EFECTO DE LA PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREÁTICO SOBRE LA PRODUCCIÓN DE TOMATE EN UN SUELO FRANCO ARENOSO Y BAJO CONDICIONES DE INVERNADERO

Félix Zambrano, Roberto Villafañe** y Rosana Figueroa**

* Ingeniero Agrónomo. Actividad privada. 
Urb. Las Acacias. Edificio 4.Apto. 9.
 Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela. 

** Profesores. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. 
Instituto de Ingeniería Agrícola. Apdo. 4653.Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela. 

 

RESUMEN

Existen investigaciones sobre la contribución del agua freática en el suministro de humedad al suelo y en consecuencia en la producción del cultivo de tomate, Lycopersicon esculentum Mill., pero no sobre las limitaciones que un nivel freático (NF) alto impone al desarrollo radical y consecuentemente al crecimiento y rendimiento del cultivo. En este trabajo ese efecto fue estudiado bajo condiciones de invernadero, utilizando columnas de suelo contenidas en lisímetros de 55 cm de alto y 24 cm de diámetro. Los cultivares Brigade y Heinz 8893 fueron sometidos a 4 condiciones de NF: NF a 20 cm de profundidad (NF20); NF a 30 cm de profundidad (NF30); NF a 40 cm de profundidad (NF40) y sin nivel freático (SNF). Para el control de los niveles se conectó una manguera en el orificio de drenaje de los lisímetros, ubicando el otro extremo de la manguera a la altura necesaria para generar saturación en la porción inferior de la columna, de acuerdo con los NF definidos. De esta manera, una vez aplicada el agua de riego, ésta fluía dentro de la columna de suelo, salía por el orificio de drenaje del lisímetro y ascendía por la manguera, formando un NF coincidente con el plano de ubicación del extremo libre de la misma. Se trasplantaron 4 plantas por lisímetro para dejar luego 2. Las variables medidas fueron altura de la planta (AP), diámetro del tallo, número de frutos (nf) y rendimiento. Los resultados indicaron que los NF afectaron el crecimiento y rendimiento de las plantas de tomate. La AP, el grosor del tallo, el nf y el rendimiento fueron superiores en ausencia de agua freática, descendiendo con la presencia de ella y con la elevación de la misma. El rendimiento se afectó menos en el cultivar Heinz 8893, posiblemente por su mayor tasa de crecimiento inicial.

Palabras Clave: Lycopersicon esculentum; nivel freático; tomate; rendimiento.

SUMMARY

There are reports about groundwater contribution to soil moisture and its effect on yield of tornato, Lycopersicon esculentum Mill., but there is no information about high water table effects on root growth and therefore on crop growth and yield. In this work that effect was studied under greenhouse conditions, using columns of soil contained in lysimeters of 55 cm height and 24 cm diameter. Cultivars Brigade and Heinz 8893 were subjected to four water table conditions: water table at 20 cm of depth, water table at 30 cm of depth, water table at 40 cm of depth and without water table. Height of water table was controlled with a hose connected in the drainage of lysinieter, locating its other extreme at the necessary height to generate a water table agreenlent with the levels defined. In this way, once irrigation was applied, water flowed inside the soil column, passed throuhg the drainage of the lysimeter and ascended inside the hose, to go out by its free extreme. Four plants per lysimeter were transplanted, later reduce to two. Variables measured were plant height, stalk diameter, number of fruits and crop yield. Water table height affected growth and yield of tomato plants. Plant height, stalk diameter, number of fruits and crop yield were superior in absence of groundwater, descending with its presence and with its elevation. Yield of cultivar 'Heinz 8893'was affected less, possibly due to its high rate of initial growth.

Key Words: Lycopersicon esculentum; water table; tomato; yield.

RECIBIDO: diciembre 05, 2002. 

