[Dissertation] Evaluación de un destilador solar como alternativa de riego para el cultivo de mijo perla en zonas semiaridas

Citation preview

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE AGRONOMÍA Y VETERINARIA

EVALUACIÓN DE UN DESTILADOR SOLAR COMO ALTERNATIVA DE RIEGO PARA EL CULTIVO DE MIJO PERLA EN ZONAS SEMIARIDAS.

Por: Haile Yesus Cámara Asrate

Tesis presentada como requisito parcial para obtener el título de Ingeniero Agroecólogo.

Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P.

Diciembre 2016

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE AGRONOMÍA Y VETERINARIA

EVALUACIÓN DE UN DESTILADOR SOLAR COMO ALTERNATIVA DE RIEGO PARA EL CULTIVO DE MIJO PERLA EN ZONAS SEMIARIDAS.

Por: Haile Yesus Cámara Asrate

Tesis presentada como requisito parcial para obtener el título de Ingeniero Agroecólogo.

Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P.

Diciembre 2016

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE AGRONOMÍA Y VETERINARIA

EVALUACIÓN DE UN DESTILADOR SOLAR COMO ALTERNATIVA DE RIEGO PARA EL CULTIVO DE MIJO PERLA EN ZONAS SEMIARIDAS.

Por: Haile Yesus Cámara Asrate

Tesis presentada como requisito parcial para obtener el título de Ingeniero Agroecólogo. Asesores

Dr. Ramón Jarquin Gálvez Dr. José Marín Sánchez Dr. José Pablo Lara Ávila Dr. Héctor Lee Rangel

Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P.

Diciembre 2016

El trabajo titulado “EVALUACIÓN DE UN DESTILADOR SOLAR COMO ALTERNATIVA DE RIEGO PARA EL CULTIVO DE MIJO PERLA EN ZONAS SEMIARIDAS”, fue realizado por: C. Haile Yesus Cámara Asrate como requisito parcial para obtener el grado de “Ingeniero Agroecologo” fue revisado y aprobado por el suscrito Comité de Tesis.

Dr. Ramón Jarquin Gálvez Asesor principal

Dr. José Marín Sánchez Revisor

Dr. José Pablo Lara Avila Revisor

Dr. Hector A. Lee Rangel Revisor

Ejido Palma de La Cruz, Municipio de Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P. a los 6 días del mes de Diciembre de 2016

AGRADECIMIENTOS

A mis profesores debo agradecerle a todos por haber aportado una enseñanza de una u otra manera por que todos fueron parte esencial en mi formación. Al Dr. Jarquin por su asesoría y su apoyo durante este proceso de principio a fin. Al campo experimental del INIFAP en el Ejido de La Palma de la Cruz por su apoyo con información y material genético para la realización de este trabajo. Al Dr. Lee y A los alumnos de posgrado a Roque y Jorge por facilitar todos los medios y conocimientos en el laboratorio de Bromatología. Al Dr. Marín por facilitar el invernadero para la realización del experimento. Agradezco a mis padres Ricardo y Wondi por su apoyo y sus consejos día con día sin los cuales no hubiera podido ver llegar con claridad la meta y de ahí definir una nueva linea de partida. A mi hermano Tesfi por sus su manera tan personal de hacer del día a día una situación de alegría. ለአያቶቼ ለወንድይፍራዉ እና ለማርታ! አያቶቼ ሁልጊዜ በምክር እና በሐሳብ እኔን በመምራት እስከ አሁን ለአደረጋችሁልኝ አመሰግናለሁ፡፡ የኑሮ ልምዳችሁና እዉቀታችሁን ባታካፍሉኝ ኖሮ ዛሬ ያገኝሁት እዉቀትና ስነምግባር እንደዚህ ጠንካራ አይሆንም ነበር፡፡ በዚህም ምክንያት የወደፊት ሕይወቴን ቀን በቀን ግልጽ እና ጠንካራ በሆነ መሠረት ላይ እንድገነባ ስለአደረገኝ ከልብ አመሰግናለሁ፡፡ Debo hacer una grata mención a Norma, siempre me diste tu consejo mas sincero. ii

CONTENIDO

Página AGRADECIMIENTOS......................................................................................................ii CONTENIDO.....................................................................................................................3 ÍNDICE DE FIGURAS......................................................................................................3 ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................v RESUMEN........................................................................................................................vi SUMMARY.....................................................................................................................vii INTRODUCCIÓN..............................................................................................................1 Obejtivo...........................................................................................................................2 Obejtivo A.................................................................................................................2 Objetivo B.................................................................................................................2 Pregunta de Investigación................................................................................................2 Hipotesis..........................................................................................................................2 REVISIÓN DE LITERATURA.........................................................................................3 La Sequía como Problema Mundial................................................................................3 Los Destiladores Solares.................................................................................................3 Antecedentes sobre la destilación solar.....................................................................4 Características del destilador solar............................................................................4 El Kondesskompresor......................................................................................................6 Acolchado de Materia Orgánica......................................................................................9 Mijo Perla (Penisetum glaucum L.)...............................................................................12 Descripción botánica de Pennisetum glaucum........................................................13 Labores culturales para el cultivo del mijo perla....................................................14 Variedades...............................................................................................................15 Época de siembra....................................................................................................16 Método de siembra..................................................................................................16 Plagas de importancia.............................................................................................16 iii

MATERIALES Y MÉTODOS.........................................................................................17 RESULTADOS Y DISCUSIÓN.......................................................................................22 CONCLUSIONES............................................................................................................25 LITERATURA CITADA..................................................................................................26 APENDICE......................................................................................................................29

iv

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura

Página

1.

