Fitociencia

 

Estimación in situ del Kc_ini de la vainilla (Vanilla planifolia A)

 

In situ Estimation of Kc_ini in vanilla (Vanilla planifolia A)

 

Henry A. Kelso-Bucio¹*, Khalidou M. Bâ¹, Saúl Sánchez-Morales², Delfino Reyes-López³

 

¹ Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ingeniería, Centro Interamericano de Recursos del Agua, Cerro de Coatepec, Ciudad Universitaria, 50110, Toluca, Estado de México, México. * Autor responsable (arturokb@yahoo.com.mx).

² Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, Campus Ixtacuaco, km 4.5 Carretera Martínez de la Torre - Tlapacoyan, Colonia Rojo Gómez, 93600, Tlapacoyan.

³ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Escuela de Ingeniería Agrohidráuilica, San Juan Acateno, Teziutlán, Puebla, México.

 

Recibido: octubre, 2011.
Aprobado: junio, 2012.

 

Resumen

El coeficiente de desarrollo del cultivo de vainilla (Vanilla planifolia A.) debe conocerse para la estimación de los requerimientos hídricos de la especie. El objetivo del presente estudio fue calcular el coeficiente de desarrollo del cultivo en su fase inicial de desarrollo (Kc_ini). Para su estimación se midió la evapotranspiración real (ETr) y la evapotranspiración de referencia (ETo). La ETr se determinó con un lisímetro de balance y la ETo con el método de Penman Monteith, utilizando la información de la estación agroclimatológica del Campo Experimental Ixtacuaco de la Red Nacional de Modelaje y Sensores Remotos (LNMySR) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). La densidad de siembra fue dos plantas m^-2, el acomodo de las plantas en el tutor fue, de manera tradicional, en espiral. Se calculó un requerimiento hídrico de 192 mm y Kc_ini de 0.35 para los primeros 200 d después de la siembra (DDS), o de la fase inicial de desarrollo del cultivo. Este estudio contribuyó a mejorar la estimación de las necesidades hídricas, determinadas experimentalmente, por primera vez in situ, en la región de origen de la vainilla, mediante un lisímetro de balance.

Palabras clave: coeficiente de desarrollo del cultivo, evapotranspiración de referencia, evapotranspiración real, Vanilla planifolia A.

 

Abstract

The crop development coefficient of vanilla (Vanilla planifolia A.) should be known for the estimation of the water requirements of the species. The objective of the present study was to calculate the crop development coefficient in its initial development phase (Kc_ini). For its estimation real evapotranspiration (ETr) and reference evapotranspiration (ETo) were measured. ETr was determined with a balance lysimeter and ETo with the Penman Monteith method, using the information of the agro-climatological station of the Ixtacuaco Experimental Field of the National Network of Modeling and Remote Sensors (LNMySR) Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Sowing density was two plants m^-2, the plants were placed in a traditional spiral fashion in the tutor. A water requirement of 192 mm and Kc_ini of 0.35 was calculated for the first 200 d after sowing (DAS), or the initial crop development phase. This study contributed to the improvement of the estimation of water requirements, experimentally determined, for the first time in situ, in the region of origin of vanilla, by means of a balance lysimeter.

Key words: crop development coefficient, reference evapotranspiration, real evapotranspiration, Vanilla planifolia A.

 

INTRODUCCIÓN

La vainilla (Vanilla planifolia A.) es originaria de la zona norte del estado de Veracruz, México (ASERCA, 2002). Actualmente la vainilla se utiliza mundialmente en la industria alimenticia, artesanal, cosmética y farmacéutica; por tanto, este cultivo tiene impacto en aspectos económicos, sociales y ecológicos en las regiones de producción. Sin embargo, aun cuando existen las condiciones climáticas y culturales del uso y manejo del cultivo, la producción en México no es suficiente para figurar en el mercado internacional debido a enfermedades, plagas, ausencia de planificación de riegos y escasa organización en la producción y comercialización del producto (Reyes et al., 2008).

La vainilla es una orquídea de crecimiento epífito que posee un tallo cilíndrico conformado por entrenudos con hojas lanceoladas, ambos muy suculentos (Correll, 1953), crece en climas subtropicales, cálidos y húmedos (Castillo et al., 1993). La vainilla, carente de una raíz pivotante, genera sus raíces en los entrenudos, donde se encuentran los meristemos axilares; debido a que se desarrolla sobre la materia orgánica, posee un sistema radical fasciculado, con amplitud exploratoria menor a 30 cm de profundidad. Además, desarrolla raíces adventicias con funciones de soporte y absorción de nutrientes al penetrar el suelo (Reyes et al., 2008).

