Evaluación de diferentes métodos de riego en palma de aceite en Colombia

En un contexto de cambio climático y variabilidad climática, que están impactando la disponibilidad de agua para la agricultura en diferentes regiones en el mundo (Thornton et al., 2014), la implementación de riego eficiente se convierte en una de las estrategias para un uso adecuado del agua que mitigue el déficit hídrico y optimice los rendimientos de los cultivos, contribuyendo en su sostenibilidad y la de los ecosistemas (Chartzoulakis & Bertaki, 2015; Georgiou & Karpouzos, 2017; Nikolaou et al., 2020; Talbi et al., 2024).

Este es también el caso de la palma de aceite, que requiere de una disponibilidad de agua adecuada para su óptimo desarrollo y producción (Carr, 2011; Corley & Tinker, 2016).

Al ser originario del trópico, para que alcance su mayor productividad, es preferible establecerlo en zonas donde la precipitación supere a la evaporación (Paramananthan, 2015) y que tenga una buena distribución en el tiempo (Woittiez et al., 2017). 

Sin embargo, en el caso de Colombia, en tres de las cuatro zonas donde se cultiva la palma de aceite,  las precipitaciones muestran una marcada estacionalidad, con más de tres meses secos. Por lo tanto, el déficit de agua es uno de los factores que más afecta la producción del cultivo (Jazayeri et al., 2015), especialmente en la Zona Norte de Colombia, que se encuentra en una situación de riesgo hídrico alto (IDEAM, 2023).

A pesar de este panorama, la eficiencia en el uso del recurso hídrico aún es muy bajo, ya que muchos de los sistemas de riego han sido instalados sin un adecuado diseño o no son operados correctamente y la adopción de riego eficiente ha sido limitada (Martínez et al., 2023). En su mayoría (70%) las plantaciones riegan por métodos superficiales, los cuales tienen una eficiencia de aplicación menor al 30%.

Aunque existen estudios que demuestran los beneficios del riego en el cultivo (Corley & Hong, 1981; Kee & Chew, 1991 citados por Woittiez et al., 2017; Bayona-Rodríguez et al., 2016; Rhebergen et al., 2019; Brum et al., 2021), varias de estas evaluaciones se han basado en la comparación del crecimiento y producción en palmas con y sin riego, careciendo de información sobre el consumo de agua por la palma en sus diferentes edades y condiciones que permitan definir con mayor exactitud los requerimientos que se deben suplir por medio del riego, así como también son pocos los trabajos en donde se evalúan operativamente y se comparan los métodos de riegos presurizados (aspersión y goteo) con respecto al riego por superficie, principalmente bajo las condiciones agroambientales de la Zona Norte Colombiana.

SISTEMAS DE RIEGO EN PALMA DE ACEITE
Por lo anterior, desde Cenipalma se ha considerado fundamental sentar las bases para la evaluación del desempeño de los diferentes sistemas de riego usados en el cultivo, así como la puesta a punto para que se ajusten a las condiciones del cultivo y mejoren su producción. Con este trabajo, se busca identificar estrategias de operación más económicas y eficientes que representen un ahorro en el uso del agua, la mano de obra, la energía y mejorando la productividad del cultivo.

Áreas de estudio: Las evaluaciones de los sistemas de riego se han realizado principalmente en los departamentos del Cesar y Magdalena. El ensayo de comparación de sistemas de riego por aspersión, goteo y superficie (compuertas) se estableció en el Campo Experimental Palmar de la Sierra (CEPS), localizado en el municipio de Zona Bananera, departamento del Magdalena. En esta área experimental se estableció un cultivo de palma de aceite de la especie Elaeis guineensis desde el año 2016. El estudio se realizó con un cultivar Deli x Ghana, sembrado con una densidad de 143 palmas/ha.

 Figura 1. Métodos de riego superficiales: a. Inundación, b. Melgas rectangulares, c y d. Surcos anchos en palma adulta y joven, e. Surcos mediante tubería de compuertas.

Riego por inundación: Es el método de riego por superficie más usado por los palmicultores (Figura 1 a). Consiste en un canal de conducción ubicado en la cabecera de los lotes a través del cual se deriva agua directamente al lote y se distribuye por gravedad (Delgado et al., 2024). Su eficiencia es muy baja (18%), lo que implica que se requieren grandes volúmenes de agua (2200 m3 ha-1 aprox.).

Riego por melgas rectangulares: Consiste en la aplicación de agua desde un canal ubicado en la cabecera del lote. A diferencia del riego por inundación, el agua es conducida a través de áreas confinadas por dos bordas de tierra paralelas al cultivo y separadas a una distancia de 12 m cubriendo dos líneas de palma (Figura 1b). Adicionalmente, pueden tener unas bordas perpendiculares a la dirección de flujo cuando se tienen suelos con infiltración baja, de tal modo que se generen pequeños estanques (denominadas tapes rebosantes).