Flujo de calor en un destilador solar (Fonseca et al., 2012)....................................6

2.

Modelo Kondeskompressor.....................................................................................7

3. Tomatera con Kondeskompressor (Leimbacher, 2008)...........................................8 4.

Curva de retención de agua en un sustrato ideal (FAO, 2002)..............................10

5.

Distribución de los tratamientos dentro del invernadero.......................................19

6.

Suma de medias de alturas en cuatro tratamientos para ocho periodos................22

7.

Suma de medias de humedad en cuatro tratamientos para ocho periodos............23

v

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla

Página

1

Suma de datos de ocho periodos de humedad y altura...........................................23

2

Resultados de análisis bromatológico Materia Seca (MS), Proteína (PRO), Grasa

…..... Cruda (GC), Cenizas(CE), Fibra Detergente Neutro (FDN).................................24 3

Datos de Humedad y Altura para Bloques.....................................................…....29

4

Datos de Humedad y Altura en Tratamientos.........................................................30

vi

RESUMEN

El presente trabajo evaluó un sistema de riego denominado Kondeskompressor que consiste en un dispositivo de destilación solar fabricado con botellas de PET. La evaluación se realizó en un invernadero en las instalaciones de la Facultad de Agronomía y Veterinaria de la UASLP. El experimento se desarrolló entre los meses de septiembre y noviembre del año 2015, utilizando mijo perla (Pennisetum glacum) como cultivo. El experimento consistió en un diseño de bloques completos al azar, con cuatro tratamientos y tres repeticiones debido a la limitación de espacio. Los tratamientos fueron: T1.- Cultivo de mijo perla con acolchado natural con sistema de riego por goteo y kondeskompressor. T 2.- Cultivo de mijo perla sin acolchado, con sistema de riego por goteo y Kondeskompressor. T 3.- Cultivo de mijo perla sin acolchado, con sistema de riego por goteo. T 4.- Cultivo de mijo perla sin acolchado solamente contando con Kondeskompressor. Las variables dependientes evaluadas fueron humedad del suelo y altura de las plantas, materia seca (MS), proteína cruda (PC), extracto etereo (EE), cenizas (CE) y fibra detergente neutro (FDN). Los muestreos para humedad realizaron cada dos días y para altura

se

durante ocho semanas. La humedad se determinó

con el método gravimétrico. Los resultados mostraron diferencias significativas para la variable de humedad del suelo,

sobresaliendo el tratamiento T1 que incluía un

acolchado vegetal, seguido de los tratamientos con riego por goteo más kondescompresor (T2), solo riego por goteo (T3), solo kondeskompressor (T4) que estadísticamente no obtuvieron diferencias entre sí. Para la variable de altura igualmente el tratamiento con acolchado vegetal (T1) fue estadísticamente superior al resto y fue seguido del T2 y T3 los cuales no presentaron diferencias estadísticas entre ellos y finalmente el T4, por lo cual se concluye que el mejor ahorro de agua se puede obtener gracias al uso de acolchados vegetales.

vii

SUMMARY

This study evaluated an irrigation system called Kondeskompressor consisting of a solar distillation device made from PET bottles. The evaluation was conducted in an experimental greenhouse on the of the Facultad de Agronomia y Veterinaria UASLP. The experiment was carried out between September and November 2015, using pearl millet (Pennisetum glacum) as a crop. The experiment consisted in a complete block design random with four treatments and three repetitions due to limited space. The treatments were: T1.- Pearl millet crop organic mulching with drip irrigation system and kondeskompressor. T2. Pearl millet crop without natural mulching, with drip irrigation system and Kondeskompressor. T3. Pearl millet crop witout natural mulching, with drip irrigation system. T4. Parl millet crop without natural mulching and

only with

Kondeskompressor.The dependent variables were evaluated soil moisture and plant height, dry matter (DM), crude protein (CP), ether extract (EE), ash (EC), neutral detergent fiber (NDF). Samples for moisture were made every two days and for height for eight weeks. Moisture was determined by the gravimetric method. The results showed significant differences in soil moisture variable, excelling treatment T1 which included a vegetable mulch, followed by treatment with drip irrigation more kondescompresor (T2), only drip irrigation (T3), only kondeskompressor (T4) They did not obtain statistically different from each other. For variable height equally treatment plant padding (T1) was statistically higher than the rest and was followed by T2 and T3 which were not statistically different between them and finally T4, so it is concluded that the best water saving it's obtained by using vegetable mulching.