El género Vanilla incluye 110 especies de orquídeas distribuidas en diferentes regiones tropicales del mundo; V. planifolia A. y V. tahitiensis son las especies de mayor importancia económica, la primera es la más conocida y es la referente cuando se habla de vainilla (Reyes et al., 2008).

Etapas del crecimiento del cultivo de vainilla

Las etapas de crecimiento del cultivo de V. planifolia A. y su determinación dependen del manejo cultural y particularmente del tipo de encauzamiento de las guías en crecimiento. La longevidad del cultivo depende del mantenimiento y puede ser 3 a 10 años. Las plantaciones comerciales en México tienen vida promedio de 5 años, de los cuales los primeros tres son de desarrollo vegetativo y los otros dos son de producción. En la plantación hay incidencia alta de problemas fitosanitarios. Por tanto, cada año se resiembra aproximadamente 30 % de la plantación para mantener la densidad de población de 2280 a 10000 plantas ha^-1 (Curti, 1995; Sánchez, 1992).

De acuerdo con la descripción realizada por Allen et al. (1998) las diversas etapas de desarrollo vegetativo adaptadas para la vainilla son las siguientes:

Etapa inicial (Kc_ini): el intervalo de 200 d después de la siembra (DDS), necesario para que la planta tenga elongación mínima de 1.5 m, y representa aproximadamente 10 % del ciclo de cultivo.

Etapa de desarrollo del cultivo (Kc_des): entre los 200 DDS y el inicio de floración, o hasta alcanzar la cobertura efectiva completa.

Etapa de mediados de temporada (Kc_med): del inicio de la floración al inicio de la madurez del fruto, indicada generalmente por el amarillamiento del extremo distal del fruto.

Etapa final (Kc_fin): desde el inicio de la madurez de los frutos hasta la cosecha o su dehiscencia.

En México la investigación sobre los requerimientos hídricos del cultivo de vainilla es limitada y la mayoría de tipo empírico generada por los productores. Bouriquet (1954), Curti (1995) y Damirón (2004) reconocen la importancia de tener un sistema de riego desde el establecimiento del cultivo y durante todo el año para evitar estrés hídrico en las plantas, y pérdidas económicas. Además, Castro y García (2007) mencionan que la humedad relativa y del suelo puede disminuir la caída del fruto en la temporada de verano. El sistema de riego usado para la vainilla es por aspersión con nebulización, el cual mejora el follaje de la planta, incentiva el crecimiento y ayuda a mantener la humedad relativa alta durante el verano (Sadanandan y Hamza, 2006).

Castro et al. (2011) evaluaron el efecto del riego en la retención de frutos de V. planifolia mediante la aplicación de hasta 1 L m^-2 de agua en la temporada de seca (mayo-junio), en la región del Totonacapan, Veracruz, México. Sujatha y Bhat (2010) evaluaron niveles de riego al 50, 75 y 100 % de la evaporación, y observaron que para obtener rendimientos óptimos los requerimientos de agua de la vainilla son iguales a la evaporación. Sin embargo, todavía se desconocen los requerimientos hídricos de la vainilla.

Para estimar el requerimiento hídrico en cualquier cultivo se debe considerar la etapa fenológica, la evapotranspiración de referencia (ETo) y el coeficiente de desarrollo del cultivo (Kc) (ecuación 1):

donde Kc_i es el coeficiente de cultivo en la etapa i, ETr_i es la evapotranspiración real del cultivo en la etapa i (mm d^-1), ETo_i es la evapotranspiración de referencia en la etapa i (mm d^{- 1}).

La variación del Kc durante el ciclo del cultivo depende de los cambios en la cobertura del suelo por el área foliar y es representada por una curva de la que se obtienen los valores del Kc_i para las etapas de desarrollo Kc_ini , Kc_des, Kc_med , y Kc_fin El coeficiente de cultivo integra los factores de la planta y el suelo. Sin embargo, si no hay limitación de agua en el suelo, el factor planta influye netamente en Kc.

La ETo se estima con métodos que requieren variables climatológicas. El método más usado y avalado por la FAO es el método de Penman Monteith, el cual requiere variables meteorológicas como humedad relativa, temperatura del aire, radiación solar y velocidad del viento (Allen et al., 1998). Para determinar la evapotranspiración real del cultivo se usa un lisímetro, que es un contenedor con drenaje, relleno con suelo igual al del cultivo, enterrado al nivel de la superficie del suelo; se calcula el consumo de agua en períodos predeterminados con la siguiente ecuación de balance (Sánchez, 1992).

donde ETr_i es la evapotranspiración real del cultivo para el periodo i, P_i es la precipitación para el periodo i, R_i es la lámina de riego aplicada para el periodo i, D_i es el drenaje del lisímetro para el periodo i, E_i es el escurrimiento superficial para el periodo i (mm), y ΔS_i, es el cambio en el contenido de almacenamiento de agua en el suelo para el periodo i (todas las variables se expresan en mm).

