En Cuba los recursos agrícolas son limitados, casi un tercio del territorio nacional es montañoso, accidentado, con depresiones, suelos pocos profundos y productivos (Planas, 1983Planas, G. (1983). Correlación tentativa de los suelos incluidos en los principales sistemas taxonómicos de todo el mundo con los que se han caracterizado en Cuba por las clasificaciones morfológicas, genéticas t de aptitud para el riego (70pp.). Instituto de Hidroeeconomía, Dirección de Investigaciones Aplicadas, Departamento de Agrología, La Habana, Cuba.). Unido a lo anterior el comportamiento climático y en específico las precipitaciones son variables e irregulares tanto en el tiempo como espacialmente.
En estudios efectuados sobre evaluación de tierras, el cultivo de la caña de azúcar era aproximadamente la mitad de la superficie agrícola del país según Planos et al. (2013)Planos, E., Rivero, R., & Guevara, V. (2013). Impacto del cambio climático y medidas de adaptación en Cuba. En Cuba: Geografía, Economía y Sociedad: Vol. Capítulo 1 (pp. 21-41). Edición Científica La Habana, Cuba., puede sufrir tanto por falta de humedad o exceso, fundamentalmente en los suelos pesados y llanos. (Pérez et al., 2013Pérez, R., Fonseca, C., & Lapinel, B. (2013). Impacto del cambio climático y medidas de adaptación en Cuba. En Variaciones y cambios del clima: Vol. Capítulo 2 (pp. 43-96). Edición Científica La Habana, Cuba.), señalan que en los últimos años los eventos de sequías largas y severas en verano, combinadas con altas tasas de evaporación originaron el agotamiento de los suelos y las reservas de agua subterráneas, por otra parte, se manifestaron aumentos de los totales de lluvias asociadas a eventos de grandes precipitaciones en la época de invierno, estos elementos permiten distinguir un cambio en el clima.
El riego y el drenaje son herramientas importantes para la solución de estos problemas. (Sagardoy, 1998Sagardoy, J. (1998). La sostenibilidad de la gestión de los sistemas de riego y el proceso de transferencia de usuarios. Primer Taller Internacional de Riego y Drenaje, La Habana, Cuba.), indica que a pesar de que el desarrollo de nuevas áreas pueda tener todavía un papel importante, gran parte del incremento necesario en la agricultura de riego deberá ser originado por el aumento de la productividad en las áreas regadas existentes. Entre los factores más importantes que contribuyen a la disminución de los rendimientos cañeros o al no logro de un mayor efecto económico del riego se encuentran el desconocimiento de las características físicas-hidrofísicas, ligado a la deficiente organización de la operación de los sistemas de riego y drenaje.
Sin embargo, a principios de los años 90 las determinaciones sobre física de suelos se deprimieron en todo el país, limitándose los estudios a intereses muy pun tuales de instituciones o especialistas (Cid et al., 2012Cid, G., López, T., González, F., Herrera, J., & Ruiz, M. E. (2012). Características físicas que definen el comportamiento hidráulico de algunos suelos de Cuba. Revista Ingeniería Agrícola, 2(2), 25-31.)
El problema se identifica por la falta de información actualizada relacionada con las propiedades física e hidrofísicas de los suelos cañeros, así como de procedimientos de campo y laboratorio para su determinación (Kaáurichev & Vicente, 1984Kaáurichev, I. S., & Vicente, E. (1984). Prácticas de edafología. Mir Moscú, URSS.). El objetivo de este trabajo es exponer los resultados de un estudio de caso relacionado con las propiedades físicas e hidrofísicas en tres tipos de suelos y realizar recomendaciones en materia de riego y drenaje.
El estudio de caso fue realizado en áreas del antiguo Complejo Agroindustrial Gregorio A. Mañalich ahora Unidad Empresarial Básica (UEB) a partir de determinaciones de campo y laboratorio realizadas. Fueron ubicados tres puntos en los que se hicieron igual número de calicatas hasta la profundidad de 100 cm, para tres bloques de aproximadamente 100 ha cada uno. Los perfiles fueron localizados en el plano procedente del Instituto de Geodesia y Cartografía, escala 1:10000 y hojas cartográficas 3784-II-a-5 y 3784-II-c-2. El perfil 1, se localizaba en el bloque 90 con coordenadas 325-326 N y 375-377 E, con predominio según el mapa de suelo de escala 1:25000 del Agrupamiento Vertisuelos y tipo Oscuro plástico glysoso. El perfil 2, se ubicó en el bloque 18, con localización en las hojas cartográficas 326-328 N y 375-377 E, con un suelo perteneciente al Agrupamiento Aluviales y tipo Aluvial poco diferenciado, por último, el perfil 3, en el bloque 94, se encontraba en las coordenadas 326-327 N y 377-379 E y un suelo del Agrupamiento Ferralíticos y del tipo Ferralítico amarillento.