INTRODUCCIÓN

La presencia de un nivel freático (NF) a poca profundidad puede constituir un serio problema para la producción agrícola, pero en ciertos casos la puede favorecer. Como sobre el NF se forma una franja capilar cuyo espesor lo determina la porosidad drenable del suelo, esta franja puede contribuir con el desarrollo del cultivo cuando el mismo puede extraer agua de ella (Borin, 1990; Ayars et al., 1999 y Madramootoo et al., 2001), lo cual es posible si una parte considerable del sistema radical del cultivo se encuentra por encima de dicha franja.

De lo contrario, el efecto puede ser perjudicial al limitar su respiración, ya que el espesor de suelo localizado dentro de la franja capilar se encuentra en una condición de casi saturación (Wind, 1955 y Oosterbaan, 1994). Si el agua freática es salina, el efecto perjudicial puede ser peor (Ben-Hur et al., 2001).

Por su parte, Borin (1990) en un experimento de campo evaluó la respuesta de tomate, Licopersicon escuientum y pepino, a distintas profundidades del NF, combinadas con tratamientos de riego. El tomate presentó mayor rendimiento cuando sólo. se restituyó con riego el 60% de la evapotranspiración en el NF más superficial y el 90% en el NF más profundo. El pepino obtuvo el mayor rendimiento cuando en el NF más superficial se restituyó el 90% de la evapotranspiración y el 100% en el NF más profundo.

A través de sus investigaciones Ellis y Morris (1946) estudiaron el comportamiento de varios cultivos en un suelo orgánico que tenía NF constantes a 41, 69 y 96 cm de profundidad. Todos los cultivos evaluados, excepto la menta, mejoraron al aumentar la profundidad del NF de 41 a 69 cm, pero no todos respondieron igual al aumentar la profundidad de 69 a 96 cm. La menta se comportó de modo singular ya que los distintos tratamientos de NF no afectaron el rendimiento del heno, pero sí el rendimiento de aceite en el NF más superficial.

De acuerdo con experiencias en Surinan, un NF a más de 0,8 m de profundidad resultó adecuado para bananas de cualquier edad. Las experiencias también indicaron que las plantaciones más afectadas con NF menos profundos fueron las de mayor edad (Lenselink, 1972). En cebolla, papa, zanahoria, menta (aceite) y maíz, en ensayos de campo de varios años y en suelo orgánico se observó que profundidades superiores a 0,6 m no afectaron el rendimiento de los cultivos (Harris et al., 1962). En caria de azúcar, un estudio de NF de 7 años con lisímetros instalados en suelos de textura fina indicó que para maximizar los rendimientos en caña y azúcar, el NF debió descenderse a 1,2 m en 4 d (Carter, 1977).

En otro ensayo con lisímetros, Gascho y Shih (1979) comprobaron que algunos cultivares de caria mostraban mejor crecimiento con NF a 0,32 m que con NF más profundo, mientras otros cultivares presentaban un efecto contrario. Pitts el al. (1 993) en un estudio de campo de tres años con la variedad de caña de azúcar CP 72-1012 sembrada en suelo arenoso encontraron que el NF a 0,45 m de profundidad afectó significativamente el rendimiento en caña y azúcar comparado con NF a 0,75 o el manejo del nivel de 0,45 con descenso anual de 0,15 para terminar en 0,75; sin embargo, el efecto no fue mayor porque las raíces se concentraron en los primeros 45 cm.

Igualmente Obreza et al. (1998) con la misma variedad en un suelo arenoso, en un ensayo de tres arios con NF controlados a 0,45 m y 0,57 m encontraron que el menor volumen drenado en el NF a 0,45 m fue la causa de la reducción del rendimiento en caña y azúcar.

Además del déficit de oxígeno, el exceso de agua en el perfil puede tener implicaciones en la toma de nutrimentos por parte de las plantas. Eden el al. (1951) en un ensayo con pasto observaron que los síntomas de deficiencia de nitrógeno en la planta se acentuaron a medida que el NF se aproximó a la superficie del suelo. Igual experiencia señalaron Harris et al. (1962) para otros cultivos en un suelo orgánico. Estos últimos consideraron que disminuyó la tasa de mineralización al reducirse la actividad microbiológico con el déficit de oxígeno y con la menor temperatura del suelo.

