La investigación se desarrolló en la parcela experimental de la Facultad de Ingeniería Agrícola (FIA), en la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM) cuya ubicación geográfica es: Latitud sur 12°4'54", longitud oeste 76° 56'50" y altitud de 240 msnm, durante los meses de junio a octubre del 2017.

El suelo presentó una textura franca arenosa con una capacidad de campo de 20,7 %, punto de marchitez permanente de 8,7 % y densidad aparente de 1,45 g/cm³.

Como material vegetal se utilizó la papa de la variedad UNICA, semillas evaluadas y seleccionadas por sus buenas características agronómicas y bromatológicas. La siembra se realizó el 14 de junio del 2017.

La investigación está basada en un Diseño Factorial Completamente al Azar (D.F.C.A). Se consideraron dos factores: (a) dos tipos de disposición de lateral: Disposición 1 y Disposición 2) y (b) dos tipos de riego: al 100 % de ETc –“T” y al 50 % de ETc – “RP”), obteniendo como resultado cuatro tratamientos SPR denominados disposición paralela, con lámina de riego al 50 % de ETc en SPR (SPR1), disposición paralela, con lamina de riego al 100 % de ETc (T-1), disposición lineal, con lámina de riego al 50 % de ETc en SPR (SPR2) y disposición lineal, con lamina de riego al 100 % del ETc (T-2). El área neta del campo experimental fue de 270 m² la cual se dividió en 20 parcelas experimentales de 3,00 m x 4,50 m (13,5 m²) cada una con 5 repeticiones; se utilizó un total de 45 plantas. La aplicación de los fertilizantes fue a través del sistema de riego con la siguiente dosis: 115 kg N/ha, 234 kg P₂O₅/ha, 196 kg K₂O/ha, 59,6 kg CaO/ha, 32,4 kg MgO/ha y 26,3 kg S/ha.

Las variables climáticas registradas en la estación meteorológica de la Estación del departamento de recursos hídricos de la UNALM fueron la temperatura máxima Tmax (°C), temperatura mínima Tmin (°C), humedad relativa HR ( %), velocidad del viento Vv (m/s), precipitación Pp (mm) y la evaporación del tanque clase A Ev (mm). En la Tabla 1, se presentan los valores de dichas variables climáticas registrados durante el periodo de investigación, el mismo que se extendió desde el 14 de junio de 2017 hasta el 30 de septiembre del mismo año.

Tabla 1 Tabla 1 Datos meteorológicos mensuales

El cálculo de la lámina de riego se efectuó a partir de la medida de la evaporación en el tanque clase “A”, siendo el coeficiente del tanque Kp = 0, 80 obteniéndose primeramente la evapotranspiración del cultivo de referencia a través de la ecuación (1):

(1)

La evapotranspiración real (ETc), se determinó multiplicando la evapotranspiración del cultivo de

referencia (ETo) por el coeficiente del cultivo (Kc) según la ecuación (2):

(2)

El coeficiente Kc se tomó de referencias sobre estudios desarrollados en la región de la costa de

Arequipa, cuyos valores se dan en la Tabla 2.

Tabla 2 Tabla 2 Coeficiente de cultivo [33]

En la Figura 1 se muestran los dos tipos de disposición de los laterales de riego. En el tipo 1 (paralela), en cada surco se instalaron dos mangueras de riego a una distancia de 20 cm unas de la otra; los emisores fueron colocados a un espaciamiento de 30 cm entre planta y planta. En la disposición de lateral tipo 2 (lineal) en cada surco se instaló una manguera con emisores cada 30 cm en el tratamiento control; en el caso de las unidades con riego mediante el secado parcial de la zona de raíces, se utilizaron dos mangueras juntas con emisores alternados y distanciados cada 60 cm en cada una de ellas.