Se realizaron determinaciones de las propiedades hidrofísicas en el campo, identificadas con la capacidad de campo por el método de la capacidad de absorción de humedad con parcela inundada y muestreos sucesivos hasta el logro de estabilización de humedad y la densidad aparente por el procedimiento de los cilindros en muestras no alteradas. Igualmente fueron realizadas pruebas de laboratorio para la determinación de propiedades físicas, en este caso la textura por el método de la pipeta, el número de plasticidad por intermedio de la diferencia entre los límites superior e inferior de plasticidad hallados por los métodos de Vasíliev y Atterberg respectivamente (Kaurichev, 1980), así como la densidad real con la técnica del picnómetro. La porosidad total fue determinada a partir de análisis físicos del suelo, también fueron calculadas las pendientes del terreno, compactación y la profundidad efectiva, todos estos valores se categorizaron según el INICA (1995)INICA. (1995). Normas Metodológicas para Estudios de suelos y Manejo Fitotécnico de Áreas Cañeras (18pp.) [Informe Institucional]. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA), Departamento de Suelos y Agroquímica, La Habana, Cuba.. El drenaje superficial fue categorizado según INICA (2007)INICA. (2007). Servicio Integral de Explotación de Riego y Drenaje. (SIERIED) (82pp.) [Manejo Agronómico]. Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA), La Habana, Cuba..
La definición de las divisiones de las profundidades en el perfil del suelo fue de acuerdo a la diferenciación visual observada, dado el color, consistencia al tacto, presencia de concreciones, raíces, etc. Estos cambios al no ser bruscos fueron separados por zonas, luego de marcadas las divisiones y anotado las profundidades y espesores, se realizaron las descripciones de los perfiles, las cuales se señalan a continuación:
Perfil 1. (Suelo Oscuro plástico gleysoso). La pendiente del lugar fue obtenida por cálculo con la hoja cartográfica, la misma está entre 0.3-0.5 %, la velocidad de infiltración básica es menor de 5 mm/h según Lamelas et al. (2014)Lamelas, C., Roque, R., Arcia, J., & García, S. (2014). Las propiedades hidrofísicas y físicas en la actividad de riego y drenaje. Revista Cuba & Caña, 2, 23-28. y la profundidad efectiva es de 0.30 m.
0 - 15 cm: Arcilla pardo oscura, numerosas raíces con crecimiento abundante y vigoroso, existencia de algunos perdigones, buen contenido de humedad.
15 - 30 cm: Arcilla parda, con consistencia más plástica, pocas raíces, aumenta el contenido de perdigones y humedad.
30 - 50 cm: Arcilla pardo amarillenta, consistencia pegajosa y plástica en estado húmedo, aumenta el contenido de humedad con respecto al anterior horizonte, pocas raíces y disminuye el de perdigones, abundante descomposición de raíces. Ofrece mediana resistencia al corte con cuchillo.
50 - 70 cm: Arcilla de color amarillo que muestra moteaduras grises rojizas, arcilla pesada, consistencia más pegajosa y plástica al aumentar más el contenido de humedad con relación a los anteriores horizontes, no hay existencia de perdigones, se observan abundantes restos de raíces en fase de descomposición.
70 - 100 cm: Arcilla de color amarillo que muestra moteaduras grises rojizas, arcilla pesada, consistencia aún más pegajosa y plástica al aumentar el contenido de humedad con relación a los anteriores horizontes, no hay existencia de perdigones
Perfil 2. (Suelo Aluvial poco diferenciado). La pendiente varía entre 0.3-0.5 %, la velocidad de infiltración básica es menor de 5 mm/h Lamelas et al. (2014)Lamelas, C., Roque, R., Arcia, J., & García, S. (2014). Las propiedades hidrofísicas y físicas en la actividad de riego y drenaje. Revista Cuba & Caña, 2, 23-28. y la profundidad efectiva es de 0.30 m.
0 - 20 cm: Arcilla parda oscura, consistencia pegajosa y plástica con buen contenido de humedad, tiene gran cantidad de raíces con crecimiento abundante y vigoroso.
20 - 30 cm: Arcilla pardo amarillenta, con menor presencia de raíces que el anterior horizonte.
30 - 70 cm: Arcilla amarillenta rojiza, consistencia plástica y pegajosa en estado húmedo, no presencia de raíces. Difícil de cortar con la pala.
70 - 100 cm: Arcilla amarillenta rojiza, consistencia plástica y pegajosa en estado húmedo, no existe presencia de raíces.
