1. Introducción

La disminución del recurso hídrico es un problema que se viene notando a nivel global (^{Bayu & Oki, 2020}) y nuestro país no es ajeno a ello, precisamente por el cambio climático (^{Lee et al., 2022}). El uso y manejo del agua de riego con menor eficiencia han hecho que los agricultores tomen decisiones de sembrar de acuerdo con la disponibilidad del recurso hídrico y bajo el régimen de la temporada de lluvias. Algunas zonas productoras tradicionalmente de frutales van disminuyendo progresivamente sus áreas de siembra o cambiando con otros cultivos que requieren menos cantidad de agua para producir, ello conllevara que en el futuro tenga repercusiones en la seguridad alimentaria, enfrentando también las incertidumbres asociadas con el cambio climático (^{Campbell et al., 2016}; ^{Delatorre-Herrera et al., 2021}); más aún, el agua que se utiliza en la agricultura significa un 87% (^{Mekonnen et al., 2015}) y la demanda mundial por este recurso hídrico es cada vez mayor (^{D’Odorico et al., 2020}).

Así mismo el agotamiento de los recursos hídricos, los altos cos tos del agua y la energía y la globalización de los mercados, exigen mejoras en la eficiencia de utili zación del agua de riego (^{Ringler et al., 2013}), el efecto de déficit de irrigación y su incidencia en el rendimiento y calidad de los cultivos han sido am pliamente estudiados (^{Patanè & Cosentino, 2010}); no obstante solo a partir del año 1990 se encontra ron resultados favorables en base a la calidad de los frutales en función del tipo de suelo y del índice de déficit hídrico (^{Carr, 2012}). Estudios en hortalizas (^{Zhu et al., 2022}) indican que no solo el riego tecnificado es imprescindible sino también en el aumento de la duración de la aireación y oxigenación afecta significativamente las actividades de las enzimas antioxidantes y los parámetros de crecimiento de las raíces y los rendimientos. Si a ello le sumamos el uso indiscriminado del agua de riego y la ausencia de una adecuada gestión del agua en relación al sistema agua - suelo - planta, generan graves riesgos sobre la calidad de suelos (^{Minhas et al., 2021}) en diferentes regiones y países, y es evidente también en la zona de estudio, la aparición de problemas como la salinidad y la sodicidad no solo reduce la productividad, sino que limita la elección de cultivos que se puedan producir en estos suelos (^{Hailu & Mehari, 2021}) así como también es sabido que los efectos del stress hídrico durante los periodos de desarrollo del cultivo son bien conocidos (^{Prasad et al., 2008}; ^{Zhao et al., 2020}).

El estrés osmótico es provocado por el bajo potencial hídrico en el suelo y reduce los rendimientos de una amplia variedad de cultivos en el mundo y el nivel de ácido abscísico (ABA) se incrementa, desencadenando el cierre estomático y el ajuste osmótico, entre otras respuestas (^{Bharath et al., 2021}; ^{Pantin et al., 2013}; ^{Hsu, 2021}). Existen respuestas de las plantas a situaciones de estrés, como es la acumulación de solutos en las células, disminuyendo el potencial osmótico, para mantener un aceptable nivel de turgencia y distorsionando los valores del potencial hídrico (^{Bhattacharya & Bhattacharya, 2021}). A esta respuesta, se le denomina ajuste osmótico (^{Munemasa et al., 2015}), la cual es posible gracias a la síntesis de osmoreguladores, que son solutos compatibles con la actividad celular y que pueden acumularse en altos niveles, sin generar trastornos en el funcionamiento de éstas. Dentro de los osmoreguladores, podemos encontrar azúcares, alcoholes, compuestos amoniacales y aminoácidos (^{Ozturk et al., 2021}). El ajuste osmótico mantiene el contenido celular de agua cuando se presenta una reducción en el potencial osmótico, como consecuencia de la acumulación de solutos orgánicos en el citoplasma y en la vacuola en situaciones de estrés por salinidad en el suelo (^{Chen & Jiang, 2010}). Los solutos compatibles (osmolitos, citosolutos) son metabolitos hidrofílicos, entre los que se destacan azúcares (sacarosa y fructosa), aminoácidos (prolina y betaína), glicerol, manitol y otros metabolitos de bajo peso molecular (^{Arif et al., 2020}). Los solutos compatibles no interfieren con el metabolismo normal de las células; se acumulan en el citoplasma y en la vacuola en altas concentraciones bajo condiciones de estrés osmótico (^{Ozturk et al., 2021}), tienen un papel primario en el mantenimiento de la disminución del potencial osmótico en el citosol y están involucrados en la estabilidad de proteínas y estructuras celulares (^{Anjum et al., 2011}; ^{Fang & Xiong, 2015}). La síntesis de ciertos metabolitos, como aminoácidos, azúcares solubles, polioles, poliaminas, fructanos y pigmentos (carotenoides, antocianos, betalaínas) no interfiere en el metabolismo celular, juega un papel determinante en el mantenimiento de la turgencia celular. Estos metabolitos interactúan con lípidos y proteínas, previniendo posibles alteraciones de las membranas celulares y disociando complejos proteicos e inactivación de enzimas. Las plantas expuestas a altas concentraciones extracelulares de sales transportan iones a través de los sistemas selectivos de K+ y Na+ y de los no selectivos localizados en las membranas celular y vacuolar (^{Pottosin, & Dobrovinskaya, 2014}).