Figura 1 Figura 1 Disposición de laterales de riego

El secado parcial del suelo en la zona de raíces (SPR) al 50 % del ETc (SPR1 y SPR2) consistió en humedecer la mitad de la zona radicular de la planta, con una lámina de riego reducida al 50 % de ETc; esta aplicación se hizo de manera temporal en dos etapas del desarrollo fenológico de la planta, crecimiento y madurez, considerando que son etapas donde la restricción de agua no es influyente en la determinación del rendimiento. Los riegos control al 100 % de ETc (T-1 y T-2) se realizaron de manera uniforme en todas las unidades experimentales durante todo el proceso productivo del cultivo. En ambas alternativas la frecuencia de aplicación del agua de riego fue de un día.

El riego parcial se aplicó en dos de los cuatro estados fenológicos de la papa, el primero en la etapa de crecimiento (II) y el segundo en la etapa de madurez (IV). En la Figura 2 se presenta el cronograma de aplicación del agua en semanas después de la siembra; en la figura se muestran los períodos de aplicación del riego deficitario con secado parcial de la zona de raíces.

Figura 2 Figura 2 Cronograma de aplicación del agua en los tratamientos de riego

Según la disposición del experimento, el coeficiente de uniformidad CU fue superior a 89 %, en los tratamientos control (T-1 y T-2) con aplicación de las láminas de riego al 100 % de ETc, durante todas las aplicaciones de riego, debido a que las parcelas experimentales se regaron de forma uniforme. La aplicación restringida de agua para el caso de los tratamientos SPR, se llevó a cabo durante dos etapas fenológicas del cultivo. En las Figuras 3 y 4 se presenta una vista en planta de la disposición lineal y en paralelo, respectivamente y la aplicación del riego deficitario con secado parcial del suelo en la zona de raíces; las figuras muestran el modo cómo se alterna el humedecimiento de la zona de raíces en cada planta; a cada línea lateral se acopló una válvula de paso para el control del flujo. El inicio de la aplicación SPR ocurre al pasar agua por uno de los laterales; por ejemplo, la línea “A” queda abierta mientras que la línea “B” permanece cerrada; en el riego siguiente se invierte la operación, la línea “A” cerrada y la línea “B” abierta; de esta forma se humedece la zona de raíces en forma alternada.

Figura 3 Figura 3 Vista de planta de la disposición lineal y la aplicación del riego deficitario con secado parcial de raíces

Figura 4 Figura 4 Vista de planta de la disposición en paralelo y la aplicación del riego deficitario con secado parcial de raíces

Durante el crecimiento y desarrollo del cultivo se evaluó el porcentaje de emergencia de las plantas a los 12 y 25 días después de la siembra. La altura de plantas se midió en 8 oportunidades (dos veces por etapa fenológica), así como el número de tallos principales por planta cuyas evaluaciones se realizaron antes y después del aporque, iniciándose a los 21 días después de la siembra. La cosecha se realizó de forma manual; se recogieron los tubérculos de cada planta, se clasificaron y pesaron. El rendimiento total se considera como la relación entre la producción total y la superficie cosechada, expresada en kg/ha. El rendimiento comercial se considera como la relación entre la producción clasificada de acuerdo con los calibres pertenecientes al nivel comercial (extra, primera y segunda) y la superficie cosechada, expresada en kg/ha.

Asimismo, se contabilizó el número de tubérculos por calibre comercial, tomando como referencia la clasificación planteada por Sifuentes [34], agrupados en las cinco categorías que se muestran en la Tabla 3, de acuerdo con la longitud o diámetro del tubérculo.

Tabla 3 Tabla 3 Descripción de calibres o diámetros de tubérculos de papa [33]

En la Tabla 4 se presentan los resultados de las aplicaciones de agua para los diferentes tratamientos considerados en la investigación.