Perfil 3. (Suelo Ferralítico Amarillento). La pendiente del lugar está en el rango entre 0.5-0.7%, la velocidad de infiltración básica está entre 5 y 10 mm/h y una profundidad efectiva de 0.40 m.
0 - 20 cm: Arcilla parda rojiza, de consistencia friable, con abundante presencia de perdigones y raíces con crecimiento abundante y vigoroso.
20 - 40 cm: Arcilla amarilla rojiza, algo friable, ligeramente más plástica con relación al anterior horizonte, presencia más abundante de perdigones, presencia de raíces.
40 - 70 cm: Arcilla con moteaduras de color roja y gris, consistencia plástica, existencia de perdigones en pequeña cantidad, poca cantidad de raíces. Ofrece mediana resistencia al corte con cuchillo.
70- 90 cm: Arcilla con aumento de la coloración roja grisácea con respecto a los anteriores horizontes, consistencia plástica, no existen perdigones, ni raíces.
La Tabla 1, muestra el comportamiento de las propiedades hidrofísicas. En el caso del suelo Oscuro plástico gleysoso se observa un aumento de la capacidad de campo (% volumen) y un ligero incremento de la densidad aparente, valores estos últimos categorizados como medios (Arcia et al., 1995Arcia, F., Kauffman, J., Chang, R., & Marin, R. (1995). Cracking heavy clay reference soils (Vertisols) (19pp.). International Soils reference and Information Centre.).
En la medida que aumenta la profundidad se advierte un crecimiento del porciento de arcilla a lo largo del perfil 1 (Tabla 2), hasta producirse un salto cuantitativo a partir de los 70 cm de profundidad. Se presenta una mayor consistencia plástica y pegajosa después de los primeros 30 cm, el comportamiento de los índices obtenidos tanto en las pruebas de campo y laboratorio nos permite coincidir con lo informado por Hernández-Jiménez et al. (2019)Hernández-Jiménez, A., Pérez-Jiménez, J. M., Bosch-Infante, D., & Speck, N. C. (2019). La clasificación de suelos de Cuba: Énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales, 40(1). al señalar a estos suelos como de altos contenido de arcilla, alta plasticidad y propiedades hidrofísicas desfavorables.
La porosidad total (catalogada de media) crece ligeramente a lo largo del perfil, disminuyendo la porosidad drenable, lo que se puede explicar debido a la agudización de los problemas de drenaje interno. De forma general el número de plasticidad clasifica el suelo como muy plástico en el perfil (Tabla 3).
Pd: Porosidad drenable Lp: Limite productivo HU: Humedad útil HA: Humedad aprovechable CC: Capacidad de campo PMP: Porcentaje de Marchitez Permanente P: Porosidad total Da: Densidad aparente Dr: Densidad real Pd= PT (%) - CC (% Vol.) PT = Dr - Da /Dr * 100 HU = CC (% PSS) - Lp (% PSS) HA = CC (% PSS) - PMP (PSS)
LS: Limite Superior LI: Límite Inferior No Plasticidad = LS - LI
En el caso del suelo Aluvial poco diferenciado sus propiedades hidrofísicas (Tabla 4) reflejan un aumento de la capacidad de campo y un ligero incremento de la densidad aparente a medida que aumenta la profundidad, esta última es categorizada de baja, según (Arcia et al., 1995Arcia, F., Kauffman, J., Chang, R., & Marin, R. (1995). Cracking heavy clay reference soils (Vertisols) (19pp.). International Soils reference and Information Centre.). Este resultado es debido a que se observa un aumento gradual del porciento de arcilla y la compactación (Tabla 5), hasta producirse una disminución brusca de la arcilla a partir de los 70 cm. La porosidad total (categorizada de alta), no mantiene una tendencia estable a lo largo del perfil, disminuyendo la porosidad drenable a partir de los 30 cm, igualmente explicado por el mal drenaje interno, este comportamiento es coincidente con Klimes et al. (1980)Klimes, A., Suárez, O., & Mesa, A. (1980). Suelos de Cuba. Editorial Orbe, La Habana, Cuba., cuando categorizaron este suelo de arcillas pesadas, muy plásticas y pegajosas, con subsuelos de arcilla densas.
El número de plasticidad clasifica al perfil 2 como muy plástico (Tabla 6).
