Evaluación de un sistema de suierrigación para cultivos hortícolas para optimizar el uso de agua y fertilizantes

Abstract

"La población mundial está creciendo alrededor de 80 millones de personas por año (USCB, 2012) y se prevé que para el 2050 existan 9.1 billones de personas en el mundo (U. S. Census Bureau, 2019). Para el 2030, se proyecta que la población mundial enfrentara un 40 % de déficit de agua (2030 WRG, 2009). El agua subterránea proporciona agua potable al menos al 50% de la población mundial y representa el 43% de la utilizada para el riego (FAO, 2010). Los sistemas de producción de cultivos agrícolas son uno de lo s mayores consumidores de agua (Bouchaaba et al., 2015, Jacobosen et al., 2012, Frija et al., 2009). La producción de hortalizas en invernaderos ha logrado incrementar los rendimientos por unidad de superficie; sin embargo, para incrementar la producción, se aplican altas cantidades de agua y fertilizantes (Klock-Moore y Broschat, 2001). La industria de los invernaderos aplica más fertilizantes por unidad de superficie que cualquier otro sistema agrícola; en Europa se encontraron concentraciones altas de NO3-N, hasta de 2000 kg N / ha. y en EE. UU más de 2300 kg/ha (Chen and Wei 2018). Minimizar los requerimientos de fertilizantes en la producción de invernaderos es muy importante para los productores porque cada vez más se elevan los costos de fertilizantes y la única opción para mejorar la eficiencia y mantener la contaminación bajo control, es adoptar sistemas de cultivo que recolecten y reutilicen el agua de riego, es decir, utilizar sistemas cerrados con cultivos sin suelo (Massa et al., 2010, Montesano et al., 2010, Rouphael et al., 2004). Sin embargo, las prácticas comunes para la producción en invernaderos incluyen sistemas de riego convencionales o superficiales (sistema abierto), que no son amigables con el medio ambiente (Ferrarezi et al., 2011; Richards y Reed, 2004). La pérdida de agua y nutrientes en estos sistemas de riego es provocada por la baja eficiencia en el suministro de agua y las altas tasas de lixiviación cuando el agua suministrada es mayor que la capacidad de retención de agua del medio de cultivo (Richards y Reed, 2004; Santamaria y Serio, 2001). Al utilizar fertilizantes a altas concentraciones junto con un sistema de riego inadecuado originan una elevada lixiviación de los mismos, provocando la contaminación de aguas subterráneas (Whitcher et al., 2005). Existen alternativas para minimizar la aplicación y lixiviación de agua y nutrientes, el cual consiste en adoptar sistemas que recolecten y reutilicen el agua de riego y que sean amigables con el medio ambiente, es decir, utilizar sistemas cerrados con cultivos sin suelo, como lo es el sistema de subirrigación (Massa et al., 2010; Putra and Yuliando, 2015; Savvas et al., 2013; Burrage, S.W., 2014). Los sistemas de riego cerrado es un método interesante y prometedor para maximizar el uso eficiente de agua y fertilizantes comparado con un sistema convencional de ciclo abierto (Bouchaaba et al., 2015; Putra and Yuliando, 2015, Massa et al., 2010) obteniendo mayores rendimientos (Rouphael et al., 2006). Y se ha demostrado que en plantas ornamentales han aumentado el crecimiento y la disminución de agua y nutrientes (Gent y McAvoy, 2011; Haley and Reed, 2004; Zheng et al., 2004). El sistema de subirrigación consiste en aplicar soluciones nutritivas (agua y fertilizante) directamente a la zona radicular de la planta, penetrando por la parte inferior del contenedor, en donde la solución se mueve hacia arriba en el recipiente por acción capilar, por lo que la solución no absorbida se drena, captura y reutiliza, repitiéndose el ciclo cuando se requiera (Reed, 1996; James y van Lersel, 2001). Se ha reportado que el sistema de subirrigación aporta diversos beneficios en comparación con los sistemas tradicionales de riego, tales como; reducción de mano de obra, ahorro de agua y fertilizante hasta en un 50%, aplicación uniforme de agua y fertilizante, reducción de enfermedades foliares, obtención de cultivos uniformes y una mejor productividad, principalmente en ornamentales (Landis y Wilkinson, 2004; Ahmed et al., 2000; Van Iersel, & Kang, 2002). No obstante, esta práctica no ha sido adaptado extensamente, esto es debido a que existe poca información disponible en el uso de este sistema de riego (Haley et al., 2004; James y van Iersel, 2001), sobre todo, se ha puesto menos atención en la aplicación de este sistema en la producción de hortalizas, (Serio et al., 2004; Santamaria et al., 2003), como lo es en el cultivo tomate (Solanum lycopersicum L.) Por lo anterior, es necesario poner atención en los sistemas de producción que maximicen el uso eficiente de agua y fertilizantes, así también el rendimiento y calidad que se requiere para abastecer de alimentos a la creciente población mundial"