia, aunque no se conocen casos graves de que esto haya ocurrido en la zona. Con las alternativas presentadas, es recomendable la aplicación de las mezclas de herbicidas en postemergencia temprana, después del riego o de una lluvia, una vez que hayan emergido las malezas. Si tomamos como ejemplo la alternativa 1, cuando las malezas están pequeñas (2 hojas), el Propanil en baja dosis y el Bentazon + MCPA hacen un buen control, mientras que el Pendimetalin queda actuando como preemergente, lo cual evita germinación de nuevos cohortes de malezas. Para ejercer un buen control de las malezas, el Propanil y el 2,4-D se deben aplicar cuando las malezas tengan 2 hojas. Si se aplican con más de 3 hojas, es necesario incrementar la dosis, provocando clorosis en el arroz, y requiriendo cierto tiempo en alcanzar su recuperacion. Cuando las plantas de arroz tienen menos de dos semanas de germinadas, el 2,4-D puede producir toxicidad que se manifiesta por el desarrollo de hojas muy delgadas y enrolladas, denominadas “encebollamiento’ (onion leaf ), y luego puede haber emergencia de panículas de color blanco con flores estériles (vaneamiento). En la Foto 89, se observa daño en arroz 10 días de edad después de aplicar 2,4-D en presiembra con la finalidad de eliminar el corocillo (Cyperus spp.).

1. Pendimetalin + Propanil + Bentazon + MCPA 2. Clomazone + 2,4-D + Propanil 3. Quinclorac + Bentazon + MCPA + Propanil

Para el establecimiento del maíz en la época de lluvias con sembradora de labranza cero, se debe acondicionar previamente el terreno en presiembra con Glifosfato, se espera a que se mueran las malezas, se siembra, y luego se aplica la mezcla de Atrazina + Metolacloro.

Foto 89

Daño por 2,4-D 10 días después de la siembra. SRRG

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En presencia de alta infestación con paja cola de zorro (Leptochloa spp.), se mezcla Cyhalofop-butil + Propanil y Pendimetalin, que son graminicidas que controlan todas las gramíneas hasta establecer la lámina de agua. en el caso de la paja americana, también se puede utilizar el Clomazone mezclado con Propanil hasta unos 10 días después de la germinación del arroz.

porcentaje de control con herbicidas selectivos, especialmente con el ingrediente activo Bispiribacsodio (Ortiz et al., 2013).

En campos con paja rolito (Rottboellia cochinchinensis) y paja americana (Echinochloa colona), dado que el Clomazone no actúa sobre la paja rolito, se debe mezclar con el Pendimetalin o con el Oxadiazon, para controlar las dos malezas. Si existe la presencia de paja rugosa (Ischaemum rugosum), la mezcla del Clomazone + Pendimetalin es útil. Además de los herbicidas preemergentes, en ciertas ocasiones se requiere el uso de graminicidas postemergentes. Se puede recurrir a productos considerados de alto riesgo en la inducción de resistencia, que pueden ser combinados con los preemergentes señalados anteriormente, teniendo la precaución de no utilizarlos dos veces al año ni repetirlos en el mismo ciclo, para evitar que en pocos años, aparezcan biotipos resistentes a estos productos. Entre ellos, se pueden utilizar Bispiribacsodio, Cyhalofop-butil, Pyrasulfuron etil y Metsulfuron metil. El Bispiribac-sodio es un producto sistémico de amplio espectro para el control de gramíneas, ciperáceas y malezas de hoja ancha. El Cyhalofopbutil es utilizado frecuentemente en lotes con paja americana y paja cola de zorro (Leptochloa sp.) que las controla en cualquier etapa de su desarrollo, inclusive se puede aplicar cuando el arroz está cerca de la etapa de floración, de manera que el cultivo llegue limpio a la cosecha. Desafortunadamente, no controla la paja rugosa (Ischaemum rugosum), maleza importante en el arroz, en cuyo caso se puede combinar con Pendimetalin en preemergencia. El Pyrasulfuron etil y el Metsulfuron metil son excelentes herbicidas, muy económicos que se usan en muy bajas cantidades de producto comercial (250 y 15 g por dosis, respectivamente). En Venezuela, la paja rugosa como la de mayor importancia años, por ser muy invasora y a las condiciones del arroz de han reportado disminuciones

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se ha considerado durante los últimos además, se adaptó riego inundado. Se importantes en el

Foto 90

Campo de arroz, parcela P88 en el SRRG, con alta densidad de malezas 12 días después de la siembra.

Foto 91

Campo de arroz parcela 88 en el SRRG, con excelente control de las malezas aplicando Propanil 480, 15 días después de la siembra

En la parcela P88 del Sistema de Riego Río Guárico que tenía 8 años sin actividad, se sembró arroz el 12 de febrero de 2021 en un lote de 50 ha (usando la variedad Vietnamita Vive 95), la cual a los 12 días de edad, presentó alta densidad de malezas (Foto 90),

predominando la paja rugosa con más de tres hojas, por lo que se le recomendó al productor, aplicar el siguiente récipe: 500 cc/ha de Bispiribac-sodio, 5 L/ ha de Pendimetalin, una dosis/ha de Pyrazosulfuron etil, 250 cc de Picloram + 2,4-D, y 500 cc de Sulfatrón. Sin embargo, el productor Hermamn Rico, quien conoce que se han reportado biotipos resistentes al herbicida Bispiribac-sodio en la zona, le recomendó al dueño del predio, desechar el récipe, y aplicar en vez, 10 L/ha de Propanil 480 en horas de la tarde (a partir de las 3 p.m.) fraccionado en dos aplicaciones con un intervalo de 24 horas (22 y 23 de febrero de 2021), usando la dosis de 5 L/ha cada una. El 25 de febrero se inspeccionó el lote, y se observó un excelente control de las malezas sin daños en las plantas de arroz. En la Foto 91, se aprecia la eficacia en el control de las plantas adventicias, sin afectar el cultivo luego del tratamiento. 1. Siembra y fertilización en hileras En los cultivos como arroz y sorgo son sembrados y abonados al voleo, se aportan nutrimentos tanto al cultivo como a las malezas, a diferencia de cuando la siembra y la fertilización se hace en hileras o surcos favoreciendo más al cultivo que a las malezas, al ser colocados al lado y por debajo de la hilera de siembra, reduciendo la interferencia de las malezas. 2. Densidad de siembra óptima Cuando se logra conseguir la densidad óptima de planta/metro con la siembra en hileras y la distribución espacial de las plantas (distancia entre hileras y entre plantas), se favorece el establecimiento rápido del cultivo, obteniéndose la mayor y mejor cobertura posible, que hará que el cultivo sea más competitivo, se agobian las malezas, y estas producen menor cantidad de semillas. Recordemos que esta práctica debe ser acompañada con una buena preparación de la tierra, semilla certificada, usar un cultivar adaptado a las condiciones agroecológicas de la zona, y realizar control químico de malezas, en síntesis, un manejo adecuado del cultivo. 3. Siembra de cultivares con mejor adaptabilidad y capacidad competitiva El uso de cultivares de arroz de rápido crecimiento y mayor adaptabilidad a las condiciones agroecológicas de la región donde se establece el cultivo, es otra práctica efectiva que favorece la competitividad del

cultivo e inhibición del desarrollo de las malezas. Valverde et al. (2000) resume varios trabajos de investigación con cultivares de arroz desarrollados para aumentar la capacidad competitiva. Este autor cita a Garrity et al. (1992), quienes evaluaron 25 cultivares de arroz con baja y altas densidades de malezas. Los cultivares de porte alto suprimieron mejor las malezas que los intermedios y bajos. Valverde et al. (2000) igualmente cita a Fischer et al. (1997), quienes encontraron en Colombia, un cultivar de arroz que, bajo alta presión de malezas, produjo suficiente granos y fue capaz de suprimir a Echinochloa colona. Estos autores concluyen que la competitividad de los cultivares está relacionada con el índice del área foliar, el número de tallos y la intercepción de luz por el dosel foliar. Valverde finaliza aludiendo que diversas referencias bibliográficas y experiencias prácticas han obtenido e identificado cultivares de arroz alelopáticos. 4. Siembras de cobertura y de abono verde En la rotación de cultivos, incluir una siembra de cobertura entre dos cultivos comerciales, puede ser usado como estrategia en el manejo de malezas, a pesar de no generar un producto comercializable. Sin embargo, el suelo permanece cubierto, y va a ejercer una competencia con las malezas por los recursos agua, luz, nutrimentos y espacio, y suprime el crecimiento de malezas durante el ciclo del cultivo de cobertura. En Venezuela, se ha usado la Crotalaria spp. como cultivo de cobertura y abono verde en varias oportunidades, la cual es una planta leguminosa de ciclo corto, capaz de fijar nitrógeno en el suelo. Siembra retrasada y/o falsa siembra La preparación de la cama tiene dos efectos: 1) elimina la vegetación emergida después de la primera labranza, y 2) estimula la germinación de las semillas de las malezas. Es un método preventivo que tiene como objetivo específico, reducir la emergencia de las malezas en el siguiente ciclo, y las plantas de cultivo emergen con menos malezas. Se puede sembrar el cultivo, y antes de que este emerja, se aplica un herbicida no selectivo como Glifosato (recomendado en el caso de tener malezas perennes) o Paraquat mezclado con el herbicida residual a utilizar. Es una forma de reducir el banco de semillas al no dejar florecer y fructificar las malezas.