La osmorregulación confiere a las plantas la capacidad de tolerar condiciones de escasez de agua y salinidad elevadas (^{Ozturk et al., 2021}), con la expresión de mecanismos adaptativos que evitan la disminución de la fotosíntesis, las alteraciones en la traslocación y la distribución de fotoasimilados y las pérdidas en rendimiento (^{Morales et al., 2020}); hechos que tienen trascendencia significativa en el normal funcionamiento de la planta y en la productividad de los cultivos. ^{Opazo et al. (2023)} indica que el aguacate (palto) y la mandarina se clasificaron como especies con control estomático más estricto sobre el potencial hídrico, mientras que la granada, el higo y Prunus spp. mostró un menor control estomático. Estos resultados se pueden atribuir a la acumulación del aminoácido prolina (^{Bhattacharya, 2021}). Y a partir de ellos, podemos sugerir que, bajo condiciones de estrés hídrico, el palto y la mandarina son capaces de desarrollar el mecanismo de ajuste osmótico para mantener su equilibrio interno.

El riego localizado o por goteo es el sistema más adecuado para cultivos frutales, ya que utilizan pequeños caudales a baja presión y alta frecuencia y no humedece la totalidad del suelo (^{Erazo-Mesa et al., 2021}) aunque al inversión inicial siempre es de alta inversión, la misma que está ampliamente justificado por cuanto los rendimientos son buenos y altos, además que el equipo del sistema de riego por goteo podrá ser utilizado por varios años más sin volver a hacer el gasto inicial en equipo de riego. La raíz pivotante del cultivo de palto es corta y la mayor parte del sistema radicular de crecimiento horizontal se concentra en los primeros 50 cm de profundidad.

El estrés hídrico inevitablemente afecta los procesos fisiológicos que determinan el rendimiento (^{Seleiman et al., 2021}), en ciertos casos se puede admitir perdidas de rendimiento en el fruto más pequeños de palta y ahorro de agua con riego deficitarios (^{Cárceles Rodríguez et al., 2023}). Al hacer la comparación del sistema de riego por goteo con el sistema de riego tradicional (por superficie) con relación al rendimiento se han encontrado diferencias sustantivas, por ello es que se planteó la realización del presente estudio, evaluando los rendimientos obtenidos en las plantas regadas de acuerdo a un programa de riego de acuerdo a la necesidad de agua por las plantas frente a los que disponían de agua solo cuando les tocaba el turno (de 30 a 60 días), cuyo objetivo fue cuantificar el rendimiento en función a un ajuste osmótico por sistema de riego tecnificado y riego a secado en área frutícola de la sierra del Perú.

2. Metodología

El trabajo de investigación se desarrolló en el distrito de Luricocha, provincia de Huanta, región Ayacucho y república del Perú, a una latitud Sur: 12ᵒ 53̛ 57'' y de longitud Oeste: 74ᵒ 16̛ 27' a 2680 m s.n.m. El estudio se realizó en 6 unidades de producción del distrito, en un espacio de 500 m² cada uno, tomados como repeticiones (Figura 1), organizado por comités de regantes y comisión de regantes, dedicados preferentemente al cultivo de palto en la región.

Plantación, clima, suelos y agua de riego

Las plantas de palto ya instaladas en la zona de estudio fueron de la variedad Hass (70%) y la variedad Fuerte (30%) cuyas edades fluctúan de cinco a 16 años, plantadas a un distanciamiento promedio de 5 x 5 m, la parcela de estudio en promedio fue de 500 m², considerándose para el estudio 12 plantas de palto: seis con riego por goteo (Hass y Fuerte) y seis con riego tradicional, por cada tratamiento.

La zona de estudio usualmente se caracteriza por una temperatura media histórica de 16 °C y una máxima de 26 °C, pero durante el 2020 hubo un mayor rango entre las temperaturas máximas y mínimas comparadas al año 2021 (Figura 2), y según la altitud observada la zona es libre de heladas, la precipitación total del 2020 fue de 319,5 mm y el 2021 de 368,4 mm. La humedad relativa fue más alta 73,8% y el rango durante las campañas en estudio fue de 50% a 80%.