En tomate, una humedad excesiva en el período de floración aumenta la caída de flores y reduce consecuentemente la formación de frutos (Doorenbos y Kassam, 1979); sin embargo, no se conoce de manera cuantitativa el efecto de la profundidad del NF sobre el crecimiento de la planta y la producción de frutos. De allí que el propósito de este estudio fue cuantificar, bajo condiciones simuladas en invernadero, el efecto de la profundidad del NF sobre el crecimiento y rendimiento del tomate en un suelo franco arenoso.

MATERIALES Y MÉTODOS

1. Diseño experimental y tratamientos

El estudio se realizó bajo condiciones de invernadero, en Maracay, Venezuela. Se utilizó como diseño experimental uno completamente aleatorizado con tres repeticiones, y corno arreglo de tratamientos un factorial 2x4; es decir, dos cultivares, Brigade y Heinz 8893, sometidos a los siguientes NF:

Nivel freático a 20 cm de profundidad (NF20)
Nivel freático a 30 cm de profundidad (NF30)
Nivel freático a 40 cm profundidad (NF40)
Sin nivel freático (SNF)

Los cultivares escogidos son los más utilizados por los productores de tomate en la zona central del país.

2. Preparación de las unidades experimentales

Las unidades experimentales la constituyeron columnas de suelo franco arenoso, contenidas en lisímetros plásticos de 55 cm de alto y 24 cm de diámetro. En el fondo de los lisímetros se colocó primero una capa de grava de 1,5 cm de espesor y sobre ésta un disco de tela supac para evitar la pérdida de suelo en el agua de drenaje; luego se colocó el suelo por capas de 1 0 cm de espesor, compactando una a una con una varilla punta roma, para alcanzar la densidad original de campo de 1,46 Mgm ³. Cada columna de suelo alcanzó un espesor neto de 50 cm. Durante 7 días antes del trasplante, se efectuó el humedecimiento de las columnas contenidas en los lisímetros, aplicando 3 cm de lámina cuatro veces por día. Cada aplicación se realizó una vez que infiltró la lámina aplicada previamente. De esta manera se logró el asentamiento del suelo en los lisímetros y el humedecimiento uniforme de las columnas.

3. Trasplante e inicio de los tratamientos

Se trasplantaron cuatro plantas por lisímetro, eliminando dos una semana después. Para la fertilización se realizó un análisis de fertilidad de rutina con el cual se calcularon las dosis de nitrógeno, fósforo y potasio necesarias por planta.

A la semana del trasplante se establecieron los NF. Para ello se conectó una manguera en el orificio de drenaje de cada lisímetro, ubicando el extremo libre a la altura necesaria para generar saturación en la porción inferior de la columna, de acuerdo con los NF definidos en el experimento. De esta manera, una vez aplicada el agua de riego, ésta fluía dentro de la columna de suelo, salía por el orificio de drenaje del lisímetro y ascendía por la manguera, formando un NF coincidente con el plano de ubicación del extremo libre de la manguera, como se observa en la figura 1.

4. Aplicación del riego

El agua de riego (pH - 7,12 y CE = 0,08 dS/m) se aplicó alternativamente cada 3 y 4 días las 2 primeras semanas y luego cada 7 d, para evitar que las plantas de los lisímetros correspondientes al NF20 murieran al encontrarse todo el tiempo el suelo en un estado de casi saturación.

El volumen de agua aplicado fue 1,2 veces el evaporado en una tina ubicada en el sitio de experimentación y de igual diámetro que los cilindros lisimétricos. Los excesos de agua que drenaron por las mangueras fueron recolectados a la salida de éstas y medidos. Con la diferencia entre el total aplicado y el total drenado en cada lisímetro, se determinó la pérdida de agua por evaporación y transpiración. No se señala como evapotranspitación ya que hay efectos advectivos no controlados en el experimento. No obstante, las diferencias en los valores pueden indicar los efectos de tratamientos sobre la evapotranspiración en ambos cultivares.