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6.8.3.3. Métodos físicos 1. Agua En el arroz, es de uso común el manejo del agua con el objetivo de controlar malezas —sobretodo gramíneas en sus fases iniciales de desarrollo— donde la inundación permanente restringe la germinación de estas malezas. 2. Fuego Es el elemento más usado desde épocas remotas para eliminar rastrojos y malezas, previo a la siembra; así, las semillas de las malezas se pueden quemar o escarificar y rompen latencia, por lo que días después de la quema de un potrero o área no cultivada, puede verse la emergencia de grandes cantidades de plántulas. 3. Material vegetal seco Rastrojo, restos de cosecha, y bagazo de caña, entre otros materiales, impiden el paso de la luz solar, y en algunos casos, poseen compuestos alelopáticos que no permiten la germinación de las malezas o afectan el desarrollo de las plántulas.

6.8.3.4. Control mecánico Las labores de control mecánico de las malezas, se realizan con maquinaria, implementos (arados, rastras, segadoras, y rotativas), y herramientas (machetes y azadón, entre otros) destinadas a eliminar las malezas mediante corte, siega, enterramiento, o cualquier otra forma de supresión. Estos incluyen labranza convencional (pases de arado o rastra), cultivadoras mecánicas con charrugas para el control de malezas entre hileras, segadoras y rotativas, desmalezadoras manuales, azadón y palas, entre otros. 1. Labranza convencional El principal efecto de la labranza sobre las malezas está relacionado con el implemento a usar y la profundidad de la labor, factor que tiene considerable influencia sobre la distribución de las semillas y propágulos de malezas en el perfil del suelo, ya que afecta directamente al número de malezas que puedan emerger en la siguiente siembra.

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2. Arado o labranza profunda La labranza profunda con arado cuando es necesario y si las condiciones del suelo lo permiten, se puede profundizar a más de 17 cm y “voltear la tierra”, para que las semillas de malezas que están superficiales en los primeros 34 cm sean enterradas a más de 8 cm. En el sistema de mínima o cero labranza, donde no se hace la inversión del suelo, las semillas de malezas son enterradas parcialmente, y como están superficialmente distribuidas, germinan fácilmente y emergen. Si la labranza con arado es acompañada con medidas preventivas a fin de evitar fructificación y producción de semillas de las malezas, el banco de semillas, teóricamente, se puede ir agotando paulatinamente. 3. Rastra (labranza superficial) La labranza con rastra permite preparar la cama de siembra para la semilla del cultivo, elimina la vegetación emergida, estimula la germinación de las semillas de malezas y la consecuente emergencia de las plántulas; es un proceso de mucha utilidad en el manejo de las malezas cuando usamos la estrategia de siembras retrasadas o falsas siembras, donde disponemos de riego y se puede manejar la humedad edáfica para favorecer la germinación. En la época de lluvias, debemos recurrir necesariamente al control químico de las malezas. 4. Cultivadoras mecánicas Estas cultivadoras permiten controlar las malezas entre hileras o entre surcos. En ocasiones, son usadas para la incorporación del fertilizante en aplicaciones de reabono y aporque del cultivo. La más común en Venezuela, es la que consta de una pata que termina en una charruga, y dependiendo de la distancia entre hileras, se colocan entre una y tres patas para arrancar las malezas y dejarlas expuestas al sol. 5. Segadoras Son implementos que permiten cortar las maleza en campos destinados a la siembra conservacionista, tanto en áreas cultivadas como no cultivadas, donde se requiere disminuir la altura de la vegetación existente y con ello, facilitar la siembra mecánica y posterior control químico.

Labranza conservacionista La labranza conservacionista (cero labranzas y mínima labranza) depende básicamente del control químico para el manejo de las malezas. Eliminar el monte de un campo en barbecho, incluye la utilización de un herbicida no selectivo, de corto o sin efecto residual, y solo o mezclado con herbicidas selectivos al cultivo, constituyendo una herramienta de utilidad en el manejo integrado de malezas, que bien manejado, puede contribuir a reducir el banco de semillas. Nichols et al. (2015) afirman que independientemente de las condiciones iniciales del banco de semillas, la labranza redistribuirá las semillas en todo el suelo. Cuando no se labra el suelo, 60-90 % de las semillas se acumulan cerca de la superficie. La ubicación en el perfil del suelo es importante, debido a que afecta la viabilidad, la depredación y la germinación del banco de semillas de malezas. Las semillas en la superficie del suelo son más susceptibles a la depredación, y en ambientes secos y fríos, son más propensos a la pérdida de viabilidad. Concluyen que las semillas en suelos con labranza cero tienen mayores probabilidades de morir en comparación con aquellas en suelos con labranza.

6.8.3.5. Control químico Los herbicidas son sustancias químicas capaces de alterar la fisiología de la planta, causando el desarrollo anormal y/o la muerte de las malas yerbas. Los herbicidas son una herramienta tecnológica muy valiosa y efectiva para el control de las malezas. A pesar de todos los beneficios, los herbicidas mal utilizados pueden convertirse en un serio problema para el agricultor, el medio ambiente y con consecuencias hacia la sociedad en general.

o antídotos, y 3) el uso de cultivares resistentes a herbicidas (CRH). Estas se detallan a continuación. 1. Control químico convencional El control químico convencional corresponde al uso de herbicidas sobre cultivos tolerantes o resistentes a los ingredientes o principios activos de comprobada selectividad con la debida autorización de las autoridades oficiales. Por ejemplo, se tienen los casos de atrazina en maíz, propanil en arroz, y fluometuron en algodón, entre otros. Es la forma tradicional como se procede comúnmente en los países donde el uso de cultivares resistentes a herbicidas está prohibido. 2. Control químico con protectantes o antídotos Los antídotos son sustancias químicas que incrementan la tolerancia del cultivo al herbicida, sin afectar la eficacia en el control de malezas, dado que estas sustancias promueven la degradación del herbicida en las plantas, y pueden ser aplicados a las semillas, o en formulaciones sobre los cultivos. El uso de los antídotos permite: a) el control selectivo de las malezas de la misma familia botánica del cultivo, b) el uso de herbicidas no selectivos al cultivo, c) neutraliza la actividad residual de herbicidas persistentes en el suelo, como en el caso de las triazinas en sistemas de rotación de cultivos, y d) aumenta la disponibilidad de los herbicidas y sus mezclas.

En el sistema de manejo integrado de malezas, los herbicidas son una pieza fundamental que deben ser usados concienzudamente y profesionalmente. De esa forma, estos compuestos químicos son de uso seguro para el agricultor y riesgo mínimo para el medio ambiente.

Los antídotos Flurazole, Cyometrinil, Oxabetrinil y Fluxofenil han sido usados en Venezuela en el tratamiento de semillas de sorgo como protectores cuando se usan herbicidas del grupo químico de las Cloroacetilidas (Alacloro, Metacloro y otros). Con este tratamiento, se ha logrado controlar plantas de diferentes especies arvenses (malezas) del género Sorghum incidiendo en el cultivo de sorgo (Sorghum bicolor (L) Moench), lo cual ha permitido la producción de semilla híbrida de dicho cultivo. Así mismo, el Dicloromid como antídoto, ha permitido el uso de herbicidas del grupo de los tiocarbamatos (EPTC y Butilato) en el control de malezas ciperáceas y gramíneas en maíz.

En el control químico de las malezas, se emplean varias estrategias o técnicas en el uso de los herbicidas tales como: 1) el uso convencional de herbicidas, 2) la aplicación de herbicidas con sustancias “protectantes”

3. Cultivares resistentes a herbicidas (CRH) Los cultivares resistentes a herbicidas (CRH) pueden ser obtenidos por: a) mejoramiento genético convencional, mediante la inducción de mutantes

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tolerantes a herbicidas. Entre estos, se tienen los cultivares de arroz, maíz, girasol, soya y otros conocidos como CL (Clearfield) tolerantes a Imidazolidonas (IMIs), 2) ingeniería genética o biotecnología (cultivos transgénicos o cultivos genéticamente modificados (GMC), como por ejemplo los cultivares de algodón, maíz, y soya resistentes al Glifosatos, denominados Roundup Ready® (RR) y cultivares de arroz, maíz, resistentes a Glufosinato de amonio conocidos como LibertyLink® (LL). Los cultivos resistentes a herbicidas han sido aceptados rápidamente por los agricultores, lo cual es una clara evidencia de las ventajas que ofrece esta tecnología. Estos cultivares poseen un control de malezas más eficaz, simple y de gran utilidad en el manejo y prevención de malezas resistentes a herbicidas, siempre y cuando sean usados concienzudamente. Su establecimiento de forma esporádica y justificada constituye una buena herramienta, ya que aporta una posibilidad más en la rotación de herbicidas, por lo que bien programado, ayuda a prevenir casos de resistencia de malezas a los herbicidas. Su uso continuo, aumenta los riesgos de resistencia, inversión de flora y efectos residuales. En cultivos como sorgo y arroz, entre otros, donde existen especies silvestres y arvenses del mismo género y/o especie del cultivo, se presenta la posibilidad real de cruzamientos intraespecíficos, transmitiéndose de esta forma, la resistencia a los referidos principios activos y por consiguiente, se crea una super maleza. Los cultivares Clearfield (CL), como se ha mencionado anteriormente, son tolerantes a las imidazolinonas, como el caso del Arroz CL (arroz resistente a herbicidas (RH)), lo cual permite controlar el arroz rojo (arroz maleza) en forma selectiva. Sin embargo, en Venezuela, existen estudios (Ortiz & López 2012; Ortiz et al., 2017) con evidencias científicas que avalan la presencia de biotipos mutantes resistentes a herbicida en las poblaciones de paja rugosa, paja americana y pelo de indio, que comparten el mismo nicho ecológico en el cultivo de arroz. La resistencia demostrada a aquellos ingredientes activos que son inhibidores de la ALS, entre los cuales incluyen los herbicidas del grupo químico de las Imidazolinonas identificados por la HRAC (grupo B) y la WSSA (grupo 2), se ubican entre los herbicidas de más alto riesgo para inducir resistencia (Gráfico 42).