Tabla 4 Tabla 4 Lámina de agua aplicada durante el experimento

En los tratamientos control (T-1 y T-2), se aseguró el 100 % de los requerimientos hídricos del cultivo aplicando una lámina total de riego de 161,5 mm (1615 m³/ha). Para el caso del tratamiento de secado parcial de la zona de raíces (SPR1 y SPR2), la lámina total de riego fue de 129,1 mm, aplicando el 50 % de los requerimientos hídricos del cultivo en las etapas de emergencia y madurez. El procedimiento SPR se realizó en dos etapas, la primera, coincidente con el estado fenológico de crecimiento de la planta, a partir del día 20 (03/07/2017) hasta el día 29 después de la siembra (12/07/2017). La segunda aplicación se realizó entre los días 67 y 94 después de la siembra (desde el 28 de agosto hasta el 15 de octubre del 2017), coincidiendo con la etapa fenológica de maduración del producto. Los tratamientos SPR1 y SPR2 en ambas etapas, se realizaron con aplicaciones de agua al 50 % de la demanda hídrica del cultivo, con una lámina total de 129,1 mm (1291 m³/ha), lo cual representa un ahorro del 20 %.

En cuanto al nacimiento de plantas, la emergencia promedio después de 12 días de la siembra fue de 95 %; alcanzándose el 100 % a los 25 días posteriores a la siembra. No se observaron diferencias en la emergencia de planta entre los tratamientos; más bien pareciera que esta variable está más influenciada por las condiciones de calidad del tubérculo-semilla y del suelo que por los factores de humedecimiento consideradas en la investigación.

En la Tabla 5, se presentan los resultados obtenidos para alturas medias de planta tomadas en diferentes periodos del ciclo vegetativo. Durante los primeros 12 días después de la siembra el promedio de alturas no varió; posteriormente, la diferencia del crecimiento entre tratamientos fue mínima, indicando que no hay influencias significativas de los tratamientos de humedad sobre el desarrollo vegetativo del cultivo.

Tabla 5 Tabla 5 Altura de planta registrada durante el desarrollo vegetativo para los tratamientos usados en la investigación

La planta alcanzó su altura máxima a los 106 días después de la siembra, con un valor de 103, 91, 92 y 102 cm para los tratamientos T-1, SPR1, SPR2 y T-2 respectivamente. Las diferencias en altura de planta no son significativas entre los diferentes tratamientos, indicando que la modalidad de humedecimiento no afecta al crecimiento; en cambio, se logra un ahorro de agua en cada riego.

En la Tabla 6 se presenta el número de tallos por planta para cada tratamiento registrados a los 30 días (antes del aporque) y 106 días después de la siembra. Los valores dados en la tabla indican que el número medio de tallos disminuye con respecto al conteo inicial, debido a que, cuando la planta alcanza la madurez, las hojas inferiores se tornan amarillas y el follaje se cae [35]; sin embrago, las diferencias son insignificantes.

Tabla 6 Tabla 6 Tallos por planta para cada tratamiento registrados a los 30 y 106 días después de la siembra

En lo que respecta al área foliar, en la Tabla 7 se presentan los porcentajes medios de cobertura del dosel medidos en 10 fechas de monitoreo con 10 repeticiones por fecha. Se observa que para el testigo se alcanzan valores de cobertura del dosel mayores que para los tratamientos; esto se debe a que el suministro de agua para el testigo fue hecho al 100 % del requerimiento evitando estrés hídrico en la planta.

Tabla 7 Tabla 7 Cobertura promedio de dosel según la lámina de riego aplicada

En la Tabla 8, y en la Figura 5 se muestran los resultados obtenidos para el rendimiento total de los diferentes tratamientos expresados en t/ha. El mayor rendimiento se obtuvo para el tratamiento T-2, con 66 t/ha, valor que se ubica en un 3 % más alto que para el tratamiento T-1, con 64 t/ha. Los rendimientos más bajos se obtuvieron en los tratamientos SPR1 y SPR2, con valores de 60 y 61 t/ha y una diferencia mínima entre ellos de 1,6 %.

Tabla 8 Tabla 8 Rendimiento total para diferentes tratamientos a los 110 días después de la siembra

Figura 5 Figura 5 Rendimiento total para cada tratamiento en t/ha

En la Tabla 9 se presentan los resultados obtenidos del análisis de varianza realizado para los valores del rendimiento total. Los valores dados en la tabla indican que los factores tipo de disposición de laterales y la interacción disposición del riego son significativos, y los efectos influyen sobre el rendimiento total. El tipo de riego es el que mayor incidencia tiene sobre el rendimiento total.