5. Registros de humedad en las columnas

Se determinó la humedad en las columnas de suelo por el método termogravimétrico para apreciar la dinámica de la humedad entre dos riegos consecutivos. El muestreo se realizó al mes del trasplante, por estratos de 8 cm de espesor, con un toma muestra tipo Hoffer. Las muestras se escogieron 48 y 96 h después de un riego, y un día antes del riego siguiente (144 h después del riego). Los valores se analizaron en conjunto con los valores de retención de humedad comprendidos entre -20 KPa y -200 KPa de potencial mátrico, determinados éstos en muestras sometidas a dichas presiones en una cámara de presión. Se asumió que potenciales mátricos por encima de -20 KPa podían afectar la funcionalidad de las raíces por exceso de humedad, mientras el agua retenida a potenciales por debajo de -200 KPa podían generar estrés hídrico en la planta (Doorenhos y Pruitt, 1975).

6. Variables consideradas en el estudio

Las variables consideradas durante el experimento fueron la altura de la planta (AP), el diámetro del tallo (DT), el número de frutos por planta (nf) y el rendimiento en :frutos. La AP se midió desde el cuello de la planta hasta el punto de crecimiento o yema apical. Se realizaron 4 mediciones de AP; la primera medición una semana después del trasplante y las siguientes con intervalo de 15 d. El DT se midió a la altura del segundo nudo, 52 días después del trasplante. El nf y el rendimiento fueron determinados con los frutos de diámetro superior a 35 mm.

A cada variable se le aplicó el análisis de varianza, considerando como fuentes de variación el factor NF, el factor cultivar y la interacción nivel freático-cultivar (NF-C). En los casos de detección de diferencias significativas se procedió consecuentemente con la prueba de medias, utilizando para ello la de Duncan.

Una vez finalizado el experimento, se determinó la densidad aparente del suelo contenido en las columnas, para lo cual se extrajeron muestras no alteradas cada 12 cm de profundidad, con un toma muestra tipo Uhland, en sólo una de las tres repeticiones escogida al azar de cada tratamiento. Esto permitió verificar la uniformidad en la colocación y compactación del suelo en los diferentes lisímetros. También se realizaron observaciones de la profundidad de enraizamiento de las plantas en cada tratamiento.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1. Altura de la planta

El NF afectó de manera altamente significativa la AP a la cosecha. En el Cuadro 1 se observa que la AP en NF20 resultó ser el menor y diferente a los otros NF (NF30 y NF40); éstos últimos a su vez resultaron diferentes al SNF. Aunque no se encontró significación estadística en el factor cultivar y en la interacción NF-C para la altura total, la tasa de crecimiento comenzó a disminuir en el cultivar Brigade desde el inicio de los tratamientos, mientras en el Heinz 8893 ocurrió después (Figura 2 y 3). En este último, la tasa de crecimiento inicial resultó incluso superior en los NF menos profundos. Es posible que este comportamiento diferencia¡ tenga relación con patrones distintos de crecimiento y distribución inicial de las raíces.

2. Diámetro del tallo

Igualmente se detectaron diferencias estadísticas altamente significativas en el DT para el factor NF. El DT resultó distinto en las cuatro condiciones de NF, siendo mayor en el SNF (Cuadro 2). Esto indica que el factor NF tiene un efecto marcado sobre el DT. No se encontraron diferencias significativas para el factor cultivar y tampoco para la interacción NF-C.

3. Número de frutos cosechados por planta

También se detectaron diferencias estadísticas altamente significativas en el nf para el factor NF. El nf en el NF20 fue distinto al de los otros NF (NF30 y NF40) y éstos a su vez distintos al SNF (Cuadro 3). No se encontró variación significativa entre los cultivares, ni en la interacción NF-C. Al comparar estos resultados con los de AP se observa que las plantas con mayor desarrollo o porte fueron las que produjeron mayor nf.