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El Glifosato había sido considerado de baja probabilidad al inducir el desarrollo de resistencia en las malezas, aunque se ha presentado resistencia, cuyo primer caso fue presentado por Pratley et al. (1996) en Australia. Papa et al. (2016) señalan que por ser un producto de amplio espectro de acción, de baja residualidad y elevada eficacia, ha sido usado extensamente en diferentes ámbitos, tanto en área no cultivadas, como en numerosos cultivos en presiembra bajo el sistema de siembra conservasionista, con posibilidades de uso en postemergencia en cultivares RR (Roundup Ready) de algodón, arroz, maíz y soya. Este uso masivo, frecuente y hasta indiscriminado, ha originado el elevado número de casos de biotipos resistentes al Glifosato, por lo cual los autores concluyen que en el 2007, eran solo 13 las especies de malezas resistentes, y en un lapso de ocho años, se incrementó en 41 %. En Venezuela en el cultivo de arroz, se han reportado dos biotipos de paja americana resistentes al Glifosato (Ortiz & López, 2012). Existen riesgos agroecológicos asociados con el uso de variedades de arroz resistentes a herbicidas, motivados por la diseminación del gen de resistencia por la vía del flujo de genes. Davaus y Zamora, citados por Ortiz (2005), encontraron en Venezuela, hibridación natural entre una variedad de arroz (cultivado) y el arroz rojo sin arista, a una tasa que osciló entre 0,25 y 3,75 %. Valverde (2007) documenta estudios de flujos de genes que pueden darse en ambos sentidos entre cultivares de arroz y especies de maleza alrededor del mundo; este autor señala que el arroz es predominantemente autopolinizado y cleistógamo, pero ocurre polinización cruzada en tasas bajas menores de 1 %. Estas evidencias, unidas a las comprobadas y documentadas en estudios en diversas zonas del mundo sobre el flujo de genes entre cultivares de arroz RH y sus congéneres arvenses, implican que los cultivos RH podrían convertirse en una maleza agrícola. Adicionalmente, esto podría dificultar aún más su manejo, lo cual conduciría al fracaso de esta tecnología. Como práctica del manejo de la resistencia de malezas a los herbicidas, es recomendable no sembrar cultivares de arroz RH por más de dos campañas consecutivas en el mismo lote.

Ante la situación de la evolución de poblaciones de mutantes resistentes a herbicidas, el Comité de Acción contra la Resistencia a Herbicidas (HRAC), recomienda la rotación y mezclas de herbicidas, para lo cual ha preparado una clasificación de herbicidas de acuerdo con el mecanismo de acción. Cuando se planifica un programa de control de malezas, se debe escoger productos de diferentes grupos de mecanismos de acción destinados a controlar la misma especie, bien sea en sucesivas aplicaciones o en mezclas de herbicidas. La guía general para la rotación de grupos químicos es la siguiente: a. evitar el uso continuo de un herbicida o herbicidas con un mecanismo de acción común en el mismo campo, a menos que sea integrado con otras prácticas de control de malezas. b. limitar el número de aplicaciones de un herbicida o herbicidas con el mismo mecanismo de acción por ciclo de cultivo. c. donde sea posible, usar mezclas o tratamientos consecutivos de herbicidas con diferentes mecanismos de acción que sean eficaces contra la maleza problema. d. usar herbicidas no selectivos en el caso donde se requiere controlar emergencias tempranas de

malezas (antes de la emergencia del cultivo) y/o escapes de malezas.

6.8.4. Manejo de la resistencia de las malezas a herbicidas La resistencia de las malezas a herbicidas es un fenómeno natural que continuamente está evolucionando en esencia, por la presión de selección que ejercen los herbicidas. Es muy importante retrasar la aparición de biotipos resistentes, lo cual hace necesario conocer las características bioecológicas y agronómicas que favorecen el surgimiento de las poblaciones mutantes que evolucionan resistencia. Para diseñar estrategias de manejo que retrasen, solventen o eviten la aparición de biotipos resistentes, se deben entender los factores bioecológicos y agronómicos que promueven la evolución de la resistencia y el sistema agrícola en particular. Por ello, el Comité de Acción de Resistencia a Herbicidas (HRAC) (Cuadro 13), provee una lista de factores del sistema de producción para chequear los mayores factores de riesgo, mediante el cual se puede determinar el grado de posibilidad de la especie de maleza a evolucionar resistencia, pero a la vez, se trasmite la idea de reducir y diversificar la presión de selección impuesta sobre las poblaciones de malezas.

Cuadro 13. Determinación de riesgo a desarrollar resistencia por una especie de maleza en estudio, mediante la evaluación del sistema de cultivo de acuerdo al el Comité de Acción de Resistencia a Herbicidas (HRAC)

Opción de manejo

Riesgo de resistencia Bajo

Moderado

Alto

- Mezcla de herbicidas en el sistema de cultivo.

Dos o más modos de acción.

Dos modos de acción.

Un modo de acción.

- Control de malezas en el sistema de cultivo.

Cultural, mecánico y químico.

Cultural y químico.

Químico exclusivamente.

Una vez

Más de una vez.

Muchas veces.

- Empleo de herbicidas con el mismo modo de acción.

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Riesgo de resistencia

Opción de manejo - Sistema de cultivo. - Estado de resistencia al modo de acción empleado.

Bajo

Moderado

Alto

Rotación completa.

Rotación limitada.

Monocultivo.

Desconocido.

Limitado.

Común.

Baja.

Moderada.

Alta.

Bueno.

En descenso.

Pobre.

- Infestación de malezas. - Control en los últimos tres años. Fuente: HRAC Guideline to the Management of Herbicide Resistance

De acuerdo a la experiencia disponible sobre la problemática de resistencia de malezas a herbicidas, esta se puede manejar mediante el empleo de métodos y/o tecnologías disponibles en el manejo integrado de malezas debidamente planificado, que incluyan medidas preventivas y prácticas culturales, incluyendo la rotación de cultivos y de herbicidas con diferentes mecanismos de acción, con la posibilidad de recurrir al uso convencional de herbicidas, la aplicación de antídotos, y la siembra de cultivares resistentes a herbicidas, bien sea con labranza convencional o labranza conservacionista. Debemos aludir que ningún ingrediente activo de un herbicida está exento de inducir resistencia, por lo que regularmente se debe revisar o monitorear los campos de siembra para evaluar la aplicación de herbicidas y la variación en abundancia relativa de las especies de malezas. Las recomendaciones técnicas deben estar dirigidas a minimizar los riesgos, así como también a discutir y analizar los casos sospechosos con especialistas. La situación se agrava porque durante los últimos 30 años, ningún mecanismo de acción nuevo ha sido introducido en el mercado, siendo pocos los ingredientes activos comercializados. Por lo tanto, la mayoría de los nuevos productos son formulados con base en mezclas de ingredientes activos ya existentes. Las investigaciones permiten sugerir que las premezclas de herbicidas de dos o más ingredientes activos con dos o más sitios de acción, pueden proveer un amplio espectro de control de malezas y reducir la presión de selección a ciertos herbicidas. Se estima que habrá disponibilidad de semillas de cultivares resistentes a múltiples herbicidas en muy

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corto tiempo. Sin embargo, será necesario cuidar estos nuevos productos para asegurar su efectividad y evitar lo sucedido con el uso desmedido del Glifosato. Un buen ejemplo de la utilización de diferentes prácticas culturales para un manejo adecuado de las malezas, es el utilizado en una finca de una localidad agrícola cercana a San Antonio, Texas, Estados Unidos (Rodríguez, P. J. 2019, no publicado), con suelos que presentan un buen drenaje superficial, una buena retención de humedad, y una alta incidencia de radiación solar. A finales de la época de invierno, se efectúa la preparación mecánica de los suelos —los cuales han permanecido por 5 meses en barbecho (septiembre-enero)— mediante un pase de rastra liviana, la construcción de surcos con charruga, y la siembra sobre el lomo de los surcos (Foto 92), aprovechando la humedad residual acumulada en el período de descanso. Los cultivares de maíz son de porte bajo, genéticamente modificados, resistentes a herbicidas y a la acción de insectos defoliadores. La siembra se realiza en arreglo espacial de 70 cm entre hileras y 6 semillas por metro (Foto 93), lográndose a los 45 días, una cobertura foliar cercana a 90 %, muy favorable para el agobio de las malezas emergentes y el aprovechamiento de la energía solar. Por ser una zona de clima semiárido (< 800 mm/año), se aplica riego complementario (Foto 94) mediante tuberías con salidas, que permiten controlar el caudal aplicado por surcos y así garantizar el buen desarrollo tanto vegetativo como de la mazorca (Foto 95). Después de la cosecha, se incorporan los restos de la cosecha (Foto 96), y en el siguiente ciclo de siembra, se hace rotación con algodón (Foto 97).