viii

INTRODUCCIÓN

La Comisión Nacional de Zonas Aridas (CONAZA) citada por González (2012) calcula que el 41% del territorio nacional cuenta con zonas áridas y semi áridas. La región de aridez se representa en la altiplanicie mexicana, en parte de los estados de San Luis Potosí, Coahuila, Zacatecas, Nuevo León, Tamaulipas, Chihuahua y Durango. Esto es una limitante para la agricultura debido a sus largas estaciones secas y la alta dependencia del temporal. El mijo perla (Pennisetum glaucum) es un cultivo que prospera en condiciones de sequía y en condiciones donde la disponibilidad de agua de riego es limitada, en donde cultivos como el maíz y el sorgo no prosperan o producen rendimientos bajos (INIFAP, 2006). El mijo perla es un cultivo forrajero anual de alto valor nutritivo, popular entre los productores de ganado en pastoreo, ensilaje, heno y forraje verde cortado. Este cultivo también puede ser utilizado como un forraje de emergencia como una opción económica (Newman et al., 2010). El mijo perla es un cultivo tradicional en África occidental, particularmente en el Sahel; en África central, oriental y austral; en Asia, en la India y Pakistán y en la costa meridional de la península arábiga. Recientemente, este cultivo se ha introducido en la llanura costera sudoriental de los Estados Unidos, donde se utiliza como forraje de verano (FAO e ICRISAT, 1997). Por otra parte el "kondenskompressor" es dispositivo casero con funciones de destilador solar construido con botellas de PET el cual puede utilizar agua dulce, agua salada y/o contaminada, además de distribuir constantemente en pequeñas cantidades de agua que obtiene de un recipiente con agua que se deposita en el centro del sistema y condensa agua que se encuentra en el suelo y el aire. Para evitar pérdidas del suelo se aplica un “mulching” o acolchado vegetal (Sitiosolar.com, 2007). Es por eso que la búsqueda de soluciones prácticas y económicas para mejorar la disponibilidad del agua para la agricultura es de suma importancia.

1

Bajo las características mencionadas el mijo perla es un cultivo idóneo para evaluar sistemas de riego como el kondeskompressor, donde la falta de disponibilidad de agua no afectaría, sumamente la fisiología del cultivo.

Obejtivo Elvaluar la opción ecotécnica denominada kondenkompresor como una alternativa para el uso eficiente del agua utilizando el mijo perla en zonas semiaridas. Obejtivo especifico 1 Medir la disponibilidad de agua en el suelo para el cultivo de mijo perla. Objetivo especifico 2 Estimar la calidad bromatológica del cultivo.

Pregunta de Investigación ¿Cuál es el papel del kondeskompressor

en el ahorro

del agua de riego en

comparación con el uso de acolchados?

Hipotesis El uso del “Kondenskompressor” genera un efecto positivo en la disponibilidad de agua en el cultivo de mijo perla (Pennisetum glaucum) provocando un ahorro significativo en contraste con el riego por goteo y el uso de un acolchado con materia orgánica (M.O.) en el municipio de Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P.

2

REVISIÓN DE LITERATURA

La Sequía como Problema Mundial La Convención de las naciones unidas de lucha contra la desertificación en los países afectados por sequía grave o desertificación, en particular en África concluyó en su cumbre celebrada en 1994 que los seres humanos en las zonas afectadas o amenazadas constituyen el centro de las preocupaciones en los esfuerzos de lucha contra la desertificación y mitigación de los efectos de la sequía. Haciéndose eco de la urgente preocupación de la comunidad internacional, incluidos los Estados y las organizaciones internacionales, por los efectos perjudiciales de la desertificación y la sequía, conscientes de que las zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas representan una proporción considerable de la superficie de la Tierra y son el hábitat y la fuente de sustento de una gran parte de la población mundial (ONU, 1994). Reconociendo que la desertificación y la sequía constituyen problemas de dimensiones mundiales, y que sus efectos inciden en todas las regiones del mundo, por lo que es necesario que la comunidad internacional adopte medidas (ONU, 1994). Las personas que viven en las tierras más áridas del mundo, que constituyen más del 40% de la superficie del planeta no cubierta por agua, son algunas de las personas más pobres y vulnerables al hambre (ONU, 2012).

Los Destiladores Solares La real academia española (2001) define destilar como “Separar por medio del 3

calor, en alambiques u otros vasos, una sustancia volátil de otras más fijas, enfriando luego su vapor para reducirla nuevamente a líquido”, por lo tanto se puede decir que un destilador solar no es más que un aparato que “destila” utilizando energía solar. Antecedentes sobre la destilación solar. El principio de la evaporación del agua a partir de la energía del sol parte desde el simple hecho del ciclo del agua donde algunos filósofos como Aristóteles ya lo comprendían y algunas culturas veneraban al sol como fuente dadora de vida (e.g. Egipcios y Griegos). Mouchot (1869, 1879) menciono en uno de sus numerosos libros que durante el tiempo de la edad media alquimistas Árabes llevaron a cabo experimentos con espejos cóncavos pulidos de Damascos para enfocar la radiación solar en recipientes de vidrio con agua salada para producir agua fresca (Gabr, 2013). Algunas descripciones más precisas se encuentran en el trabajo “Magiae naturalis sive de miraculis rerum naturalium” del alquimista Italiano Giovanni Battista Della Porta el cual fue publicado en 1558, siendo el primer trabajo que contiene detalles sobre la destilación solar con ollas de barro y “cosecha de agua” de la humedad del aire (Zieke, 2011 c). En México la primera instalación a pequeña escala tuvo lugar entre 1972 y 1976. La unidad tenía un área de superficie de 0.82m 2 y fue diseñada para suministrar agua fresca a comunidades remotas. Independientemente de los buenos resultados técnicos, las unidades tenían una vida muy corta, debido a la no aceptación de la tecnología en las comunidades citado por Zieke (2011 d). Características del destilador solar El destilador solar se utiliza principalmente en la purificación de agua, tanto salina como de otros contaminantes que pueden ir desde biológicos hasta químicos y el 4