Los suelos fueron del tipo aluvial, con horizontes A, de 15 a 20 cm de profundidad, un B de 20 a 40 cm. y un C de 40 a 75 cm, la textura de suelo fue de franco a franco arcilloso según resultado de análisis de suelo, con pH de 7,5 a 8,0 (medianamente alcalinos). Con respecto a la conductividad (CE) es normal y no existe restricción para ningún cultivo, el contenido de materia orgánica (MO) está en el nivel de bajo a alto, requiriendo siempre la incorporación de MO recomendable de 4 a 5 t/ha.

Figura 1 Localización de las parcelas experimentales en el distrito de Luricocha, provincia de Huanta, departamento de Ayacucho - Perú (Latitud: 12° 53’ 57’’ S, Longitud: 74° 16’ 55’’ O y altitud: 2596 m s.n.m.). 

Figura 2 Condiciones meteorológicas (A: Temperaturas máximas, B: Temperaturas mínimas, C: Humedad Relativa y D: Precipitaciones) en el distrito de Luricocha, durante las campañas de estudio y conducción del experimento Datos de SENAMHI 2020-2021. 

El agua de riego proviene del rio Luricocha, las cuales fueron acumulados en tanques de 1500 litros, a fin de asegurar el riego óptimo según lo programado en el tiempo previsto, sobre todo a las plantas muestra en estudio a fin de que no le falte el agua en el momento oportuno y evitar el estrés hídrico que podría incidir en el rendimiento final y en cada lugar instalado de los seis comités de regantes.

Programación de Volumen aplicado en el riego: (a) Riego por goteo (m³/ha) y riego tradicional (m³ha); (b) Relación: Rendimiento en kg/ha versus m³/ha.

El riego por goteo se programó cada 5 días en una lámina de 3,9 mm/día, con una frecuencia de riego de cada 5 días. Se aplicaron 487,5 L/planta, en las 3 plantas en estudio, por unidad experimental, con un total de 1462 litros. El abastecimiento se realizó con un tanque de 1500 litros de agua disponible instalado a 2 m sobre el suelo, a fin de causar presión suficiente para el riego por goteo. El tendido de cinta se hizo en línea. Cerca de cada planta se instaló un gotero regulable rojo Q/70L/h económico, código 4079 de Megafusión agrícola, con salida de un caudal de 70 L/h, de tal modo que se usaba el agua necesaria para la planta durante 7 horas aproximadamente. Este riego fue realizado durante los 6 meses (etapa de floración a maduración y cosecha, de noviembre a abril). Los riegos fueron de manera complementaria en la época seca (no presencia de lluvias), siendo el riego por goteo de manera gradual cada 5 días y el riego conven cional por gravedad una vez al mes por turno de riego que le tocaba a la parcela.

3. Resultados y discusión

Las variedades de palta (Hass y Fuerte) evaluadas tanto con sistema de riego tecnificado y riego convencional (Gravedad), mostraron diferencias altamente significativas en cuanto al rendimiento y productividad (Figura 3) de los frutos de palta. El riego por goteo brindo el mayor rendimiento (67,96 ± 8,8 t/ha), comparado al riego por gravedad o convencional (26,42 ± 4,93 t/ha), esa disminución del potencial de rendimiento (Figura 3 A), es debido a la acumulación de estrés hídrico reiterado en el riego convencional, producto del ajuste osmótico en el cultivo de palto y fue observado en ambas variedades (Figura 3 C). La variabilidad para todos los tratamientos fue muy similar en cuanto a la evaluación del rendimiento (Figura 3 D). Por otra parte, los rendimientos expresados en diagrama de cajas para cada parcela de agricultor (considerados bloques en el análisis) (Figura 4), muestran una tendencia muy similar para los seis agricultores las cuales también podemos observar en la Tabla 1. La parcela con los mayores rendimientos fue la del agricultor Nahum M., cuyos arboles de palto fueron los de mayor edad (12 a 16 años). Si observamos la variabilidad en el rendimiento de los árboles de palto en cuando a su edad, las plantas de 12 años tienen mayor variabilidad y son los de mayor producción (Figura 5), y las plantas con riego por goteo en general también tienen mayor variabilidad como se aprecian las cajas rojas en la Figura 4 y 5.