Foto 92

Foto 93

Foto 94

Foto 95

Foto 96

Foto 97

Foto 92-97

Manejo integrado de malezas en rotación maíz-algodón bajo riego, en San Antonio, Texas, Estados Unidos

Foto 92. Siembra en hileras sobre el camellón a 70 cm y 6 plantas/m Foto 93. Plantas de porte bajo, genéticamente modificadas, tolerantes a herbicida. Obsérvese el excelente control de las malezas sin daños por insectos defoliadores. A los 45 días, hay un 90 % de cobertura Foto 94. Aplicación de riego complementario por surcos y con tuberías con salidas Foto 95. Altos rendimientos al momento de la cosecha en campos libre de malezas Foto 96. Incorporación de restos de cosecha con rastra liviana Foto 97. Rotación interanual de los campos de maíz con algodón

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168

CAPÍTULO

07 Foto: FLAR 170

07 Calidad industrial del arroz

La calidad del grano de arroz se puede medir de diversas formas, tanto por su apariencia, tamaño, forma,

transparencia, y rendimiento de grano entero, así como por el aspecto culinario. Esto último se refiere a la forma en que puede ser preparado el grano y a su apariencia en el plato después de la cocción, lo cual depende de los hábitos culturales (suelto o pastoso). La amilosa es el componente de almidón del arroz responsable de su textura después de la cocción. Para nuestro mercado, se están seleccionando las variedades no glutinosas con alto contenido de amilosa. Estos son arroces sueltos y secos al cocinarse, y los granos se endurecen al enfriarse. La calidad también se puede referir a lo que se denomina calidad nutricional, es decir, su contenido de proteína y vitaminas, entre otras cosas. La calidad es apreciada en forma diferente en cada país, dependiendo de preferencias locales. En Venezuela, la calidad del grano es un factor que ha cobrado bastante importancia en los últimos años, principalmente en los parámetros relacionados con los sistemas de recepción y liquidación del arroz paddy, es decir, la calidad de la molinería que permita obtener en el molino, un porcentaje alto en granos enteros, cristalinos, con baja presencia de impurezas (material inerte), centro blanco, granos yesosos (zonas opacas en el endospermo) y pulidos uniformemente (color y brillo), con el propósito de obtener finalmente una apariencia deseada que se pueda vender a buen precio. Por lo tanto, una buena variedad debe satisfacer estos requisitos, para que sea aceptada por el agricultor, el molinero y finalmente, por el consumidor. Se han dado varios casos en donde las variedades han sido descartadas en Venezuela por agricultores y molineros, por presentar bajo

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171

rendimiento de molino. Estas variedades son Araure 2, PN1 y Fonaiap1. Esto significó pérdida de tiempo, recursos económicos, tecnológicos y dudas o falta de credibilidad en los programas de mejoramiento. En los programas de mejoramiento actuales, es importante el fortalecimiento de los laboratorios de calidad de arroz para la selección de líneas experimentales con fines de obtención de nuevos cultivares, utilizando los análisis de laboratorio sobre calidad molinera y culinaria como herramienta básica de selección. En este sentido, la Fundacion DANAC utiliza con notable éxito, los análisis de calidad de semilla hacia la selección de sus líneas experimentales. En los programas de mejoramiento, las principales consideraciones en calidad de grano son: 1. eficiencia de la molinería (el rendimiento de granos enteros es un criterio importante para medir la calidad molinera y depende de las características varietales, las prácticas de manejo, y los procesos de secado y molienda). 2. forma y apariencia (dimensiones de longitud: largo y ancho del grano antes y después de la cocción, granos yesosos y centro blanco). 3. características culinarias (contenido de amilosa del endosperma, temperatura de gelatinización y textura, así como análisis sensoriales con personas, para evaluar los parámetros asociados con la preferencia del consumidor como apariencia, aroma, sabor y textura del arroz cocido). 4. calidad nutricional (contenido de proteínas, aceites y nutrimentos).

7.1. Factores que afectan la calidad molinera del arroz Diversos factores durante la producción de arroz pueden afectar su calidad molinera. Las características del grano son controladas genéticamente, y están influenciadas por el ambiente donde se desarrolla el cultivo, el manejo agronómico y el proceso de cosecha (Pandey et al., 2014). La composición y las propiedades del grano de arroz, dependen de la interacción genotipo-ambiente, por lo que el comportamiento de los arroces difiere a través de distintos ambientes

172

durante la siembra, el manejo agronómico y el tipo de procesamiento a que se someta. Enfermedades tales como piricularia, pudrición de la vaina, daños de insectos (chinches), y déficit hídrico, pueden causar reducción de la calidad de molino.

7.1.1. Factores ambientales durante el ciclo vegetativo del cultivo Una rápida readsorción de agua de parte de los granos con bajo contenido de humedad cuando hay exposición a lluvias o ambientes de alta humedad relativa (> 85 %), ocasiona que los granos secos se expandan en la superficie, pero como se requiere tiempo para que la humedad migre hacia adentro, el centro del grano no puede expandirse inmediatamente y se crean diferencias de tensiones internas que finalmente resulta en la formación de fisuras. La propensión del grano a formar fisuras por adsorción de humedad ambiental (precipitación y alta humedad relativa), se incrementa a medida que disminuye su contenido de humedad. Un ejemplo de esta relación, se observa en el Gráfico 43 (Siebenmorgen et al., 2016). El déficit hídrico también incide en la presencia de centro blanco, dado que el contenido de humedad del grano no está distribuido de manera uniforme entre la región apical y basal del grano, y entre las zonas central y periférica. El agua penetra al endospermo desde el área cercana al embrión, y avanza hacia la parte media y apical a través de la región periférica del endospermo hasta alcanzar la región central. La región ventral es más rápidamente afectada que la dorsal. Al ocurrir déficit de agua en alguna de estas partes, se ven rápidamente perjudicadas unas más que otras, influyendo en el llenado del grano (el más alto gradiente es hacia la región ventral) (Bienvenido & Bechtel, 1985). Otro factor ambiental que puede impactar la calidad del arroz, es la temperatura durante el desarrollo del grano. El incremento en la temperatura del aire después de la floración, aumenta altamente el contenido de yeso y reduce el rendimiento de granos enteros en muchos cultivares. Las temperaturas altas durante la maduración, aceleran el desarrollo del grano y la maduración, pero reducen su peso final, dado que los granos son más blandos en la parte de los lados dorsales y la zona basal, lo cual

indica acumulación retardada de carbohidratos en esas partes. Esto ocasiona un llenado insuficiente de las células, dejando espacios llenos de aire en el endospermo que provocan la opacidad (Matsuo et al., 1997), particularmente en algunas variedades de arroz muy susceptibles al impacto de las altas temperaturas (variedad Cimarrón), mientras que otras son un poco más resistentes. Del Rosario et al. (1968) han mostrado que la opacidad es debida a un empaquetamiento sin apretar de los gránulos de almidón en las zonas opacas del endospermo. Estudios posteriores (Evers & Juliano, 1976) confirman que en las regiones opacas, los gránulos de almidón son un tanto esféricos y empaquetados sin apretar. León y Carreres (2002) consideran que las zonas opacas del grano que pierden su cristalinidad, se deben a un mal empaquetamiento de los componentes celulares del endospermo (como gránulos de almidón y proteína). Esto hace que el grano sea más frágil y se rompa con más facilidad en el molino, en comparación con el grano cristalino, cuyos gránulos de almidón son poliédricos con empaquetamiento apretado. Martínez et al. (2002) señalan que el centro blanco es un carácter multigénico con intervención ambiental que afecta parcialmente su expresión, de tal manera que los granos de una misma panícula, pueden diferir en opacidad. La aparición de granos yesosos está asociado a heterogeneidad en el cultivo en cuanto a la madurez, la alta humedad de cosecha, y las temperaturas extremas durante la madurez (Livore, 2004). Esto se magnifica si al mismo tiempo, hay baja radiación, lo cual genera una menor producción de fotoasimilados para la síntesis de almidón (Kondo et al., 2006). Algunas variedades como Bluebonnet 50, no presenta centro blanco, aún cultivada en diferentes ambientes, mientras que la variedad Cimarrón, es muy inestable y presenta endospermo cristalino en pocos ambientes. Más aún, la variedad IR8 presenta centro blanco en todos los ambientes. Torres et al. (2002) en Colombia, encontraron variedades estables de buena calidad, incluyendo Oryzica Caribe 8, Colombia 1, CR 1821, IR 22, Oryzica 1 y Palmar. Asimismo, el medio ambiente modifica parcialmente el contenido de amilosa, el cual es el componente de almidón del arroz relacionado con la textura después

de la cocción. Las temperaturas altas durante la maduración del grano, disminuyen el nivel de amilosa, de tal manera que el contenido de una variedad, puede variar hasta 6 % de un período de siembra a otro en ambientes diferentes (Jennings et al., 1985). En Venezuela, el mejoramiento genético del arroz se encuentra actualmente en una situación desfavorable, al presentar varios años de rezago en relación a otros países de la región en cuanto al manejo de los recursos genéticos, dado que se están utilizando materiales con una base genética muy estrecha (Acevedo et al., 2007). Adicionalmente el país tampoco ha continuado recibiendo regularmente el germoplasma proporcionado por el Fondo Latinoamericano de Arroz de Riego (FLAR) con base genética más amplia y características agronómicas de interés (tipo de plantas más productivas, tolerancia a plagas y enfermedades, mejor calidad industrial y tolerancia al calor), lo cual impide obtener mejor ganancia por selección. El último vivero recibido, corresponde al del año 2015, lo cual implica que pueden generarse consecuencias sobre la variabilidad genética en las variedades comerciales que se hacen más vulnerables, y por ende, ocasiona que los problemas bióticos y abióticos sean más difíciles de resolver. El calentamiento global va a continuar, por lo tanto, al no haber disponibilidad de variedades comerciales tolerantes al calor, es imperativo hacer cambios en el manejo del cultivo del arroz a fin de mitigar el efecto del incremento de la temperatura. Deben ocurrir cambios en germoplasma, fechas de siembra más tempranas, labranza, establecimiento del cultivo, riego intermitente, control biológico de plagas y enfermedades, y biofertilización, para hacer frente, en mejores condiciones, al cambio climático e incrementar la eficiencia en el uso de los recursos. En el ciclo de siembra que va de noviembre a mayo, ocurren incrementos de temperatura con valores máximos entre mediados de abril y mayo, cuando la mayoría de los arroces ya han pasado la fase reproductiva y llenado de grano, por lo que posiblemente, la alta temperatura por el calentamiento global no sea crítico en este momento para la producción y buena calidad del arroz obtenida por los productores que siembran hasta mediados de diciembre. No obstante, si tales temperaturas ocurren entre marzo y abril (años Niño), entonces el