Tabla 9 Tabla 9 Análisis de varianza del rendimiento total por planta

Los valores dados en la Tabla 9 muestran que existe un efecto de interacción estadísticamente significativa entre los niveles de los factores tipo de disposición de lateral (Disposición) y el tipo de riego (Riego), ya que el valor-p (0,486) es mayor que el correspondiente al nivel de significación de 95 % (0,05). Esto significa que combinando los niveles de los factores resultarían rendimientos totales iguales o similares que utilizando los niveles de los factores por separado.

En la Tabla 10 se presentan los resultados de la comparación de medias del rendimiento total obtenido en la investigación, según la “Prueba de Duncan”.

Tabla 10 Tabla 10 Comparación de medias para el rendimiento total según la Prueba de Duncan

Sobre la base del análisis estadístico dado en la Tabla 10, se deduce que no existe diferencia significativa entre los factores Disposición (1 y 2) y Tipo de riego (T y SPR); en cambio, la diferencia es estadísticamente significativa entre los casos de diferentes disposiciones y sus respectivos tratamientos (T-1 y SPR1, T-2 y SPR2). Si bien, los rendimientos totales son similares, existe diferencia en los rendimientos comerciales, indicando que, de algún modo, el tipo de disposición y la aplicación del SPR influyen en el calibre de los tubérculos ocasionando una reducción del rendimiento comercial. En este estudio se han obtenido valores para el rendimiento total y el rendimiento comercial superiores a los 60 y 50 t/ha para los tratamientos T-1 , T-2, SPR1 y SPR2 respectivamente; estas cifras son más altas que las encontradas en estudios realizados en otras partes del mundo [17], [18], [19], [20], [36]. Los altos rendimientos se pueden atribuir a la aplicación del riego deficitario con secado parcial de raíces en dos etapas fenológicas (crecimiento y madurez) y a la aplicación de los fertilizantes vía sistema de riego; los nutrientes y el agua tienen una estrecha relación, por lo que la aplicación de fertilizantes disueltos en el agua aumenta la eficiencia de asimilación de los mismos por el cultivo [37]. Los cultivos como la papa, sensibles a la sequía generalmente cierran sus estomas cuando están sometidos a estrés hídrico [25]; la transpiración puede ser inhibida por un secado alternativo, pero esto no necesariamente afecta la absorción de nutrientes de manera similar. Han y Kang [38] reportan que la eficiencia total de uso de N y P aumenta con la técnica de secado parcial de la raíz en comparación con la irrigación tradicional.

En la Tabla 11 se presentan los resultados obtenidos para el rendimiento comercial de la papa para los diferentes tratamientos obtenida a los 110 días después de la siembra. La aplicación del riego deficitario es una técnica que permite el ahorro de agua, pero ocasiona una ligera reducción en el rendimiento comercial. En la disposición tipo 1 (T-1 y SPR1) la reducción del rendimiento comercial es del 7 %; en el de tipo 2 (T-2 y SPR2) se incrementa a 9 %.

Tabla 11 Tabla 11 Rendimiento comercial de las plantas con diferentes tratamientos a los 110 días después de la siembra

Tanto el tipo de disposición de laterales de riego, como la aplicación del riego deficitario, influyeron directamente en el rendimiento. En la Figura 6 se muestra que entre los tratamientos que no recibieron riego deficitario, el que alcanza el mejor rendimiento comercial es el tratamiento de disposición de lateral tipo 2 (T-2), con un 8 % mayor que el tratamiento de disposición de lateral tipo 1 (T-1).

Figura 6 Figura 6 Rendimiento comercial para cada tratamiento en t/ha

Para determinar la influencia del riego deficitario en la cantidad de tubérculos comerciales y no comerciales por planta se establecieron los siguientes grupos de clases:

Tres tamaños comerciales: extra, primera y segunda.