En cuanto a los sistemas de riego, se observó una variabilidad baja y menores rendimientos con el riego convencional complementario (Figura 6), esto con análisis de componentes principales de las cosechas sucesivas realizadas en las parcelas, logrando explicar 97,6% de la variabilidad con las dos primeras dimensiones del análisis (Dim 1: 90,8% y Dim 2: 5,9%), observándose dos “cluster” o grupos marcadamente separados. Este mismo análisis multivariado las variedades de palta no logran formar un grupo completamente superado, observándose un traslape entre los individuos evaluados en palta Fuerte y Hass (Figura 7). La cantidad de agua adicional (durante los meses de época seca) de riego en el sistema por goteo fue de 8367 m³/ha y el riego convencional complementario por gravedad fue de 2964 m³/ha aproximadamente. Cabe indicar que los riegos por goteo tuvieron una frecuencia de 3-5 días entre riego y riego y para el sistema de riego convencional una vez al mes. La cantidad de volumen de riego en sistema por goteo fue de 139,45 m³/ha en cada riego y para el convencional o gra vedad 449 m³/ha.

La demanda hídrica convencional en un cultivo de palto fluctúa entre 7000 a 12000 m³/ha/año (^{Zarate et al., 2014}) y la ETo referencial para las zonas altas puede llegar a 1700 mm/ha/año. Por otra parte, la precipitación histórica en huanta esta fluctuando de 500 a 800 mm, pero para los años de 2020 y 2021 en Luricocha solo se registraron precipitaciones totales al año menores a 400 mm, por lo cual una aplicación de riego por goteo con mayor frecuencia que el riego convencional incremento enormemente el potencial productivas de estas variedades de palta Fuerte (156,9%) y Hass (157,5%) con respecto al riego por gravedad. Las programaciones de riego mensual en ambos sistemas de riego complementario sumados en total bajo riego por goteo van supliendo un mayor volumen acumulado durante el mes y fraccionado en volúmenes menores, pero con mayor frecuencia que el riego solo una vez por mes en el caso del convencional (Figura 8).

Tabla 1 Promedios de producción en fundo de beneficiarios de las paltas Fuerte y Hass y los sistemas de riego de goteo y gravedad 

Figura 3 Comparación de medias SNK.test para el rendimiento de los sistemas de riego por goteo y gravedad (A), rendimiento de las variedades de Hass y Fuerte (B), todos los tratamientos (C) y la gráfica de diagrama de cajas en todos los tratamientos (D). 

Figura 4 Diagrama de cajas para el rendimiento del cultivo de palta con las variedades de Fuerte y Hass para dos sistemas de riego, en las seis parcelas de agricultores. 

Figura 5 Diagrama de cajas para el rendimiento del cultivo de palta con las variedades de Fuerte y Hass para dos sistemas de riego (goteo y gravedad), con las cinco edades de árboles de palta. 

Figura 6 Análisis de componentes principales en Biplot para las cosechas realizadas de palto en los dos sistemas de riego. 

El recurso hídrico en la zona es bastante escaso, por lo mismo el objetivo del presente estudio fue el de maximizar el recurso hídrico disponible, con una eficiencia de riego alta, realizando un buen uso, manejo del agua de riego y la consecuente utilización de un programa de riego para el cultivo en la zona de estudio, considerando parámetros climáticos que nos garanticen satisfacer la demanda exacta de agua de riego para el cultivo de palto en las zonas andina del Perú con alta radiación y altas tasas de ETo referencial para el cultivo y poca retención de humedad en muchos suelos agrícolas con capa arable reducido y topografía irregular.

Figura 7 Análisis de componentes principales en Biplot para las cosechas realizadas de palto para las dos variedades. 

Figura 8 Totales de riego complementario aplicado (m³/mes/ha) en ambos sistemas durante la época seca en ausencia de lluvias. 

Con respecto al experimento del rendimiento de palto con sistema de riego tecnificado, finalmente se ha podido deducir que bajo ciertas circunstancias, la aspersión y microaspersión podrían mejorar el almacenamiento y la calidad de la fruta para el mercado, sin embargo, con el riego por goteo nos permite obtener con seguridad mayores rendimientos y una mayor eficiencia en el uso del agua, en comparación con otros sistemas, las plantas regadas por microaspersión requieren un 130% más de agua que las regadas por goteo (^{Pannunzio et al., 2011}). Los resultados hallados, contribuyen a mejorar el manejo del riego por goteo, con el objetivo de mantener un alto nivel de productividad y producción, siendo importante considerar estos aspectos como requisitos básicos para el logro de un agroecosistema productivo orientado a obtener mejores ingresos económico para el productor.

4. Conclusiones

Se encontró que es conveniente regar con sistema de riego localizado por goteo, siendo favorable para la producción, maximiza el uso del agua y alta eficiencia. Este sistema evita que la planta tenga estrés hídrico que afecte su rendimiento final. Se obtuvieron altos rendimientos (más del 200%) en comparación con riego por superficie, lo que favorecería económicamente al productor de palto.

Estudios futuros podrían buscar umbrales de riego y ajuste osmótico en función a la evapotranspiración del cultivo, que permita determinar un uso eficiente de agua para cada caso. También es importante determinar los límites permisibles para riegos deficitarios, que no mermen significativamente los rendimientos del cultivo.