producto resultante es agua potable a un muy bajo costo y nulo gasto energético. Existen dos principales formas que se distinguen: destilación solar directa, la cual está caracterizada por el uso inmediato de la energía solar para evaporar el agua cruda, y la destilación solar indirecta, la cual hace uso de técnicas más sofisticadas de conversión de energía para calentar el agua cruda (Zieke, 2011). Bajo el esquema anterior se puede describir el funcionamiento del sistema como sigue: de la radiación solar incidente en la cubierta del destilador solar, una pequeña parte es absorbida y otra es reflejada por el vidrio, gran parte atraviesa el vidrio y es absorbida por el agua y el material del fondo del destilador. La energía absorbida calienta el agua que se va a destilar y el fondo del destilador, el cual transfiere gran parte de su energía en forma de calor a la masa de agua, la cual eleva su temperatura, por lo que aumenta el movimiento de sus moléculas. Ese movimiento se hace más intenso a medida que aumenta la temperatura del agua, lo que provoca que una parte de las moléculas deje la superficie del agua por evaporación e incremente la humedad del aire cercano a la superficie del agua, lo que genera corrientes convectivas dentro del destilador. La transferencia del vapor de agua del evaporador al condensador se lleva a cabo por difusión y por la convección del aire húmedo. El aire húmedo y caliente sube hacia la cubierta de vidrio, donde parte del vapor de agua se condensa y resbala hacia el canal de recolección, ya como agua destilada (Fonseca et al., 2012). En el diseño de un destilador solar hay que considerar aspectos bases en las especificaciones del cristal superficial, el cual es el receptor de la radiación solar, para poder tener una buena eficiencia, según Arjunan et al. (2009) a una cantidad mínima de calor absorbido, Importe mínimo de reflexión de la energía de la radiación solar, la transmitancia máxima de la energía de la radiación solar y ser de alta resistencia térmica a la pérdida de calor de la cuenca al ambiente. También Arjunan et al. (2009) b sugieren el uso de los siguientes parámetros técnicos, entre otros, para diseñar un destilador solar:

5

Área de la cuenca, absorbencia del forro Cuenca,superficie del vidrio, espesor del vidrio,número de vidrio, pendiente de cristal,la emisividad de vidrio, absorbencia de vidrio, termopares, absorbencia de agua, emisividad del agua, masa de agua salina.

Figura 1. Flujo de calor en un destilador solar (Fonseca et al., 2012).

El Kondesskompresor Actualmente el creador del dispositivo denominado kondenkompressor, el artista y agricultor ecológico alemán Arti Leimbacher no ha hecho investigación científica profunda en función de este modelo, pero en una entrevista realizada por Daniel Casado González

(Sitiosolar.com, 2007) delegó la responsabilidad a investigadores y

académicos de las universidades realizar desarrollar los trabajos correspondientes, por lo que se pretende con esta investigación ser parte de ese desarrollo del conocimiento. Más recientemente en 2008 aparece publicado en un blog un método novedoso para ahorrar hasta diez veces, según el autor, el uso del agua en hortalizas. El modelo comúnmente conocido en la red como “solar drip irrigation system” o sistema solar de riego por goteo y denominado por su autor como “Kondenskompressor” es un destilador solar hecho con dos botellas PET, una pequeña sirve de recipiente la cual va enterrada y 6

encima va otro recipiente más grande que sirve de tapadera (ver figura 1).

Figura 2. Modelo Kondeskompressor A la fecha, el creador del dispositivo denominado kondenkompressor, el artista y agricultor ecológico alemán Arti Leimbacher no ha hecho investigación científica profunda en función de este modelo, pero en una entrevista realizada por Daniel Casado González

(Sitiosolar.com, 2007) delegó la responsabilidad a investigadores y

académicos de las universidades realizar desarrollar los trabajos correspondientes, por lo que se pretende con esta investigación ser parte de ese desarrollo del conocimiento. Leimbacher ha publicado fotografías y su experiencia con su invento, el cual ha sido probado con tomateras y agua de mar. Plantea algunas cuestiones a groso modo sobre el uso de esta eco técnica y admite entre otras cosas, que no es una solución “mágica” para la aportación de agua al cultivo, entiéndase con esto que admite que se necesita de riegos de auxilio, pero si asegura tener un ahorro considerable en función de 7

que permite a la planta soportar más tiempo en caso de un temporal retardado o una situación de desertificación como las que se viven en muchas partes del mundo, además de poder utilizar agua de diferentes procedencias como es el agua del mar mencionando “la calidad del agua dentro del depósito no tiene mucha importancia. Pero es interesante ver lo que ha quedado dentro del depósito una vez el líquido se ha evaporado.” (sitiosolar.com, 2008). Algunas de las recomendaciones que hace es el uso de algún tipo de acolchado, en su caso personal Leimbacher menciona el uso de mulching como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Tomatera con Kondeskompressor (Leimbacher, 2008).