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173

efecto negativo sobre la productividad y la calidad del arroz puede ocurrir, dado que las plantas estarían expuestas al calor durante las fases sensibles (reproductiva y llenado del grano), por lo que es necesario, en los casos en que se anuncian eventos de calentamiento global, disponer de cultivares tolerantes a las altas temperaturas. Se requiere adicionalmente, contar con germoplasma con más tolerancia a las altas temperaturas nocturnas, lo cual será esencial en el desarrollo de nuevas variedades para un ambiente cada día más cálido.

cosechado (Gráfico 43). En Venezuela, si el arroz es cosechado con humedad de grano entre 20 y 24 %, se obtienen los mejores rendimientos industriales. Cuando el arroz está madurando, los granos en una panícula presentan distintos contenidos de humedad, teniendo algunos valores por encima o por debajo de la humedad óptima de cosecha. Esta condición puede dar origen a la reducción de la calidad de molino, dado que estos granos son de estructura débil y pueden partirse durante la molienda. En tal sentido, es recomendable cosechar el arroz en el estado de óptimo contenido de humedad.

7.1.2. Factores que afectan el rendimiento industrial del arroz durante la cosecha

Alvaro Castillo (Ediagro, LTD.) realizó la caracterización (características físicas, de molinería y cocción) de las variedades de arroz F 50, Cimarrón, Sativa, Z 15, Fonaiap 1, Palmar, PN 1 y Orizica 3, correspondiente al período comprendido entre el año 2002 y primer trimestre de 2003. Las muestras obtenidas en lotes comerciales fueron recibidas en tres molinos del estado Portuguesa (Iancarina, Corina y Asoportuguesa) y en un molino en Calabozo (Corina). En total, se analizaron 1.630 muestras, de las cuales 1.492 fueron cosechadas en Portuguesa, y 138 se recolectaron en Calabozo, y se determinaron las variaciones estacionales de calidad que ocurren en las muestras de arroz de estas zonas de producción.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Rendimiento

70 60 50 40 <14%H

>22%H

20 10

Granos enteros (%)

Granos (%)

El grano pulido o blanco total está constituido por los granos enteros (granos o fracciones de grano que representen tres cuartas partes o más de su longitud original), y los granos partidos. El rendimiento de arroz pulido o blanco total y el rendimiento de grano entero, representan el peso de grano pulido y el peso de grano entero con respecto al grano paddy inicial, respectivamente.

0 10

Gráfico 43

22 14 16 18 20 Humedad del grano a cosecha (%)

Relación entre el porcentaje de granos enteros cosechados a < 14 % y > 22 % de humedad, Keiser, Arkansas, Estados Unidos. Siebenmorgen et al. (2016)

El momento en que se haga la cosecha, es realmente importante para obtener el mejor rendimiento de molino. El rendimiento de grano entero varía de acuerdo al contenido de humedad al cual el arroz es

174

En los Cuadros 14, 15 y 16, se presentan los resultados de los índices de grano entero, grano yesoso y centro blanco. En primer lugar, se observa que las variedades F 50 y Cimarrón, presentan los valores más altos de grano entero, mientras que Fonaiap 1 y PN1 (Cuadro 14), dieron menor rendimiento de grano entero. Cabe destacar que estas dos variedades fueron rechazadas por presentar bajo rendimiento de grano entero. Se observan, además, amplias variaciones estacionales de los índices de grano entero, encontrándose los mejores resultados durante el período de diciembre a marzo, lo cual coincide con la época en la que el período reproductivo y el llenado del grano han ocurrido en los meses de menor temperatura y baja humedad relativa. Los arroces cosechados en los siguientes meses con temperaturas más altas, tienden a presentar menor rendimiento de grano entero en todas las variedades evaluadas, ya que estas temperaturas descompensan la relación de la acumulación de los productos fotosintéticos en el grano, y la duración del período de llenado, el cual se reduce. El efecto de las

temperaturas altas es más perjudicial a partir del mes de mayo cuando comienzan las lluvias y disminuye la radiación solar. En estas condiciones, la planta dispone de menos fotoasimilados para llenar los sumideros y se afecta el peso de los granos. Además, se agrega otro factor que impacta la calidad de molino, que ocurre en aquellos arroces cosechados con bajo contenido de humedad, donde los granos secos de arroz son higroscópicos, y tienden a adsorber agua ambiental, produciendo fisuras que van a incrementar el porcentaje de granos partidos. En los Cuadros 15 y 16, se presentan los resultados de la evaluación de los índices de grano yesoso y centro blanco. La variedad Orizica 3 muestra los menores índices de grano yesoso y centro blanco, mientras que las cifras más altas corresponden a las variedades F 50, Cimarrón y Fonaiap 1, las cuales muestran más susceptibilidad a los cambios estacionales.

Cuadro 14. Variaciones estacionales del índice de grano entero con reposo de 24 horas en siete variedades de arroz, Zona de Acarigua

Mes

Variedades F 50 (%)

Cimarrón (%)

Sativa (%)

Z 15 (%)

Fonaiap 1 (%)

PN 1 (%)

Orizica 3 (%)

Marzo 02

62,6

60,6

60,7

Abril

54,9

54,2

53,1

50,0

61,5

Mayo

50,2

49,1

48,3

47,6

45,9

48,3

47,8

Junio

49,6

50,3

49,0

48,5

47,5

49,4

Julio

48,6

49,6

48,9

48,8

41,5

48,6

Agosto

52,6

50,3

50,0

49,6

45,8

49,0

Septiembre

49,7

49,5

49,7

50,0

42,0

49,0

50,6

Octubre

53,6

50,8

48,4

47,0

38,7

44,4

51,3

Noviembre

53,9

48,7

48,1

47,1

41,7

37,1

56,4

Diciembre

52,6

49,1

48,3

47,5

39,1

42,1

Enero 03

50,5

51,8

49,0

45,6

47,1

51,4

Febrero

52,0

51,7

50,2

41,2

50,5

47,1

Marzo

53,1

56,4

55,9

52,4

39,0

Abril

52,1

53,4

46,7

48,3

33,1

Promedio

52,6

51,8

50,6

48,9

41,8

46,4

51,9

Fuente: Castillo (2009) Económicamente, los granos yesosos o con centro blanco no son deseables, dado que tienden a partirse durante la molienda, debido a que las áreas opacas del endospermo son más débiles que las áreas translúcidas. El principal factor ambiental que influye en la opacidad, es la temperatura después de la floración, dado que las altas temperaturas incrementan el centro blanco, mientras que las bajas lo disminuyen.

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Cuadro 15. Variaciones estacionales del índice de grano yesado en siete variedades de arroz, zona Acarigua

Mes

Variedades F 50

Cimarrón

Sativa

Z 15

Fonaiap 1

PN 1

Orizica 3

Marzo 02

4,28

6,83

7,60

Abril

6,13

6,11

4,12

5,38

7,10

Mayo

7,96

7,41

6,33

7,00

7,64

5,70

7,55

Junio

8,39

7,61

7,00

7,73

7,88

7,00

7,80

Julio

7,05

8,18

6,51

7,39

5,12

7,55

Agosto

6,65

8,09

7,40

7,09

7,28

6,70

Septiembre

5,27

5,90

2,95

3,48

4,82

6,98

2,41

Octubre

9,37

8,55

3,62

4,50

5,58

8,51

2,67

Noviembre

4,88

5,39

2,07

2,72

4,50

2,93

3,89

Diciembre

7,24

9,08

4,87

4,90

7,94

4,32

Enero 03

8,60

8,69

5,85

8,48

6,58

3,26

Febrero

7,34

5,27

6,04

6,07

6,86

7,56

3,22

Marzo

11,98

8,75

6,42

8,12

12,79

Abril

11,80

9,74

6,97

9,61

12,20

Promedio

7,64

7,54

5,53

6,14

7,59

6,38

4,74

Fuente: Castillo (2009) Cuadro 16. Variaciones estacionales del índice de centro blanco en siete variedades de arroz, zona Acarigua Mes

Variedades F 50

Cimarrón

Sativa

Z 15

Fonaiap 1

PN 1

Orizica 3

Marzo 02

3,43

1,97

2,46

Abril

3,99

5,35

2,55

2,20

3,83

Mayo

9,13

9,04

8,13

8,53

9,42

7,88

9,90

Junio

9,50

8,67

8,50

9,33

8,95

8,30

8,52

Julio

8,47

9,52

7,36

8,50

9,46

8,60

Agosto

9,79

11,28

8,65

8,12

10,55

8,00

Septiembre

5,82

4,09

3,75

3,63

4,93

4,64

2,96

Octubre

8,95

6,17

4,77

5,46

3,65

3,62

3,83

Noviembre

5,74

6,04

2,54

2,48

2,61

1,21

5,40

Diciembre

7,76

8,00

5,32

5,90

5,65

4,88

176

Mes

Variedades F 50

Cimarrón

Sativa

Z 15

Fonaiap 1

PN 1

Orizica 3

Enero 03

8,79

7,67

5,90

8,40

6,19

4,78

Febrero

7,20

7,67

6,54

6,79

5,93

7,68

3,72

Marzo

8,24

9,18

7,44

9,09

7,08

Abril

9,75

10,69

6,63

9,02

12,80

Fuente: Castillo (2009)