4. Rendimiento por planta

Se detectaron diferencias altamente significativas en el rendimiento para el factor NF. A medida que el NF estuvo más superficial los rendimientos por planta disminuyeron. En el Cuadro 4 se observa el rendimiento promedio de los cultivares en cada condición de NF. No se encontraron diferencias estadísticas de significación entre los cultivares, ni tampoco en la interacción NF-C; sin embargo, el Brigade se afectó más por los NF que el Heinz 8893 (Cuadro 5). Esto concuerda con la tasa diferencial de crecimiento ilustrada en las Figuras 2 y 3, donde se observa para el Heinz 8893 el efecto favorable de los NF al comienzo del ensayo, lo que posiblemente permitió un mejor establecimiento de las plantas.

 

 

 5. Comportamiento de la humedad del suelo en cada condición de nivel freático

En  NF20 y NF30 siempre de la humedad del suelo se mantuvo por encima del rango de agua fácilmente utilizable (Figura 4 y 5), pero a las 96 h y 144h despues del riego de humedad también se mantuvo por encima del limite superior, un día antes del siguiente riego (144h) el contenido de agua estuvo dentro del rango de humedad fácilmente utilizable en los primeros 15 cm (Figura 6). En SNF la humedad llegó a estar antes del riego siguiente un poco por debajo del rango de agua fácilmente utilizable en los primeros 20 cm de la columna (Figura 7). El análisis conjunto de las cuatro Figuras indica que los NF generaron siempre problemas de exceso de humedad mientras que en la ausencia del SNF, se generó algo de déficit.  

 

 

 

 

6. Consumo de agua en cada tratamiento de nivel freático 

En el Cuadro 6 se observa que el consumo de agua en los lisímetros. Los cuatro tratamientos de NF resultaron estadísticamente distintos. El mayor consumo de agua ocurrió en el tratamiento SNF porque la ausencia de agua freática y el riego frecuente favorecieron el desarrollo de raíces en toda la columna de suelo. Este mayor consumo en SNF redujo el drenaje a cero, obligando a aumentar el volumen de agua aplicado en los últimos dos riegos para producir algo de drenaje en los lisímetros. En el NF menos profundo por el contrario hubo necesidad de reducir el volumen aplicado, para disminuir el exceso de drenaje y también para evitar condiciones de allegamiento en los lisímetros. 

7. Densidad aparentemente en las columnas de suelo

La densidad aparente lograda en las columnas de suelo se evidencia en el Cuadro 7, donde el valor promedio alcanzado en cada grupo fue ligeramente inferior al valor de campo y sólo algunos valores particulares superaron el valor original. La variación de los valores resultó baja, lo que indica que la compactación del suelo en las columnas fue bastante uniforme.  

8. Profundidad de enraizamiento de las plantas

Durante el desmontaje de las columnas de suelo pudo constatarse, que el NF limitó el volumen de suelo explorado por las raíces. El desarrollo de raíces se limitó, en términos generales, al estrato no saturado. En los tratamiento SNF se observó, para ambos cultivares, desarrollo de raíces en toda la columna de suelo.

CONCLUSIONES

- Los NF próximos a la superficie de¡ suelo afectaron de manera desfavorable el crecimiento y rendimiento de las plantas de tomate. 

- A medida que el NF se mantuvo a menor profundidad, la altura alcanzada por los cultivares fue menor. La mayor altura en ambos cultivares ocurrió en ausencia de agua freática. Sin embargo, particularmente en el Heinz 8893 los NF menos profundos favorecieron el crecimiento inicial de las plantas. 

- Las plantas presentaron un mayor grosor del tallo SNF. Las de menor grosor correspondieron al NF menos profundo, y a medida que el NF estuvo más profundo, se observó mayor grosor del tallo. 

- El mayor nf cosechados por plantas también se logró en ausencia de agua freática, disminuyendo con la presencia y elevación de la misma. 