El objetivo de esta investigación fue determinar Kc de la etapa inicial de desarrollo de la V. planifolia A, mediante la medición de ETr y ETo, con un lisímetro de balance.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El presente estudio se desarrolló en las instalaciones del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) Campo Experimental Ixtacuaco, enla región Golfo Centro, ubicada en el km 4.5 carretera Martínez de la Torre-Tlapacoyan, en el estado de Veracruz, México; entre 20° 02' 36'' N y 97° 05' 52.5'' O, y altitud de 112 m. La zona de estudio presenta clima cálido subhúmedo, con una temperatura media anual de 22.8 °C, lluvias abundantes en verano y principios de otoño, lloviznas en invierno por la influencia de los vientos del norte, y precipitación media anual de 1500 mm.

Lisimetría

El cultivo se establece en terrenos con pendiente y árboles de sombra media como tutores, éstos dificultan la instalación de lisímetros de precisión (cilíndricos con 0.97 m de diámetro y 0.4 m de altura). En este experimento la ETr del cultivo se calculó con la ecuación 2. El lisímetro constó de un recipiente de plástico y sensores (Figura 1). Las variables de la ecuación 2, se registraron con dos "data loggers" (WatchDog 200), con dos sensores pluviométricos autovaciantes (SP03665R) tipo balancín, y uno de ellos adaptado para medir el agua de drenaje del lisímetro. También se usó un tensiómetro (Watermark, SP06450) a 20 cm de profundidad para medir la variación de la humedad del suelo y el programa Spec8 Pro se usó para transferir la información de los "data loggers" a la computadora. Las variables fueron registradas diariamente y el balance de agua se realizó cada mes. La ETr en milímetros se calculó con las ecuaciones en el Cuadro 1.

La ETo se obtuvo directamente de la estación agroclimatológica del INIFAP, Campo Experimental Ixtacuaco, perteneciente al LNMySR, situada a 300 m del área experimental. Para calcular ETr mediante el balance hidrológico se usó la ecuación 3, por considerar que el volumen de suelo del lisímetro estuvo a capacidad de campo o próximo; por tanto AS. = 0 y no se presentó escurrimiento superficial.

Establecimiento del cultivo de vainilla en el lisímetro

Sobre la superficie del lisímetro se plantaron dos esquejes de V. planifolia A. de 1.0 m de longitud, para tener dos plantas m^-2. La siembra fue el 1° de marzo del 2008. Antes de plantar los esquejes se hicieron cortes de 1.0 m, se defoliaron los primeros cuatro entrenudos y se dejaron bajo sombra 5 d. Las guías se encauzaron en espiral en tutuores de Pichoco (Erytrina sp.) fuera del lisímetro.

Determinación del coeficiente de cultivo

El Kc se determinó con la Ecuación 1 y después se utilizó el modelo Linear-Plateau para realizar el ajuste de los datos (Schabenberger y Pierce, 2002). Los Kc de la etapa inicial (Kc_ini) observados y predichos mensualmente, fueron graficados con el programa SigmaPlot^® (versión 11).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El lisímetro estuvo funcionando con precipitación acumulada de 670.3 mm, requirió 58.6 mm de riego y drenó 54 % del total del agua aportada por la precipitación y el riego. La ETo acumulada fue 863.7 mm y ETr 332.1 mm. El requerimiento hídrico de la vainilla en la etapa inicial de desarrollo cuando la planta tenía 200 DDS, fue 192 mm, equivalente a 142 L, y consumo promedio de 0.71 L d^-1 (Cuadro 2).

Los Kc_ini presentaron valores casi constantes (Figura 2) durante los primeros 200 DDS. Su valor promedio fue 0.35, correspondió a los Kc predichos por el modelo Linear-Plateau de acuerdo a los Kc observados, con aumento de 23 y 29 % después de los 200 DDS e inicio de la etapa de desarrollo.

Durante el estudio las plantas no presentaron problemas de fungosis y no fue necesario controlar la sombra del tutor, que permitió luminosidad de 535 lux y fotoperiodo de 6 a 10 h. Sin embargo, al iniciar el periodo de lluvias el brillo solar disminuyó a menos de 2 h al día con frecuencias mayores a 3 d y la variación de la tensión de humedad del sustrato de - 2 a - 5 kPa promovió la incidencia de hongos fitopatógenos.