7.2. Control de pérdidas en cosecha de arroz Las pérdidas en la cosecha de arroz en Venezuela son importantes, encontrándose en algunos casos, valores que superan los 800 kg/ha con variaciones entre equipos. Pozzolo et al. (2006) reportan que las pérdidas de arroz durante la cosecha en Argentina, en promedio superan los 180 kg/ha, con variaciones de más del 50 % entre equipos. En la actualidad, se estima que las pérdidas totales no deben superar el 2 % del rendimiento potencial del cultivo, es decir, que por ejemplo, para un rendimiento de 7.000 kg/ha, se aceptan pérdidas de 140 kg/ha. El productor debe evaluar las pérdidas de la cosecha, lo cual le permitirá no solo tener la certeza de estar dentro de los límites que caracterizan un buen trabajo, sino también identificar las fuentes de dichas pérdidas, que conducen a emprender las acciones tendientes a sus posibles soluciones. En tal sentido, es importante asegurarse de que el equipo no esté botando arroz en exceso, ya que puede convertirse en un problema de reducción económica de la producción. Se recomienda, por tanto, una adecuada regulación de la combinada, de acuerdo a la situación de cada lote, y corregir errores para lograr una cosecha eficiente. Adicionalmente a la calibración, debe verificarse permanentemente el remanente de arroz que deja la combinada, ya que, además de la pérdida económica, se incrementa la germinación del arroz espontáneo durante la adecuación del lote en la siguiente campaña. La División de Alimentos Polar y la Universidad Lisandro Alvarado (UCLA) en el año 2009, realizaron un trabajo sobre caracterización y control de pérdidas de granos de arroz durante la cosecha, usando ocho

combinadas convencionales de diferentes marcas y modelos, en ocho campos de varios productores de arroz del Sistema de Riego Río Guárico (SRRG), lográndose identificar los problemas de pérdidas de grano que ocurren durante la cosecha mecanizada. Estas pérdidas pueden ser ocasionadas en diferentes componentes de la cosechadora:

1. En el sistema de corte: mala regulación del molinete. 2. En el sistema de trilla: velocidad del cilindro, alimentación excesiva cuando la máquina avanza demasiado rápido, altura de corte, y separación cilindro-cóncavo. 3. En el sistema de separación (saca pajas): orificios de los saca pajas tapados, velocidad de los saca pajas, y sobrecarga de material. 4. En el sistema de limpieza: velocidad insuficiente del ventilador, sobrecarga del material cosechado, zarandas muy abiertas, y zarandón muy cerrado.

En los Cuadros 17 y 18, se presentan los problemas más comunes atribuibles a la incorrecta regulación de la cosechadora y sus posibles soluciones, a fin de disminuir los niveles de pérdidas de granos. Existen máquinas como la CASE III 2388 AXIAL FLOW que cuentan con sensores que indican la cantidad de granos que se están perdiendo. Estos sensores son amplificadores del sonido que producen los granos cuando impactan sobre el panel, y son colocados de manera que puedan medir de forma discriminada las pérdidas de cola, zaranda y zarandón. El sonido es procesado y registrado en un display en el tablero de la cabina.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

177

Cuadro 17. Problemas mas comunes durante la cosecha (sistemas de corte y trilla), sus causas y posibles soluciones

Problemas en el sistema de corte Problema(s)

• El grano cae al suelo

Causa(s) posible(s) • Excesiva velocidad del molinete • Molinete adelantado • Molinete muy bajo • Cultivo muy seco

• Pérdida del material cortado al frente de la barra de corte

• Baja velocidad del molinete • Molinete muy alto

• Acción cortadora irregular (tallos mal cortados)

• Cuchillas y/o guardas defectuosas • Excesiva tolerancia entre cuchilla y guarda • Recorrido insuficiente de las cuchillas en las guardas

• El material cortado se enreda y gira con el molinete

• Velocidad alta del molinete • Acción muy agresiva de los ganchos del molinete • El molinete está trabajando muy alto

Solución(es) • Reducir la velocidad del molinete (índice del molinete 1,25 a 1,75) • Retrasar molinte • Subir molinete • Cosechar con la humedad correcta • Aumentar la velocidad del molinete (índice del molinete 1,25 a 1,75) • Bajar el molinete

• Cambiar las piezas dañadas o gastadas • Reducir la tolerancia entre cuchilla y guarda • Verificar que el recorido de las cuchillas vaya dentro de la guardas • Reducir la velocidad del molinete • Disminuir la inclinación de los ganchos del molinete • Subir el molinete

Problemas en el sistema trilla (cilindro-cóncavo) Problema(s)

• Granos sin trillar en las panículas (panículas con granos)

• Granos partidos en el tanque

Causa(s) posible(s)

Solución(es)

• Porcentaje de humedad muy alto • Baja velocidad del cilindro • Mucha separación del cilindro-cóncavo • Poca alimentación del sistema de trilla

• Cosecha a humedad correcta • Aumentar velocidad del cilindro • Reducir la velocidad cilindro-cóncavo • Aumentar la velocidad de la máquina o bajar el cabezal para aumentar el flujo de material

• Alta velocidad del cilindro • Poca separación cilindro-cóncavo • Cóncavo obstruído • Presencia de mucho grano limpio en el material de trilla

• Reducir la velocidad del cilindro • Aumentar la separación cilindro-cóncavo • Limpiar cóncavo • Aumentar la apertura del zarandón

Fuente: División de Alimentos Empresas Polar–Universidad Lisandro Alvarado en el año 2009. Evaluación de la pérdida de granos en cosecha mecanizada de arroz en el Sistema de Riego Río Guárico

178

Cuadro 18. Problemas mas comunes durante la cosecha (sistemas de separación saca pajas, y de limpieza del zarandón, zaranda y ventilador), sus causas y posibles soluciones Problemas en el sistema de separación saca pajas Problema(s)

• El grano suelto sale por los saca pajas

Causa(s) posible(s) • Cóncavo tapado con paja • Orificios de los saca pajas tapados • Sobrecarga de material • Velocidad insuficiente de los saca pajas

Solución(es) • Limpiar cóncavo • Limpiar orificios • Reducir la velocidad de avance de la máquina o subir la altura de corte (según sea el caso) • Ajustar o tensar correas

Problemas en el sistema de limpieza del zarandón, zaranda y ventilador Problema(s)

Causa(s) posible(s)

Solución(es)

• Impurezas en el tanque de granos

• Insuficiente corriente de aire del ventilador • Zarandas muy abiertas o de orificios muy grandes • Sobretrilla (trituración) de paja en el cilindro-cóncavo • Maquina sobrecargada con material cosechado

• Aumentar la velocidad del ventilador • Disminuir las aperturas de las zarandas o cambiar por una de orificios más pequeños • Reducir la velocidad del cilindro y/o aumentar la separacion cilindro-cóncavo • Reducir la velocidad de avance o subir la altura de corte.

• Pérdidas de granos por el sistema de limpieza

• El grano es volado por la alta velocidad del ventilador • Zarandón muy cerrado • Zarandón tapado • Trilla excesiva (sobrecarga con material muy picado) • Máquina sobrecargada con material cosechado • Zarandón sobrecargado, y el grano sale con el material

• Reducir la velocidad del ventilador • Aumentar la apertura del zarandón • Limpiar zarandón • Reducir la velocidad del cilindro y/o aumentar cilindro-cóncavo • Reducir la velocidad de avance o subir la altura de corte • Aumentar la corriente de aire. Abrir persianas del zarandón

Fuente: División de Alimentos Empresas Polar–Universidad Lisandro Alvarado en el 2009. Evaluación de la pérdida de granos en cosecha mecanizada de arroz en el Sistema de Riego Río Guárico