- El mayor rendimiento en frutos se logró igualmente en ausencia de agua freática. El rendimiento se redujo también con la elevación del NF, pero el efecto fue menor en el Heinz 8893, posiblemente por su mayor tasa de crecimiento inicial. 

- Los NF altos restringen el desarrollo de las raíces y consecuentemente reducen la absorción y transpiración del agua.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen las sugerencias de los profesores Adriana Florentino y Humberto Moratinos de la Universidad Central de Venezuela. 

BIBLIOGRAFÍA

1.AYARS, J., R. HUTMACHER, R. SCHONEMAN, R. SOPPE, S. VAIL and F. DALE. 1999. Realizing the potential of integrated irrigation and' drainage water management for meeting crop water requirements in sermi-arid and arid areas. Irrigation and Drainage Systems 13: 321-347.        [ Links ]

2.BEN-HUR, M., F. LI, R. KEREN, I. RAVINA and G. SHALIT. 2001. Water and salt distribution in a field irrigated with marginal water under high water table conditions. Soil Sci. Soc. Am. J. 65: 191-198.        [ Links ]

3.BORIN, M 1990. Irrigation management of processing tomato and cucumber in environments with different water table depths. Acta Hort. (ISHS) 267:85-92.        [ Links ]

4.CARTER, C. 1977. Drainage parameters for sugarcane in Louisiana. In. Proc. Third Natl. Drain. Symp. Chicago, USA. 135-138.        [ Links ]

5.DOORENBOS, J. y A. KASSAM. 1979. Efecto del agua sobre el rendimiento de los cultivos. Roma, Italia. Estudio FAO Riego y Drenaje N' 33. FAO. 212 p.         [ Links ]

6.DOORENBOS, J. and W, PRUITT-. 1.975. Crop water requirements, Irrigation and Drainage Paper 24. Rome, Italy. FAO. 178 p.        [ Links ]

7.EDEN, A., G. ALDERMAN and C. BAKER. 1951. The effect of ground water- level upon productivity and composition of fenland grass. Joum. Agri. Sci. 41:191-202.        [ Links ]

8.ELLIS, N. and R. MORRIS. 1946. Preliminary observations on the relation of yield of crops grown on organic soil with controlled water table and the arca of acration in the soil and subsidence of the soil. Soil Sci. Soc. Am. 10:282-283.        [ Links ]

9.GASCHO, G and S. SHIH. 1979. Varietal response of sugarcane to water table. I. Lysimeter performance and plant response. Soil Crop Sci. Soc. Flor. Proc. 38:23-27.        [ Links ]

10.HARRIS, C., H. ERICKSON, N. ELLIS and J. LANDON. 1962. Water level control in organie soil, as related to subsidence rate, crop yield and response to nitrogen. Soil Science 94:158-161.        [ Links ]

11.LENSELINK, K. 1972. Drainage requirements for banana in the young coastal plain. De Surinaamse Landbouw. 20:22-36.        [ Links ]

12.MADRAMOOTOO, T. HELWIG and G DODDS. 200 1. Managing water tables to improve drainage water quality in Quebec, Canada. Transaction of the ASAE 44:1 511-1 519.        [ Links ]

13.OBREZA, T., D. ANDERSON and D. PITTS. 1998. Water and nitrogen management of sugarcane grown on sandy, high-water-table soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 62:992-999.        [ Links ]

14.OOSTERBAAN, R. 1994. Agricultural drainage criteria. In: Drainage principles and application. International Institute for Land reclamation and Improvement (ILRI). Ritzema, H. Wageningen, The Netherlands. (editor Chief). 635-689.        [ Links ]

15.PITTS, D., Y. TSAI, D. MYHRE, D. ANDERSON and S. SHIH. 1993. Influence of water table depth on sugarcane grown in sandy soils in Florida. Transaction of the ASAE 36:777-782.        [ Links ]

16.WIND, G. 1955. A field experiment concerning capillary rise of moisture in heavy clay soil. Neth. J. Agr. Sci. 8:60-69.        [ Links ]