Surcos anchos: Es similar al de las melgas rectangulares. La diferencia radica en la distancia existente entre las bordas de tierra paralelas a las líneas del cultivo, que en este caso es de 3 y 4 m, cubriendo una línea de palma (Figura 1c y 1d). En algunos casos, el agua suministrada en la cabecera del lote se hace a través de una tubería de compuertas, reemplazando así el canal principal; esto se hace con el propósito de disminuir las pérdidas en la conducción. (Figura 1e).

 Figura 2. Métodos de riego presurizados: 6. Aspersión cobertura total. 7. Aspersión cobertura parcial giro circular. 8.Aspersión de cobertura parcial tipo rotativo. 9. Goteo de alto caudal. 10. Triad o aspersor único de tres chorros. 11. Tapón de un orificio (artesanal).

Riego por aspersión: De los sistemas de riegos presurizados, es uno de los más utilizados en el cultivo, representando aproximadamente el 20% en la Zona Norte. Pueden ser de cobertura total que humedece el 100% del área (Figura 2a), o de cobertura parcial sin traslape (Figura 2b y 2c), impactando principalmente la franja localizada entre la calle de no tránsito y la línea de palmas (Figura 2 b y c). En cobertura parcial se utilizan aspersores de bajo caudal y presiones medias, disminuyendo los costos de inversión. También se utilizan de aplicación fija mediante tres boquillas, el cual se ha recomendado para los primeros años del cultivo (Figura 2d). En algunos casos, los palmicultores, ante la problemática del robo de aspersores han sustituido los aspersores tecnificados por una variación artesanal que aplica el agua en un punto fijo mediante un tapón perforado (Figura 2e), sin embargo, su uniformidad de aplicación es baja (CU< 60%).

Riego por goteo de alto caudal: Es uno de los más eficientes en el uso del agua. En los últimos años se ha venido ajustando a las condiciones del cultivo de palma de aceite y a los manejos agronómicos que este requiere para evitar daños mecánicos y garantizar su durabilidad (Delgado et al., 2024). Una de las principales consideraciones es que los goteros se instalen fuera del plato de la palma para evitar ser dañados por las labores de plateo, cosecha, entre otros (Figura 2e).

Con relación a la configuración de este método de riego en el CEPS, la aplicación de agua se realizó en 3 puntos equidistantes alrededor de la palma. Cada punto de aplicación se abastece del caudal emitido por un gotero de 40 L h-1, entregando así un total de 120 L h-1 por palma. Bajo estas consideraciones, el agua requerida por una palma adulta se suple con un tiempo de riego de 3.6 horas, cuando se tienen frecuencias de riego diarias. Los goteros utilizados son auto compensados, es decir que pueden entregar la misma cantidad de agua independientemente de la variación de presión del sistema de riego. Esta presión puede variar entre 17 y 50 mca, manteniendo uniformidades de aplicación del 90%.

EVALUACIÓN Y RESULTADOS PRODUCTIVOS
Para todas las evaluaciones de los sistemas de riego, en las áreas seleccionadas se realizó un diagnóstico que contempló: la identificación e inventario de las diferentes obras de riego (desde la captación hasta la aplicación), la caracterización fisicoquímica de los suelos y la evaluación de la eficiencia de aplicación, la cual se refiere a la relación entre la cantidad de agua almacenada en la zona de raíces del cultivo después de regar y la cantidad de agua aplicada a través del riego. Su determinación se realizó según cada método de riego:

Para los sistemas de riego por superficie se utilizó el método de balance de volúmenes (Elliott & Walker, 1982; Delgado et al., 2021), a partir del hidrograma de entradas y salidas de agua en el surco, utilizando canaletas RBC para hallar el volumen de agua aplicado (Va), el patrón de infiltración construido a partir de la medición de tiempos de avance y receso en puntos separados a 10 m dentro del surco, definiendo las fases de humedecimiento y agotamiento para determinar el volumen o láminas de agua infiltradas en la zona de raíces (Vzr).

Con lo anterior, se determinó la eficiencia de aplicación mediante la siguiente ecuación:

Donde:

Vzr = volumen o lámina de agua infiltrada en la zona de raíces

Va = Volumen o lámina de agua aplicada en el campo

Riegos presurizados: En riego presurizados por aspersión y goteo de alto caudal, se realizaron chequeos de presión y caudal para poder ajustar y garantizar la operación. En riego por aspersión, se usó la malla pluviométrica y en el de goteo se realizaron aforos de caudal de los emisores. Los datos fueron procesados según las metodologías expuestas por (Merriam & Keller, 1978; NRCS, 1997; Walker, 1989) para la determinación de la uniformidad de distribución (UD), el coeficiente de uniformidad (CU) y la eficiencia de aplicación (EA) en cada caso (cuadro 1).

Producción del cultivo (RFF t ha-1): Los registros de producción se realizaron en cada ciclo de cosecha en las palmas efectivas de cada lote de comparación (aspersión, goteo y compuertas). Durante esta labor se medió el peso y el número de racimos por palma para definir la producción por tratamiento.

 Cuadro 1. Indicadores de la operación de los sistemas de riegos presurizados.