Cabe mencionar la escasa investigación en esta línea, destiladores solares para riego, y de algunas de las técnicas existentes como la del air drop propuesta por el australiano Edward Linacre (Figura 2.0), que consistía en condensar agua del aire y utilizarla para riego a pequeña escala, ninguna es tan barata y simple de elaborar como el 8

Kondenskompressor de Arti Leimbacher. El

principio

por

el

cual

se

fundamenta

la

posibilidad

de

éxito

del

“Kondesskompresor”, es lo que se menciona sobre el flujo de agua en el suelo con riegos de alta frecuencia Rawlings (1973) citado por López et al. (1997 a) quienes mencionan que si aplicamos agua al suelo con alta frecuencia y con una pluviometría (p) inferior a la conductividad hidráulica en saturación, la conductividad hidráulica del suelo se acomodará a las condiciones de flujo, de forma que: q=p=k Con lo que cuanto más bajas sean las pluviometrías pueden conseguirse humedades de equilibrio más bajas. Este fenómeno ha sido estudiado por Manifrinato en 1974, Zur 1976; Levin y Van, Toayen 1977, Levin et al. 1979 (López et al., 1997 b).

Acolchado de Materia Orgánica La FAO (2006) define acolchado como la técnica que consiste en extender sobre el suelo cualquier tipo de sustancia como la paja, la viruta de madera, los restos del cultivo del maíz o láminas plásticas, con el objetivo de proteger las raíces de las plantas del calor o del frío, o de la sequedad o para mantener el fruto limpio. El uso de acolchados orgánicos son eficientes en la reducción de la lixiviación de los nitratos, mejoran las propiedades físicas

del suelo, evitan la erosión, suministran

materia orgánica, regulan la temperatura y retención de agua, mejoran el balance de nitrógeno,participan en el ciclo de nutrientes, así como en el incremento de la actividad biológica (Bhardwaj en 2011; Ganchos y Johnson, 2003; Muhammad et al., 2009; Sarolia y Bhardwaj, 2012). Los materiales naturales no pueden propagarse fácilmente en cultivos en crecimiento y requieren considerable trabajo humano.

9

Para determinar el potencial de un sustrato es conveniente el conocer los parámetros físicos siguientes: Granulometría, tamaño y proporción de las partículas; densidad aparente, masa por unidad de volumen, incluido el volumen de poros; densidad real, masa por unidad de volumen de la fase sólida, no incluyendo el volumen de poros; porosidad total o espacio poroso total, % del volumen de poros, llenos de aire y de agua, en relación al volumen total; fase sólida (% vol.), diferencia entre 100 y la porosidad total; contenido de aire (% vol.) diferencia entre la porosidad total y el volumen de agua medido a 10 cm de tensión; agua fácilmente disponible (% vol.), diferencia entre los volúmenes de agua a 10 y 50 cm de tensión; agua de reserva (% vol.), diferencia entre los volúmenes de agua medidas a 50 y 100 cm de tensión.

Figura 4. Curva de retención de agua en un sustrato ideal (FAO, 2002).

Es asimismo importante el conocer las características químicas del sustrato según los 10

parámetros siguientes: pH, capacidad de intercambio catiónico (CIC), contenido de sales solubles(FAO, 2002). Algunos sustratos orgánicos y sus características que menciona y recomienda la FAO en 2002 son: Turba: Puede considerarse tres tipos diferentes: Sphagnum, o turba rubia, es la forma menos descompuesta. Proporciona excelentes propiedades de aireación y agua al sustrato, tiene bajo pH y poco nitrógeno. Turba de cañota: Es muy variable en su estado de descomposición y de acidez. Turba negra: Es un material muy descompuesto, negro o castaño oscuro, con baja capacidad de retención del agua y contenido de nitrógeno de medio a alto. El contenido de materia orgánica de la turba debe ser superior al 80% en peso seco. La mayor parte de las turbas tienen escaso contenido de cenizas, menor del 5%, lo que indica que su cantidad de nutrientes, aparte del N, es baja. La turba rubia tiene un 80 a 90% de materia orgánica y 4 a 20% de cenizas. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es de 60 a 120 meq.l-1. Los motivos por los que la turba es un componente interesante en los sustratos: Aumenta la capacidad de agua; aumenta la porosidad, lo que mejora la aireación y el drenaje; aumenta la densidad aparente, facilitando el desarrollo radicular; aumenta el efecto amortiguador, que permite equilibrar el pH y las sales solubles; es una fuente de liberación lenta de N; mejora la disponibilidad de nutrientes para la planta. Las turbas comerciales pueden presentar problemas, ya que algunas de ellas no se rehidratan con facilidad y esto puede ser peligroso para un semillero, requiriendo una vigilancia muy atenta del riego para evitar una deshidratación excesiva.

11

Mantillo: Consiste en residuos orgánicos de composición variable y tamaño de partículas heterogéneo, procedentes de las capas superficiales de los bosques. Se puede usar directamente o después de "compostaje". El contenido de materia orgánica está alrededor del 60% y el de cenizas del 40%. Residuos de madera: Hay un conjunto de residuos de las industrias de la madera y del papel, que tienen utilidad como sustratos, así son el serrín, el "compost" de cortezas, virutas de pino, etc. Existe un riesgo importante en el uso de este sustrato, y es que los restos de serrería pueden contener compuestos fitotóxicos que inhiben la germinación y el crecimiento, cuando son restos recientes. Por ello es conveniente almacenarlos y someterlos a tratamiento de "compost" durante algún tiempo, antes de su empleo. Pueden ser necesarios 5 meses de tratamiento para eliminar la fitotoxicidad de algunos restos de maderas duras.