En la Figura 7 se muestra en forma gráfica la distribución porcentual del número de tubérculos según el sistema de clasificación indicado. En la figura se observa que el tipo de disposición influye en el porcentaje de tubérculos de menor tamaño. Para los tratamientos SPR1 y T-1 el porcentaje de tubérculos pequeños es mayor; mientras que para T-2 y SPR2 es mayor porcentaje de tubérculos grandes.

Figura 7 Figura 7 Distribución porcentual del número de tubérculos según su clasificación

En la Tabla 12 se presenta el análisis de varianza para el número de tubérculos comerciales. El factor disposición del riego es significativo; por lo tanto, estos factores contribuyen a explicar el número tubérculos comerciales (Tabla 12)

Tabla 12 Tabla 12 Análisis de varianza del número de tubérculos comerciales por planta

En la Tabla 13 se presenta el análisis estadístico de comparación de medias del número de tubérculos comerciales, según la prueba de Duncan. La prueba muestra que no existe diferencia significativa entre los tratamientos y sus respectivos testigos (SPR1 y T-1, SPR2 y T-2); en cambio, las diferencias son estadísticamente significativas entre las disposiciones de laterales de riego utilizadas (T-1 y T-2, SPR1 y SPR2). El mayor número de tubérculos comerciales provienen de los tratamientos SPR1 y T-1, con un promedio de 10,06 y 10,68 tubérculos por planta. El menor número de tubérculos por planta corresponden a los tratamientos SPR2 y T-2, con valores de 10,07 y 10,77 respectivamente.

Tabla 13 Tabla 13 Comparación de medias, según prueba de Duncan, número de tubérculos comerciales

Del mismo modo que para el caso de los tubérculos comerciales, se llevó a cabo el análisis de varianza del número de tubérculos no comerciales. Los resultados se presentan en la Tabla 14, la cual muestra que solamente el factor tipo de disposición es significativo; es decir, que solo ese factor contribuye a explicar el número tubérculos no comerciales.

Tabla 14 Tabla 14 Análisis de varianza del número de tubérculos no comerciales por planta

En la Tabla 15 se presenta el análisis estadístico de Duncan de comparación de medias del número de tubérculos no comerciales. Los resultados muestran que no existe diferencia significativa entre los tratamientos y sus respectivos testigos (SPR1 y T-1, SPR2 y T-2); en cambio, las diferencia son estadísticamente significativas entre las diferentes disposiciones de laterales de riego (T-1 y T-2, SPR1 y SPR2). El mayor número de tubérculos no comerciales se presentaron en los tratamientos SPR1 y T-1, con valores medios de 7,52 y 7,90 tubérculos por planta, respectivamente. El menor número de tubérculos por planta, ocurre en los tratamientos SPR2 y T-2, con valores de 5,17 y 4,66 respectivamente.

Tabla 15 Tabla 15 Comparación de medias del número de tubérculos no comerciales según la prueba de Duncan

Con la finalidad de determinar la influencia del riego deficitario en el calibre de los tubérculos, se agruparon los tubérculos según el sistema de clasificación establecido Los resultados se presentan en la Figura 8. De acuerdo con las tendencias que muestra la figura, pareciera que existen efectos de los tratamientos usados en la investigación sobre el calibre de los tubérculos. De un lado, se observa una disminución en el tamaño de los tubérculos ocasionada por la disposición de laterales (T-1 y T-2), lo mismo que por la aplicación del riego deficitario con secado parcial de raíces (SPR1 y SPR2), conduciendo a una disminución sustancial en los rendimientos. La mayor cantidad de tubérculos del calibre tipo “extra” corresponde a la disposición tipo 1 (SPR1 y T-1); el calibre tipo “primera” se encuentra coincidentemente en los cuatro tratamientos; la ocurrencia de los calibres tipo “segunda”, “tercera” y “menores” de 4,5 cm, corresponden preponderantemente a la disposición de tipo 1 en comparación con la disposición de tipo 2. Se puede concluir que tanto la disposición y la aplicación de SPR ejercen influencia sobre el calibre de los tubérculos.