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

179

Bibliografía Acevedo, M., Torres, E., Moreno, O., Álvarez, R., Torres, O., Castrillo, W., Torrealba, G., Reyes, E., Salazar, M., Navas, M. 2007. Base genética de los cultivares de arroz de riego liberados en Venezuela. Agronomía Tropical, 57(3):197-204. Bienvenido, J., Bechtel, D.B. 1985. The rice grain and its gross composition. Rice: chemistry and technology, 2nd Ed., American Association of Cereal Chemist. Minesota, USA. Castillo, A. 2009. Caracterización f ísica de molinería y cocción de variedades comerciales de arroz. Ediagro LTD. Del Rosario, A. R., Briones, V. P., Vidal, A. J., Juliano, B. O. 1968. Composition and endosperm structure of developing and mature rice kernel. Cereal Chemistry, 45:225-235. Evers, A. D., Juliano, B. O. 1976. Varietal differences in surfaces ultrastructure of endosperm cells and starch granules of rice. Starch, 28:160-166. Jennings, P. R., Coffman, W. R., Kauffman, H. E. 1985. El mejoramiento del arroz. En: E. Tascón, E. García. (Eds.). Arroz: Investigación y producción. Centro Internacional de Agricultura. Kondo, M., Morita, S., Nagata, K., Koyama, Y., Ueno, N., Hosoi, J., Ishida, Y., Yamakawa, T., Nakayama, Y., Yoshioka, Y., Ohashi, Y., Iwai, M., Ohdaira, Y., Nakatsu, S., Katsuba, Z., Hajima, M., Mori, Y., Kimura, H., Salata, M. 2006. Effects of air temperature during ripening and grain protein contents on grain chalkiness in rice. Japanese Journal of Crop Science, 75(Suppl.2):14-15. https://doi.org/10.14829/jcsproc.222.0.14.0 León, J. L., Carreres, R. 2002. Calidad del arroz: criterios para una adecuada valoración. Vida Rural Livore, A. 2004. Calidad industrial y culinaria del arroz. Idea XXI. Revista de información sobre investigación y desarrollo agropecuario. Martínez, C. P., Carabali, S., Duque, M. Silva, J. 2002. Progreso genético para calidad de grano de arroz (Oryza sativa) mediante selección recurrente. En: Mejoramiento poblacional, una alternativa para explorar los recursos genéticos del arroz en América Latina. E. P. Guimaraes (Ed.). Centro Internacional de Agricultura Tropical. Cali, Colombia. Matsuo T. 1997. Science of the rice plant. 2 th ed. Univerity of Missouri: Food and Agriculture Policy Research Center. 1240 p. ISBN 978-454-097-0191. Pandey, A., Kumar, A., Pandey, D. S., Thongbam, P. D. 2014. Rice quality under water stress. Indian Journal of Advances in Plant Research, 1:23-26. Pozzolo, O., Ferrari, H., Hidalgo, R., Miron, M. 2006. Control de pérdidas en cosecha de arroz. PRECOP INTA EEA Manfredi Córdoba, Argentina. Siebenmorgen, T., Counce, P., Wilson, C. 2016. Factors affecting rice milling quality. University of Arkansas Cooperative Extension Service. Fact Sheet 2164. http://www.uaex.edu/pd Torres Edgar., Jeninngs, Peter., Duque, Myriam C., Kuri, Victoria Eugenia, Corredor, Edgard y Sierra, Juan. 2002. Análisis de estabilidad para centro blanco en arroz (Oryza sativa). Foro Arrocero Latinoamericano. Volumen 8 Número 1 Ejemplar 15.

180

CAPÍTULO

08 Foto: Franklin Luis 182

08 Áreas arroceras con nuevos diseños de campo En Venezuela, en el período comprendido entre enero del 2005 a abril del 2016, se adaptaron 4.804 ha para la siembra de arroz en rotación con el maíz, o bien con otros cultivos (sorgo, soya, girasol, ajonjolí, caña de azúcar y hortalizas). La mayor área desarrollada correspondió al estado Portuguesa (Gráfico 44), por ser la zona arrocera más importante del país, donde se adecuaron con los nuevos diseños de campo, 2.991 ha (62,3 %), y en menor proporción, 891.17 ha en Barinas (18,5 %), 539,04 ha en Cojedes (11,2 %), 245,19 en Apure (5,1 %), 79,63 ha en Guárico (1,7 %) y 58 ha en Lara (1,2 %). Los campos nivelados con los nuevos diseños de campo en el estado Portuguesa (municipios Ospino, Esteller y Turen) y en el estado Cojedes, se realizaron en fincas arroceras de varios años de establecidas en el negocio del arroz, con agricultores de larga experiencia en el manejo de este cultivo. La zona de Calabozo en el estado Guárico, segunda zona productora de arroz del país, a pesar de tener la mayor tradición en la siembra de arroz de riego, algunos agricultores no aceptaron la recomendación de rotar el arroz con maíz, debido al temor de afectar al cultivo de la rotación con las aplicaciones de productos químicos utilizados en la protección vegetal del arroz

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183

Lara

79,63

Guarico

245,19

Apure

539,04

Cojedes

891,17

Batinas

2991,6

Portugursa 0

Gráfico 44

500

1000

1500 2000 Hectáreas

2500

3000

Fincas niveladas con doble propósito en Venezuela

Foto 98

Lote de arroz, finca Las Marías, Pedraza, Barinas

Por el contrario, en Barinas, las adecuaciones de los terrenos se realizaron con agricultores sin ninguna experiencia en el cultivo de arroz. Sin embargo, lograron nivelar una mayor área que en el estado Cojedes. Las siembras se establecieron en el distrito Pedraza, región muy rica en aguas subterráneas y con afluentes que mantienen caudales elevados durante la temporada de estiaje, entre ellos el Río La acequia. Además, la disponibilidad de suelos aptos para el establecimiento de la rotación del arroz con otros cultivos, la convierten en una zona de alto potencial para la explotación del arroz, tal como se puede apreciar en este lote en la finca Las Marías (Foto 98). El pionero de esta actividad en el municipio Pedraza, fue el agricultor Reinaldo (Pillo) Vega de la finca Las Marías, quien en una visita a Portuguesa, pudo ver siembras de arroz con los nuevos diseños de campo. En el período 2013 al 2015, niveló 250 ha aptas para la rotación arroz-maíz, alcanzando notable éxito regando con aguas del Río La Acequia. Por ser nativo de la zona, logró que otros agricultores se incorporaran a esta actividad.

184

CAPÍTULO

09 Foto: Otto Cañizales 186

09 Actividades de capacitación y divulgación 9.1. Capacitación Cuando un campo de arroz es sometido a un proceso de reingeniería, se introducen cambios radicales al sistema, los cuales son desconocidos para los usuarios, y por lo tanto, se requiere capacitar al personal que participa en todas las fases del proyecto, es decir, dueños de fincas, gerentes de campo, operadores de maquinaria agrícola, operadores de equipo de nivelación, y regadores, entre otros. Las actividades de capacitación desarrolladas fueron las siguientes:

9.1.1. Selección del equipo de nivelación De acuerdo al tamaño del área a intervenir, se selecciona el número de tractores con adecuada potencia para el tamaño de la pala de nivelación y el número de tractores e implementos requeridos para apoyar al movimiento de tierra.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

187

9.1.2. Discusión del anteproyecto Una vez obtenida la propuesta del diseño de campo a implementar, el proyectista tiene que discutirlo con el propietario, o en su defecto, con el encargado de la finca. Constituye una actividad importante porque es la oportunidad de recibir información sobre los problemas de campo a resolver en los lotes a nivelar (Foto 99).

Foto 99

Discusión del diseño de campo con los propietarios y con el proveedor de equipos de nivelación

Foto 100

Discusión acerca de los datos elaborados por el proyectista con los operadores del equipo de nivelación

Foto 101

Operador introduciendo los datos del paño para iniciar la nivelación

9.1.3. Entrenamiento de operadores de maquinaria Los operadores de maquinaria, tanto de los equipos de nivelación como de preparación de tierras, deben estar perfectamente enterados de la información suministrada por el proyectista (Foto 100). La mayor responsabilidad corresponde al operador, quien tiene que introducir en el emisor láser, las pendientes de los dos planos de nivelación a los paños que se van a nivelar (Foto 101), y es quien estaciona la pala niveladora en el sitio seleccionado en el plano con la profundidad de corte para ese sitio, a fin de iniciar el movimiento de tierra. El operador de la maquinaria agrícola, cuya función es facilitar el movimiento de tierra con el uso de un bigrome o subsolador, debe ponerse de acuerdo con el operador del equipo de nivelación, quien le

188

indicará el área donde se requiere mover el terreno para facilitar la penetración de la pala niveladora.

9.1.4. Entrenamiento de los regadores Por lo general, en las fincas arroceras niveladas sin pendiente, disponen de personal entrenado en el manejo del riego. Cuando se introducen cambios con los nuevos diseños de campo, el proyectista está en la obligación de indicarle a los regadores y al personal de la finca, los cambios introducidos al sistema en la red de canales, el uso de taipas o bien el punto de salida de las aguas de escorrentía. Un buen ejemplo de esto lo constituye el menor distanciamiento entre los muros cuando se construyen con la taipeadora. Por esto, cuando los regadores observan que se han duplicado y hasta triplicado el número de muros, piensan que tienen que realizar mayor esfuerzo al acondicionamiento del campo para el riego, dada la cantidad de pases a construir, cuando en realidad es todo lo contrario, puesto que no se requiere colocar pases cubiertos de plástico, sino que se pueden construir con zanjadora.

9.2. Divulgación de información Las experiencias adquiridas durante los años de ejecución del proyecto, fueron compartidas con agricultores de las diferentes regiones arroceras del país mediante días de campo, charlas en asociaciones de agricultores y empresas molineras de arroz (Foto 102). En este sentido, hay que destacar los días de campo auspiciados por Fundación DANAC en Turén y Calabozo denominados “La innovación se cultiva”, las charlas dictadas en Chivacoa (Yaracuy), Calabozo y Valle La Pascua (Guárico), así como el financiamiento del proyecto de adecuación de tierras de dos lotes demostrativos en fincas de agricultores (Portuguesa y Guárico). También fue importante el apoyo de Asoportuguesa, al auspiciar días de campo en fincas de agricultores de Portuguesa y en sus cursos de producción de maíz realizados anualmente en su sede de Acarigua con el fin de difundir los avances en los programas de adecuación de tierras. Adicionalmente, FUNDARROZ permitió el uso de sus instalaciones para

charlas sobre las mejoras introducidas en los campos arroceros, y la oportunidad brindada para analizar la factibilidad de la rotación arroz-soya.