Mijo Perla (Penisetum glaucum L.) Mijo es un nombre colectivo con el que se designa a un cierto número de plantas herbáceas anuales de semilla pequeña que se cultivan como cereales, preferentemente en tierras marginales de las zonas áridas de las regiones templadas, subtropicales y tropicales. Las especies más importantes son el mijo perla, el mijo coracán, el mijo proso y el mijo de cola de zorra (FAO e ICRISAT, 1997). El nombre científico del mijo perla es Pennisetum glaucum. El mijo perla es un cultivo forrajero anual de alto valor nutritivo, popular entre los productores de ganado en pastoreo, ensilaje, heno y forraje verde cortado. El mijo perla también puede ser utilizado como un forraje de emergencia que realiza regularmente así como una opción 12

económica de un año de cosecha de forraje (Newman et al., 2010). Es un cultivo tradicional en África occidental, particularmente en el Sahel; en África central, oriental y austral; en Asia, en la India y Pakistán y en la costa meridional de la península arábiga. Recientemente, este cultivo se ha introducido en la llanura costera sudoriental de los Estados Unidos, donde se utiliza como forraje de verano (FAO e ICRISAT, 1997). Descripción botánica de Pennisetum glaucum. Hojas: Las hojas tienen una dimensión de 50-100cm de largo y unos 70 mm de ancho. Flores: La inflorescencia es una panoja (un compuesto de ejes, conocido como racimos, a lo largo de la que están dispuestas las espiguillas - espiguillas son la unidad agrupada de flores y brácteas típicos de las gramíneas). Debajo de cada espiguilla es un verticilo de cerdas. Espiguillas son de 3-6 mm de largo y comprenden uno florete estéril basal y una flósculo fértil. Cada flósculo está rodeado por brácteas, conocidos como glumas, de diferentes tamaños, el inferior oscuro y el superior de 0,5-2,0 mm de largo. La flor tiene tres anteras y los estilos se unen en la base. La flor no contiene lodículas (estructuras pequeñas en la base de los estambres. Frutas: El fruto es una cariópside (una fruta en el que la semilla se fusiona a una pared exterior) 2.0-5.5 mm de largo que se expone en la madurez. (Sarah Cody y Maria Vorontsova, Sin año). Las variedades de mijo perla para grano son precoces comparadas con los maíces y sorgos, ya que alcanzan su madurez a los 75, 85 y 110 días después de la siembra

en

la

Planicie Huasteca, Zona Media y Zona Altiplano del estado,

respectivamente. Tienen una panícula cilíndrica y compacta que llega a medir hasta 45 centímetros de longitud; cada planta puede producir de tres a cinco 13

hijuelos, los cuales contribuyen al rendimiento de grano (INIFAP, 2013). El mijo perla se puede cultivar en suelos pobres y arenosos de zonas áridas que no son adecuados para el cultivo del maíz, el sorgo y el mijo coaracán. El grano crece en panochas densas de entre 10 y 150 cm de longitud. El mijo perla tiene el potencial de rendimiento más elevado de todas las especies de mijo en condiciones de sequía o de estrés térmico (FAO e ICRISAT, 1997). Algunas de las ventajas sobre el cultivo del mijo perla destacan: Es tolerante a la sequía y salinidad, el grano y el forraje tienen un valor nutritivo similar a maíz, adecuado para la elaboración de tortillas

y

tamales

ó

como

componente de alimentos concentrados, es eficiente en el uso del agua, presenta alto rendimiento de forraje por hectárea, ya que permite varios cortes si la humedad y temperatura del suelo son adecuadas (Hernández et al., 2013). Es por lo anterior que se destaca de este cultivo, se utilizará como base de pruebas del presente trabajo con el propósito de ofrecer una alternativa de riego que aporte cantidades mínimas de agua de manera efectiva y latente. Si el cometido del presente trabajo se cumple podremos ofrecer a los productores una alternativa que justifique a largo plazo la inversión e incremente el rendimiento tanto en forraje como en grano. Sobre los aspectos agronómicos de este cultivo destacan en primer lugar las labores culturales, como son: Labores culturales para el cultivo del mijo perla 

Barbecho con multiarado en lugar del arado de discos. Es un implemento que no

invierte el perfil del suelo, conservando su porosidad en lugar de destruirla como en el caso del barbecho realizado con arado de discos. Además con este implemento se reduce a la mitad del tiempo para trabajar una hectárea (INIFAP, 2013). 14



Rastreo: La semilla del mijo perla es de solo 2-3 mm de diámetro, por lo que

debe procurarse tener una cama de siembra libre de terrones grandes. Después del multiarado se sugiere dar un paso de rastra (INIFAP, 2013). 