De acuerdo con Sujatha y Bhat (2010), en la etapa de crecimiento de la vainilla hubo un comportamiento similar entre los tratamientos. Sin embargo, en la producción la planta presentó número mayor de frutos retenidos con lámina de riego equivalente a la evaporación; en contraste; los requerimientos de agua adicional del cultivo de vainilla para aumentar la producción de frutos, aparentemente son mínimos (Castro et al., 2011). En esos estudios no se monitoreó el consumo de agua mediante un balance hidrológico para la estimación del Kc. En el presente estudio la estimación de Kc en la etapa inicial contribuyó a mejorar la estimación de las necesidades hídricas, por primera vez, experimentalmente in situ, en la región de origen de la vainilla.

 

CONCLUSIONES

La Vanilla planifolia A., con tejidos suculentos, puede desarrollarse favorablemente en condiciones de riego. Con un lisímetro de balance se calculó su Kc_ini de 0.35, con una demanda hídrica de 192 mm en la etapa inicial del cultivo.

 

LITERATURA CITADA

Allen R., G., L. Pereira S., D. Raes., and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper 56. FAO, Rome, Italy. 298 p.         [ Links ]

ASERCA. 2002. La vainilla una tradición con alto potencial. Revista Claridades No. 101. 44 p.         [ Links ]

Bouriquet G. 1954. Le vanillier a la vanille. Encyclopédie Biologique. Editions Paul Lechevalier. Paris. 746 p.         [ Links ]

Castillo M., R., y E. Mark Engleman. 1993. Caracterización de dos tipos de Vainilla Planifolia. Acta Botánica. Instituto de Ecología A.C. Diciembre. No. 025. Pátzcuaro. México. pp: 49-59.         [ Links ]

Castro G., B., A. Martínez J., M. Martínez J., y J. García F. 2011. Aplicación de riego localizado para aumentar la retención de frutos de Vanilla planifolia en el Totonacapan, Veracruz, México. Agrociencias 45(3): 281-291.         [ Links ]

Castro-Bobadilla, G. and J. G. García-Franco. 2007. Vanilla (Vanilla planifolia Andrews) crop systems used in the Totonacapan area of Veracruz, Mexico: biological and productivity evaluation. J. Food Agric. Environ. 5 (2): 136-142.         [ Links ]

Correll D., S. 1953. Vanilla - Its botany, history, cultivation and economic import. Econ. Bot. 7: 291-358.         [ Links ]

Curti E., D. 1995. Cultivo y beneficiado de vainilla en México. Organización Nacional de Vainilleros Indígenas de México. 96 p.         [ Links ]

Damirón R., V. 2004. El cultivo de la vainilla. Veracruz agrícola, Dirección General de Agricultura y Fitosanitaria. Gobierno del estado de Veracruz, México. 50 p.         [ Links ]

Pereira L., S. 2007. Drought impacts in agriculture: Water conservation and water saving practices and management. In: Rossi, G., T. Vega, and B. Bonaccorso (eds). Methods and Tools for Drought Analysis and Management. Springer, Netherlands. pp: 349-383.         [ Links ]

Reyes D., L., B. Rodríguez M., H. Kelso B., M. Huerta L., y A. Ibáñez M. 2008. Beneficiado Tradicional de Vainilla. Editorial Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México. 72 p.         [ Links ]

Sadanandan K., A., and S. Hamza. 2006. Effect of organic farming on soil quality, nutrient uptake, yield and quality of Indian Spice. In: 18th World Congress of Soil Science. July 9-15. Philadelphia, PA, USA.         [ Links ]

Sánchez M., I. 1992. Métodos para el estudio de la evaporación y evapotranspiración. Cuadernos Técnicos Sociedad Española de Geomorfología. United Nations, FAO. Rome # 3. 36 p.         [ Links ]

Sánchez M., S. 1992. Manual de producción de vainilla en el estado de Veracruz. Manual para productores # 3. SARH-INIFAP Campo Experimental Papantla. Papantla, Veracruz, México. 28 p.         [ Links ]

Schabenberger O., and F. Pierce J. 2002. Contemporary statistical models for the plant and soil sciences. CRC Press, Boca Ratón, FL. 730 p.         [ Links ]

Sujatha S., and R. Bhat. 2010. Response of vanilla (Vanilla planifolia A.) intercropped in arecanut to irrigation and nutrition in humid tropics of India. Agricultural Water Manage. 97: 988-994.         [ Links ]