Figura 8 Figura 8 Efecto de los tratamientos sobre el tamaño de tubérculos según el sistema de clasificación establecido

En la Tabla 16 se presentan los resultados de la prueba de comparación de medias del rendimiento por calibres de tubérculos por planta del cultivo de papa, sometidos a cuatro tratamientos, según la prueba de Tukey.

Tabla 16 Tabla 16 Comparación de medias del rendimiento por calibres de tubérculos por planta del cultivo de papa, según la prueba de Tukey

En la Tabla 16 se observa que, para la clasificación tipo extra existe diferencia significativa; los mejores resultados corresponden al tratamiento T-2 y los más bajos, a SPR1. Para la clasificación primera (1era), no hay significancia estadística entre los cuatro tratamientos, siendo los resultados muy parecidos; para los otros rangos de clasificación la diferencia es significativa. En el caso de la segunda (2da), los tratamientos T-1 y SPR1 arrojan mejores resultados, y los más bajos, corresponden a los tratamientos T-2 y SPR2. Para el caso de la clasificación tercera (3era), los tratamientos T-1 y SPR1 arrojan valores similares y más altos; mientras que los resultados más bajos y también similares fueron T-2 y SPR2. Para la clasificación de tubérculos menores que 4,5 cm de longitud, existe diferencia estadística significativa; la de menor valor corresponde al tratamiento T-2; para el resto de calibre, hay similitud entre las medias. En los tratamientos de SPR no se detectaron diferencias significativas en el rendimiento de tubérculos en comparación con los tratamientos de T-1 y T-2. El riego parcial de la zona de raíces puede favorecer la temperatura del suelo y la absorción de agua, evitando una reducción significativa del rendimiento del cultivo [22]. Los resultados de esta investigación concuerdan con aquellos de estudios que probaron el riego SPR [39], [23], [20], [19], [24] y el riego deficitario [40], [39] en los que el rendimiento de la papa no se redujo significativamente cuando se utilizó solo el 50 % del agua requerida en SPR1 y SPR2 en comparación a T-1 y T-2.

La eficiencia de uso o productividad del agua, se expresa como la producción de papa obtenida por cada metro cúbico de agua utilizada en el cultivo y se expresa en kg/m³. En la Tabla 17 se presentan los resultados del rendimiento obtenido en el cultivo, los consumos de agua y la eficiencia o productividad del uso del agua, diferenciados por el tipo de tratamiento.

Tabla 17 Tabla 17 Rendimiento del cultivo, consumo y eficiencia de uso del agua

En la cuarta columna de la Tabla 17 se observa que los valores más altos de la eficiencia de uso del agua corresponden a los tratamientos del secado parcial de raíces con magnitudes de 46,48 kg/m³ y 47,25 kg/m³. Esta mayor eficiencia de uso del agua se debe a la menor lámina de aplicación; en contraposición, los valores más bajos corresponden al tratamiento control y las disposiciones de los laterales de riego 1 y 2 con 38,76 kg/m³ y 39,98 kg/m³ respectivamente. Resultados referenciales extraídos de varios estudios indican que la eficiencia de uso del agua en el cultivo de papa varía entre 9 y 25 kg/m³ en diferentes climas [41], [42], [43], [24], [25], [44], [45]. Sánchez y Meza [46], en un estudio experimental desarrollado en la misma área de la presente investigación sobre evaluación del rendimiento del cultivo de papa bajo la aplicación del riego deficitario (SPR) utilizando cintas de riego, encontraron valores de eficiencia de uso de agua de 26,65 kg/m³ y 21,55 kg/m³, para los tratamientos SPR y bajo riego por goteo al 100 % de ETc. respectivamente. Estos resultados indican que la eficiencia de uso del agua con la alternativa de diseño propuesta en la presente investigación ha mejorado significativamente, incrementándose en un 23,7 %, bajo el marco del sistema de SPR (50 % de Etc), en comparación con los casos de riego por goteo al 100 % Etc.