Nivelación: El mijo perla no se produce bien en terrenos anegados por eso es

importante realizar la tarea de nivelación o empareje de terrones para evitar la problemas por excesos o falta de humedad (INIFAP, 2013). Variedades. El INIFAP en San Luis Potosí ha evaluado germoplasma de mijo perla para grano, forraje y doble propósito introducido del Instituto Internacional de Investigaciones en Cultivos de Zonas Aridas y Tropicales (ICRISAT) ubicado en la India (INIFAP, 2013). MF13 Es una variedad forrajera de ciclo tardío que tiene buena adaptación en el Altiplano y Zona Media del Estado. En condiciones de riego presenta la floración a los 78 y 72 días en el Altiplano y Zona Media, respectivamente, tiempo a partir del cual puede realizarse el corte de forraje. Presenta una altura de planta de 244 y 289 centímetros en el Altiplano y Zona Media, respectivamente, y produce de 4 a 6 hijuelos por planta (INIFAP, 2013). MDP13. Es una variedad típica de doble propósito, es decir, es eficiente para producir grano y forraje a la vez. Posee adaptación en el Altiplano y Zona Media del Estado. En condiciones de riego presenta la floración a los 55 días en la Zona Media y a los 78 días en el Altiplano. El corte de grano en madurez fisiológica y Forraje remanente aún verde puede hacerse a los 126 días después de la siembra en el Altiplano. Su altura de planta es de 222 centímetros (INIFAP, 2013). MG13. Esta variedad es excelente para producir grano; sin embargo, en lugares de poca disponibilidad de agua de riego o en condiciones de temporal escaso, ofrece producción de forraje de calidad en un período de tiempo muy corto. Es de amplia 15

adaptación, ya que produce en un rango amplio de ambientes agroecológicos del Estado de San Luis Potosí. En condiciones de riego, su floración se presenta a los 52 días en la Zona Media y a los 68 días en el Altiplano Potosino, tiempo en el cual puede hacerse el corte de forraje. Presenta una altura de planta de 161 centímetros (INIFAP, 2013).

Época de siembra. El mijo perla más forraje cunado su floración coincide con días “largos” de amenos 12 horas de luz. En el estado de San Luís Potosí esta condición coincide con los meses de abril a septiembre o sea durante el ciclo primavera verano. La fecha recomendada para la variedad MDP13 es del 15 de mayo al 31 de julio (INIFAP, 2013). Método de siembra. Se debe sembrar en surcos de 76 a 85 centímetros. El mijo perla se siembra a “chorrillo”. Puede hacerse “a mano” o depositando la semilla de forma continua en el surco o en forma mecánica con una sembradora de sorgo. Para facilitar su nacencia es importante que la semilla sea enterrada de 2-4 cm de profundidad cuando mucho, ya sea que su siembra sea manual o mecanizada. Se necesitan 9kg de semilla por hectárea con al menos 85% de germinación. Con esta cantidad de semilla se tendrá al menos una población de 700 mil plantas por hectárea (Hernández et al., 2013). Fertilización. La fórmula de fertilización recomendada es 140-60-00 (INIFAP, 2013). Plagas de importancia. 16

Plagas del follaje y panícula: Gusano soldado (Spodoptera exigua), chinche verde (Nezara viridula), aves Plagas de la raíz: Hormigas. (Formicidae), gusano de alambre (Agriotes spp.), gallina ciega (Phyllophaga spp.)

17

MATERIALES Y MÉTODOS El experimento se realizó en las instalaciones de la Facultad de Agronomía y Veterinaria de la UASLP ubicada en el municipio de Soledad de Graciano Sánchez del estado de San Luis Potosí, durante la temporada de otoño que comprendió los meses de septiembre a noviembre del año 2015. La fecha de siembra fue el 9 de septiembre y se recabaron datos de germinación el 23 de septiembre del mismo año, los muestreos para las variables altura, y humedad de suelo se dieron a partir del día 4 de octubre. La variedad que se selecciono es MDP13 Es una variedad típica de doble propósito, es decir, es eficiente para producir grano y forraje, posee adaptación en el altiplano potosino y zona media del estado. Con la finalidad de poder controlar las condiciones de humedad en el suelo el experimento se realizó en condiciones de invernadero, eventos pluviales. Se evaluó el kodeskompresor

eliminándose

el efecto de los

utilizando el cultivo de mijo perla

(Pennisetum glaucum) para observar en este las efectos de los diferentes tratamientos. Para homogenizar el dispositivo se utilizaron en su construcción botellas pet comercial azul translúcido con una capacidad de 2 L como superficie captadora, y botellas de 500 ml. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con 4 tratamientos y 3 repeticiones. Los muestreos fueron hechos de manera lineal, se consideraron las tres repeticiones de cada tratamiento tanto para datos de humedad de suelo como de alturas. Para el análisis bromatología se consideraron muestras compuestas por tratamiento de cada bloque, eliminándose las repeticiones. Se realizaron muestreos del suelo cada tercer día obteniendo la humedad bajo el método gravimétrico, los muestreos fueron realizados entre 9:00am y 10:00 am. La toma de muestras se realizó a 20 cm de profundidad siempre a la mitad de cada tratamiento, recabando información en cada repetición dando como resultado 48 muestras a analizar cada tercer día.

18

Los materiales utilizados fueron una pala de jardinería de 20 cm y botes plásticos de 80ml para muestras de laboratorio con tapa hermética. Las muestras fueron pesadas en húmedo el mismo día de su recolección en una balanza analítica tomando en cuenta tres decimales y fueron posteriormente puestas secar en una estufa de secado a 58°c temperatura constante. Finalmente se procedió a enfriar la muestra en una campana de desecación y ser tomado peso en seco nuevamente para analizar por la fórmula de humedad de suelo.