9.3. Financiamiento de los proyectos El financiamiento de los proyectos se inició directamente con el aporte de los agricultores de los estados Portuguesa, Cojedes y Barinas. En el 2006, la Asociación de Productores Independientes (PAI), financió 700 ha pertenecientes a los agricultores de los municipios Turén y Santa Rosalía. En el 2013, Asoportuguesa y Anca iniciaron el programa de financiamiento a sus asociados en los municipios de Turén, Santa Rosalía, San Rafael de Onoto, Esteller y Ospino, vigentes hasta el 2016. Esperamos que con el transcurrir de los años, los departamentos de investigación de estas organizaciones, evalúen las mejoras operacionales en los lotes adecuados y el incremento de los rendimientos obtenidos en estos campos, y con ello, promover la divulgación de los logros alcanzados. De esta forma, será posible continuar transformando los campos arroceros en terrenos que puedan ser utilizados en la rotación del arroz con otros cultivos, y mejorar así, la salubridad de nuestros suelos, la disminución de los costos de producción, y por ende, los ingresos de los agricultores.

Foto 102

Día de campo en Majaguas con la participación de agricultores de Aragua, Cojedes, Portuguesa y Guárico. Majaguas, 2013

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

189

CAPÍTULO

10 Foto: Franklin Luis 190

10 Asistencia técnica

La asistencia técnica a los agricultores de las zonas productoras de arroz de Venezuela, es suministrada por asociaciones de productores, casas comerciales de insumos agrícolas, profesionales en libre ejercicio de la profesión y organismos del Estado dedicados a la investigación y divulgación agrícola. Estas organizaciones cuentan con personal técnico especializado, incluyendo ingenieros agrónomos y técnicos agrícolas. Algunas casas especializadas en el área de irrigación, también han apoyado a los agricultores en la elaboración y desarrollo de proyectos de riego, particularmente en riego por aspersión, y en años recientes, en la adecuación de campos con tecnología láser para resolver los problemas inherentes al drenaje y al riego por gravedad (surcos e inundación). En términos generales, el servicio técnico prestado por estas organizaciones ha estado orientado fundamentalmente al manejo del crédito y recomendaciones sobre el manejo agronómico (control de plagas y enfermedades, abonamiento, e introducción de nuevas variedades, entre otros). El proceso consiste en visitas de los técnicos a los lotes de siembra en fincas de agricultores adscritos a la organización, donde hacen un diagnóstico sobre el estado en que se encuentra el cultivo, y dejan las recomendaciones para corregir los problemas detectados, entregadas normalmente a los encargados de las fincas y no directamente al productor. No siempre se logra con este procedimiento, que estas recomendaciones se ejecuten oportunamente. A cada técnico le entregan un grupo determinado de fincas en un sector específico, donde tienen que recorrer grandes

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

191

distancias y, por lo tanto, menor tiempo disponible para realizar la inspección de los campos. Visto de esta manera, los técnicos sustituyen a los encargados y/o propietarios en la inspección de campos. Es de esperar que después de varios años recibiendo este servicio, los encargados de las fincas debieran estar capacitados para realizar el diagnóstico de los campos y proceder a resolverlos. En caso de que aparezcan nuevos problemas (presencia de nuevas plagas o de enfermedades), deben solicitar de inmediato el apoyo del departamento técnico de los organismos que lo suministran. La situación actual de la agricultura en Venezuela requiere de grandes esfuerzos para su recuperación económica y amerita que las organizaciones dedicadas a la asistencia técnica, adopten nuevos enfoques para su ejecución, que contribuyan a que los avances tecnológicos estén al alcance de los agricultores. Una finca no puede ser productiva si existen deficiencias en el manejo agronómico del cultivo y en la toma de decisiones, añadiendo ineficiencia al sistema. Es necesario gerenciar la tecnología a fin de tener un mayor conocimiento del sistema productivo para poder ser competitivos, lo cual incluye la innovación tecnológica de las empresas productoras de arroz. Algunos de los nuevos enfoques en la asistencia técnica que se recomeniendan son los siguientes: 1. Es conveniente una mayor participación de los dueños de finca en la toma de decisiones en relación asu manejo. Es notable la diferencia entre fincas atendidas directamente por los propietarios y aquellas donde estos la visitan esporádicamente, delegando esta responsabilidad en el encargado. Los subsidios en combustibles y lubricantes, y el costo de la electricidad e insumos agrícolas, permitieron una buena rentabilidad en muchos de los predios, sin tener una alta eficiencia en su operatividad. En los tiempos por venir, es de esperar que los costos de producción se eleven considerablemente y, por tanto, también se va a requerir mayor eficiencia en el manejo de las fincas. 2. Los técnicos agrícolas deben actuar como agentes de cambio; deben también poner atención a otros problemas distintos al manejo agronómico (plagas, enfermedades y nutrientes, entre otros), tales como el mantenimiento de drenajes, el manejo del riego, la adecuación de

192

campos que promuevan la rotación de cultivos y la implementación del uso de camellones bajos (taipas) que permiten mayor población de plantas/ha y mayor número de hijos/planta, y con ello, el incremento de la producción. 3. Las asociaciones de productores, por lo general, no cuentan con personal técnico capacitado en resolver problemas de mal drenaje y/o manejo del riego. Sería conveniente que sus técnicos recibieran entrenamiento en el manejo del riego en campos arroceros, con nuevos diseños de campo con pendiente. 4. La falta de insumos y combustible y otros problemas inherentes al mantenimiento de las fincas, han determinado en los últimos años, un deterioro progresivo de los campos de cultivo (azolves en canales de drenaje, desnivel en paños de riego y deterioro de vías internas, entre otros). Para la recuperación de muchos de los predios, el uso de drones surge como una alternativa para realizar diagnósticos integrales en los lotes, que permitan priorizar los problemas en las finca. Para ello, las asociaciones de productores, particularmente aquellas que han sido exitosas en la prestación de servicios para sus asociados (transporte, recepción de cosechas, aspersiones aéreas y venta de equipos agrícola), deberían analizar la posibilidad de prestar este servicio. Se requiere, sin embargo, conformar un equipo constituido por un piloto de drones, un experto en fotointerpretación de fotomosaicos tomados con cámaras espectrales, un topógrafo y un ingeniero agrónomo. También es posible que se apoyen en empresas de servicios especializadas para realizar estos diagnósticos, como las que han surgido en otros países latinoamericanos como Panamá y Colombia, entre otros. Con estos fotomosaicos, se logran generar planos topográficos con curvas a nivel, área de los lotes de siembra, información de la salubridad y deficiencias hídricas de los cultivos, que permite derivar recomendaciones y priorizar soluciones. 5. Los entes que prestan asistencia técnica, particularmente en el estado Portuguesa, tienen que concientizarse que uno de los problemas más limitantes para la producción agrícola de esta región del país, son los problemas de mal drenaje acarreados por las crecidas del Río Portuguesa y

sus afluentes, así como el pobre mantenimiento de los drenajes, tanto de la red construida por el estado, como a nivel de las fincas, dando origen a cuantiosas pérdidas de la producción por inundación, particularmente en maíz, y en menor proporción, en el arroz. No es recomendable realizar inversiones de adecuación de campos con pendiente en sectores por debajo de los 100 m s.n.m. (zonas totalmente inundables) o cercanas a esta, por la dificultad de extraer los excedentes de las lluvias. En épocas recientes, hemos visto cómo se han aportado recursos financieros en la adecuación de campos con tecnología láser para la siembra de maíz, en las zonas bajas del estado Portuguesa, donde han ocurrido pérdidas importantes del área cultivada, al no funcionar adecuadamente la red de drenaje de la zona. 6. Algunos productores de arroz tienen la creencia que tirantes altos de agua en los drenajes al final de los lotes (por falta de mantenimiento), le ayuda al control de malezas, porque consideran que el arroz es una planta acuática. Los técnicos de campo deben contribuir a eliminar esta creencia. Hay que destacar que después de la siembra, es necesario drenar el lote para la germinación y con ello, obtener un buen establecimiento del cultivo con plántulas cortas y fuertes, a fin de generar un adecuado número de tallos vigorosos, que posteriormente sean portadores de panículas grandes y fuertes. La plántula de arroz es capaz de desarrollar raíces más rápidamente si el suelo está aireado, dado que es difícil el desarrollo

de las plantas de arroz bajo condiciones de deficiencia de oxígeno y, por lo tanto, es necesario suministrar oxígeno para promover el desarrollo del sistema radical. El 50 % del éxito del cultivo depende de un buen establecimiento. Otro de los paradigmas, es creer que cuando se levanta el tirante del agua en el dren colector, la nivelación de los campos con pendiente le ayudará a la salida rápida de las aguas, desconociendo que al elevarse el agua en el colector, se levanta el tirante en los canales secundarios, de tal manera que no es la pendiente del terreno la que determina la salida de agua, sino es la pendiente hidráulica quien la determina (desnivel de la superficie del agua en un canal). 7.

En campos arroceros nivelados con pendiente, es recomendable promover actividades de investigación en aspectos relacionados con la rotación arroz-maíz, la incorporación de residuos de la cosecha, la utilización de camellones bajos (taipas), la utilización de fertilizantes y plaguicidas biológicos, la utilización de la mínima labranza y la aplicación de riego intermitente, con el objetivo de promocionar una agricultura dentro del marco de los conceptos de manejo sustentable.

8. Aquellas asociaciones que han incluido en sus programas el apoyo financiero para la adecuación de campos arroceros con pendiente (nuevos diseños de campo), es recomendable que el departamento técnico evalúe el impacto que estos han tenido sobre la productividad en las fincas.

Experiencias de reingeniería en la producción de arroz en los Llanos venezolanos

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