RESULTADOS DEL DESEMPEÑO DE LOS SISTEMAS DE RIEGO
Riego por superficie: Como resultados de las evaluaciones a los riegos por superficie (cuadro 2), se tiene que la eficiencia de conducción (EC) en melgas y surcos anchos fue inferior al 75% debido a las pérdidas por filtraciones y desbordamiento en los canales abiertos sin revestir. Además, se evidenció que la alta presencia de vegetación y escombros dificultaba la conducción del agua.

Las eficiencias de aplicación para los riegos por surcos y melgas estuvieron entre el 17% y el 35%. En consecuencia, para suplir las necesidades del cultivo se requieren módulos de riego que oscilan entre 2.4 y 5 l s-1ha-1 (cuadro 2). En suelos con bajas velocidades de infiltración, los mejores resultados se obtuvieron cuando los surcos fueron alimentados con caudales que oscilan entre 4 y 6 L s-1. Adicional a esto, se sugiere la instalación de sifones a la entrada de los surcos para disminuir la variabilidad de los caudales de entrada y construir bordas al final de estos para reducir pérdidas por escorrentía o tapes para favorecer la permanencia del agua dentro de estos.

 Cuadro 2. Resultados evaluaciones métodos de riegos superficiales usados en palma de aceite en Zona Norte-Colombia.

Los riegos por surcos anchos y melgas han sido ampliamente adoptados por parte de los palmicultores de Colombia, por su bajo costo de adopción.  Resultados previos obtenidos por Cenipalma, han mostrado que humedecer parcialmente la superficie del terreno (25% y 50%), reduce considerablemente los volúmenes de agua aplicados en el riego por inundación. En un estudio de caso, se obtuvo que los volúmenes de agua aplicados por riego se redujeron de 2200 m3 ha-1 en el riego por inundación (100%) a 800 m3 ha-1 en el riego con 50% de humedecimiento y 290 m3 ha-1 cuando el humedecimiento fue de solo el 25% de la superficie sin afectar la productividad del cultivo.

Riegos presurizados: Como resultado de evaluaciones realizadas a diferentes sistemas de riego por aspersión y goteo establecidos en el cultivo de palma de aceite, en el cuadro 3 se presentan los indicadores de uniformidad y eficiencia. En el caso de riego por aspersión, los de cobertura total registraron una mayor eficiencia de aplicación (75%), en comparación con el de cobertura parcial, debido a que presentan una mejor uniformidad de distribución del agua en campo (menor afectación por las pérdidas de agua por evaporación y deriva por el viento). Por su parte, el riego por goteo de alto caudal registró eficiencias entre el 86% y el 90% y coeficientes de uniformidad mayores al 90%. Dentro de los estudios, se observó que, para mantener estos valores, es fundamental el monitoreo y mantenimiento de la infraestructura de riego para evitar pérdidas por fuga o taponamiento.

Con la información de eficiencia, se determinaron los módulos de riego requeridos para cada método en una jornada de 24 horas, los cuales se muestran en el cuadro 3. Los resultados significan una disminución significativa de la demanda de agua para riego, impactando de manera positiva en las fuentes que abastecen estos cultivos. Por lo tanto, bajos los escenarios de cambio y variabilidad climática, se convierten en una alternativa importante para afrontar las condiciones de baja disponibilidad de agua.

 Cuadro 3. Resultados de las evaluaciones de sistemas de riego presurizados usados en palma de aceite en Zona Norte-Colombia.

IMPACTO DE LOS SISTEMAS DE RIEGO EN LOS RENDIMIENTOS DEL CULTIVO
En el periodo de evaluación (junio 2019-diciembre 2024) el cultivar Deli x Ghana ha tenido las mejores respuestas de producción en los lotes establecidos con riego por goteo de alto caudal y aspersión, con rendimientos acumulados de 145 t ha-1 y 136 t ha-1 respectivamente (Figura 3). Por su parte, en riego por superficie para este mismo periodo, sólo se ha registrado una producción acumulada de 71 t ha-1, representando una reducción del 50% en comparación con goteo y aspersión. La variable que más impacta en la producción es la disminución del número de racimos. Las bajas producciones mediante este método de riego, no sólo se debe a su baja eficiencia, sino también a las frecuencias de riego que se pueden lograr (2 aplicaciones por mes), presentándose déficits hídricos por encima de los 400 mm/año.

CONCLUSIONES
Los sistemas de riego por aspersión y goteo de alto caudal, si son diseñados y operados adecuadamente, ofrecen las mejores eficiencias de aplicación, permitiendo incrementar el rendimiento productivo de los cultivos de palma de aceite hasta en un 50%.

Bajo las actuales condiciones de cambio y variabilidad climática, se convierten en una alternativa que permite la adaptación de los cultivos a condiciones de baja oferta hídrica, dado que los módulos de riego son una cuarta parte de los que requieren sistemas de riego tradicionales por superficie, es decir se requiere menos agua para el cultivo. Por otra parte, en términos de sostenibilidad, son la mejor alternativa para disminuir el impacto en las fuentes de agua, que cada vez son más demandadas y escasas. Bajo condiciones de baja precipitación, como las de la Zona Norte de Colombia, estos sistemas son una alternativa de sostenibilidad y rentabilidad de los cultivos de palma de aceite. (SoloRiego)