HH =

Peso de suelohumedo−Peso de suelo seco x 100 Peso de suelo seco

Cada ocho días se recabaron las alturas tomándose de referencia diez plantas de cada repetición que se eligieron a lo largo del tramo que corresponde de cada tratamiento dando un total de 480 datos de alturas de plantas por muestreo un total de 8 periodos. El régimen de riego fue determinado por la curva de abatimiento que se fue construyendo en el transcurso del experimento, suministrando así una cantidad de agua calculada que es conveniente para llevar el suelo a capacidad de campo nuevamente y siendo nuevamente monitoreada cada tercer día. Los tratamientos fueron: T1.- Cultivo de mijo perla con acolchado natural a base de pastos recolectados de podas en los jardines de la facultad con sistema de riego por goteo y kondeskompressor. T2.- Cultivo de mijo perla sin acolchado, con sistema de riego por goteo y Kondeskompressor. T3.- Cultivo de mijo perla sin acolchado, con sistema de riego por goteo. T4.- Cultivo de mijo perla sin acolchado solamente contando con Kondeskompressor.

19

Figura 5. Distribución de los tratamientos dentro del invernadero. La variable independiente fue El Uso de Kodecompresor con y sin acolchado. Las variables dependientes a considerar son: 

Humedad (Porcentaje %)



Altura (centímetros)



Materia seca (Porcentaje %)



Proteína Cruda (Porcentaje %)



Extracto Etereo (Porcentaje %)



Cenizas (Porcentaje %)



Fibra Detergente Acido (Porcentaje %)

En las muestras experimentales se determinó MS (AOAC, 1990), cenizas (AOAC,

20

1990), nitrógeno total por el método de microkjendahl (AOAC, 1990), fibra detergente neutro (FDN) (Van Soest et al., 1991), extracto etéreo por el método de goldfish (AOAC, 1990) y ceniza (AOAC, 1990). La siembra

se realizó en camas de cultivo de 75cm de ancho (INIFAP, 2013) por

10m de largo. El INIFAP (2013) recomienda que el mijo perla se siembra a “chorrillo”. Puede hacerse “a mano” depositando la semilla en forma continua en el surco o en forma mecánica con una sembradora para sorgo .Dichas recomendaciones fueron seguidas y la siembra se realizó manualmente a “chorrillo” en camas de 75 cm como se mencionó anteriormente. Las labores culturales y el manejo se hicieron conforme a las recomendaciones de (INIFAP, 2013) el cual indica un cuidadoso manejo de arvenses que por el tamaño de la unidad experimental se realizó de manera manual aproximadamente cada 15 días. Bajo la información obtenida de la misma institución es como se seleccionó la variedad más recomendable para el experimento así mismo como determinar que el ancho de las camas de 65 cm es una distancia ya probada y posible para este cultivo sabiendo de antemano que tendría un mayor potencial como forraje. La variedad que se selecciono es MDP13 Es una variedad típica de doble propósito, es decir, es eficiente para producir grano y forraje, posee adaptación en el altiplano potosino y zona media del estado. El riego se utilizó una cintilla por cama con una distancia de 20 cm entre goteros y un rendimiento de 2 litros por hora y trabajo por gravedad con un tinaco de 650 litros depositado en una base a 1.20 centímetros de altura. Finalmente el experimento se llevó a cabo desde la siembra hasta la floración que según la zona será entre los 60 y 78 días (INIFAP, 2013). El ciclo fue verano otoño, sembrando en el mes de septiembre, recabando datos hasta el mes de noviembre. A pesar de que no es el periodo ideal para el cultivo por horas luz, temperatura y lluvias se 21

tomó en cuenta de esta manera ya que eran las fechas en la que el invernadero se podía utilizar con este fin debido a que es un área de constante movimiento gracias a la afluencia de investigación. La información de la variable altura fue sometida a un análisis estadístico con el paquete estadístico SAS haciendo un análisis de Tukey buscando una diferencia significativa o no entre tratamientos a lo largo de ocho periodos y entre bloques en el mismo lapso de tiempo teniendo por variables dependientes altura y humedad en el primer análisis y siendo materia seca, proteína, grasa cruda, cenizas y fibra detergente neutro para el segundo análisis.

22

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis estadístico arrojo que existen diferencias significativas entre tratamientos y entre bloques. Para la variable humedad la comparación entre tratamientos mostró diferencias significativas sobresaliendo el tratamiento 1 que comprendió el uso de acolchado vegetal mas el uso de dos (riego por goteo mas kondeskompressor) sistemas de riego, este tratamiento fue consistente en la mitad de las ocho semanas de muestreos. En cuanto a la variable altura, el tratamiento 1 también presentó diferencia estadística en 7 de 8 semanas que duro el experimento. Si bien en la humedad no se refleja una diferencia estadística, si se pudo apreciar de manera cualitativa su efecto sobre la planta. El análisis estadístico, presentó diferencias entre bloques para las variables humedad y altura.

Figura 6. Suma de medias de alturas en cuatro tratamientos para ocho …............periodos.

23

Figura 7. Suma de medias de humedad en cuatro tratamientos para ocho …...............periodos. Tabla 1. Suma de datos de ocho periodos de humedad y altura para …...........tratamientos.

Tratamiento

Humedad Media P 1 86.224 A