La Tabla 7 correspondiente al suelo Ferralítico amarillento tiene bien definidas dos partes, una primera en los primeros 30 cm, con valores de capacidad de campo más bajos y de densidad aparente más elevados (valores categorizados de altos), lo que pudiera ser explicado por la manifestación de la friabilidad y el menor contenido arcilloso (Tabla 8). Por otra parte a partir de los 30 cm de profundidad se obtuvieron valores de capacidad de campo mayores y de densidad aparente menores, categorizados en alto y medio respectivamente por Marín et al. (1994)Marín, R., Kauffman, J., Villegas, R., & Sánchez, M. (1994). Strongly weathered reference soils of the central and northeastern regions. Soil Brief CU 3. International Soils reference and Information Centre, 24., esto es fundamentado debido al aumento del contenido de arcilla a partir de los 20-40 cm de profundidad, por otra parte estos suelos pueden experimentar un estancamiento superficial del agua por a la presencia de capas impermeables y pendientes llanas, argumento que es ratificado por Hernández-Jiménez et al. (2019)Hernández-Jiménez, A., Pérez-Jiménez, J. M., Bosch-Infante, D., & Speck, N. C. (2019). La clasificación de suelos de Cuba: Énfasis en la versión de 2015. Cultivos Tropicales, 40(1)..
El número de plasticidad clasifica al perfil 3, como perteneciente a un suelo muy plástico a pesar de tener menores valores de arcilla en los primeros 40 cm de profundidad (Tabla 9).
La Tabla 10, resume una caracterización y categorización del drenaje de los suelos de cada lugar, los dos primeros suelos (Oscuro plástico gleysoso y Aluvial no diferenciado) se caracterizan por ser llanos, de baja infiltración básica, compacto y muy compacto respectivamente, son categorizados desde el punto de vista del drenaje superficial como insuficientemente drenados. En el caso del suelo Ferralítico Amarillento, se caracteriza como llano, medianamente profundo, con infiltración básica de baja a media y compacto, se categoriza como medianamente drenado.
La relación entre la humedad del suelo, la densidad del suelo y la compactación sobre las propiedades físicas-hidrofísicas es visible en los resultados obtenidos y es coincidente con la información brindada por López-Bravo (2017)López-Bravo, E. (2017). Influence of soil moisture and dry bulk density on the engineering properties of an Oxisol soil. Revista Ingeniería Agrícola, 4(2), 22-26. en estudios de este tipo.
Leyenda: ID: Insuficientemente Drenado MD: medianamente drenado
La Tabla 11 expone las recomendaciones de la tecnología de riego y drenaje a partir de la información obtenida. Para los suelos Oscuros plásticos gleysoso y Aluvial poco diferenciado se deben manejar momentos de riego cuando se agote entre 31 y 33 % de la humedad aprovechable, en el suelo Ferralítico Amarillento cuando se reduzca el 69 % de la humedad aprovechable, en el caso de los dos primeros suelos, la lámina por metro de profundidad varía entre 251 y 279 mm/m, en el tercero es de 171 mm/m; estos resultados se aproximan a los informados por Doorenbos & Kassam (1986)Doorenbos, J., & Kassam, A. H. (1986). Efectos del agua sobre el rendimiento de los cultivos (Estudio FAO Riego y Drenaje, No. 33, Número 631.587 338.16). Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, Roma, Italia. como apropiados para la caña de azúcar y ratifican los criterios de Cid-Lazo et al. (2018)Cid-Lazo, G., Herrera-Puebla, J., López-Seijas, T., & González-Robaina, F. (2018). Estimación del agua disponible para las plantas en suelos cubanos en función de la textura predominante. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 27(4), 25-32. cuando señalaron que estos estudios facilitan la cuantificación de las normas de riego y el pronóstico del momento adecuado para su aplicación.
Todos los suelos estudiados deben tener construido el drenaje elemental (solucionando el drenaje superficial con los medios disponibles y el conocimiento práctico y experiencia del productor), para resolver la evacuación de los escurrimientos. El drenaje topo para los suelos Oscuro plástico gleysoso y Aluvial no diferenciado es una solución de los problemas derivados del mal drenaje interno, de manera que se tenga una mayor durabilidad de la medida en el tiempo, por otra parte, se sugiere la subsolación profunda para el suelo Ferralititico Amarillento.
% Agotamiento = HU/HA*100 n (mm/m)= 10*(h) (Da) (CC-PMP) h: Capa activa (m)
Los suelos estudiados son clasificados como arcillosos y plásticos con capas de arcillas endurecidas que se caracterizan por ser compactas a muy compactas; el drenaje superficial es de medio a insuficientemente drenado.
El momento de riego en los suelos Oscuro plástico gleysoso y Aluvial poco diferenciado, se recomienda realizar con el agotamiento de un tercio de la humedad aprovechable respectivamente, en el Ferralítico Amarillento próximo a dos tercios.
Se sugiere la medida del drenaje elemental para los tres tipos de suelos, como solución a las ineficiencias del drenaje superficial. Para el caso del drenaje subsuperficial o interno, es aconsejable el drenaje topo para los suelos Oscuro plástico gleysosos y Aluvial poco diferenciado, así como la subsolación profunda para el Ferralítico Amarillento.